Digitalisierung im Infrastrukturbau

BMVI-Projekt: Infra-Bau 4.0 und BMDV-Projekt DiCoMa (Digital Construction Management)

Unser Team am Fraunhofer ITWM entwickelt Modelle und Algorithmen zur optimierten Entscheidungsunterstützung im Infrastrukturbau. Ein Ziel ist es, mithilfe von prognose-basierten Planungswerkzeugen Bauverzögerungen von Großprojekten zu reduzieren. 

Die Verkehrsinfrastruktur ist einer der größten Investitionsmärkte weltweit. Eine OECD-Studie prognostiziert jährliche Aufwände von 6,5 Billionen USD. Für Deutschland betragen nach einer Erhebung des Hauptverbandes der Bauwirtschaft die entsprechenden Investitionen allein im Bereich des Bundesbaus ca. 65,5 Mrd. EUR für den Zeitraum 2020-2023 – mit steigender Tendenz. Darin noch nicht enthalten sind die Ausgaben für Infrastruktur auf Landes- und Kommunalebene. Es steigen nicht nur die Kosten, sondern es wird auch technisch, organisatorisch und rechtlich deutlich komplexer. Die Digitalisierung ist ein wichtiger Schritt bei der optimierten Planung und Durchführung von Bauprojekten. Sie erhöht die Effizienz, Termintreue und Kostentransparenz. 

Entwicklung eines digitalen Ökosystems

Um diese Herausforderungen anzugehen, forschen wir am Fraunhofer ITWM in verschiedenen Projekten an diesen Fragestellungen. Hierbei fällt das Augenmerk auf digitale Ökosysteme. Solche Systeme erlauben einen höheren Grad der Vernetzung und des Datenaustauschs, wodurch sich viele Vorteile in Hinsicht auf schnellere und breitere Informationsverfügbarkeit ergeben. Dadurch ist es wiederrum möglich, Arbeitsabläufe zu optimieren.

So kann man beispielsweise die Qualität der Arbeit in Bezug auf Planung und Projektmanagement verbessern, wenn Informationen schneller von der Baustelle ins Backoffice gelangen. Zudem bieten Digitalisierung und Automatisierung Chancen, die wiederum positive Effekte auf die einzelnen Firmen aber auch auf das Gesamtprojekt haben.

Die Beschaffenheit des Bodens weicht von der Planung ab? Solche oder andere unvorhergesehene Änderungen im Bauablauf werden durch das digitale Ökosystem kommuniziert und mithilfe eines Planungssystems – das an eine solche Plattform angeschlossen ist – werden betroffene Arbeitspakete semi-automatisch umgeplant. All dies, zusammen mit dem Digitalisierungsdrang in der Bauwirtschaft selbst (Stichwort: Building Information Modelling (BIM)), macht digitale Ökosysteme zu einem zukunftsfähigen Ansatz, um Bauplanung und -ausführung zu optimieren.

Konzept Planungsalgorithmus
© Fraunhofer ITWM
Konzept Planungsalgorithmus

Planungsassistenz in Infrastrukturbauprojekten

Unsere Kernkompetenz am Fraunhofer ITWM ist das Analysieren, Modellieren und Optimieren von Produktions- und Planungsprozessen. Dieses Fachwissen wenden wir auch im volatilen Kontext des Infrastrukturbaus an. Innerhalb der Forschungsprojekte arbeiten wir an folgenden Fragestellungen:

  • Wo besteht Verbesserungspotential?
  • Wo ist ein digitaler Planungsassistenz sinnvoll?
  • Wie kann dies in ein digitales Ökosystem integriert werden?

Eine der Fragen ist hierbei auch, wie viel Kompetenz die planende Person an eine solche Planungsassistenz abgeben kann oder möchte. Wir konnten in verschiedenen Projekten feststellen, dass es häufig nicht reicht, lediglich eine gute Gesamtlösung zu liefern, um in der Anwendung zu überzeugen. Stattdessen braucht man oft Planungsassistenten, die bei einzelnen Teilproblemen zu Rate gezogen werden. Sie schlagen dann eine Lösung für dieses spezielle Problem vor. So kann beispielsweise ein semi-automatisches Umplanungssystem bei unvorhergesehenen Planänderungen angesprochen werden und eine Umplanung vorschlagen. Wir arbeiten daran solche Systeme zu entwickeln, die speziell auf den Infrastrukturbau sowie die Unsicherheiten und Schwankungen der Branche zugeschnitten sind.

Projektlaufzeiten und -förderung

Infra-Bau 4.0:
Ziel des Konsortialprojekts Infra-Bau 4.0 war das Entwickeln einer gemeinsamen Plattform. Das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (vorher Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI)) geförderte Projekt lief von 01. Mai 2020 bis 31. Dezember 2021.

DiCoMa:
Das Folgeprojekt von Infra-Bau 4.0 ist »DiCoMa« (Digital Construction Management). Es wird vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) gefördert und läuft vom 01. August 2022 bis 30. April 2023.

Unsere Projektpartner

Infra-Bau 4.0                 

  • Drees und Sommer
  • CRANIMAX GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE
  • Science and Innovation Alliance Kaiserslautern e.V.
  • Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)
  • Volvo Construction Equipment Germany GmbH
  • Smart Site Solutions GmbH
  • Wolff & Müller Tief- und Straßenbau GmbH& Co. KG
  • HOCHTIEF ViCon GmbH
  • Wayss & Freytag Ingenieurbau AG

DiCoMa

  • RPTU Kaiserslautern
  • Fraunhofer IESE
  • Science and Innovation Alliance Kaiserslautern e.V.