Über 80.000 Bauunternehmen gibt es in Deutschland. Dazu kommen Tausende von Logistik-Betrieben und ebenso viele Produzent*innen von Baumaterialien. Und sie alle beschäftigen ihrerseits kleinere Handwerksbetriebe, Planungsbüros und andere Bauspezialist*innen. Die Folge ist ein regelrechter Pool an Know-how und Ressourcen, auf den insbesondere Großbaustellen zurückgreifen können. Doch gerade bei größeren Infrastrukturbauprojekten wird genau das zum Problem und die Koordination aller beteiligten Menschen und Maschinen zum Flaschenhals des Vorhabens: Wann sollte wer mit welchen Ressourcen wo zur Stelle sein? Und was passiert, wenn der Einsatz sich verzögert? Beispielsweise, weil Bauteile fehlen, Geräte oder Fachkräfte?

Ein Blick auf einzelne Stücke dieses »Projektpuzzles« zeigt, wie wichtig Abstimmung und Koordination sind. So sind an klassischen (Groß-)Baustellen Erdarbeiten, Maurer*innenarbeiten, Beton und Stahlbetonarbeiten sowie Dachdecker*innen-, Zimmerei- und Holzbauarbeiten nötig, genauso wie der Trockenausbau, Estricharbeiten, Heizungs- und Sanitärarbeiten, Schlosser*innen- und Spengler*innenarbeiten, Elektroinstallationen, Steinmetz*innenarbeiten und der umfangreiche Straßenbau mit Unternehmen vor allem für den Tiefbau. Und das ist – laut ibau, einem Infodienst für Bauausschreibungen - nur ein grober Überblick über die einzelnen, beteiligten Gewerke, die jeweils wiederum meist von verschiedenen Unternehmen und Betrieben übernommen werden. Dazu kommt eine Vielzahl an Herstellerfirmen und Speditionen, die möglichst »just in time« diejenigen Bauteile vor Ort zur Verfügung stellen, die gerade gebraucht werden. Kurz: Ohne ein möglichst umfassendes und intelligentes Abstimmen aller Beteiligten ist ein auch nur annähernd rechtzeitiges Fertigstellen einer Großbaustelle beinahe ausgeschlossen. Und mindestens hier ist auch die Ursache dafür zu finden, warum es bei fast jedem Bauvorhaben immer wieder zu Verzögerungen und Kostensteigerungen kommt.

Digitales Ökosystem für die Baubranche

Ein Konsortium aus 16 Partner*innen aus Industrie und Wissenschaft sollte dieses Problem nun mit Förderung des Bundesministerium für Digitales und Verkehr angehen. Ziel des Konsortialprojekts »Infra-Bau 4.0« ist es unter anderem, eine Plattform zu entwickeln, auf der alle wesentlichen, am Bauprojekt beteiligten Unternehmen mit ihren den Bau unmittelbar betreffenden Ressourcen und Prozessen digital abgebildet sind, um eine solide Grundlage zu haben, sich miteinander zu vernetzen. So sollen – laut offizieller Projektbeschreibung – eine »effektive und effiziente Planung sowie Umplanung am Bau ermöglicht werden – auch für hochkomplexe Projekte in einem volatilen Kontext«. Die technisch-wissenschaftliche Projektleitung für Infra-Bau 4.0 hat das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE übernommen. Das Institut verantwortete dabei primär die Modellierung des Ökosystems sowie die technische Konzeption und Umsetzung der Plattform. Das Projekt war zunächst bis Ende des Jahres 2021 geplant, Anschlussprojekte dürften folgen.

»Mit Infra-Bau 4.0 wollen wir den Grundstein dafür legen, verschiedenste Programme und Systeme, die die einzelnen Unternehmen bereits zur internen Organisation und Planung nutzen, intelligent und effizient miteinander zu vernetzen. Damit soll primär ein durchgängiger Datenaustausch möglich werden. Die einzelnen Planungsprogramme der Baufirmen, die heute – wenn überhaupt – eher ‚für sich‘ arbeiten, könnten sich dann über den Stand der Dinge mit anderen Programmen anderer Unternehmen austauschen«, betont Denis Feth, der im Fraunhofer IESE die Projektleitung übernommen hat. Die Planungen und Fortschritte der einzelnen Gewerke und Unternehmen wären dann beispielsweise für diejenigen Firmen, die Baumaterial liefern oder Anschlussarbeiten übernehmen, besser nachvollziehbar. Außerdem könne so für die Bauleitung ein Big Picture gezeichnet werden, um den Gesamtstand des Baus besser im Auge zu behalten.

Mangelhafte Digitalisierung

Die Umsetzung der Plattform aber ist problematisch. Nicht nur, weil das Baugewerbe immer noch sehr zurückhaltend bei der Digitalisierung zu sein scheint. So werden zum Teil auch heute noch »Bautagebücher« analog ausgefüllt. Und das Telefon ist oft noch erste Wahl, um Abläufe zu koordinieren – wenn allerdings lediglich bilateral. Auch und vor allem aber, weil viele Einzelinteressent*innen – von den Anbieter*innen der Planungs- oder Organisationssoftware bis zum Datenschutz und der Schulung der Mitarbeiter*innen – unter einen Bauhelm gebracht werden müssen.

Start der Laborphase

Zudem ist die Umsetzung von Infra-Bau 4.0 allein wegen seiner Tragweite mit einer Fülle von Aufgaben und Schwierigkeiten verbunden. »Weil das Projekt zunächst nur auf eineinhalb Jahre veranschlagt war und Corona-bedingte Einschränkungen eine Erprobung in auf der Baustelle unmöglich machten, wollten wir uns zunächst auf eine Art ‚Laborphase‘ beschränken und uns erst in einem Folgeprojekt auf Feldtests konzentrieren«, sagt Feth. Die Baustelle sollte dennoch so realitätsnah wie möglich nachempfunden werden. »Einen Versuchs-Bagger, der an der TU Kaiserslautern, untergestellt ist, haben die Forscher*innen der ebenfalls an Infra-Bau 4.0 beteiligten Hochschule mit Sensoren ausgestattet, aus deren Daten wir Rückschlüsse ziehen können, wo der Bagger arbeitet und auf welche Art er das tut«, erklärt Feth. »Dann haben wir einen Digitalen Zwilling der Maschine entwickelt. Mit ihm lassen sich die Verrichtungen der Maschine zunächst digital rekonstruieren. Nutzen wir dieses System für eine Vielzahl von Geräten, können wir ein genaues Bild des Baufortschritts errechnen«, so Feth. Diese Information könne dann über die Plattform an die Planungsprogramme der betroffenen Bauunternehmen weitergegeben werden. Die Funktionalität dieses Konzepts können Expert*innen bereits heute an einem bereits fertiggestellten Demonstrator überprüfen. Alles Weitere, so Feth, werde vermutlich Teil des Folgeprojekts. Dann, so die Hoffnung, wird ein deutlich breiter angelegtes System seine Praxistauglichkeit unter Beweis stellen können. Noch aber sei Infra-Bau 4.0 selbst noch eine Baustelle.

(cb)