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24.05.2022 | Christine Ryll

Digital erproben und erleben

Digital bemustern? Einen Bagger vollautomatisiert ansteuern? Einen bestimmten Bauzustand realitätsnah visualisieren und Informationen zu spezifischen Bauteilen interaktiv einsehen? Probier- und Erlebniswerkstätten machen es möglich.

Wer eine Umstellung auf digitale Tools, Methoden oder auch Maschinen erwägt, möchte die gewünschte Lösung in der Regel zunächst einmal ausprobieren. Zum Beispiel in den Probier- und Erlebniswerkstätten des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Planen und Bauen. Dort können digitale Technologien und Anwendungen konkret erprobt und getestet werden.

Große und kleine Objekte und Projekte von der Maschine über das Gebäude bis zur Stadt lassen sich visualisieren – und Umbauprojekte digital so wirklichkeitsnah ausstatten, dass das Ergebnis der Realität zum Verwechseln ähnelt. Auch digitale Prozessketten werden damit auf einmal anschaulich, verständlich und greifbar.

Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Planen und Bauen unterstützt kleine und mittlere Unternehmen der Bau- und Immobilienwirtschaft bei der digitalen Transformation und bildet mit seinen Inhalten die gesamte Wertschöpfungskette Bau ab: von der Projektentwicklung und der Planung über die Bauausführung bis hin zum Gebäudebetrieb. Dabei demonstrieren in bestimmten RegionenDeutschlands eingerichtete Werkstätten beziehungsweise zur Verfügung stehende digitale Technologien nicht nur bereits erarbeitete Lösungen. In ihnen können auch neue Praxisbeispiele digitaler Prozessketten entwickelt und erprobt werden.

Labor für digitales Engineering: Virtuelles real erleben

Erst planen, dann bauen. Dieser Aufgabe stellt sich das Labor für digitales Engineering der Jade Hochschule in der Region Nord in der so genannten „Mixed reality Cave“. Die Cave ist ein Raum zur Projektion einer dreidimensionalen virtuellen Realität. Um digitale Modelle zu erleben, anzupassen oder Simulationen durchzuführen, können mehrere Nutzende gleichzeitig darin interagieren. Hierfür werden unter anderem „Augmented Reality“ Brillen mit integriertem Computer, „Handheld“-Positionierungssysteme, die mit Sensoren versehen die eigene Position anzeigen, genutzt. Das Labor für digitales Engineering verfügt außerdem über „Augmented Reality“-Bauhelme für den Einsatz auf der Baustelle und einen mobilen Roboter.

„Es gibt viele Anwendungsfälle, bei denen die Demonstratoren die kleinen und mittleren Unternehmer unterstützen können. Während die „Mixed reality Cave“ eher bei den Planungsprozessen zum Einsatz kommt, können die mobilen „Augmented Reality“-Bauhelme den ausführenden Gewerken bei der Umsetzung auf der Baustelle helfen, indem Sie beispielsweise für den Nutzenden einen bestimmten Bauzustand visualisieren. Des Weiteren ist es möglich, in dieser erweiterten Realität Informationen zu spezifischen Bauteilen oder Bauphasen interaktiv einzusehen“, informiert Christian Kreyenschmidt, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Datenbankorientiertes Konstruieren an der Jade Hochschule in Oldenburg.

Im Sinne der „Mixed Reality“ lassen sich auch reale Gegenstände in die virtuelle Welt integrieren, zum Beispiel3D-gedruckte Modelle. Dies ermöglicht es, die Interaktion von Mensch und Maschine in komplexen Fertigungsszenarien oder auf Baustellen abzubilden.

Automatische Maschinensteuerung im Baggerpark Walldorf

Deutschlands größter Baumaschinenpark in Walldorf in Thüringen widmet sich dem Baustellenbetrieb im Erdbau mithilfe von modernsten Baumaschinen. Neben der Grundbedienung von Ketten- und Mobilbagger, Planierraupe und Grader wird hier auch gezeigt, dass die Baumaschinen mit einer Vielzahl von Assistenzsystemen teil- und vollautomatisiert gesteuert werden können. Die digitalen Möglichkeiten des Datenmanagements mit Baumaschinen erlauben das Planen, Überwachen und Dokumentieren von Arbeitsprozessen in Echtzeit.

Wie aber läuft die Arbeit mit den Hightech-Maschinen ab? Welche Möglichkeiten gibt es für den Einsatz digitaler Techniken bei der Steuerung schwerer Geräte auf der Baustelle bereits? Und wie werden diese bedient? Diese und weitere Fragen werden im Baggerpark Walldorf und im „Schaufenster Baumaschinen digital“ in der Region Ost beantwortet. Denn auch eine vollautomatisierte Steuerung macht den qualifizierten Bediener nicht überflüssig, ganz im Gegenteil: Die Anforderungen an das Bedienpersonal steigen.

Baumaschinenbediener müssen beispielsweise Grundlagen der Maschinenbedienung, der Bauabläufe, der Vermessung und der digitalen Kompetenzen beherrschen. Dies ist erforderlich, da die teil- und vollautomatisierten Steuerungssysteme der Baumaschinen auf hochpräzisePositionierungssysteme angewiesen sind. Um eine teil- oder vollautomatisierte GNSS (Global Navigation Satellite System) oder Laser-Maschinensteuerung einsetzen zu können, muss zudem das Soll-Geländemodell digital und georeferenziert vorliegen. Darüber hinaus müssen Bedienende in der Lage sein, sich ihre Referenzebene für kleinere Arbeitsaufgaben selbst zu erstellen. Erlernen kann man alle diese Fähigkeiten in den Ausbildungshallen und auf dem Übungsgelände des 85.000 m² großen Baggerparks in Walldorf.

Intelligenter Baustellen-Scheduler in Kaiserslautern

Digitale Unterstützung bei der Termin- und Ressourcenplanung im Handwerk leistet der vom Fraunhofer ITWM in Zusammenarbeit mit dem eBusiness-KompetenzZentrum im Bau- und Ausbauhandwerk entwickelte intelligente Baustellen-Scheduler der Probierwerkstatt in der Region Mitte. Das als Webanwendung konzipierte interaktive Planungs- und Umplanungswerkzeug ist ein prototypischer Demonstrator, der auf einem modell- und algorithmusbasierten Scheduling basiert und Handwerksbetrieben bei der Planung ihres Baustellenalltags hilft. Und er löst damit ein Problem, dem jeder Handwerksbetrieb täglich gegenübersteht. Denn jeder von ihnen betreut in der Regel eine größere Anzahl an strukturierten Bauprojekten, die durch eine begrenzte Anzahl an unterschiedlich qualifizierten Mitarbeitern und unter Zuhilfenahme begrenzter Ressourcen innerhalb einer konkreten Zeitvorgabe bearbeitet werden.Auf Basis der zur Verfügung stehenden Informationen erstellt der Scheduler innerhalb weniger Sekunden einen aufeinander abgestimmten Ablaufplan der einzelnen Bauvorhaben, wobei durchaus auch mehrere Szenarien vom Scheduler vorgeschlagen werden können. Der Scheduler ist sozusagen ein Entscheidungsunterstützungswerkzeug für den Disponenten, wobei dieser auch manuell eingreifen und umplanen kann. „Gefüttert“ wird der Scheduler durch die mobile, digitale Zeit-, Leistungs- und Fortschrittserfassung der Mitarbeitenden auf der Baustelle, so dass er auf Fortschrittsabweichungen in Echtzeit reagieren kann und rescheduled.

„Der Scheduler kann unabhängig von der Betriebsgröße eingesetzt werden, wobei es sich derzeit noch um einen prototypischen Demonstrator handelt, der noch nicht marktreif ist und auch noch nicht käuflich erworben werden kann“, erklärt Michael Heil. „Zur Anpassung muss er grundsätzlich vor seinem Einsatz mit betriebsspezifischen Stammdaten wie Standard-Arbeitspakete und Mitarbeiterstammdaten gespeist werden“, fährt der Geschäftsführer des eBusiness KompetenzZentrum im Bau- und Ausbauhandwerk fort. Interessierte Unternehmen der Bau- und Ausbaubranche dürfen sich bei Michael Heil melden. Derzeit sind gewerkespezifische Workshops in der Planung, um den Demonstrator benutzerorientiert weiterzuentwickeln.

Neben diesen Erlebniswerkstätten hat das Kompetenzzentrum Planen und Bauen noch eine Vielzahl anderer Probierzentren eingerichtet, in denen Planungs- und Baubeteiligte die Vorteile der Digitalisierung am Beispiel diverser Projekte kennenlernen können. In den meisten Fällen bietet die Möglichkeit der direkten Anwendung die große Chance, eine digitale Lösung für die eigene Prozesskette zu entwickeln. Bisweilen stellen sie bereits die Antwort auf die Herausforderung des eigenen Unternehmens dar. Und immer sind sie Inspirationsquellen, die in der Praxis aufzeigen, wie sich der Alltag im Bauwesen mit Hilfe der Digitalisierung erleichtern lässt.

Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Planen und Bauen gehört zu Mittelstand-Digital. Mit dem Mittelstand Digital-Netzwerk unterstützt das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz die Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen und dem Handwerk. Weitere Informationen finden Sie unter https://www.kompetenzzentrum-planen-und-bauen.digital/angebote/demonstratoren.

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Bilder
© Sergey Nivens/stock.adobe.com
Autor

Christine Ryll ist Architektin und Baufachjournalistin. Sie beschäftigt sich insbesondere mit dem Zusammenspiel von Architektur, Bau und IT. Weitere Fachgebiete betreffen Nachhaltigkeitsthemen, Holzbau, Innenarchitektur, Trockenbau und Immobilien. (Autorenbild:
Ina Zabel)

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