Smart Building: Die Baubranche und das unausgeschöpfte Potenzial ihrer Digitalisierung

Grosse Baustellen im Bauwesen

Rund 10 Prozent des Schweizer Bruttoinlandproduktes sind der Baubranche zuzuschreiben. Sie sorgt dafür, dass neue, innovative Bauwerke unser Land zieren und die Infrastruktur in Schuss gehalten wird. Damit leistet sie einen wichtigen Beitrag zum reibungslosen Funktionieren unseres täglichen Lebens und zu stetigem Fortschritt. Doch gerade in diesem Bereich hakt es in der Baubranche selbst gewaltig. Die Effizienz und Produktivität in der Planung und Umsetzung von Bauvorhaben stagniert seit Jahren, während sich andere Branchen technologisch weiterentwickeln und starke Fortschritte erzielen.

Bauprojekte verlangen eine enge Zusammenarbeit zwischen unzähligen Akteuren verschiedener Fachbereiche. Diese Kooperation ist oftmals problematisch, es ergeben sich zeitliche Verzögerungen und viele Grossprojekte übersteigen ihre budgetierten Ausgaben bei Weitem. Laut der Organisation Bauen Digital Schweiz werden hierzulande jährlich zwischen drei und fünf Milliarden Franken für die Fehlerbehebung im Bauwesen ausgegeben. Die Problematik ist klar erkennbar: Zwischen Planung und Umsetzung klafft eine Lücke, die mit herkömmlichen Methoden nicht überbrückt werden kann.

Planungssicherheit und Koordination durch digitale Modellierung

Das Problem der mangelhaften Koordination am Bau wird nun allerdings vermehrt angegangen. Das Schlagwort: Building Information Modelling, kurz BIM. In einem Neubauprojekt wird nicht mehr ausschliesslich mit zweidimensionalen Plänen gearbeitet, sondern es wird mittels geometrisch-semantischer Datenstrukturen ein digitales 3D-Modell des Baus erstellt, der sogenannte digitale Zwilling. Dieser ist jedoch nicht nur ein digitales Replikat seines künftigen realen Geschwisters. Neben der anschaulichen Darstellung der räumlichen Verhältnisse bietet das Modell auch die Möglichkeit, verschiedene Variationen noch in der Planungsphase virtuell zu testen. Dazu ist es mit Simulationstools verbunden, die die Auswirkungen von Änderungen im digitalen Zwilling analysieren. Auf der Basis dieser Analysen vergleichen Bauherren und Architekten die unterschiedlichen Optionen und treffen so vorausschauend gute Entscheidungen für den tatsächlichen Bau.

Die Möglichkeiten von Smart-Building-Technologien reichen allerdings weit über das Planungsstadium hinaus. Der digitale Zwilling begleitet die tägliche Arbeit auf der Baustelle und wächst mit seinem realen Gegenstück. Der Bauprozess wird mit der Hilfe von Daten koordiniert, sodass nicht linear – ein Handwerker nach dem anderen – sondern vermehrt parallel gearbeitet werden kann. Die Bauzeit wird so signifikant verkürzt und die verschiedenen Akteure arbeiten Hand in Hand. Dabei findet ein stetiger Abgleich der Realität mit dem Modell statt und die Prozesse werden dem aktuellen Stand angepasst. Manuelles Umdisponieren gehört damit der Vergangenheit an.

Immobilienwirtschaft profitiert gleichermassen

Auch am fertiggestellten und nutzbaren Bauwerk hat der digitale Zwilling nicht ausgedient. Als deckungsgleiches Modell des realen Gebäudes dient er als Informationsquelle, Überwachungs- und Steuerungseinheit. Dazu wird die vorliegende Datenstruktur um physikalische Messinstrumente am Gebäude ergänzt, die laufend Daten zum Gebäudezustand und fortlaufenden Prozessen liefern. In den BIM-Datenbanken kann der Gebäudezustand also lückenlos überwacht, in der Historie nachverfolgt und mit Prognosen vorausgesagt werden. So wird es auch möglich, Wartungsarbeiten und Renovationen gezielt zu planen, um die Funktionalität des Bauwerkes auf eine kosteneffiziente Art bestmöglich zu erhalten. Zusätzlich wird der alltägliche Betrieb der Liegenschaften digital geregelt. Räume können durch digitale Reservation nahtlos genutzt werden, Leerlaufzeiten werden minimiert. Auch in Sachen Energieeffizienz wird dadurch optimiert, dass die tatsächlichen Bedürfnisse erkannt und die natürlichen Gegebenheiten berücksichtigt werden. Der gesamte Lebenszyklus eines Bauwerks, von seiner Planung über die Errichtung und den Betrieb bis zum Rückbau, soll durch den Einsatz von Building Information Modelling geregelt werden.

Eierlegende Wollmilchsau im Aufbau

Fehler verhindern, Kooperation vereinfachen, Betrieb, Wartung und Energieeffizienz optimieren. Die vierte industrielle Revolution präsentiert sich auch in der Baubranche als Allheilmittel. In den nächsten fünf bis sieben Jahren sollen die Kosten am Bau durch den technologischen Fortschritt um 30 bis 40 Prozent gesenkt werden; die durchschnittliche Bauzeit soll halbiert werden.

Um zu diesen Resultaten zu gelangen, sind auf verschiedenen Ebenen Umbrüche und grosse Entwicklungsschritte erforderlich. Im Bereich Forschung und Entwicklung wird an umfassenden technischen Lösungen gearbeitet. Dabei ist enge interdisziplinäre Zusammenarbeit gefordert, damit das Knowhow aller Beteiligten zum Nutzen des Gesamtprojekts eingesetzt werden kann. Vorangetrieben wird eine solche Entwicklung allerdings massgeblich von jenen, die der Technologie auch im frühen Stadium bereits vertrauen und sie in konkreten Projekten einsetzen. Wenn Bauherren sich bewusst für diesen Schritt in Richtung Digitalisierung des Bauwesens entscheiden, ziehen weitere Unternehmen nach und das Netzwerk entwickelt sich weiter.

Bauen Digital Schweiz, die Schweizer Plattform für digitale Transformation in der Bau- und Immobilienwirtschaft, trägt diese Vision und arbeitet gemeinsam mit Forschungsanstalten wie der Fachhochschule Nordwestschweiz daran, dass sich die Schweizer Baubranche ihrer verheissungsvollen Zukunft zuwendet.