SDaC – Smart Design and Construction

Effizienter in der Bauwirtschaft

Moderne Bauvorhaben sind komplex und aufwendig. Um Planungs- und Produktionsprozesse zu optimieren und die von der Fragmentierung geprägte Bauwirtschaft zusammenzuführen, entwickelt SDaC eine digitale Plattform, auf der sich die gesamte Bauwirtschaft vernetzt. Darauf werden die Daten aller am Bauprozess beteiligten Unternehmen durch KI-Methoden zusammengeführt und nutzbar gemacht. Auf dieser aggregierten Grundlage entstehen neue KI-Anwendungen, die sich besonders an kleine und mittelständische Unternehmen der Bauwirtschaft richten.

Marktperspektive und Produktversprechen

Die SDaC-Plattform erlaubt die effiziente, durchgängig digitale Vernetzung aller an einem Bauprojekt beteiligten Unternehmen. Es können KI-Anwendungen über die Plattform bezogen werden, die den gesamten Bau- und Planungsprozess optimieren und teilweise eigenständig automatisieren. Bauvorhaben können so effizienter, schneller und kostengünstiger abgewickelt werden.

Konsortium

CyberForum e. V., Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein e. V., Digitales Bauen GmbH, FARO Europe GmbH & Co. KG, Fraunhofer Gesellschaft, Gemeinschaft für Überwachung im Bauwesen e. V., GOLDBECK GmbH, IGP Ingenieur AG, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Metis Systems AG, Steuer Tiefbau GmbH

Herausforderung und Innovation

Die häufigsten Fehler bei Bauvorhaben entstehen durch unterschiedliche Informationsstände aller Beteiligten. Aktuell arbeiten die zahlreichen an einem Bauprojekt tätigen Gewerke und Unternehmen bei der Konstruktion eines Gebäudes mit eigenen Software-Lösungen und Datenbeständen. Bilateral diskutierte Änderungen werden oftmals nicht unmittelbar an alle Akteure kommuniziert, so dass diese auf Basis verschiedener Grundlagen arbeiten und weiter entscheiden. Das führt häufig zu Problemen in Konstruktion und Betrieb, die teilweise aufwändige Korrekturmaßnahmen erfordern, und damit das Zeit- und Kostenbudget sprengen. Künstliche Intelligenz nimmt hier eine Schlüsselrolle ein, weil sie eine Zusammenarbeit über Organisations- und Datengrenzen hinweg ermöglicht. SDaC bietet dafür erstmalig eine Lösung an, die besonders auch die zahlreichen kleinen Unternehmen in der Bauwirtschaft mitnimmt.

Lösungsansatz

Die intelligente Datenplattform dient als Basis für KI-Anwendungen in allen Planungs- und Ausführungsprozessen der Bauwirtschaft, um Bauvorhaben effizienter abzuwickeln und Nutzerbedürfnissen besser entgegenzukommen. Dafür werden zunächst Daten von Unternehmen auf die Plattform integriert und mit Hilfe von KI intelligent zusammengeführt. Aufgrund der Vielzahl von Datenformaten durch Spezialsoftware und mangelnden Schnittstellen in der Bauwirtschaft stellt dies einen Fokus des Projekts dar. Durch die Aufbereitung der Daten mit KI werden im Anschluss neue KI-Anwendungen entwickelt. So werden mit der KI-gestützten Zusammenführung von Datensätzen aus unterschiedlichen Quellen etwa bestehende Bauwerksmodelle erweitert bzw. die Erstellung dieser Modelle vereinfacht. Zudem erkennen KI-Anwendungen beispielsweise Objekte oder Muster in Entwurfsmodellen, die bisher nicht maschinenlesbar waren (PDF-Dokumente).

Die neuen KI-Lösungen werden auf der SDaC-Plattform für Unternehmen, Planer oder technische Entwickler in der Bauwirtschaft bereitgestellt. Um die Datensicherheit und Datenhoheit unternehmensinterner Daten zu gewährleisten, werden Rohdaten von den neu entwickelten Algorithmen getrennt. So wird sichergestellt, dass Unternehmen voneinander lernen können, ohne interne Daten anderen Unternehmen zu überlassen.

Use Cases

Objekterkennung

Die KI-Anwendung erkennt selbständig Objekte in Plänen, Bildern oder Daten, die bisher nicht maschinenlesbar waren. Dadurch werden Objektlisten generiert, die als Grundlage für digitale Gebäudemodell dienen können. Letztere bieten wiederum die Basis für weitere KI-Anwendungen.

Erkennung von Gleichteilen und Mustern

Planungs-, Bau- und Vorfertigungsprozesse werden effizienter, in dem eine KI-Anwendung Muster und Objekte desselben Produkttyps, wie z.B. Türen, in Entwurfsmodellen automatisch erkennt. Gleichzeitig findet eine produktübergreifende Erkennung statt, die Objekte in einem Raum zusammenfassen kann, wie z.B. die Anzahl von Fenstern. So kann bei Planungen auf bekannte Muster zurückgegriffen oder bei Lieferengpässen bestimmter Produkte automatisch erkannt werden, wo diese überall zum Einsatz kommen.

Planungsautomatisierung

KI-Anwendungen untersuchen bestehende Planungsdaten und leiten daraus Regeln ab. Einzelne Planungsschritte werden in der Folge automatisiert. Zudem überprüfen KI-Algorithmen Planungsinhalte auf die Einhaltung von Normen und Regeln und schlagen bei Verstößen automatisch eine Lösung vor.

Vergabe

In der Bauwirtschaft kommt es durch Unsicherheiten bei der Planung häufig zu Abweichungen von den im Vertrag geschlossenen Leistungen. Daher analysieren KI-Assistenzsysteme die bisherigen Bauprojekte auf im Nachhinein auftretende Abweichungen, um diese dann künftig zu vermeiden.

Kosten- und Terminplanung

Da es in der Baubranche oft zu Baukostenüberschreitungen und Terminverschiebungen kommt, stellt eine KI-Anwendung exaktere Prognosen zu Dauer und Kosten dar. Zusätzlich werden realisierbare Terminvorschläge und Kostenprognosen angeboten.

Lieferkette

Jedes Bauunternehmen erhält von seinen Lieferanten unterschiedliche Lieferscheine, die mit Beschreibungen von Produkten variieren. Um die Wareneingangskontrolle effizienter zu gestalten, strukturiert, analysiert und digitalisiert eine KI-Anwendung die Begleitdokumente von Baustofflieferungen. Dadurch werden Falsch-Einbauten und so erhöhte Kosten oder Qualitätsdefizite minimiert.

Projektsteuerung und Qualitätsmanagement

Um Prozesse bei der Bauüberwachung zu vereinfachen, gleicht eine KI-Anwendung die Zustandserfassungen zum aktuellen Baufortschritt, wie z.B. Sprachnotizen, 2D- und 3D-Messungen, automatisch mit dem Soll-Zustand ab. Der Baustellenfortschritt und die geschätzte Verzögerung werden automatisch berechnet.

Ohne SDaC Mit SDaC
Bauunternehmen nutzen unterschiedliche Softwarelösungen. Meist wird Software genutzt, die nur für einzelne Benutzer oder für einzelne Anwendungen benutzt werden kann (Pipeline-Modell). Dabei gehen häufig Informationen in der Zusammenarbeit und beim Übergang zwischen einzelnen (Projekt-)Phasen und Beteiligten verloren. Die Plattform ermöglicht eine datenbasierte und unternehmensübergreifende Zusammenarbeit. Fragmentierte Daten werden mit Hilfe von KI zusammengeführt und interpretierbar für neue KI-Lösungen gemacht.
Derzeit gibt es nur wenige KI-Lösungen speziell für die Bedürfnisse und Anforderungen der Baubranche. Bauunternehmer haben Zugriff auf KI-Lösungen, um diese zukünftig für ihre Bauplanung effizient zu nutzen. Auf der Plattform werden KI-Anwendungen angeboten, die z.B. stark-manuelle und komplexe Bauprozesse automatisieren bzw. vereinfachen. Die Plattform bringt technische Entwickler und Praxispartner in der Bauwirtschaft zusammen.
Viele Entscheidungen von Bauunternehmen basieren auf subjektivem Bauchgefühl und persönlichen Erfahrungen. Es bestehen Hemmnisse gegenüber KI, weil die Anwendungen zu komplex sind. AAlle Informationen und Daten werden mit Hilfe von KI zusammengeführt, sortiert und mit neuen Informationen angereichert. Entwickelt werden z.B. KI-Verfahren, die manuelle Tätigkeiten erleichtern. Daten werden analysiert, weiterentwickelt und fördern durch exaktere Prognosen datenbasierte Entscheidungen.