Laut Google Gemini ist die digitale Baustelle „eine Baustelle, auf der alle Prozesse über zentrale, digitale Systeme wie Software, Apps und das Internet verwaltet und organisiert werden.“ Ziemlich allgemein und unspezifisch, aber ein Fundament, welches die Möglichkeit gibt, tiefer in die Thematik der digitalen Baustelle einzusteigen.
Hierbei gehen wir zunächst auf die derzeit zentralen Technologien und Anwendungsszenarien ein, bevor wir uns den zukünftige Schlüsselbereichen für Architekten, Ingenieure, Bauunternehmen und Generealunternehmern widmen. Hier greifen wir explizit die Haftungsfragen bei Künstlicher Intelligenz auf.
Zentralen Technologien und Anwendungsszenarien
BIM & Digitaler Zwilling als Basis
Building Information Modeling (BIM) gilt als starker Treiber für die Digitalisierung der Bauwirtschaft. Kern der BIM-Methode ist die Erstellung von digitalen dreidimensionalen Bauwerksmodellen sowie ein konsistenter Daten- und Informationsaustausch. Bei der Vergabe öffentlicher Aufträge ist BIM seit 2021 verpflichtend. Für Hochbauten gilt die Regelung seit Ende 2022. Damit BIM funktionieren kann, muss der Planungs- und Umsetzungsprozess kooperativ gestaltet sein. Nur so können die relevanten Informationen mit allen Beteiligten geteilt werden. Und nur dann bietet BIM wesentliche Vorteile für die digitale Baustelle:
- Höhere Qualität und Transparenz: BIM trägt zu exakteren Planungen, Leistungsbeschreibungen, Kostenschätzungen und Bauablaufplanungen bei.
- Risikoreduzierung: Planungs-, technische und Schnittstellenrisiken können deutlich reduziert werden.
- Kostenoptimierung und Effizienzsteigerung: Durch die modellbasierte Simulation der Planungs- und Baukosten zusammen mit den Kosten zukünftiger Instandhaltungs- und Betriebskosten kann eine Kostenoptimierung über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerks erfolgen.
Der digitale Zwilling kann als Erweiterung der BIM-Methode verstanden werden. Während BIM in der Planungs- und Bauphase genutzt werden, bietet der digitale Zwilling bei der digitalen Baustelle zumeist beim Betrieb von Bauwerken einen Mehrwert. Der digitale Zwilling begleitet das Gebäude über den gesamten Lebenszyklus und aktualisiert sich fortlaufend; mit Echtzeitdaten aus dem Gebäude.
Baudrohnen für 3D-Modelle
Angesichts des steigenden Bedarfs an effektiver Infrastrukturpflege werden Baudrohnen immer wichtiger. Diese bieten ein erhebliches, zukunftsweisendes Potenzial für die Bauwerksüberwachung und die BIM-Modellierung.
Diese neuen Verfahren ermöglichen auf der digitalen Baustelle die Generierung von geometrischen 3D-Modellen, die aktuelle Messinstrumente ergänzen oder gar ersetzen. Der entscheidende Vorteil liegt in der Schaffung zuverlässiger digitaler Abbilder des tatsächlichen Bauwerkszustands. Dadurch wird eine kontinuierliche und vollständige Erfassung von Gebäuden vorangetrieben, was es wiederum erlaubt, potenzielle Schäden oder Abnutzungen gezielt und frühzeitig zu identifizieren. Durch die digitale Erfassung können auch bereits existierende Bauwerke präzise digitalisiert und so in die Prozesse des BIM überführt werden, was für die langfristige Erhaltung der Infrastruktur von großer Bedeutung ist.
Digitale Bauakte – DMS als Strukturierungstool
Wir haben bereits einige zentrale Faktoren beschrieben, um bei der Digitalisierung der Baubranche Schritt halten zu können. Voraussetzung hierfür ist, dass alle Daten und Informationen zentral verwaltet und eingesehen werden können.
Ein Dokumentenmanagementsystem (DMS) hilft dabei, Dokumente gesetzeskonform zu archivieren, Dokumente schnell zu finden und zu verstehen sowie digitale Geschäftsprozesse mit Workflows abzubilden. Integrationsmöglichkeiten geben hierbei die Gelegenheit, alle Informationen zentral zu bündeln. d.velop bietet diese für unterschiedlichste ERP-Systeme, CRM-System, HR-Systeme und Fibu-Systeme an.
Die digitale Bauakte unterstützt eine digitalen Baustelle genau dabei. Gebündelt an einem zentralen Ort, revisionssicher und mit standortübergreifendem Zugriff ist die Voraussetzung der zentral verfügbaren Daten und Informationen erfüllt. Erfahre selbst alles zu den zentralen Funktionen eines DMS für eine digitale Baustelle:
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Visualisierung und Simulation durch AR & VR
Die Nutzung mobiler Endgeräte in Verbindung mit Technologien wie Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und 3D-Scanning verlagert die digitale Arbeitswelt direkt auf die digitale Baustelle und sorgt für eine interaktive Verbindung zwischen Planungsmodell und Realität.
Oft kommt es allerdings zu einer Verwechslung von Virtueller Realität (VR) und Erweiterter Realität (AR), dabei unterscheiden sie sich grundlegend:
- Augmented Reality ergänzt die reale physische Welt mit virtuellen Elementen. Die Umgebung bleibt sichtbar, wird aber durch digitale Informationen überlagert.
- Virtual Reality blendet die physische Umgebung komplett aus. Nutzer tauchen in eine rein virtuelle Welt ein, die keinen Bezug zur realen Umgebung hat.
Beide Technologien benötigen spezielle technische Geräte: Für AR reichen häufig bereits AR-fähige Smartphones oder Tablets aus. Für VR hingegen sind spezielle Brillen notwendig, um in die virtuelle Welt einzutauchen.
Doch was heißt das für die Praxis auf der digitalen Baustelle? AR wird auf der digitalen Baustelle dazu genutzt, um das 3D-BIM-Modell direkt auf die reale Baustellensituation zu projizieren. Dies ermöglicht einen visuellen Soll-Ist-Vergleich von komplexen Bewehrungen. Fehler, wie falsche Stababstände oder Durchmesser, können sofort erkannt, digital markiert und dokumentiert werden. AR-Anwendungen können Bauarbeitern außerdem dabei helfen, sich auf komplexen Baustellen zu orientieren oder versteckte Installationen (z. B. Leitungen in Wänden) sichtbar zu machen. So dienen diese als Navigationshilfen auf der digitalen Baustelle. Zusätzlich bieten mobile Apps und 3D-Scans die exakte Vermessung von Bauteilen und Baufortschritt, was die Basis für Just-in-Time-Lieferungen und ein optimiertes Lagermanagement bildet.
Bauroboter & Exoskelette
Bisher setzen noch verhältnismäßig wenige Unternehmen auf Bauroboter. Dabei können sie bei richtiger Verwendung Routineaufgaben übernehmen und mindern zugleich das Verletzungsrisiko von Mitarbeitenden, da Roboter auch in gefährlichen Zonen eingesetzt werden können. Zugleich werden diese nicht müde, was einen effizienteren Einsatz ermöglicht.
Exoskelette sind dabei eine spezielle Art von Baurobotern auf digitalen Baustellen. Sie sind tragbare technische Systeme, die direkt am Körper angelegt werden und mechanische Kräfte auf diesen ausüben, um die körperliche Belastung zu verringern. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen aktiven und passiven Exoskelette. Diese unterscheiden sich in ihrem Antriebssystem. Während aktive Exoskelette mit elektrischen oder pneumatischen Antrieben funktionieren, geschieht der Antrieb von passiven Exoskeletten durch Federn oder elastische Bänder.
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… und Künstliche Intelligenz auf der digitalen Baustelle?
An diesem Punkt macht es wohl Sinn, Künstliche Intelligenz (KI) im Rahmen der digitalen Baustelle hinzuzunehmen. Diese spielt eine zunehmend zentrale Rolle. Vor allem hinsichtlich der zunehmenden Verarbeitung immer größerer Datenmengen in der Baubranche wird die Einbindung von KI relevanter. Unabhängig davon, ob die BIM-Methode, der digitale Zwilling, Augmented Reality, Virtual Reality, das DMS oder Bauroboter betrachtet werden. In jedem dieser Bereiche gibt es bereits KI-Komponenten. Abhängig vom Gebiet ist die KI mehr oder weniger ausgeprägt.
Bei digitalen Zwillingen wird KI zur Mustererkennung und Vorhersagen genutzt. Im DMS hilft es bei der Dokumentenerkennung und im Bereich AR & VR vereinfacht die Künstliche Intelligenz die natürliche Sprachverarbeitung, liefert vorausschauende Analysen und optimiert durch Datenanalyse. KI bietet auch eine schnelle Problemerkennung für die digitale Baustelle. Sie kann enorme Datenmengen in Sekundenschnelle nach Mustern durchsuchen. Diese Fähigkeit zur raschen Identifikation von Problemen, wie etwa das Erkennen von potenziellen Schäden, übertrifft menschliche Kapazitäten deutlich. Somit ist KI auch eine Möglichkeit der proaktiven Risikominimierung. Sie kann Risiken erkennen, bevor sie eintreten, und ermöglicht so eine proaktive Arbeitsweise hinsichtlich einer verbesserten Baustellensicherheit.
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Zukünftige Schlüsselbereiche
Die derzeitige Entwicklung zeigt bereits die vielseitigen Methoden rund um die digitale Baustelle. Auch der Einsatz von Künstlicher Intelligenz wird bei der Baustelle der Zukunft jeden einzelnen dieser Bereiche ergänzen und damit effektiver gestalten; und tut dies bereits.
Zugleich zeigt die Analyse der Digitalen Baustelle auf, dass die zukünftigen Herausforderungen und wichtigen Entwicklungen vermehrt im Bereich der strategischen und organisatorischen Rahmenbedingungen liegen, um die Potenziale der Technologien voll auszuschöpfen und die Einführung von KI sowie die Verarbeitung großer Datenmengen Haftungsrisiken aufwirft.
1. Haftung von KI-Fehlern
Ein wesentliches Problemfeld ist die Frage der Haftung bei Schäden, die durch Künstliche Intelligenz in beispielsweise Baurobotern entstehen. Wie sieht die derzeitige Rechtslage auf der digitalen Baustelle aus?
Die Verantwortungs-Lücke
Wenn ein System auf Basis von maschinellem Lernen handelt, fällt es schwer zu entscheiden: Haftet der Hersteller, der Programmierer oder der Betreiber? Rechtsexperten fordern die Einführung einer spezifischen Haftung für autonome Systeme, die sowohl den Hersteller als auch den Betreiber in die Pflicht nimmt, um das Haftungsrisiko fair zu verteilen.
Zudem stößt die klassische Produkthaftung, die sich auf physische Güter konzentriert, bei autonomen Systemen an ihre Grenzen. Software wird, insbesondere die in die Hardware integrierte KI, zunehmend als Produkt im haftungsrechtlichen Sinne behandelt. Fehler in der Software sind oft schwerer nachzuweisen als Hardware-Defekte. Bei Systemen, die durch maschinelles Lernen kontinuierlich besser werden, ist der Hersteller künftig möglicherweise verpflichtet, die Produkte nach dem Verkauf kontinuierlich zu überwachen. Nur so können potenzielle Weiterentwicklungsfehler frühzeitig erkannt und behoben werden.
Compliance-Grundlagen zur Absicherung
Um die Komplexität zu bewältigen, sind spezifische Anpassungen der Gesetze unerlässlich: Hierzu zählt die Einführung einer spezifischen Haftung für autonome Systeme, welche diskutiert wird. Diese soll die besonderen Eigenschaften von KI und Baurobotik berücksichtigen.
Hinzu kommt die Entwicklung spezifischer Versicherungsmodelle, um die finanziellen Risiken, die mit dem Betrieb und den schwer vorhersehbaren Fehlern autonomer Systeme verbunden sind, umfassend abzusichern. Dies ist essenziell für dein Risikomanagement.
Aber auch die klare Abgrenzung von Verantwortlichkeiten ist zentral. Nur so lässt sich verhindern, dass die Haftung auf der digitalen Baustelle im Schadensfall zwischen den Parteien hin- und hergeschoben wird.
2. Interdisziplinäre Kompetenzentwicklung
Es liegt in der Verantwortung jedes Unternehmens, die Wissensschulung, die infrastrukturelle Gestaltung und alle Grundvoraussetzungen für den digitalen Wandel zu schaffen. Flächendeckendes Wissen zu digitalen Technologien wie BIM und KI muss aufgebaut werden, um eine Effizienzsteigerung zu erreichen.
Zugleich gilt: Die digitale Baustelle ist kein Selbstzweck; wir dürfen uns nicht vorschnell auf neue Tools stürzen, bevor wir die inhaltliche Optimierung des zugrundeliegenden Prozesses kritisch hinterfragt haben. Denn ohne strukturelle Verbesserung führt Technologie lediglich zur digitalen Abbildung ineffizienter Abläufe.
3. Partnerschaftliche Strategie
Der Erfolg hängt von einer strategisch klaren und einheitlichen Vorgehensweise sowie der Schaffung einer partnerschaftlichen Zusammenarbeit aller Beteiligten ab. Die digitale Baustelle muss als durchgängige Kette von der Unternehmensführung bis zum Gebäudenutzer implementiert werden.
Zudem sollten Mitarbeitende bei der Digitalisierung zentral eingebunden werden sowie Bedürfnisse und Bedenken ernst genommen werden. Letztlich sind es genau diese Mitarbeitenden, die mit den Tools arbeiten oder die Struktur einhalten sollen.
Es gilt aber auch zu verstehen, dass die digitale Baustelle ein kontinuierlicher Wandel ist. Unvorhersehbare Faktoren wie ein Teamwechsel oder neue Marktbedingungen werden den Verlauf immer wieder beeinflussen. Deshalb ist es so wichtig: Sich Fortschritte und Erfolge bewusst machen. Nur so bleibt die Motivation für eine fortlaufende Veränderung der digitalen Baustelle der Zukunft vorhanden!