Glossar

Begriffe rund ums digitale Bauen

Begriff

Beschreibung

Augmented Reality

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

  • In der Planungsphase: Die Kommunikation mit Kunden kann durch Visualisierung verbessert werden und Kosten durch fehlerhafte Entscheidungen können gesenkt werden. Oftmals sind Bauherren mit Bauplänen nicht so vertraut und können sich schlecht vorstellen, wie es in der Wirklichkeit aussehen wird. Mit AR Lösungen können verschiedene Varianten im Raum einfach visualisiert werden.
  • In der Ausführungsphase: Pläne und Modelle lassen sich auf der Baustelle visualisieren und über die Wirklichkeit legen, ganz egal ob 2D-Plan oder 3D-Modell. Dadurch können Diskrepanzen zwischen Modell und Wirklichkeit schnell und präzise erkannt werden. Weitere Informationen zu Bauteilen können abgerufen oder Detailinformationen dargestellt werden. Möglichkeiten, welche Papier niemals bieten kann.
BIM Abwicklungsplan BAP
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.
IFC und BCF

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.

Integrated Project Delivery IPD

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:

  • Kollaboration
  • Optimierung des Resultates
  • Optimierung von Prozessen
  • Reduktion von Abfall und Ineffizienzen

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.

Last Planner

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:

  • Alle Pläne sind Prognosen; Alle Prognosen sind falsch.
  • Je länger die Prognose, desto falscher ist sie.
  • Je detaillierter die Prognose, desto unwahrscheinlicher ist sie.

Das heisst, einen tagesgenauen Plan von Arbeiten, die in zwei Jahren anstehen, heute zu erarbeiten, ist vergebene Mühe (Verschwendung). Deshalb gilt:

  • Planung erst detaillieren sobald die konkrete Arbeit näher kommt.
  • Zuverlässige und realistische Ziele formulieren.
  • Definieren von messbaren Zielgrössen, um die Zielerreichung zu messen.
  • Lernen aus Erkenntnissen und daraus den Workflow als Team stetig verbessern.

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

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:

  1. Analyse des Gesamtprozesses
  2. Festlegung der Meilensteine
  3. Produktionsplanung der anstehenden Wochen
  4. Gemeinsame detaillierte Durchsprache der nächsten anstehenden (Produktions-)Woche
  5. Evaluation der zurückliegenden (Produktions-)Woche
Lean Management

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
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.
Projekt Informations Modell (PIM)

Das PIM enthält alle Daten und Informationen, die von der 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.

Virtual Reality

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.

Rahel Schnetzler, Projektleiterin, Hochbauamt Kanton St.Gallen
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Rahel Schnetzler, Projektleiterin, Hochbauamt Kanton St.Gallen