Prozess-Optimierung im Straßenbau

Erste durchgängige digitale Lösung für den Infrastrukturbau 4.0

Die Digitalisierung ist aus dem Straßenbau nicht mehr wegzudenken. Welche Entwicklungen in der nahen Zukunft die Baubranche verändern werden, ist schon heute absehbar.

In den letzten 10 Jahren hat sich der Infrastrukturbau stärker verändert als in den 50 Jahren davor. In den nächsten fünf Jahren werden ihm die größten Veränderungen seiner Geschichte bevorstehen. Ungelöst bleiben die Nachwuchsprobleme und die Herausforderungen einer alternden Belegschaft, sei es im Büro oder auf der Baustelle. Zusätzlich verzerrt ein oftmals falsches Branchenimage die eigentlichen Innovationen im Straßenbau, weshalb die von außerhalb wahrgenommene Innovationskraft weit unter der tatsächlichen liegt.

Zu Unrecht. Nahezu kein anderes Hauptgewerk der Baubranche, geschweige denn in der stationären Industrie, hat sich in den vergangenen Jahren stärker gewandelt und weist höhere Produktivitätssteigerungen auf als der Straßenbau. Die klassischen Tätigkeitsfelder werden anspruchsvoller und komplexer Dabei entwickelt sich der Bauleiter immer mehr zu einem Projektsteuerer. Sie sind die Schnittstelle zu allen Beteiligten und sehen sich mit neuen Anforderungen hinsichtlich der Arbeitsvorbereitung konfrontiert.

Poliere sind nach einem zwischenzeitlichen Trend nicht mehr nur erfahrene Maschinenbediener mit Koordinationsfunktion. Sie übernehmen bereits ebenfalls Managementfunktionen, die früher noch von Bauleitern durchgeführt wurden. Die steigenden Anforderungen auf der Auftraggeberseite werden in Zukunft nur noch durch digitale Assistenzsysteme erfüllt werden können. Genau diesen Wandel gilt es als Chance zu begreifen und aktiv zu gestalten. Zwar kann die Digitalisierung diese Probleme nicht sofort lösen, aber sie ist ein Weg in eine erfolgreiche Zukunft.

Diese Entwicklung kam nicht plötzlich. Was vor etwa acht Jahren mit BPO-Asphalt begann, hat sich in der Zwischenzeit zu einer umfassenden Digitalisierungslösung für den gesamten Straßenbau entwickelt. Längst werden mit BPO nicht nur Asphaltbaustellen geplant und Standzeiten reduziert. Bereits 2016 umfasste das BPO-Gesamtsystem Module für Asphalt, Beton, Fräsgut, Erdbau und den Hochbau. Kurze Zeit später wurden auf Kundenwunsch auch die Prozesse zur Einsatzplanung und zur Erfassung der Labordaten sowie der digitale Lieferschein abgebildet.

Zunächst ließen sich diese Prozesse nur isoliert optimieren; ein Schritt in die richtige Richtung, aber längst nur der Anfang von etwas Großem. Die starke Zunahme der Nutzerzahlen weltweit und der Wunsch, alle Prozesse im Unternehmen ganzheitlich zu optimieren, erzeugte neue Herausforderungen, die nur durch eine radikale Maßnahme gelöst werden konnte: Die komplette Neuentwicklung von BPO.

Ende 2017 erfolgte der Startschuss für die Neuentwicklung. Das neue System sollte sämtliche Prozesslösungen für den Tiefbau in einer leistungsfähigen Oberfläche bündeln und die Eingabesystematik noch einfacher und intuitiver gestalten. Damit dies gelingt, wurden die Abläufe im Büro und in der Verwaltung bei mehreren Pilotkunden über mehrere Jahre genauestens untersucht.

Das Ergebnis resultierte in einem umfassenden Prozessmodell. Sämtliche Rollen, wie die der Sekretärin, der Kalkulation, der Bauleitung, des Einsatzplaners, der Maschinentechnik, des Poliers bis hin zu der des Einbaumeisters und Abrechners wurden in das neue System integriert. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Mitarbeiter im Unternehmen vernetzt werden. Dadurch entsteht eine digitale Work-Flow-Plattform und das erste technische ERP-System für operative Bauprozesse im Infrastrukturbau überhaupt. Das neue System trägt den Namen BPO Infra und wird die bestehenden BPO-Lösungen integrieren oder teilweise ersetzen.

Digitale Arbeitsvorbereitung im Infrastrukturbau

BPO Infra deckt die komplette Arbeitsvorbereitung aller Tiefbauprojekte von der Kleinstbaustelle bis zum Großprojekt ab. Der Bauleiter kann die Terminschiene des Projektes mit nur wenigen Klicks erfassen und die Bauzeitenplanung mit allen Gewerken anlegen. Neben den Hauptprozessen wie Asphalt- oder Erdbau können auch Nebenprozesse wie die Verkehrssicherung oder die Fahrbahnmarkierung geplant werden. Dazu lassen sich je Organisationseinheit Standardprozesse und individuelle Vorgänge definieren. Bei Bedarf kann der Bauleiter auch selbst Prozessvorlagen definieren. Dies ermöglichten eine standardisierte Bauzeitenplanung und eine kumulative Auswertung über die geplanten Einsatztage der verschiedenen Prozesse.

Bedarfe an Personal und Maschinen können ebenfalls geplant sowie den jeweiligen Gewerken und Einsatztagen zugeordnet werden. Diese Informationen stehen dann zur Disposition von Mensch, Maschine und Material bereit.

Sobald ein Projekttag angelegt ist, lässt sich die Materialbestellung digital mit einem Knopfdruck versenden. Alle Lieferorte, die LKW-Logistik und die Baustelle können ab Lieferbeginn ohne zusätzliche Schritte in Echtzeit vernetzt werden Dabei wird während der Belieferung, der Lieferscheinprozess und das Belegmanagement digital abgebildet.

Sofern ein Hauptgewerk wie beispielsweise der Aspahlteinbau weiter detailliert werden soll, kann der Bauleiter den jeweiligen Prozess durch eine Bauablaufplanung genau planen. Hierzu lässt sich die digitale Straßengeometrie über eine BIM-Schnittstelle direkt aus einem CAD-System importieren. Sofern kein weiteres CAD-System vorhanden ist, kann auch eine Zeichnung in BPO eingelesen werden, und die Mengenermittlung erfolgt direkt im BPO-eigenen CAD Modul. Sobald die Massen durch das System berechnet wurden, werden Bauabschnitte gebildet und den jeweiligen Einsatztagen zugeordnet. Kommt es zu Terminabweichungen, werden diese automatisch mit der Bauzeitenplanung synchronisiert. Manuelles Übertragen entfällt vollständig, und alle Planungsunterlagen sind immer auf dem aktuellsten Stand.

Sofern die Logistik eine besondere Herausforderung darstellt, lässt sich die Bauzeitenplanung und Bauablaufplanung mit einer Taktplanung ergänzen. Anhand der geplanten Baufortschrittsgeschwindigkeit wird ein Takt berechnet, der auf Minutenbasis vorgibt, in welchem zeitlichen Abstand die Lieferungen auf der Baustelle eintreffen sollen. Sämtliche Lieferungen werden minutengenau berechnet, für jeden Fahrer digitale Fahrpläne mit Lieferzeitvorgaben ermittelt. Das geplante Einbauende wird bestimmt und mit den Angaben der Bauzeitenplanung und der Bauablaufplanung auf Plausibilität geprüft. Minutengenaue Vorgabewerte stehen während der Bauausführung an den Lieferstellen wie Mischanlagen, der Spedition, den LKW-Fahrern und auf der Baustelle bereit, um die Baufortschritt in Echtzeit zu steuern.

Digitaler Workflow und Steuerung der Unternehmensprozesse

Die während der Arbeitsvorbereitung erfassten Daten, sind in Echtzeit in allen wichtigen organisatorischen Einheiten verfügbar. So können alle Projektdaten bei der Oberbauleitung eines Bereichs gebündelt werden, um einen Überblick über die Auslastung zu erhalten und die gesamte Projektierung ohne Zeitkonflikte zu gestalten. Die Daten werden auch beim Einsatzplaner oder technischen Disponenten angezeigt, der anhand digitaler Bedarfsmeldungen aus seinem Personal- und Maschinenpool die passenden Mitarbeiter und Geräte wählt. Der Disponent wird bei der Gerätezuordnung optimal unterstützt, indem zu jeder Maschine der voraussichtliche letzte Standort angezeigt wird und die Maschinen nach Entfernung zum neuen Zielort sortiert werden. Dadurch ist sichergestellt, dass der Disponent automatisch immer die räumlich nahe gelegenste Ressource zuerst angezeigt bekommt und unnötig lange Maschinentransporte vermieden werden.

Durch das integrierte Kollisionsmanagement werden Terminkonflikte und doppelt belegte Maschinen sofort erkannt und können mit nur einem Mausklick aufgelöst werden. Alle Ressourcenkategorien sowie der Personal- und Maschinenstamm können flexibel in BPO Infra hinterlegt oder aus vorgelagerten Systemen durch Schnittstellen automatisch übernommen werden. Der Dispositionszeitrahmen lässt sich flexibel wählen. Zusätzlich gibt es noch eine tagesgenaue Dispositionssicht, die als interaktive Checkliste aufgebaut ist, um sicherzustellen, dass in der Kurzfristplanung keine Baustelle vergessen wird. Das Maschinentagebuch ist integriert, und jede Ressource kann nach Ihrem Auslastungsgrad entsprechend ausgewertet werden.

Sämtliche Einsatz- und Gerätedaten werden via BPO Infra App an die Vorarbeiter und Poliere weitergeben. Diese erhalten Informationen zum Ort der Baustelle inkl. einer Navigationslösung sowie die Tätigkeiten, die am jeweiligen Tag auszuführen sind. Die Poliere können über die App weitere Maschinen und Geräte anfordern, aber auch die eingesetzten Geräte via GPS erfassen. Die Geräte werden dadurch der richtigen Kostenstelle zugeordnet. Am Tagesende können der Leistungsbericht bzw. Bautagesbericht ausgefüllt werden. Hierzu kann auch auf die integrierte Fotofunktion zugegriffen werden.

Die aktuellen Leistungsdaten, aber auch Maschinenausfälle lassen sich adressatengenau erfassen. Aus den Informationen können PDF-Reports generiert, dem Auftraggeber übergeben werden oder die Daten werden über Schnittstellen in andere Systeme weitergeben. Hierunter fallen beispielsweise die erfasste Arbeitszeit, die Stundenabrechnung sowie die Leistungsmeldung zur zeitnahen Nachkalkulation. Dadurch entsteht ein Soll-Ist-Abgleich der Kalkulation und das Budget bleibt immer im Blick.

Digitaler Baufortschritt in Echtzeit

Sofern der Baufortschritt während des Einbautages im Rahmen eines Soll-Ist-Vergleiches in Echtzeit begleitet werden soll, bietet BPO Infra viele neue Möglichkeiten die Hauptgewerke wie Beton, Asphalt, Erdbau oder Fräsen digital zu unterstützen. Im Asphaltgewerk werden Mischanlage, LKW-Logistik und Baustelle in Echtzeit vernetzt. In Europa bestehen bereits Schnittstellen zu mehr als 700 Mischanlagen, von denen die Lieferscheindaten automatisiert an BPO Infra gesendet werden. Die Daten werden dort verarbeitet und dem Polier auf der Baustelle zur Verfügung gestellt. Dadurch entsteht die virtuelle Lieferkette. Auf der Baustelle werden dem Polier über sein Tablet sämtliche Informationen über die Baustelle angezeigt. Er erhält den aktuellen Stand zur bereits entladenen und noch zu liefernden Tonnage.

LKW können über verschiedene Arten integriert werden. Hierfürgibt es die mobile Tracking Lösung BPO Live, die für iOS- und Android-Smartphones zur Verfügung steht. Eine professionelle GPS-Empfangsqualität ist über spezielle BPO-Tracker ebenfalls verfügbar. Durch knapp 100 Schnittstellen können aber auch mehr als 6.000 LKW über die seitens der Speditionen vorhandenen Flottenmanagementsysteme ohne zusätzliche Hard- oder Software per GPS getrackt werden.

Sobald ein Lieferschein gedruckt wird, werden die Lieferscheindaten über eine Schnittstelle an BPO gesendet. Die Daten werden zu einem PDF-Lieferschein aufbereitet, der bei der Entladung durch den Polier am Tablet-PC oder Smartphone digital unterschrieben werden kann.

Sämtliche Qualitätsmanagementsysteme lassen sich in BPO integrieren. So können seit 2015 bereits Thermokamerasysteme in Echtzeit in BPO eingebunden werden. Die Thermographie Daten lassen sich im Bauwerkdatenmodell den Lieferscheinen zuordnen. Systeme zur Flächendeckenden Dynamischen Verdichtungskontrolle (FDVK) und zur Dokumentation der Walzübergänge können ebenfalls herstellerübergreifend in BPO eingebunden werden. Da die Volz Consulting GmbH die einzige herstellerunabhängige Plattform ist, können auch unterschiedlichste Baumaschinenhersteller und Sensorlieferanten eingebunden werden.

Proben lassen sich mit dem Labormodul punktgenau erfassen und die Verdichtungsgrade bestimmen. Der Prüfbericht des Laboranten wird automatisiert aus den Daten erzeugt und zugesendet. Über eine Schnittstelle zum Schichtdickenmessgerät der Firma MIT können auch diese Werte automatisiert in das BIM-Datenmodell integriert werden.

Mit BPO Infra entsteht ein umfassendes BIM-to-field-System, Building Information Modeling, das es ermöglicht, die IT-Daten auf der Baustelle zur Verfügung zu stellen, die Echtzeitdaten der Baustelle sammelt und zur Bearbeitung zur Verfügung stellt.

Auswertung

Im Analysemodul werden sämtliche Einzeldaten im Bauwerkdatenmodell kausal miteinander verknüpft. Dadurch entsteht ein wirksames Qualitätsmanagementwerkzeug. Es kann bei Schadstellen einfach identifizieren, auf welches Parametersetting bzw. auf welchen Prozessbeteiligten mögliche Schadstellen zurückzuführen sind.

Kurzfristig können jeden Tag die Soll-Parameter mit den tatsächlichen Ist-Parametern abgeglichen und die Planung entsprechend optimiert werden. Dadurch lassen sich Standzeiten der LKW vermeiden, und der Einbau wird beschleunigt. Im Alltag sind Steigerungen der Einbauleistung zwischen 30% und 70% möglich.

BPO Infra wird der wichtigste Meilenstein bei der Digitalisierung des Straßenbaus werden. Es ist erstmals gelungen, die komplette Arbeitsvorbereitung des Bauleiters in einem Planungssystem digital abzubilden und in einem BIM-to-field-Ansatz auf die Baustelle zu bringen. Die Vorgängersysteme von BPO Infra sind bereits mehr als 7 Jahre im Einsatz, so dass die Grundlage für eine nachhaltige Transformation vorhanden ist.

Die Volz Consulting GmbH ist die einzige inhabergeführte Softwareunternehmung zur Prozessoptimierung in der Baubranche. Sie ist selbstfinanziert und komplett unabhängig von Herstellern und Investoren. Die Geschäftsstrategie setzt auf langfristige und verlässliche Partnerschaften, um den Kunden eine Anpassung der digitalen Lösungen an ihre individuellen Anforderungen zu ermöglichen. Ein entscheidender Mehrwert der Kunden liegt im herstellerunabhängigen Systemaufbau sowie in der Plattform- und Entwicklungsneutralität.

Volz Consulting GmbH

www.volzconsulting.de

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