Intelligent, vernetzt und immer auf dem neuesten Stand – was in Bereichen wie Industrie 4.0 längst Alltag ist, soll auch bei Infrastrukturbauprojekten Realität werden. Wie genau das gelingen kann? Dazu arbeitet das Fraunhofer IESE im Forschungskonsortium »Infra-Bau 4.0« intensiv an der Entwicklung und Erprobung einer digitalen Integrationsplattform.
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Kurzfristige Prozessänderungen, sich verzögernde Termine, explodierende Kosten: Infrastrukturprojekte wie Straßen- und Brückenbau sind komplexe und teure Bauvorhaben. Dabei gilt: Je komplexer das Projekt, desto anspruchsvoller wird es, die vereinbarten Termin-, Qualitäts- und Kostenziele einzuhalten. Es ist daher mittlerweile unbestritten, dass die Digitalisierung ein essenzieller Faktor für Effektivitäts- und Effizienzsteigerungen im Bauwesen ist.
Dieser Thematik nimmt sich das Forschungsvorhaben »Infra-Bau 4.0« an. Ziel ist es, eine Plattform zu entwickeln, auf der alle am Bauprojekt beteiligten Partner mit ihren Ressourcen und Prozessen digital abgebildet und in einem Digitalen Ökosystem miteinander vernetzt werden. So soll eine effektive und effiziente Planung sowie Umplanung am Bau ermöglicht werden – auch für hochkomplexe Projekte in einem volatilen Kontext.
Die im Forschungsprojekt zu entwickelnde offene und intelligente Integrationsplattform soll alle am Bau beteiligten Organisationen, Systeme und Menschen miteinander verbinden, einen durchgängigen Datenaustausch ermöglichen und jederzeit schnelle und fundierte Entscheidungshilfen für Probleme am Bau liefern können. Dadurch wird die Transparenz für alle Baubeteiligten verbessert, die zugrundeliegenden Prozesse bei Infrastrukturbauprojekten werden optimiert und die Abläufe auf der Baustelle beschleunigt.
Ein Beispiel: Erbringt ein Bagger auf einer Baustelle unvorhergesehen weniger Leistung, so kann diese Information in Echtzeit über die Plattform an die zuständigen Prozessbeteiligten übermittelt werden. Auch Planungsänderungen können auf diesem Weg ohne Zeitverzug und Medienbruch, ggf. bis in die Baumaschinen, übermittelt werden. Das verhindert Planungsstau und ermöglicht einen durchgängig sinnvollen Ressourceneinsatz.
Um zu prüfen, ob der aktuelle Baustellenstatus dem ursprünglichen Plan entspricht, werden auch sogenannte »Digitale Zwillinge« eingesetzt – virtuelle Abbilder, zum Beispiel von Baumaschinen. Mit deren Hilfe lassen sich Probleme frühzeitig erkennen und Bauprozesse digital besser umplanen.
Als technisch-wissenschaftlicher Projektleiter kümmert sich das Fraunhofer IESE insbesondere um die Ökosystemmodellierung und die Plattformkonzeption – aber auch um die Integration Digitaler Zwillinge und um eine durchgängige Datensicherheit.
Eine umfassende Verknüpfung von Daten bietet – ebenso wie ein kontinuierlicher Abgleich der Planung mit der Ist-Situation – eine große Chance für Infrastrukturprojekte. Planungsdaten werden in Infra-Bau 4.0 verknüpft und durch umfangreiche »Bauprozessdaten« ergänzt, welche die aktuelle Bausituation widerspiegeln. Somit bildet die Plattform eine real-digitale Baustelle ab und der Baufortschritt kann zeitnah erfasst, analysiert und optimiert werden.
Für Straßen- und Tiefbauer ist das eine gute Nachricht. Schließlich könnte eine effizientere Bauplanung und -umsetzung ihnen langfristig mehr Zeit – und somit mehr Aufträge – verschaffen.
Das sagt Denis Feth, technisch-wissenschaftlicher Leiter des Projekts Infra-Bau 4.0 und Expert »Security and Privacy Technologies« am Fraunhofer IESE:
Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE