Optimierung der modularen Gebäudenachverdichtung durch neue Technologien
[11.11.2019]
Lücken-Analyse zur Priorisierung des Bauprozesses
Die mehrschichtige Lücken-Analyse schaffte die Basis für die Vorgehensweise zur digitalisierten Gebäudenachverdichtung. Im ersten Schritt wurde mit einem Reifegrad-Check der aktuelle Technologisierungsgrad durch die TCW-Berater analysiert. Hierbei wurde der standardisierte Fragebogen zu verbreiteten Lösungsansätzen der Digitalisierung mit den individuellen Anforderungen der Wohnungsbaugesellschaft erweitert. Die Einordnung des nach Anwendungsbereichen differenzierten Reifegrads diente als Grundlage für die Projektvorgehensweise, da Problemstellungen identifiziert wurden und im zweiten Schritt eine Priorisierung der weiteren Arbeitspakete vorgenommen werden konnte. Die Bewertung der einzelnen Technologien erlaubte die Bezifferung monetärer Potenziale durch die Implementierung der digitalen Technologien. Auf Basis der ermittelten Potenziale wurde der weitere technologische Projektschwerpunkt zur Digitalisierung der Baustellenprozesse bei der modularen Nachverdichtung gelegt.
Neue Technologien für die modulare Gebäudenachverdichtung
Die untersuchten Technologien lassen sich in die Phasen Vorbereitung und Planung, Steuerung und Koordination sowie Modulmontage untergliedern. Für die erste Phase wurde gemeinsam mit dem Unternehmen ein Produktkonfigurator für Gebäudemodule entwickelt. Der Vorteil des Konfigurators bei der modularen Nachverdichtung ist die anhaltende Verschlankung des Planungsprozesses durch die Verlagerung des Planungsaufwands zum Kunden, der Vereinfachung des Änderungsprozesses sowie die Eliminierung von nachträglichen Anpassungen aufgrund falsch verstandener Kundenanforderungen. Durch die Automatisierung repetitiver Tätigkeiten bei der Planung konnte der Personaleinsatz für die Modulplanung von 14 auf 6 Mitarbeiter gesenkt werden. Für die zweite Bauphase wurde ein digitaler Zwilling mit Modellen der Module sowie der bestehenden Bebauung entwickelt. 3D-Scanner erlauben die vorhandene Gebäudestruktur aufzunehmen, um diese Abbilder mit den BIM-Planungsdaten zu verknüpfen und die Baustellenprozesse virtuell zu simulieren sowie mit Hilfe des digitalen Zwillings zu optimieren. Die Simulation ermöglicht eine Reduktion des Personalaufwands um weitere 21 Prozent sowie eine Materialkosteneinsparung um 29 Prozent. Während der Modulmontage wird die additive Betonfertigung zur Herstellung von Verbindungsträgern zwischen der bestehenden Bebauung und den Gebäudemodulen genutzt. Diese technologische Änderung erlaubt eine Herstellkostenreduktion der Verbindungsträger um 33 Prozent gegenüber der konventionellen Bauweise, wenn die Logistikkosten in die Rechnung miteinbezogen werden. Sender an den Gebäudemodulen und Sensoren zur Teileerfassung ermöglichen eine Senkung des Abstimmungsaufwands auf der Baustelle. Messungen haben Zeiteinsparungen von über 30 Minuten je Arbeiter und Werktag ergeben. Mittelfristig wird durch den Einsatz der Sensoren eine Reduktion der Montagefehler sowie der Verzögerungen bei der modularen Nachverdichtung erwartet.
Kosten-Nutzen-Bewertung der neuen Technologien für das Unternehmen
Entscheidend zum Projekterfolg beigetragen hat die durchgängige Kennzahlenbewertung der Einsparungseffekte sowie der Produktivität. Durch die hohe Transparenz, welche bei der Entscheidung zur technologischen Umsetzung während des Einführungsprozesses und nach der Implementierung bestand, waren die Mitarbeiter und die Geschäftsführung zu jeder Zeit über den Status quo informiert. Die Kosten-Nutzen-Bewertung garantierte, dass Technologien mit einem geringen relativen Nutzenbeitrag nicht umgesetzt wurden. Den Einsatz von Baustellenrobotern oder Smart Glasses für Monteure (Augmented Reality) wurde so als Maßnahme exkludiert. Die Bewertung der zu erwartenden Einsparungseffekte bei der modularen Nachverdichtung wurde durch die TCW-Berater gemeinsam mit dem unternehmensinternen Controlling erarbeitet und nach der Umsetzung überprüft, um das Vertrauen der Belegschaft zu garantieren. Die Einspareffekte von 27 Prozent lagen zum Ende der Technologieeinführung sogar über den prognostizierten Werten.
Qualifikation und Schulung der Mitarbeiter als Kernelement der Technologie-Einführung
Unternehmensweit wurde eine stufenweise Qualifizierung der Mitarbeiter entsprechend der TCW-Qualifizierungspyramide für neue Technologien durchgeführt. Dies bedeutet, dass einzelne Mitarbeiter des Bauunternehmens durch die TCW-Berater geschult wurden, um selbstständig die Umsetzung der digitalen Technologien vorantreiben oder zumindest in der Bewertung der Technologien mitarbeiten zu können. Für einen Großteil der Mitarbeiter war das Ziel nicht die Führung oder die direkte Mitwirkung bei der Technologieeinführung, sondern lediglich das Schaffen eines notwendigen Grundverständnisses für die Möglichkeiten von Industrie 4.0 bei der modularen Gebäudenachverdichtung.
Beratungsleistungen
- Innovationsroadmap
- Modularisierung im Hausbau
- Nachhaltige Produktivitäts- und Qualitätssteigerung in Unternehmen
Publikationen
- Bezahlbarer Wohnraum durch modulares und serielles Bauen
- Modularisierung im Hausbau
Studie - Modularisierung 4.0
Leitfaden zur modularen Gestaltung von Organisation, Produkten, Produktion und Services