Innovation

Globale Herausforderungen

• Klimagerechte Immobilie

• Urbanisierung

Regionale Herausforderungen

• erschwinglicher Wohnraum (aktueller Bedarf 400T Wohnungen jährlich in D)

möglicher Lösungsansatz

• Systematisierung der Prozesse, sowie Standardisierung der Bauteile

  -> soll Komplexität der Planung und Ausführung senken

• Reduktion von Terminüberschreitungen

• Verbesserung Qualität

• Reduktion Problem Fachkräftemangel

• modulares Bauen

• Smart City

• Cradle to Cradle

• Just in Time / Just in Sequence in der Baubranche

• Dachaufstockungen

signifikante Vorteile durch modulares Bauen

• industrielle Verfahren

• digitale Planungstools

• stationäre Produktion

• Detailqualität, geringe Toleranzen

• wiederholende Prozesse verringern Komplexität

• höhere Qualitäts-, Termin- und Kostensicherheit

neue Herausforderungen

• Ristriktionen bezüglich Dimensionierung, Transport und Aufstellbarkeit (Gewicht)

• Abhängigkeit von Zulieferern und Technik

Modulares Bauen:

• hoher Vorfertigungsgrad (80%)

• flexibles Gebäude

• umfangreiche Fertigung im Werk

• nicht nur Elemente, sondern auch ganze Räume

• Flexibilität, da Gebäude erweiterbar

Modul:

• Subsystem (“Legobaustein”) mit dem Ziel unabhängig von Gesamtsystem entwickelt, konstruiert und gefertigt zu werden

• Teil des Baukasten, kleinste Einheit im System ist Element

• mehrere Elemente ergeben ein Modul

• mehrere Module ergeben zusammen das Bauwerk

Skelettbau (linear)

• Stützen und Pfeiler nach Prinzip “Einfacheit duch Gleichheit”

• lineare Elemente als tragendes Grundgerüst

• Wände kaum tragende Funktion, können geringer Dimensioniert werden

• Volumen der Hohlwände kann für Dämmung genutzt werden

Wandtafeln /Paneele (flächig)

• landläufig als “Plattenbau” bezeichnet

• je nach Ausführung als tragendes Element aus Beton, integrierte Stützen bei Holzbauweise oder biegesteife Stahlrahmen

• keine Materialeinschränkungen

• Ausbaugrad geringer als bei 3D Ausführung

• ganze Räume inkl Bodenbelag, Heizungen, Verkabelung, sowie feritger Fassade vorgefertigt und vor Ort zu mehrgeschossigen Gebäuden zusammengesetzt

• teilweise werden nur einzelen Räume wie Sanitärzellen modular eingebaut

• Baukastenprinzip (starre Rasterplanung)

• Planung muss zu 100% abgeschlossen -> Kostensicherheit für AG

• 6 räumlich angeordnete Außenelemente (4 Wände, Decke, Boden)

• zentralisierte Herstellung von Bauprodukten

• Übertragung von industrieller Arbeitsweise

• Rationalisierung von Arbeitsabläufen

  -> Ziel ist höhere Kosteneffizienz, höhere Produktivität und höhere Qualität

umfasst ganzen Lebenszyklus

• ganzheitliche Planung von Gebäuden

• Entwicklung, Erprobung, Anwendung von Komponenten und Systemen

• Herstellung, Transport, Montage

• Abbruch, Rückführung und Wiederverwendung

• nicht wertschöpfende Prozesse in der Bauindustrie haben großen Anteil

• durch Implementierung industrieller Fertigungsprozesse kann Schmälerung der Prozessstruktur erreicht werden

• Modulares Bauen kann diese Schmälerung bringen

• 1896 erstes Raummodul in Frankreich gefertigt (Bahnwärterhäuschen)

• 1960er Jahre entwicklung Raummoudule aus Stahlbeton und Holz

• ab 1961 entwickelte Franz Stucky auch offene Raumsysteme, die vertikal und horizontal addierbar sind -> für Wohn-, Schul-, Bürobauten genutzt

• 1970er Jahre Holzmodule bsp. zur Aufstockung von Gebäuden genutzt

• ab 1990 Holzraummodule für mehrgeschossige Bauten

• mittlerweile viele Hotels, Studentenheime, Schulen und Büros gebaut (Österreich vorreiter)

Private Bauvorhaben:

• bereits vor LP 1-4 kann Bauweise oder Direktvergabe an Unternehmen erfolgen

• Modulbauer kann in LP5 unterstützen und W+M Planung selbst ausführen

öffentliche Hand:

• keine Festlegung auf Unternehmen erlaubt

• Gebäude muss systemneutral ausgeschrieben werden

• funktionale Leistungsbeschreibung bietet sich an (ist aber in ö.H. eine Ausnahme und muss begründet und genehmigt werden)

• auf Basis dieser erfolgt Ausschreibung dann nach LP 1-4

3000 v.Chr. -> erste kryptografische Anwendungen

…

2008 -> Bitcoin von Satoshi Nakamoto entwickelt (Pseudonym)

-> bisher nicht bekannt, wer (einzahl oder mehrzahl) dieser ist

-> in einem Whitepaper wurde Technologie dahinter vorgestellt

weder smart noch contracts

• dezentraler, verteilter code, der auf der gesamten Blockchain ausgeführt wird

• können nicht durch einzelne Teilnehmer gestoppt werden

• können IFTTT (if this then that) Prozesse ausführen

• sind open source und müssen in der Regel vor dem Deployment auditiert werden

• Verrechnungseinheit zur Dokumentation von Wertübertragung auf einer Blockchain

• nur innerhlab eines Ökosystems verwendbar oder auf Tauschbörsen gegen andere Token oder Währung eintauschbar

• neue Token werden geschaffen (Mining) oder durch Validierung von Blöcken (Minting)

Coin -> eigene Blockchain

Token -> Teil einer Blockchain

Security Token

-> repräsentieren einen Anteil an einem Gut oder einer Unternehmung

Utility Token

-> Erlauben die Bezahlung eines Services im jeweiligen Token (Systemwährung)

Payment Token

-> Sind reines Zahlungsmittel (Währung)

Blockchain ist ein Werkzeug, um die Lösung zu entwicklen, nicht die Lösung selbst

Blockchainanwendung besteht aus mehr als nur Technologie

• Geschäftsprozesse

• Datenformate

• Kommunikationsprotokolle und schnittstellen

• Oracles

• Technologiestack

• Nutzerinterface

Eine verteilte Datenbank, die Transaktionen ausführen und dokumentieren kann. Dies geschieht auf verifizierbare und unveränderbare Weise

Gesamtkonzept des Systems

beinhaltet Use Cases und alle Elemente, um diese zu implementieren

Interaktionsschicht

Logikschicht

Datenschicht

Tafelplanung:

• Beteiligte kontrollieren Fortschritt der aktionen und das angegebene Zieldatum

• Beteiligte vergleich Aktionsliste mit den gesteckten Aktionskarten in der Tafel

• Beteiligte arbeiten offene Punkte ab und beseitigen Hindernisse

• Detaillierung der Prozessplanung auf tagesaktuellen Arbeiten

• Steuerung von Vorleistungen und möglichen Problemen

• Intensive Einbindung der Gewerke

• 4-wochenvorschau auf Tagesbasis

Prozessplanung:

• Erstellung eines idealtypischen Terminplanes auf Wochenbasis für jeden Gebäudetyp

• Sequenzierung der Gebäude

• Taktung

Prozessetuerung kann auch ohne LCM gehen

aber LCM versucht Prozesse transparent darzustellen und zu optimieren

ist aber nicht die Einzige Methode

4/6/8 Wochen, je nach Projekt unterschiedlich

durch die Taktplanung kann man Kapazitäten gut einteilen und vorausplanen

Terminplanungstool

Prozesse kollaborativ mit den “last plannern” transparent darstellen (Post-It)

auf Tagesbasis runterbrechen

Prozessplanung rückwärts

Prozesse optimieren

Vorleistungen erkennen

Terminplanung analysieren

1. Transport (versenden, bewegen, tragen)

2. Bestand (bevorratete Bauteile, Anordnung)

3. Bewegen (laufen, bücken, greifen)

4. Warten (suchen, Materialausfall)

5. Überproduktion (mehr als nötig)

6. Überbearbeitung (unnötige Schritte)

7. Fehler (Aufgaben und Prozessfehler)

8. Energie (Maschinen eingeschaltet lassen)

9. Unterauslastung von Personal

• in Workshops LCM näherbringen

• vertragliche Vereinbarung zwischen AG und AN

• oft schon eine Partei, die mit LCM arbeitet und die anderen motiviert

Rückwärtsplanung die sich auf die Erreichung der Meilensteine der Baustelle beziehen

pull = ziehen -> AN muss sich die Vorleistung für seine Arbeit ziehen

bsp: Taxi rufen -> kommt, wenn ich es bestelle

entspricht einem KVP

bedeutet übersetzt so viel wie Verbesserung

streben nach Perfektion

Prozesse stetig hinterfragen und verbessern

• Planer / Spezialisten

• Ausführenden

• Bauherr

• Nutzer

• Projektsteuerung

• Geldgeber / Bank

• Behörden

• Nachbarn / Öffentlichkeit

1. Bauabschnitte festlegen

2. Gleichbereiche definieren

3. Gewerke festlegen

4. Gesamtprozessanalyse durchführen

5. Aktionspunkte festlegen

Bereiche mit sich wiederholenden Grundrissen und Anordnungen, sowie mit gleichen Funktionen und Gewerkfolgen

gleiche Prozesse

Treppenhäuser

WC Kerne / PuMi

• Digitalisierung wird 40-60% Projektmanagementaktivitäten eliminieren

• digitale Zusammenarbeit, mobile Anwendungen, BIM next level und 3D Druck werden unsere Art, Projekte zu realisieren, verändern

• neue Lieferketten und Geschäftsmodelle führen zu einer Disruption des Marktes

• das Internet der Dinge und neue Analyseverfahren wird die Art und Weise verändern, wie wir Infrastruktur nutzen

• Gebäude und Infrastruktur werden SMART für eine zunehmende Flexibilität der Nutzung

• Lösungen werden skalierbar und modular, um die zukünftige Infrastruktur als Produkt zu liefern

alles, was die minimal benötigten Mittel übersteigt, um den Wert eines Produktes oder einer Dienstleistung zu steigern

Produktionsfaktoren

• Innovationen in den eingesetzten Betriebsmitteln

• Ziel: Steigerung der Effizienz

Prozess

• Innovationen in der Ablauforganisation; in dem wie gebaut wird

• Ziel: Steigerung der Effizienz

• Oft durch Digitalisierung

Material:

• Innovationen im Bereich Roh-, Hilfs- oder Betriebsstoffe

• Ziel: Kostensenkung, Umweltschutz, Substituition knapper Ressourcen

Produkt

• Innovationen im Resultat; in dem was gebaut wird

• Ziel: Kostensenkung, effizienter Betrieb, Umweltschutz, neue Geschäftsmodelle

Bilateral:

• neue Materialien brauchen ggf neue Maschinen

• neue Maschinen machen neue Prozesse möglich

• neue Materialien erlauben neue Produkte

Mulitlateral:

• neue Maschinen und neue Materialien erlauben neue Prozesse und neue Produkte

Maschinenautomation

Prozessautomation

Hhuntergrundprozesse automatisieren

• heute Bauwesen geprägt von hohem Anteil an manueller Arbeit und geringem Automatisierungsgrad

• Bauwerke sind Ergebnis einer Produktion, also der produktiven Kombination und Transformation verschiedener Faktoren

• Teleoperation, Autonomie und Robotik -> Veränderung des relativen Faktoreinsatzes: Baustelle wird weniger Arbeits- und mehr Kapitalintensiv

Exoskelette

teilautomatisierte Fördertechnik

(automatisch ≠ autonom)

Elektro Baumaschinen

upgrade von Maschinen über GPS auf autonom

• Recycelter Plastik Kies (Schadstofffreiheit)

• Algen-Bio-Bindemittel (statt Bitumen -> da Asphaltbau karzigene Aerosole verursacht)

• NOx Reduktion (Kies bindet Stickstoff -> Emissionen in Städten reduzieren)

• CO2 Negative Materialien

Bauwesen gehört zu ressourcenintensiven Wirtschaftszweigen

in D jährlich 517 Mio tonnen mineralische Rohstoffe verbaut

Bau und Abbruchabfälle: 209mio tonnen = 52% des deutschen Abfallaufkommens

• Straßenzustandserfassung & Schlagloch Reparatur mittels Drohnen und automatiserter Erfassung

• Überfahrbare Schlagloch/Straßenbaumschinen

• modularer Straßenbau mit “lego” System

• KI für nachhaltigen Straßenbau und optimale Logistikausnutzung

Smart Roads

Technologie:

digitalisierung wird zunehmen, Vernetzung ist unumgänglich

Nachhaltigkeit:

Druck von AG und Politik wachsen. nachhaltigkeit wird weniger ein Image als ein Muss

Ressourcen:

Eingeschränkte Verfügbarkeit von rohstoffen und teure baustoffe erfordern sorgsame Ver und Wiederverwendung

Personal:

Fachkräftemangel nimmt weiter zu im War of talents geht es nicht nur ums Gehalt. Arbeitsbedingungen und modernste Ausstattung sind unumgänglich

• Baustellenvermessung

• 3D Datenerfassung

• Extend Reality

• Datenfluss und Digitalisierung

• Automation

mixed reality - verschmelzen von digitaler und realer welt (Holo Lens Helm)

augmented reality - reale welt wird mit digitalem Inhalt ergänzt (Smartphone mit applikation)

virtual reality - reale Welt wird komplett mit digitalem Inhalt ersetzt (VR Brille)

ICT - Informations- und Kommunikationstechnik

• eine Stadt, in der ICT mit traditionellen Infrastrukturen zusammengeführt wird koordiniert und integriert den Einsatz neuer Technologien…

• eine Stadt, deren Wirtschaft und Verwaltung durch Innovation, Kreativität und Unternehmertum vorangetrieben wird…

• ist auch ein Ort, an dem durch Technologie und innovative Lösungen die soziale Integration erhöht wird…

• Vision einer grötenteils selbstorganisierten industriellen Produktionsumgebung

• IoT Technologie

• Data analytics

• Lean und agile Management Ansätze

• Vision einer größtenteils selbstorganisierten Stadt

• IoT Technologie

• Data analytics

• Lean und agile Management Ansätze

• Effizienzsteigerung durch Synergie zwischen Systemen

Smart:

• Economy

• Enviro

• Gov

• Living

• Mobility

• People

• Verwaltung

• Mobilität

• Kommunikation

• Gesellschaft

• Energie und Umwelt

Stuttgart Platz 5