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Agilität bedeutet, sich flexibel auf Veränderungen einzustellen und auf diese schnell zu reagieren. Ein wichtiges Element ist die Selbstorganisation. Teams, die nicht erst tausend Anträge stellen und sich durch Hierarchien arbeiten müssen, können schneller agieren und reagieren. Scrum und Kanban sind beides agile Projektmanagement-Ansätze.
Scrum kommt aus der Softwareentwicklung, ist aber auch in Bauprojekten anwendbar. Für ein bestimmtes Zeitintervall, sogenannte Sprints, werden Aufgaben definiert und der Zeitaufwand geschätzt. Alle Aufgaben werden in einen Topf geworfen, aus dem sich jede Person eine herausnehmen kann. Ziel ist, als Team alle Aufgaben innerhalb des definierten Zeitintervalls zu erledigen. Zur weiteren Koordination werden kurze Sitzungen abgehalten, bei welchen jede Person über den aktuellen Stand und über allfällige Hindernisse berichten kann. So weiss auch immer jede/r, wer gerade wo dran ist, was die Zusammenarbeit wiederum weiter fördert.
Kanban befasst sich hauptsächlich mit der Optimierung von Arbeitsprozessen. Ein wichtiges Prinzip ist die bildliche Darstellung der Arbeitsfortschritte. Grundsätzlich gibt es drei Spalten: „Zu Erledigen“, „In Bearbeitung“, „Erledigt“. Diese können jedoch auch noch mit weiteren Spalten ergänzt werden. Die Aufgaben werden von Spalte zu Spalte verschoben: Entweder klassisch auf einem Whiteboard mit Post-its oder mit einer digitalen Variante. Die Anzahl an Aufgaben, welche zum selben Zeitpunkt anfallen, sollte begrenzt werden, damit die Kapazität des Teams nicht überschritten wird. Das ist nicht immer einfach, deshalb findet auch eine starke Priorisierung der Aufgaben sowie Optimierungen am Prozess statt, wenn sich Aufgaben aufstauen.
Augmented Reality, kurz AR, heisst ins Deutsche übersetzt erweiterte Realität. AR liefert computergestützte Zusatzinformationen oder virtuelle Objekte mittels Einblendung und Überlagerung in die reale Umgebung und macht sie für Menschen erkundbar. Das heisst, die reale Umwelt ist weiterhin sichtbar, wobei bei Virtual Reality, kurz VR, diese nicht mehr zu sehen ist.
Geschichte Der Grundstein für diese Technologie wurde schon 1986 durch Ivan Sutherland gelegt mit “The Sword of Damocles”. Aber erst 2007 brachte die erste iPhone Generation den Durchbruch. Durch die neuartige Prozess- und Kameraleistung der Smartphones interessierten sich immer mehr Entwickler für das Thema und Innovationen im Bereich AR wurden vorangetrieben wie noch nie zuvor. Spätestens mit Pokémon Go kam auch die breite Öffentlichkeit mehr und mehr mit dem Begriff in Kontakt.
AR Anwendungen in der Baubranche
Der BAP (Englisch: BEP – BIM Execution Planning) definiert eindeutig, wie die in den Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA) genannten Ziele zu erreichen sind. Der BAP enthält alle Vorgaben zu allen BIM-bezogenen Inhalten, Strukturen, Prozessen und Rollen, die in einem Projekt zu Beginn für alle Beteiligten festgelegt werden. Der BAP dient also als Basis für den digitalen Planungsprozess.
In der Praxis kommt es vor, das AIA und BAP gleichtzeitig und unter Einbezug aller Parteien erarbeitet wird und als ein Dokument vorgelegt wird (meistens dann in der Bezeichnung BAP). Der BAP ist immer in Verbindung mit dem projektspezifischen Organisations‐ und Projekthandbuch zu lesen und gilt für alle Projektbeteiligten. Im Rahmen des BAP werden grundlegende Anforderungen zum modellbasierten Arbeiten definiert. Dies sind unter anderem Inhalte und Formate der Daten, wie z.B. Dateinameskonventionen oder das Projektkoordinatensystem.
Zu Beginn der Modellierung sind generelle Überlegungen anzustellen, um Struktur, Zonierung und Gliederung des Modells vornehmen zu können. Das Projektkoordinatensystem wird gemeinsam definiert und ist von allen Fachdisziplinen zu übernehmen. Grundsätzliches zum strukturellen Aufbau (wie z.B. das Ausweisen der Geschosse) und Regeln zu Modellierungsregeln können innerhalb des Planungsteams von den üblichen Standards abweichend. Die seitens Planer im Architekturmodell festgelegte vertikale Gliederung bildet so die Vorgabe für die einzelnen Modelle aller Fachplaner.
CAD und CAAD Systeme unterliegen Datenbanken mit geometrischen und anderen Objekten, die über eine Benutzeroberfläche zur visuellen Darstellung verfügen. Der Unterschied von den zwei Systemen ist, dass bei CAAD-Software die geometrischen Formen in der Datenbank mit bestimmten Eigenschaften verbunden sind und somit gebäudespezifische Objekte und Daten hinterlegt sind.
CAAD-Software besteht aus mindestens zwei Ebenen. Zum einen der Entwurf (2D oder 3D) mit den geometrischen Eigenschaften in welchem Beschriftungen, Abmessungen und Materialeigenschaften hinterlegt sind. Das können Grundrisse, Pläne oder auch Schnitte sein. Zum anderen werden auf der zweiten Ebene die geometrischen Objekte mit Daten angereichert und die Metadaten werden in Listenform verfügbar gemacht. Das können beispielsweise Stücklisten oder Bauzeitpläne sein.
Industry Foundation Classes (IFC) und Building Collaboration Format (BCF) sind standardisierte Datenformate. In einem Bauprojekt arbeiten verschiedene Personen am selben Unterfangen, aber mit unterschiedlichen Softwareprodukten. Mit standardisierten Datenformaten kann der Austausch von Modellen und Informationen dennoch garantiert werden, ohne Funktionen eines bestimmten Programms zu berücksichtigen.
Mit IFC werden nicht nur grafische Elemente übermittelt, sondern auch Eigenschaften von Bauteilen. Das 3D-Modell kann somit mit allen Informationen an andere übermittelt und in einer beliebigen BIM-Software wieder vollständig dargestellt werden.
Bei der Kollisionsprüfung kommt BCF ins Spiel. Die übermittelten Modelle aus den verschiedenen Fachbereichen können mit einer geeigneten Software übereinander gelagert und Kollisionen im Modell ausfindig gemacht werden. Diese Fehler können als BCF-Datei exportiert und an die Fachplanenden zurückgespielt werden. Diese Fehler können auch als Aufgabe für Änderungen am Modell verstanden werden. Die BCF-Datei kann im Gegensatz zum IFC auch Kommentare, Bilder usw. enthalten, die lediglich zur verbesserten Kommunikation zwischen den Projektbeteiligten dienen und nicht etwa das Modell mit Eigenschaften anreichern.
Studien haben gezeigt, dass in Bauprojekten die Produktivität Jahr für Jahr sinkt. Grund dafür ist, dass die diversen Gewerke und Projektbeteiligten unterschiedliche Ziele verfolgen und nicht unbedingt zum Wohle des gesamten Projektes handeln. Ausserdem zeigt sich, dass Bauprojekte bzgl. Termin- und Kostensicherheit sehr unsicher sind. IPD schlägt Lösungen vor, um die oben genannten Probleme zu eliminieren. IPD stellt die Qualität des Endproduktes in den Fokus und versucht die Interessen der einzelnen Parteien zu vereinen, sodass sie zum Erfolg des Projektes beitragen.
IPD ermuntert die Teilnehmenden zu:
Ziele /KPIs: Es werden Ziele und deren Messgrössen definiert (KPIs), die glaubwürdig sind und dem ganzen Projektteam sinnvoll erscheinen. Alle Projektteilnehmenden verpflichten sich diesen Zielen. Die Ziele sind allen jederzeit bekannt. Ein kontinuierliches, öffentliches Reporting misst, ob die Ziele erreicht werden. Der Gap zwischen “Soll” und “Ist” ist ebenfalls stets allen bekannt. Empfohlen wird ein Risk/Reward System. Das heisst, läuft das Projekt gut (die übergeordneten Projektziele werden erreicht), profitieren alle Beteiligten von einem Bonus. Mit diesem System wird sichergestellt, dass alle Projektpartner zum Wohle der übergeordneten Ziele und nicht für ihre firmeninternen oder persönlichen Ziele wirtschaften. Dieses System fördert ausserdem Innovation, da Prozessoptimierung sich positiv auf das Erreichen der Ziele auswirkt.
Kollaboration: IPD bringt alle Stakeholders wie Kunden (Bauherrschaft), Architekten, Planungsteams und Unternehmer an einen Tisch. Wie oben erwähnt, handelt dieses Team gemeinsame Ziele aus. IPD fordert allerdings auch, dass das individuelle Know-how so früh wie möglich in das Projekt eingebracht werden soll.
Durch Verbindungen von Nervenzellen im Hirn können Menschen lernen, schlussfolgern und abstrakt denken. Mit der Künstlichen Intelligenz wird versucht, diesen Mechanismus mit Algorithmen nachzubilden. Das Netzwerk wird dabei mit Informationen gefüttert und durch positive oder negative Rückmeldung verbessert das System den Algorithmus stetig. Beispiele für KI sind z.B. die Spracherkennung wie Siri, ein Schachsimulator oder auch Spam-Erkennung. Dabei handelt es sich um schwache KI, das heisst, es beschränkt sich auf ein Teilgebiet und kann die erlangten Fähigkeiten und Schlussfolgerungen nicht auf andere Bereiche übertragen. Bei der starken KI wird das Ziel verfolgt, dass die gleichen intellektuellen Fertigkeiten wie die des Menschen erzielt werden. Das konnte bisher noch nicht erreicht werden.
KI kann in der Planung und Realisierung von Bauprojekten unterstützen. Dabei geht es vor allem um die Minimierung von Fehlern z.B. in der Terminplanung, Baukostenschätzung oder auch im Modell, die frühzeitigt erkennt werden könnten.
Das Last Planner System (LPS) setzt auf einen stark kollaborativen Ansatz in der Planung von Prozessen. Das Erarbeiten von Terminplänen, Ausräumen von Hindernissen und Bearbeiten von Einschränkungen soll im Team geschehen. Die Akteure, die die Arbeit erledigen, sind direkt in die Planung involviert. Dabei wird einerseits garantiert, dass das spezifische Know-how eines Gewerkes einfliesst, andererseits entsteht so ein besseres Verantwortungsgefühl für die Pläne und die Arbeit, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht wird. Last Planner setzt in hohem Masse auf Ideen von IPD (Integrated Project Delivery) und Lean Management.
LPS akzeptiert, dass Projekte durch äussere, nicht steuerbare Einflüsse immer wieder justiert werden müssen und stellt folgende Prinzipien auf:
Das heisst, einen tagesgenauen Plan von Arbeiten, die in zwei Jahren anstehen, heute zu erarbeiten, ist vergebene Mühe (Verschwendung). Deshalb gilt:
Schritt 1 (Gesamtprozess): Statt mit einem auf Erfahrungswerten basierenden Terminplan zu arbeiten, wird gemeinsam mit allen wichtigen Involvierten der Gesamtprozess erarbeitet. Die nötigen Prozessschritte werden ermittelt und in eine logische Reihenfolge gebracht. Dabei konzentriert man sich auf Abfolgen, Abhängigkeiten und Vorleistungen. Dieser Teameffort schafft ein gemeinsames Verständnis für die Ziele, Chancen und Risiken. Es werden übergeordnete, projekt- und lifecycleübergreifende, messbare Ziel festgelegt, die allen Projektbeteiligten bekannt sind und von allen akzeptiert werden.
Schritt 2 (Prozessplanung / Meilensteine): Erst wenn der Gesamtprozess steht, wird die Prozessplanung in Angriff genommen. Dabei werden die Prozesse mit einer Dauer versehen, um sie später in einen Terminfluss zu bringen. Zunächst werden aber Projektmeilensteine, wie z.B. Abgabe Bauantrag, Beginn Erdarbeiten, Hülle dicht festgelegt. Dabei müssen alle Parteien Entscheidungen und auch Zusagen treffen. Wichtig: man einigt sich zusammen auf Meilensteine und Ziele!
Schritt 3 (6-Wochen-Plan): Im 6-Wochen-Rhythmus werden die nächsten 6 Wochen mit dem gesamten Team geplant. Je nach Intensität und Art des Projektes ist eine andere Taktung sinnvoll. Output ist ein detaillierter, tagesscharfer Überblick. Dabei definieren die Gewerke selbst auf Tagesebene Tätigkeiten, Abhängigkeiten, verbindliche Ziele sowie benötigte Ressourcen und Maschinen.
Schritt 4 (Wochenplan): Im Team wird die anstehende Woche besprochen. Die geplanten Tätigkeiten werden fein aufeinander abgestimmt und mögliche Risiken somit sofort identifiziert.
Schritt 5 (auswerten, lernen und verbessern): Im letzten Schritt wird die vergangene Woche analysiert. Wurden alle Ziele erreicht? Wenn nicht, was waren die Gründe? Wie hätte man Probleme umgehen können? Was lief positiv? Warum lief etwas positiv? Das Ziel besteht darin, regelmässig aus Erfahrungen zu lernen und zukünftige Fehler zu vermeiden. Mit den Erkenntnissen hinterfragt man Schritt 1-4 und optimiert ggf. die Prozesse. Mit den Ideen von +Lean Management geht man davon aus, dass der Prozess ständig verbessert werden kann.
Lean Construction wendet die Ideen aus Lean Management auf den Bauprozess an. Lean Management zielt darauf ab, Mehrwerte ohne Verschwendung zu generieren. Im Bauprojekt sind dies hauptsächlich Themen wie Einhaltung der Kosten, Einhaltung der Termine und Einhaltung der geforderten Qualität. Die Planung und ihre Ausführungsprozesse werden ganzheitlich betrachtet und gestaltet, um die Bauherrenbedürfnisse besser zu erfüllen. Die Arbeit wird durchgehend über den gesamten Prozess hinweg so organisiert, dass der Wert für die Kunden maximiert und Verschwendung (Ineffizienzen, Wartezeiten, zu grosse Lagermengen, unnötige Transporte sowie Nacharbeiten) minimiert wird. Die Optimierungsbemühungen konzentrieren sich auf die Verbesserung der Gesamtleistung des Projektes, anstatt auf die Optimierung einzelner Teilbereiche. Prozesse werden vorausschauend gesteuert, um Varianzen in der Leistung der einzelnen Prozessschritte zu verringern und somit für einen stetigen Produktionsfluss zu sorgen.
Vorgeschlagen werden dabei die 5 Schritte des Last Planner Systems:
Lean Management zielt darauf ab, Mehrwert ohne Verschwendung zu generieren. Also möglichst schlank Ressourcen (Zeit und Material) einzusetzen. Zentral beim Lean Management ist, dass der Mehrwert durch den Kunden bestimmt wird. Das Kundenbedürfnis zu befriedigen ist das oberste Ziel. Grundsätzlich ist der Kunde nur bereit für Dinge zu bezahlen, die seinen Zielen dienlich sind. Kunden sind also nicht bereit, für Einzelinteressen von Projektbeteiligten und Auftragnehmenden zu bezahlen. Somit werden alle Prozesse so optimiert, dass die Ziele des Kunden erreicht werden. Im Bauprojekt sind dies oft Ziele bezüglich Kosten, Terminsicherheit und Qualität. Lean Management setzt aber schon früher an. Kundenbedürfnisse erbeben sich bei einem Bauprojekt auch bzgl. Architektur/Ästhetik, Funktionalität und Lebensdauer, aber auch bei der Arbeitssicherheit und Mitarbeiterzufriedenheit.
Lean Management stellt die Behauptung auf, dass sich Optimierungen immer durchführen lassen. Ein Prozess ist also nie maximal optimal. Das heisst, dass man jederzeit die Prozesse wieder hinterfragen und optimieren soll. So ist z.B. eine neue Maschine, ein neues Tool, eine neue Technologie auf den Markt gekommen.
Open BIM verfolgt den Ansatz, dass alle Beteiligten frei in der Wahl ihrer Software sind und jeder seine eigenen BIM Daten bewirtschaftet. Es geht mehr darum, dass der Austausch und das Zusammenführen von den Daten klar definiert und einfach zu handhaben ist. Es bezieht sich nicht nur auf standardisierte Datenformate wie IFC und BCF, sondern auch auf die Art und Weise, wie zusammengearbeitet wird. Es soll eine offene, disziplinübergreifende Zusammenarbeit entstehen, bei der alle Beteiligten strukturierte Informationen offen und frei austauschen. Dennoch ist das IFC-Datenmodell zentral, dadurch dass alle Informationen zum Gebäude vereint werden können und von der Planung bis zur Bewirtschaftung für alle Beteiligten jederzeit zugänglich sind.
Bei einem Parametrischen Design werden Anfangsparameter (z.B. Objektvolumen) mit dazugehörigen Beziehungen bestimmt. Mit einem Algorithmus können in kürzester Zeit verschiedenste Designvarianten erstellt und Entwürfe optimiert werden. Damit können auch gängige Fehler im Modell schnell aufgespürt (z.B. Statikfehler) und bei wiederholenden Aufgaben vermieden werden. Dazu werden Formen nicht analog oder digital gezeichnet, sondern mit einem Programmiercode entworfen.
Das PIM enthält alle Daten und Informationen, die von den Auftragnehmenden über den BIM Abwicklungsplan BAP/ BEP erarbeitet werden. Das heisst, dieses Gesamtmodell entwickelt sich über den Projektverlauf und erfüllt hoffentlich zu Projektende die Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA). Lieferobjekte im PIM sind unter anderem BIM Modelle, Weitere strukturierte Daten, Pläne und Dokumente (Türlisten, Betriebsanleitung, Beschriebe, etc.). Das PIM wird dem Facility Management bzw. der Bewirtschaftung übergeben, wo das Modell ggf. noch modifiziert wird und schliesslich dafür dient, die Liegenschaften zu unterhalten und zu betreiben.
VDC ist ein Prozess und eine Arbeitsweise, bei welcher der Fokus auf der Entwurfs- und Bauphase liegt und nicht auf dem ganzen Lebenszyklus eines Gebäudes, wie es bei BIM der Fall ist. VDC genau zu definieren ist schwierig, auch weil es viele verschiedene Interpretationen gibt. Die Stanford University bietet folgende Interpretation: “Virtual Design and Construction (VDC) ist die Verwendung multidisziplinärer Leistungsmodelle von Architektur- und Bauprojekten, einschliesslich des Projektes, der Arbeitsprozesse und der Organisation des Architektur-, Bau- und Betriebsteams, um die Unternehmensziele zu unterstützen.”
VDC ist ein Prozess, in welchem während des gesamten Projekts Daten gesammelt werden und der Fortschritt des Arbeitsablaufs verfolgt wird. Mit der ständigen Modell-Verifikation und Datenerhebung vor Ort, kann der Stand des Projekts ermittelt, allfällige Korrekturen vorgenommen und neue Informationen in das Design aufgenommen werden. Das Schema soll die Zusammenarbeit unter den Projektbeteiligten fördern und damit die Erreichung der Projektziele des Kunden begünstigen. BIM spielt dabei eine bedeutende Rolle, weil der Entscheidungsprozess massgebend durch die Visualisierung des Projekts und durch die Termininformationen unterstützt werden kann.
Mit Virtual Reality, kurz VR, kann in eine völlig eigene Welt eingetaucht werden. Das Rundum-Erlebnis wird mittels VR-Brillen geschaffen, die bekannte Tech-Unternehmen wie Google, Samsung, Sony und HTC entwickeln. Die reale Umwelt verschwindet komplett und man befindet sich in einer virtuellen Welt, in der man sich frei bewegen kann. Damit kann beispielsweise ein Gebäude dargestellt werden und Kunden können nicht nur dessen Aussehen erforschen, sondern auch herausfinden, wie es sich anfühlt.
Die Technologie hat ein enormes Potential in der Architektur und kann in verschiedenen Detaillierungsgraden genutzt werden. In einer frühen Phase kann ein Gefühl für räumliche Verhältnisse und Massierungen gewonnen werden. Später können weitere Elemente wie Inneneinrichtung, Sonnenstrahlen und die Aussenwelt hinzugefügt werden. Zusammen mit Kunden können verschiedene Varianten erkundet werden, und damit nachträgliche Änderungen mit hohen Kosten vermieden werden. Beispielsweise können verschieden Bodenbeläge virtuell ausprobiert werden. Ohne VR, nur mit Musterplatten, ist es fast unmöglich sich vorzustellen, wie der Bodenbelag auf der gesamten Fläche wirkt.
Thomas Gafner, Geschäftsführer, Gafner Baumanagement GmbHZur Erfolgsgeschichte