Forschung

Ziele der baubetrieblichen Forschung sollten eine praxisrelevante und anwendungsorientierte Forschung sein. Forschungsinteresse besteht deshalb zu praktisch umsetzbaren Forschungsthemen. Diese haben das Bauen aus baubetrieblicher Sicht effizienter zu gestalten, indem:

• nicht wertschöpfende Prozesse in den Arbeitsabläufen des Bauens - sei es in der Projektplanung, Angebotsplanung oder Bauausführung - minimiert und wertschöpfende Prozesse effizienter gestaltet werden,
• Geräte- und Verfahrenstechniken optimiert werden,
• der Umgang mit Daten für den Baubetrieb (Datenerfassung/-verwaltung/-sicherheit) vereinfacht und sicherer gestaltet wird und
• nach zukunftsweisenden neuen Bauprodukten, Bau- und Arbeitsmethoden gesucht wird (Baurobotik, Drohnenvermessung/-überwachung/-dokumentationen, industrielle Vorfertigung, 3D-Druck, automatisierte Wartungsgeräte für Bauzustandsfeststellungen im Infrastrukturbau u.Ä.).

 

Liste möglicher Forschungsthemen

 

Digitalisierung im Bauwesen
→ Einfluss der 4. Industriellen Revolution auf das Bauwesen

Als interessant und forschungsrelevant betrachte ich im Bauwesen - neben den aktuell weit verbreiteten Forschungsbereichen "BIM" und "Lean" - folgende Themen:

• Entwicklung von Softwareanwendungen für die "intuitive" bzw. visuell unterstützte und interaktive Baustellenplanung
  → Baubetriebliche Planung sollte - auch wenn es sich meist um individuelle Projekte handelt - nicht stets komplett neu entwickelt werden, sondern auf Bekanntem und Bewährtem aufbauen. Planung lässt sich effizienter gestalten, wenn App-Anwendungen dem Arbeitsvorbereiter Vorschläge zur Planung unterbreiten. Analog zur BKI-Datenbank für die Kostenplanung wäre eine Datenbank mit Daten zur Baustellenplanung ein hilfreiches Tool zur Optimierung der Planung und zur Simulation der Baustelleneinrichtung und des Bauablaufes. Apps könnten auf Basis von "Swipe"-Systemen dem Arbeitsvorbereiter Vorschläge unterbreiten, die dieser verwerfen oder annehmen kann. BIM-Software könnte mit entsprechenden App-Anwendungen hinterlegt werden.

   

  

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  → Das Ziel ist die Entlastung und Effizienzsteigerung der Planer, Arbeitsvorbereiter, Kalkulatoren und Projektmanager in der Angebots- und Ausführungsplanung.
  → Personal, das mit den Themen Arbeitsvorbereitung, Kalkulation usw. nicht vollumfänglich vertraut ist, erhält durch die Software Planungsassistenz.

 

• Entwicklung von Hard- und Softwareanwendungen zur Schulung und Anleitung der Arbeitskräfte einer Baustelle in der Bauausführung und zur Optimierung der Ausführungsqualität
  → Praxistaugliche Tablet-Anwendung, die Bauabläufe tagesaktuell bzw. mit Vorausschau einer Arbeitswoche und leicht verständlich in Bauphasenplänen und 3D-Modellen darstellt, so dass auch ungelernter Arbeitskräfte ("unskilled worker") nach kurzer Einweisung die Planung und Aufgaben des Tages und der Woche verstehen und umsetzen können, Überblick über die erforderlichen Materialbestellungen, Materialanlieferungen und den Materialeinbau u.Ä. erhalten (wichtig z.B. im Auslandsbau oder bei Einsatz von unerfahrenen Praktikanten oder Arbeitskräften mit LRS, Legasthenie, mit sonstigen Lese- und Sprachschwierigkeiten oder anderer Herkunft).
  → Die verschiedenen Dokumente der Baustelle, die für die bauausführenden Arbeitskräfte wichtig sind, werden durch das sich selbsterklärende Tablet ersetzt.

   

  

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  → Das Ziel ist die bessere Information der ausführenden Arbeitskräfte, die Entlastung der Führungskräfte, die bessere Dokumentation und die Minimierung von Ausführungsmängeln.

 

• Entwicklung von Sensortechnik sowie Standards zur Datenerfassung und Datenauswertung in der Geräte- und Anlagentechnik zur Optimierung der Geräteleistung, der Geräteverfügbarkeit und des Baubetriebes
  → Flottenmanagement mit Telemetriedaten und darauf aufbauende Arbeitsvorbereitung und Baustellen-Dokumentation. In Abhängigkeit der zu analysierenden Datenmenge könnte dieses Thema mit KI verknüpft werden.

   

  

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  → Die Art der zu erfassenden Telemetriedaten von Geräten und Anlagen, das Senden und Empfangen, die Datenspeicherung und Datensicherung sowie die Datenauswertung und Datenaufbereitung für den Baubetrieb wären zu klärende Aspekte. Die Live-Auswertung der Daten gibt der Bauleitung die Möglichkeit, bei Abweichungen von definierten Grenzwerten umgehend einzugreifen und die Leistung der Geräte (vor allem Leitgeräte) hoch zu halten oder Störungen im Bauablauf frühzeitig nachzugehen oder diesen vorzubeugen.
  → Beispiel: Die Formel 1 erfasst seit Jahrzehnten Fahrzeugdaten während des Rennens und wertet diese live aus, um Fahrzeugeinstellungen während des Rennens zu steuern und das Fahrzeug schnellstmöglich über die Ziellinie zu bringen. Diese Idee gilt es auf einzelne Geräte und die Gesamtheit aller Geräte und Anlagen im Baubetrieb zu übertragen. Die Auswertung der Daten muss automatisiert erfolgen, so dass die Bauleitung nur die wichtigsten Daten erhält, um darauf Entscheidungen für den Baubetrieb treffen zu können.
  → Ziel: Mehr und bessere Informationen für die Entscheidungträger; bessere Dokumentation; störungsärmere Bauabläufe; schnelle Bauprozesse; weniger Konflikte; Technikvorsprung

 

• Entwicklung von Systemen zum Datenmanagement auf Baustellen zur Dokumentation und Optimierung des Bauablaufes.
  → Dieses Thema knüpft am vorherigen an und weitet die Datenerfassung und Datenauswertung auf alle Bereiche des Baubetriebs aus.

   

  

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  Siehe Ex-Google-Deutschland-Chef Christian Baudis in Focus-Online vom 04.10.2021:

  "Spätestens seit Edward Snowden wissen wir, dass es Cyberkriminalität gibt. ... es ist ein sehr wichtiges Thema, denn die deutsche Wirtschaft verliert durch kriminelle Attacken auf Unternehmen jedes Jahr schätzungsweise mehr als 100 Mrd. Euro, Tendenz stark steigend. Deshalb sind viele unserer Patente ... schon längst mehrfach gehackt und kopiert worden, ohne dass wir überhaupt etwas davon mitbekommen haben. Wir benötigen also Experten, die die Firmen davor schützen – mehrere je nach Unternehmensgröße. Dieses Berufsfeld kennen wir aber in Deutschland nicht. Dabei ist es einer der vielen Zukunftsjobs in der digitalen Welt."

  Mit der zunehmenden Digitalisierung der Baustellen, gilt dies auch für Bauunternehmen. Es geht dabei im Bausektor evtl. weniger um Datenklau, sondern vielmehr um Sabotage, Erpressung usw.

 

• Auslandsbau und Digitalisierung (Fernüberwachung von Baustellen mit Drohnen u.Ä.)
  → Die Fragestellung ist, wie Baustellen sich live aus der Ferne vollumfänglich (nicht nur durch eine Webcam von außen sondern auch im Ausbau) überwachen und die Tätigkeiten sich dokumentieren lassen. Diese Frage ist wichtig für Baustellen im Ausland aber auch für Baustellen unterschiedlichster Größe in Deutschland. Die Fernüberwachung spart Reisezeiten und Reisekosten und ermöglicht weiteren Projektbeteiligten, Kontrollfunktionen für eine Baustelle aus der Ferne zu übernehmen. In Zeiten von Corona minimiert die Fernüberwachung den Kontakt mit anderen Personen.
  → Fernüberwachung von Bauobjekten spielt auch eine Rolle bei (Rück-)Bauten, die mit Gefahren für die Arbeitskräfte einhergehen (z.B. von Zwischenlagern für Atommüll, Arbeiten in kontaminierten Böden u.Ä.).

 

• Verschiedenste Fragestellungen zu Building Information Modeling (BIM) sowie BIM in der baupraktischen Anwendung im Hoch- und Ingenieurbau.

   

  

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  BIM ist nicht nur auf Bauobjekte anwendbar, sondern eignet sich auch für die Darstellung der Baustelleneinrichtung. Die BIM-Anwendung für eine BE scheitert derzeit allerdings an entsprechend verfügbaren "Gerätebibliotheken".

   

  

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  BIM ist dabei nicht ausschließlich als eine "Software" zu betrachten. BIM stellt viel mehr da, wie der folgenden Darstellung zu entnehmen ist:

   

  

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Siehe Ex-Google-Deutschland-Chef Christian Baudis in Focus-Online vom 04.10.2021:

"Digitale Megatrends wie Robotik, autonome Mobilität, Big Data und Künstliche Intelligenz, Sensorik und Internet der Dinge, ... und Cyberkriminalität, stellen die Wirtschaft in den folgenden Jahren einmal auf den Kopf. Die Arbeitswelt wird ebenso herausgefordert, Jobs in Frage gestellt ... Mit der industriellen Revolution wurde die körperliche Arbeit ersetzt, mit der digitalen die einfache, wiederkehrende Sachbearbeitung und Recherchetätigkeit – diese übernimmt zum Großteil künftig die Maschine."

 

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Studierende, die heute mit Abschluss ihrer Berufsausbildung noch 40 Jahre zu arbeiten haben, werden mit diesen Themen definitiv in Berührung kommen. Das Problem besteht darin, dass das individuelle Vorstellungsvermögen langsamer ist als die derzeitige technische Entwicklungsgeschwindigkeit.

 

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Die "Mobilie Immobilie"
Neue ressourcenschonende, flexibe und nachhaltige Wohnformen

Ein weiteres interessantes Forschungsgebiet ist für mich das Thema "Mobile Immobilie" oder die Fragestellung, wie wir zukünftig unseren privaten Wohnraum - bei knapper werdenden Ressourcen, erheblichen Teuerungen beim Bauen und sich ständig verändernden (persönlichen) Bedingungen - gestalten wollen oder sollten?! Hier gilt es grundlegende Ansätze zum Erwerb einer Immobilie und zur Konzeption einer Immobilie zu hinterfragen und neu zu definieren. Unter dem Titel "Mobile Immobilie" wird ein Wohnraum-Konzept in Modulbauweise für Kleinwohnräume verstanden, das transportabel ist und sich dem Leben und Umständen der Eigentümer anpasst. Die "Mobile Immobilie" soll zudem ein hohes Maß an industrieller Fertigung aufweisen und so das Bauen "vor Ort" auf ein Minimum reduzieren. Ein weiteres Kennzeichen der "Mobilen Immobilie" soll ein hoher Grad an Versorgungsautarkie und Netzunabhängigkeit sein.

Die "Mobile Immobilie" als schnell verfügbare Ersatzbauten, Schnellaustauschbauten oder Ergänzungsbauten, die Raum für Wohnen, Arbeiten (z.B. temporärer Bürokomplex), soziale Belange (z.B. temporäres Jugendzentrum, Betreuungsoptionen o.Ä.) und Freizeit (z.B. Ferienwohnung) schaffen. Entwicklung standardisierter Kupplungssysteme zwischen den Modulen für die Ver- und Entsorgung ans öffentliche Netz. Entwicklung von Autarkiesystem für Netzunabhängigkeit.

 

Quelle: eigene Darstellung (Ausarbeitungen von Hr. Böttger, Masterarbeit 2019) | zur Vergrößerung anklicken

Die "Mobile Immobile" ist nicht mit dem derzeit häufig vorzufindenem Thema "Tiny House" zu verwechseln. Die grundsätzliche Idee ist dieselbe, Wohnraum kleiner zu gestalten, optimaler zu nutzen, weniger Grund und Boden zu verbauen und günstigeren Wohnraum zur Verfügung zu stellen. Die "Mobile Immobilie" in Holzständerbauweise soll allerdings auch Wohnraum in bekannter Wohnqualität schaffen. Sie wird nahezu 100% industriell vorgefertigt und soll einen möglichst kleinen CO2-Abdruck in der Fertigung aufweisen. Die Baustoffe und verbauten Materialien haben vollständig wiedergewinnbar zu sein. Für die "Mobile Immobilie" wird eine größtmögliche Netzunabhängigkeit bzw. Versorgungsautarkie angestrebt und sie muss mittels LKW transportabel zu sein. Wohnraum wird auf diese Weise vom Grundstück entkoppeln und günstiger zur Verfügung gestellt. Die "Mobile Immobilie" passt sich dem Leben ihrer Besitzer an, weil sie mobil, beliebig erweiterbar und rückbaubar ist. 

 

 

Betrachtung der Energieeffizienz im Bauwesen / CO2-Abdruck von Bauausführungen

Der CO2-Abdruck von Bauausführungen sollte zu einem Wettbewerbskriterium oder Beurteilungskriterium für Bauausführungen werden, weil das Bauwesen mit ein Treiber des Klimawandels ist. Es gilt zu analysieren, welche Auswirkungen der Klimawandel auf das Bauen nehmen wird und welche Möglichkeiten im Bauwesen bestehen, Energie einzusparen, Ressourcen zu schonen und und Baustoffe zu recyceln.

 

 

Wie müssen sich "Baubetrieb" und "Baumanagement" in Praxis und Lehre wandeln,
um dem Aspekt "Klimawandel" zu berücksichtigen?

Im Zuge des Klimawandels stellt sich die Frage, wie sich dieser auf den Baubetrieb in Zukunft auswirken wird. Um den Klimawandel abzumildern, werden noch sehr große Projekte weltweit zu realisieren sein. Bestehende Infrastrukturen werden einem enormen Wandel unterzogen werden. Neue Infrastrukturkonzepte müssen umgesetzt werden. Dies wird mit Sanierung und Umbau oder Abbruch, Recycling und Neubau einhergehen. Es werden eventuell auch neue Gebiete erschlossen und an Orten gebaut werden, die heute noch für undenkbar gehalten werden (z. B. auf den Meeren oder in Polregionen). Gleichzeitig werden in zukünftig gefährdeten Gebiete bestehende Strukturen rückzubauen sein oder die bestehenden Strukturen müssen verstärkt werden (z. B. vorhandene Dämme, Hochwasserschutzanlagen u. Ä.). Die Frage ist, welche Auswirkungen dies auf den Baubetrieb (und die Lehre!) haben wird (siehe auch FAZ vom 07.06.2016).

 

 

Was sollte bei (Groß-)Projekten zum Vertragsabschluss zwischen den Vertragsparteien geregelt werden, damit die Bauausführung in möglichst konfliktarmer Weise erfolgt?

Unter Berücksichtigung, dass ca. 2/3 aller Probleme und Konflikte in der Bauausführungsphase auf Fehler in der Vorvertragsphase zurückzuführen sind, liegt das beste Optimierungspotential für eine konfliktärmere Projektabwicklung in der Vorvertragsphase. Zu erforschen ist deshalb, welche effektiven und praktischen "Stellschrauben" den Beteiligten in der Vorvertragsphase zur Verfügung stehen, um in einem (unvermeidbaren) konfliktträchtigen Umfeld eine konfliktarme Bauausführung sicherzustellen. Als effektive und forschungsrelevante Stellschrauben ergeben sich:

• die Kalkulation bzw. die transparente, nachvollziehbare und möglichst vollständige Preisermittlung,

• das Risikomanagement inkl. der Berücksichtigung von einheitlich definierten Risikokosten,

• Regelungen zur Kommunikation und Konfliktvermeidung sowie zum Konfliktmanagement in der Ausführungsphase,

• das Vertragswesen.

 

 

Wie lässt sich Konfliktmanagement im Bauwesen besser realisieren?

Weiteres Forschungsinteresse gilt der Mediation und anderen Formen der Konfliktbeilegung im Bauwesen, da sich Konflikte in der Bauausführung nicht gänzlich vermeiden lassen. In großen Projekten wird es immer Konflikte verschiedenen Ausmaßes geben. Die Mediation hat sich bis heute im Bauwesen allerdings nicht richtig etablieren können, wofür die Gründe zu erforschen sind. Zu hinterfragen wäre diesbezüglich:

• Ob für das Bauwesen besondere Formen der Mediation bzw. des Konfliktmanagements erforderlich und sinnvoll sind?

• Wie für das Bauwesen aufeinander aufbauende Konfliktbeilegungsverfahren zu gestalten und vertraglich zu vereinbaren sind?

• Wie sich bei beständigen bzw. sich verselbstständigenden Baukonflikten eine Konflikteskalation unterbinden lässt?

• Wie sich die Mediation im Bauwesen fördern lässt?

• Ob es sinnvoll ist, das Thema "Mediation" zu einem Lehrinhalt an Hochschulen zu machen?

 

 

Muss die heutige Kalkulationsweise im Bauwesen,
die auf ein Kalkulationskonzept der 1930-er Jahre zurückgeht,
an heutige Projektbedingungen besser angepasst werden?

Ein weiteres Interesse meinerseits gilt der Optimierung der heutigen Kalkulationsweise, da ein nicht unerheblicher Teil vieler Baukonflikte auf fehlerhaften oder nicht nachvollziehbaren Kalkulationen beruht. Die heutige Kalkulationsweise hat ihren Ursprung in den 1920-/1930-er Jahren (durch Ribau) und 1940-er Jahren (durch Opitz) und auf der Basis der damaligen Bauumstände. Da das Bauen heute auf ganz anderen Umständen und Bedingungen aber auch Haltungen und Einstellungen der Beteiligten beruht als in den 1920-er und 1940-er Jahren, stellt sich die Frage, inwiefern die heutige Art und Weise der Kalkulation noch dem ursprünglichen Konzept nach Ribau und Opitz entspricht und ob ein Anpassungs- oder Optimierungsbedarf bei der heutigen Kalkulationsweise besteht!? Siehe hierzu auch folgende Zeitungsartikel:

• "Rechenfehler", Die Zeit vom 10.01.2013

• "Öffentlicher Bau oft teurer", SZ vom Mai 2015

• "Jedes Großprojekt beginnt mit einer Lüge", Die Zeit vom 20.08.2015

Es ist auch zu untersuchen, wie sich Risikokosten einheitlicher in der Kalkulation erfassen lassen. Die Risikotragung des AN stellt eine Leistung dar, für die er Kosten zu hinterlegen hat und die zu vergüten ist. Dazu Bedarf es einheitlicher Regeln, damit der Wettbewerb zwischen den Bietern nicht verzerrt wird und Angebote vergleichbar bleiben.

 

 

Was muss man beim Bauen im Ausland in Entwicklungs- und Schwellenländern
bzw. in Krisengebieten berücksichtigen?

Ein spannendes und eher selten vorzufindendes Forschungsfeld ist das Bauen im Ausland und insbesondere in Entwicklungs- und Schwellenländern.

Im Zuge der globalen Klima- und Umweltprobleme wird es zukünftig erforderlich sein, in diesen Ländern - mit westlicher Hilfe - mehr oder bessere Infrastrukturen zu errichten, um beispielweise Lebensgrundlagen zu erhalten und Migrationsströme zu verhindern. Die Frage dabei ist, wie sich größere Infrastrukturprojekte in solchen Ländern mit multinationaler Unterstützung und Beteiligung umsetzen lassen, in denen die Voraussetzungen dafür kaum gegeben sind. Dies gilt auch für Länder in einem Zustand nach:

• Kriegen (wie z. B. Syrien, Irak, Afghanistan, Jemen, Libyen, Äthopien, Eritrea, Ukraine usw.),

• verheerenden Naturkatastrophen oder schweren Umweltkatastrophen (wie z. B. Haiti nach dem Erdbeben 2010),

da sich die Länder dann in einem Wiederaufbau befinden. In diesen Ländern besteht enormer Baubedarf. Es ist nicht nur zu klären, wie sich Projekte in diesen Ländern unter Einsatz öffentlicher Fördergelder wirtschaftlich, ökologisch, sozialverträglich umsetzen lassen, sondern auch welche besonderen Qualifikationen das entsandte Personal für solch schwierige Projekte aufweisen muss (Bauen in Krisenländern). Hierzu bedarf es spezieller Fähigkeiten und Kenntnisse oder eine Ausbildung zu einer Art "Kriseningenieur", der unter widrigen bzw. erschwerten Umständen wichtige Infrastrukturprojekte umzusetzen vermag und lokale Gefahren einzuschätzen kann. 

 

 

Wie erfolgt der Rückbau von bestehenden Kernkraftwerken bzw.
welche baubetrieblichen Aspekte müssen dabei berücksichtigt werden?

Ein interessantes, baubetriebliches Forschungsgebiet ergbit sich zu der "Mammut-Aufgabe" des zügigen Rückbaus von bestehenden, stillgelegten Kernkraftwerken in Deutschland und weltweit. Deutschland hat mit dem eingeleiteten Atomausstieg eine Vorreiterrolle diesbezüglich übernommen und andere Länder werden diesem Vorbild früher oder später folgen. Der Rückbau dieser Anlagen bis hin zu einer "grünen Wiese" ist ein hochkomplexes, baubetrieblich sehr herausforderndes Tätigkeitsfeld. Es erfordert neue Maschinen- und Verfahrenstechniken, besondere Robotik für Arbeiten in gefährdeten Bereichen, komplexe Bauablaufplanung, Materialkunde, neue Recycling- und Lagerungskonzepte, besondere Logistik und besonderen Arbeitsschutz, Langzeitplanung bei Terminen und Kosten, besonderes Risikomanagement, interdisziplinäre Arbeit und vieles mehr: Alles Aspekte des Baubetriebs!

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Bearbeitungsstand dieser Webseite: Oktober 2021

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