Die Baustelle im Fokus der Wertschöpfung 

Die Rahmenbedingungen verändern sich im Zeichen des Wandels und der stetig notwendigen Erneuerung für Mensch, Gesellschaft und Unternehmen gleichermaßen rasant. Die Digitalisierung berührt alle Lebensbereiche und ist zugleich Verheißung, Fluch und letztendlich unumkehrbar. 

Auch die Baubranche befasst sich mit dem globalen Megatrend der Digitalisierung, in der Nachhaltigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung von Verschwendung gefragt sind. Mit der zunehmenden Digitalisierung spielen Informationen und Daten sowie deren Vernetzung untereinander eine immer wichtigere Rolle. Produkte, Dienstleistungen und Prozesse werden dematerialisiert und mit Building Information Modeling (BIM) liegen im digitalen Bauwerksmodell bereits einheitlich strukturierte Informationen zu vielen praktischen Anwendungsfällen vor. 

Bisher waren Wissens- und Arbeitsverluste mit Doppel- und Dreifacharbeit in Bauprojekten und auf Baustellen toleriert beziehungsweise nicht erkannt worden. Generell gilt, wo Verschwendung minimiert oder eliminiert wird, entsteht ein direkter Mehrwert. Die Erkenntnis über Effizienzpotentiale geht einher mit einem Umdenken in der Art und Weise, wie wir in Projekten zusammenarbeiten. Planen und Bauen ist kein Selbstzweck. Es ist an der Zeit, die Baustelle als Ort der Wertschöpfung in den Fokus zu nehmen. 

Die Transformation unserer Wirtschaft hin zur digitalen Arbeit und dem Vernetzen der Wertschöpfungsketten ist im vollen Gange. Generell gilt, wo Verschwendung minimiert oder eliminiert wird, entsteht ein direkter Mehrwert. Mittlerweile haben viele Organisationen, Unternehmen und Führungskräfte erkannt, dass ein „Weiter so“ in immer komplexeren Projekten, mit immer weniger Zeit, bei steigenden Kosten, einem hohen Qualitäts- und Innovationsanspruch der Endkunden sowie Ressourcenknappheit, Umwelterfordernissen, fehlenden Fachkräften und dem zunehmendem Wettbewerbsdruck nicht mehr möglich ist. 

Häufig beklagt sich die Bauleitung über fehlende, verspätete oder fehlerhafte Vorleistungen der Planung. Die Planer wiederum beklagen sich über den kontinuierlichen Druck durch die Baustelle. Dadurch ist eine schlechte Atmosphäre in der Beziehung zwischen Planung und Ausführung vorprogrammiert. Ganz abgesehen von Lieferengpässen ist das Ergebnis aus der Sichtweise des Endkunden (Bauherr) ernüchternd – unzureichende Termintreue und ein hohes Maß an Qualitätsdefiziten mit daraus resultierenden Kostenüberschreitungen sind alltäglich – sowohl in der Planung als auch in der Ausführung. 

In der Produktivitätsbetrachtung nimmt eine der ältesten Industrien abgeschlagen die hinteren Plätze ein. Diese Tatsache ergibt sich unter anderem aus der starken Fragmentierung in der Planung und Ausführung sowie der strikten Trennung zwischen Planung und Ausführung. Von außen betrachtet, blickt man auf ein träges, reaktionsschwaches Gesamtgebilde mit ungenügenden Kommunikationsstrukturen, nicht abgestimmten und falschen Prozessabfolgen und fehlender Transparenz zwischen den Planungs- und Baubeteiligten. 

Darüber wird es immer wichtiger, den Bauwerkslebenszyklus in allen seinen Phasen von Entwickeln, Planen, und Bauen bis hin zum nachhaltigen Betreiben ohne Einschränkungen auf den Prüfstand zu stellen. Es geht um eine ganzheitliche Betrachtung, statt dem Optimieren einzelner Leistungsphasen, Fachdisziplinen oder Budgets. 

Die zukünftigen Bauaufgaben nehmen durch Anforderungen der Eigentümer und Nutzer sowie gesetzliche Vorgaben an Komplexität weiter zu. Zunehmend erkennen Bauherren, wie auch die gesamte Baubranche, dass herkömmliche Arbeitsweisen und Steuerungsmethoden in Planung, Realisierung und Betrieb von Liegenschaften an ihre Grenzen stoßen. 

Building Information Modeling (BIM) steht hierbei in der Baubranche für den weltweiten Trend der Digitalisierung. Dabei ist BIM weit mehr als nur das reine 3D-Gebäudemodell. Im Sinne eines datenfokussierten Prozessflusses werden alle relevanten Gebäudedaten digital erfasst und im kompletten Lebenszyklus eines Gebäudes nutzbar gemacht. Wie der Buchstabe „I“ für Informationen in der Kurzbezeichnung von „BIM“ darstellt, können bereits in frühen Entwurfs- und Planungsphasen die gemeinsam erarbeiteten Daten auf einer plattformbasierten CDE – CDE steht für Common Data Environment – transparent geteilt und mit allen Planungs- und Baubeteiligten kommuniziert werden. 

Mit Lean Construction wird im Bauwesen, basierend auf den Erfahrungen aus dem Automobilbau, ein Management- bzw. Philosophieansatz beschrieben, der das Ziel verfolgt, den Kundenwert durch kontinuierliche Verbesserung und das Eliminieren der Verschwendung in den Prozessen zu steigern. Durch die im Vorfeld mit den Planungs- und Baubeteiligten transparent erarbeiteten Arbeitspakete und gelebte Kollaboration kann die Fehleranfälligkeit minimiert und die Stabilität im Gesamtprozess erhöht werden. 

Die Verknüpfung von BIM und Lean kann somit als Königsdisziplin betrachtet werden, in der eine besondere Chance für das Planen und Bauen der Zukunft liegt. Gerade im Bauwesen mit seinem Unikatdenken, demgemäß jedes Bauwerk ein (kreatives) Werk für sich darstellt, liegen enorme Potentiale in der Anwendung digitaler Werkzeuge. 

Eine 1:1-Transformation herkömmlicher Arbeitsweisen in die digitale Zusammenarbeit und Organisation der Planungs- und Baubeteiligten ist dabei allerdings nicht zielführend. Der Veränderungsprozess mit BIM und Lean Construction ist per se keine Anreicherung eines Kerns, sondern das Verabschieden alter Arbeitsweisen, bei gleichzeitiger Gestaltung neuer Prozesse und Regeln sowie den Erhalt bewährter Erfahrungen von Anwendern und Beteiligten. 

Die Erfahrung zeigt, dass die digitale Transformation mit ihren tiefgreifenden Veränderungen Zeit zur Vorbereitung braucht. Gleichzeitig ist mit der Implementierung Ausdauer und Durchhaltevermögen der Führungskräfte im Vertrauen auf die neue Arbeitsweise gefragt, da das „Alte“ nicht mehr und das „Neue“ noch nicht da ist. All das ist leicht in Worte zu fassen, doch genau darin können die Ursachen für das Stocken oder sogar das Scheitern im Bewerkstelligen dieser Veränderungen liegen. 

Ähnlich wie bei der Industrie 4.0 nimmt BIM und Lean Construction Einfluss auf die gesamte Wertschöpfungskette Bau: vom Entwurf, über Kosten, Planung und Ausführung bis hin zur anschließenden Betriebsphase. 

Ohne Planung ist eine Baustelle nicht oder nur unter großen Reibungsverlusten verschwendungsarm möglich. Ein sehr drastisches Beispiel ist die im Bauablauf des Öfteren vorkommende Transformation einer zunächst geplanten Aufwärm-Teeküche in einem Bürogebäude hin zu einer Betriebskantine mit mehreren hundert Tagesessen. Auf den Automobilbau übertragen, würden beispielhaft von jetzt auf gleich Lastkraftwagen auf einer PKW-Produktionslinie gebaut werden. Dies führt in der Regel zu der oft zu beobachtenden und äußerst ineffizienten, aber leider oft tolerierten „baubegleitenden Planung“. 

Je reibungsfreier die Baustelle funktioniert, desto mehr beweist sich die Qualität der Planung mit BIM als Vorleistung und ihrer Wirkungsdimension. Die Grundprinzipien bilden die Basis, woraus das Tun und Handeln abgeleitet werden kann. Lassen Handlungen wiederkehrende Muster erkennen, so können diese im Sinne von Lean Construction als Methoden definiert werden. 

Methoden sind demnach die Motoren, die eine Organisation vorantreiben, um dem Ideal ein Stückchen näher zu kommen. Diese Motoren haben bezogen auf Baustellen das Ziel einer Wertsteigerung für den Kunden durch kontinuierliche Verbesserung der Prozesse und Vermeidung von Verschwendung. 

Der im vorigen Abschnitt genannte Kundenwert spiegelt sich aber nicht nur beim Endkunden, dem Bauherrn, Mieter oder Nutzer wider. Vielmehr gilt es, weitere Kunden im Entstehungsprozess eines Bauwerkes zu betrachten und einzubinden. So ist beispielsweise der Fliesenleger der Prozesskunde des Estrichlegers. Des Weiteren kann der Tragwerksplaner als Prozesskunde des Architekten angesehen werden. Jeder Prozesseigner kann und muss so als Prozesskunde des vorgelagerten Prozesses angesehen werden. Folglich kann der Kundenwert von Kunde zu Kunde variieren und verschiedene Anforderungen an die Erfüllung des spezifischen Kundenwertes hervorrufen. Dementsprechend ist die Baustelle im Gesamten als Prozesskunde der vorgelagerten Planung anzusehen. In Kenntnis dieser Beziehungen sind neue Denkmuster und Herangehensweisen abzuleiten. 

Ein weiteres, elementares Prinzip auf dem Weg zur Wertsteigerung für den (Prozess-)Kunden stellt das Flussprinzip dar. Dem Beispiel einer Fließbandproduktion in einer Fabrik folgend, ergeben sich durch den verstärkten Fokus, die Flusseffizienz auf einer Baustellenproduktion zu steigern, neue Perspektiven für die Prozessgestaltung. Statt dem üblichen Push- wirkt hierbei das Pull-Prinzip unterstützend auf das Flussprinzip. 

Ohne andere Prinzipien zu schmälern, sind die momentan am häufigsten angewendeten Lean-Methoden auf Baustellen zur Produktionsplanung und -steuerung das Last Planner System® und die Taktplanung/Taktsteuerung. Vielfach werden Bestandteile und Herangehensweisen beider Methoden miteinander kombiniert, um Hybride zu entwickeln, die bestmöglich auf die unternehmens- und baustellenspezifischen Anforderungen abgestimmt sind. Im Mittelpunkt der Betrachtung stehen insbesondere der Kundenwert sowie die Steigerung der Flusseffizienz. Ausgehend vom Ort der Wertschöpfung und dem Entstehungsprozesses des Endproduktes, sollten weitere Bereiche und vorgelagerte Prozesse schrittweise in ein flussfokussiertes System integriert werden, um das Gesamtpotenzial im Sinne eines ‚Best for Project‘ auszuschöpfen. 

Eine in ihren transparenten Prozessabläufen verschwendungsarme durchdachte Baustelle wird wesentlich durch die Qualität der Planung beeinflusst. Da die Automatisierung des Planungsprozesses keinem Selbstzweck folgt, sondern einen erheblichen Mehrwert für alle Beteiligten darstellen soll, ist letztendlich die Qualität der Grundlagen, auf welchen eine digitalisierte Bauplanung aufsetzt, für den angestrebten Erfolg im erheblichen Maß mitentscheidend. 

In sich schlüssige und für spätere Leistungsphasen belastbare Planungskonzepte fußen auf einer Ziel- und Bedarfsplanung, welche nicht über die Grundlagenermittlung in den klassischen Leistungsphasen 1 bis 9 in der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) abgedeckt ist. Das daraus entstehende „Ideale Layout“ hat den Anspruch, die wichtigsten Erwartungen und die zukünftigen Anforderungen des Bauherrn an das Projekt vollumfänglich zu dokumentieren. Es vereint die gleichberechtigt und gleichwichtigen Perspektiven der Architektur mit den Big Points der statischen, haustechnischen und energetischen Planung auf die gestaltungsrelevanten Proportionen, Raumwirkungen und dem ganzheitlichen Gebäudekonzept. Es ist die abgesicherte Basis für alle weiteren Entwicklungs- und Planungsschritte und hat maßgeblichen Einfluss auf die Qualität, Kosten, terminlichen Ablauf und späteren Betrieb des Bauprojektes.  

Mit diesem „Idealen Layout“ kann sodann der Bauherr über die Auftraggeber-Informations-Anforderungen (AIA) seine BIM-Ziele definieren. Aufbauend auf den AIA regelt beziehungsweise definiert der sich anschließende BIM-Abwicklungsplan (BAP) die digitale Zusammenarbeit der Planungs- und Baubeteiligten. 

Dabei bildet das Architekturmodell den Ausgangspunkt, welches durchgängig von der Entwurfs- und Genehmigungsplanung in die Ausführungsplanung für alle Fachplanungen datenkonsistent weitergeführt wird. Offene BIM-Standards wie IFC (Industry Foundation Classes) und BCF (BIM Collaboration Format) fördern die Kollaboration der planenden Fachdisziplinen und verzahnen die Kommunikation und den Abgleich mit und zur Baustelle. 

Das Frontloading von Informationen eröffnet mittels attribuierter Bauteile weitere, neue Einsatzfelder. Bekanntermaßen können im Vergleich zu herkömmlichen Vorgehensweisen neben der modellbasierten Kostenplanung und -steuerung viel früher Einzelgewerke mengenmäßig exakt ausgeschrieben und preislich abgesichert werden. Frühzeitige digitale Kollisionschecks vermeiden spätere unangenehme Diskussionen auf der Baustelle. 

Auch die digitale „Schlitz- und Durchbruchsplanung“ nach Blatt 11.2 der Richtlinienreihe VDI/bS 2552 „Building Information Modeling“ kann als erfolgreiches Beispiel für die dringend zu intensivierende Verzahnung von Planung und Baustelle angeführt werden. Durch die digitale Arbeitsweise und Übernahme von Durchbruchsvorschlägen profitieren alle Planer und die lean-getaktete Bauausführung in ihrer Performance. Mit Fokus auf die Baustelle als Ort der Wertschöpfung können Schal- und Bewehrungspläne störungsfrei erstellt und mit den Nachfolgegewerken abgestimmt werden. 

Die Kenntnis des Bauablaufes und der hierzu erforderlichen Wochenarbeitspakete ermöglichen der Planung ihre Prozesse und Arbeitsschritte weit vor Baubeginn darauf anzupassen, die Baustelle „just in time“ zu beliefern und damit Stress- sowie Drucksituationen zu vermeiden. Da es sich bei der Mehrzahl der Bauprojekte auch in Zukunft um Unikate handeln wird, kann auf bis dato etwaig unerkannte Probleme und Abstimmungsdefizite viel früher professioneller im gemeinsamen Miteinander reagiert werden. 

Wer vor vielen Jahren Planungsbüros und Bauleitungscontainer betrat, war sofort mit meterlangen Reihen von Papierordnern in Schränken und Regalen hinter jedem Arbeitsplatz konfrontiert. Im Wunsch, diese analogen Informationssilos aufzulösen, entstanden erste digitale Projektraumlösungen zur Datenablage. 

Heutzutage ist ein CDE als cloudbasierte Datenumgebung, in welcher Informationen jeglicher Art geteilt und den Planungs- und Baubeteiligten in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden, als Standard zu betrachten. Der Zugang zu diesen Informationen ist, je nach Aufgabe, durch Berechtigungen geregelt. 

In Planungs- und Bauprozessen werden seit jeher eine Vielzahl von Informationen erhoben und verarbeitet. Diese Informationsvielfalt wird auch durch die zunehmende Komplexität und Erhöhung der von außen einwirkenden Rahmenparameter weiter zunehmen. Dabei ist das Risiko einer falschen Entscheidungsfindung aufgrund mangelnder oder veralteter Informationen enorm. Viele der Akteure agieren in der Regel räumlich getrennt und müssen über die Unternehmensgrenzen hinweg synchronisiert werden. 

In schnelllebigen und hochindividualisierten Bauprojekten wird es daher immer wichtiger, einen zentralen Punkt zu schaffen, an dem Informationen ganzheitlich, zielgerichtet und bedarfsorientiert den Beteiligten zur Verfügung stehen. Dies ist die Aufgabe einer CDE. Sie bildet das Rückgrat einer modern organisierten Baustelle. 

Neben dem ursprünglichen Ziel einer Informationsbereitstellung ermöglicht die neue Generation von CDE darüber hinaus im Vernetzen von Daten neue Möglichkeiten zur Dokumentation, Produktions und -steuerung von Baustellen. Weitergedacht, wird die CDE zukünftig die virtuelle Organisationsstrategie eines Bauprojektes abbilden. 

Die Unterstützung von offenen und herstellerunabhängigen Standards und APIs, wie IFC und BCF, ist hier als selbstverständlich vorauszusetzen. Nur so ist eine nahtlose Integration in die bestehenden Geschäftsprozesse zu garantieren. Es gibt inzwischen eine Vielzahl an Programmen mit gewerkespezifischen Funktionen und Dateiformaten, so dass nur auf diesem Weg die Interoperabilität entlang der gesamten Wertschöpfungskette Bau garantiert werden kann. Die BCF API ermöglicht als einer der ersten digitalen (Bau-)Standards im Cloudbereich den transaktionalen Austausch von BCF Issues direkt aus der cloudbasierten Plattform, so dass keine Dateien mehr versendet werden müssen. Dies erleichtert den Prozess der Modellprüfung, alle relevanten Punkte können bewertet und zur Bearbeitung weitergegeben werden. 

Neben dem Thema BIM rückt auch zunehmend die effiziente Abwicklung von Baustellen in den Fokus einer CDE. Hier gilt es ebenfalls, die vorhandenen Daten effizient zu verknüpfen und so eine mehrdimensionale Betrachtung und Produktions- beziehungsweise Prozessplanung im Sinne von Lean-Construction zu ermöglichen. 

Bedingt durch eine durchgängige und schnittstellenübergreifende Vernetzung erfährt auch der Bauleitungscontainer eine Veränderung. Im Zuge der weiteren Digitalisierung der Baustelle stellt er nach wie vor die „Kommandozentrale“ und die erste Anlaufstelle während der Ausführungsphase dar. Dabei bildet er mit den vor Ort tätigen Bauleitern, Polieren und Obermonteuren die Schnittstelle zwischen den Fachplanern und ausführenden Gewerken. Je digitaler, vernetzter und automatisierter auch auf der Baustelle gearbeitet wird, umso mehr rückt die Überwachung und Steuerung dieser Prozesse in den Mittelpunkt. 

Aus Perspektive der Autoren geht es dabei nicht mehr um das „Ob“, sondern um das „Wie“. Alle technologischen Grundlagen für die oben beschriebenen Notwendigkeiten sind bereits heute gelegt und vereinen neben BIM und Lean Construction viele weitere Möglichkeiten. Auch dabei gilt: Einfach machen.