Baubetriebswirtschaft

Für den Bau von Stromtrassen, die für die Energiewende benötigt werden, sind Tunnel unverzichtbar. Unterirdische Strom- und Fernwärmetrassen können mit Tunnelbohrmaschinen gebaut werden. Dieses Bauverfahren zeichnet sich durch klar definierte Bauprozesse aus.

Die Prozesssimulation kann dafür eingesetzt werden, die komplexen Zusammenhänge der Bauprozesse zu untersuchen, Engpässe sowie Stillstände zu identifizieren und verschiedene Varianten der Bauausführung zu bewerten.

Als ein Hindernis für die Anwendung der Prozesssimulation in der Baupraxis werden die hohen Kosten für den Erwerb spezieller Simulationssoftware angesehen. Durch die Kombination verschiedener Open-Source Python-Bibliotheken konnte ein vergleichbarer Funktionsumfang wie bei kommerziellen Simulationslösungen erreicht werden. Dadurch können mögliche Bedenken gegenüber dem Einsatz der Prozesssimulation aufgrund von Lizenzkosten beseitigt werden.

Ein eigens entwickeltes Dashboard ermöglicht die Durchführung von Simulationsstudien für maschinelle Tunnelvortriebe, dabei können Parameter projektspezifisch ohne Programmierkenntnisse angepasst werden. Die Auswertung erfolgt automatisiert. Zusätzlich wurde eine Methode entwickelt, um mithilfe von Machine Learning beliebige Randbedingungen des Tunnelvortriebs zu optimieren und dadurch die erforderliche Bauzeit zu minimieren.

Die beschriebenen Innovationen tragen dazu bei, die Effizienz, Genauigkeit und Transparenz der Planung maschineller Tunnelvortriebe zu steigern und stellen einen bedeutenden Fortschritt für die Digitalisierung der Bauindustrie dar.

Trotz der potenziellen Vorteile, die Building Information Modeling (BIM) in der Betriebs- und Instandhaltungsphase von Gebäuden bietet, wird BIM in der Bauindustrie bislang hauptsächlich in der Planungs- und Bauphase eingesetzt. Der Einsatz von BIM-Methoden im Facility Management (FM) wird unter anderem durch das Fehlen von Standards und einheitlichen Prozessen gehemmt. Viele Unternehmen werden zudem durch die hohen Vorlaufkosten für Software, Hardware und Mitarbeiterschulungen abgeschreckt. Folglich sind niedrigschwellige Lösungen notwendig, um die Akzeptanz des BIM-basierten FM´s zu fördern.

Die Masterarbeit untersucht im Rahmen einer Fallstudie den Ansatz, mithilfe von Power BI einen gezielten Zugriff auf FM-relevante Daten eines BIM-Modells zu ermöglichen und diese mit weiteren Datenquellen zu verknüpfen. Das verwendete Tracer Plugin für Autodesk Revit ermöglicht es, beliebige Daten sowie Grundriss- und 3D-Ansichten aus einem BIM-Modell zu extrahieren und in Power BI Dashboards zu integrieren.

Die Fallstudie, die anhand des Hauptgebäudes der Jade Hochschule in Oldenburg durchgeführt wird, zeigt, dass Power BI einen Lösungsansatz zur BIM-Integration bietet, der einige der identifizierten Herausforderungen adressiert. Eine abschließende Expertenbefragung bestätigt die Benutzerfreundlichkeit, Funktionalität und das Optimierungspotenzial der Power BI Dashboard-Lösung für die betrachteten FM-Prozesse.

Die Masterarbeit untersucht, wie Technologien des Product Lifecycle Managements (PLM) aus der Fertigungsindustrie im Kontext des Gebäudelebenszyklusmanagements angewendet werden können. Ein Hauptproblem in der aktuellen Building Information Modeling (BIM)-Methodik ist die mangelnde Interoperabilität zwischen verschiedenen Datenformaten und Softwaresystemen. Um die Kollaboration zu verbessern, wurde der Industry Foundation Classes (IFC) Standard entwickelt, der jedoch in seiner aktuellen Version für die Nutzungsphase nur begrenzt nützlich ist.

Es wird eine Microservice-Architektur zur Schaffung einer dezentralen, gemeinsamen Datenumgebung für das Lebenszyklusmanagement vorgeschlagen. Diese Umgebung soll die Datenhoheit der Stakeholder bewahren und eine Integration verschiedener bestehender Systeme ermöglichen. Sie implementiert dafür ein Semantic Web-basiertes Netzwerk-Layer. Als Datenaustauschformat wird die eigens entwickelte BIBO-OWL Ontologie verwendet, welche auf dem Datenformat der PLM-Software PROSTEP OpenPDM basiert.

Das System zielt darauf ab, die Anforderungen an Flexibilität, Datenhoheit und Interoperabilität zu erfüllen. Es ermöglicht eine anbieterunabhängige, dezentrale Datenhaltung und fördert einen offeneren Datenaustausch zwischen den Projektbeteiligten über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes hinweg. Die Arbeit zeigt, dass Technologien des Semantic Web und der Fertigungsindustrie erfolgreich auf die Bauindustrie übertragen werden können, um die Prozesseffizienz zu verbessern und Vendor Lock-In zu reduzieren.