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4D-Planung erweitert digitale Abwicklung

4D-Planung erweitert die digitale Projektabwicklung im Bauwesen

GESPONSERTER ARTIKEL: Technologie spart Zeit und Geld und reduziert Probleme auf der Baustelle.

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KATEGORIE: BAUWESEN

Dieser Artikel, verfasst von Mitarbeitenden von Cadalyst, wurde ursprünglich von Cadalyst veröffentlicht.
28. September 2023

Die Nutzung von 4D-Technologie bei Bauprojekten hat sich für viele Bauunternehmen von einer Neuerung zu einer Notwendigkeit entwickelt, da viele Unternehmen neue Wege zur Nutzung der digitalen Abwicklung finden. Einfach ausgedrückt, bedeutet digitale Abwicklung die Verwendung von digitalen Modellen, Informationen und unterstützenden Werkzeugen für die Fertigstellung eines Projekts. Für Bauunternehmen bedeutet sie die Verwendung von 3D-Modellen und Daten, die ein digitaler Zwilling umfasst, für einen papierlosen, gestrafften Prozess, der die Zusammenarbeit über die gesamte Lieferkette hinweg ermöglicht.

4D dient nicht mehr nur dazu, Kunden und Kollegen mit Videosimulationen zu beeindrucken, sondern spielt eine Schlüsselrolle bei der Planung und Ausführung von Projekten und ist in allen Projektphasen als Teil eines Ansatzes zur digitalen Abwicklung präsent.

Während der frühe Einsatz von 4D – das Hinzufügen des Elements Zeit zu 3D-Modellen – vor allem für die Erstellung von Bauanimationen und Zeitplaninformationen Aufmerksamkeit erregte, bieten neuere Anwendungen einen Mehrwert für den Alltag. Von der Angebotsphase bis zur Fertigstellung und dem Abschluss der Arbeiten nutzen die Bauteams 4D, um effizienter zu arbeiten, Zeit und Geld zu sparen und Probleme auf der Baustelle zu vermeiden.

Durch den Einsatz von Software für kollaborative Modellierung und Bausimulation können Teams die Vorteile der visuellen Planung nutzen. Dies ermöglicht es den Teams, Projekte in einer einzigen Visualisierung zu verfolgen, um Probleme und Was-wäre-wenn-Szenarien frühzeitig in einer digitalen Umgebung zu erkennen und so Projektrisiken, Verzögerungen und zeitaufwendige Nacharbeiten zu reduzieren.

„Das ist jetzt Teil des Planungsprozesses. Es ist nicht nur eine Ausgabe“, sagte Josh Hanson, Head of Digital Project Delivery bei John Sisk & Son Ltd., einem internationalen Hoch- und Tiefbauunternehmen mit Niederlassungen in Irland, Großbritannien und dem europäischen Festland.

Computergeneriertes Rendering eines neuen Stadionbauwerks
Laing O'Rourke nutzte SYNCHRO 4D für die Planung, Sequenzierung und Fortschrittsverfolgung beim Bau des Stadions des FC Everton. Bildquelle: Laing O’Rourke.

SYNCHRO 4D wurde zur Planung, Sequenzierung und Verfolgung des Fortschritts eingesetzt

Ich betrachte SYNCHRO als Herzstück im Bauwesen und in 4D. Unsere Herausforderungen wurden nun dank der Verbesserungen, die in SYNCHRO eingeflossen sind, beseitigt. Das bedeutet, dass sich mein Team jetzt auf die Durchführung des Projekts konzentrieren kann, anstatt zu versuchen, bestimmte Software miteinander in Einklang zu bringen.

Seit der Investition in 4D konnte Sisk eine Steigerung der Projektleistung feststellen. Mehr als 80 % der Projekte, die diese Technologie nutzen, liegen im Vergleich zu den ursprünglichen Vorgaben „im Zeitplan“.

Laut Liam Clarke, Regional 4D Planning Manager im Norden des Vereinigten Königreichs, hat Sisk SYNCHRO 4D von Bentley Systems bei mehr als 100 Projekten für verschiedene Formen der Planung, Zeitplanung und des Projektmanagements eingesetzt. „Die Bandbreite reicht von der frühen Beratung bis hin zur vollständigen Bauablaufplanung“, so Clarke. „Das Ende der Bauvorbereitung ist in der Regel unsere intensivste Phase. Es ist der optimale Zeitpunkt, um den Wert einer digitalen Probe wirklich auszuschöpfen. Es gibt immer noch die Möglichkeit, flexibel zu handeln und Dinge zu ändern.“

Sisk prüft nicht nur verschiedene Szenarien für die Bauausführung während der Bauvorbereitung, sondern hält auch während der Bauphase an den Entwurfsmodellen fest, um temporäre Arbeiten zu berücksichtigen, Änderungen vor Ort zu verwalten und das 4D-Modell auf dem neuesten Stand zu halten, so Hanson. „Das ist der Prozess, den wir durchlaufen, um Modelle mit dem Programm zu verknüpfen und die Auswirkungen [von Änderungen] zu sehen.“

Sehen Sie sich Ausschnitte aus dem Cadalyst-Interview mit Hanson und Clarke von Sisk & Son an

Nutzen beim Stadionprojekt

Laing O'Rourke, ein britisches Ingenieur- und Bauunternehmen, erweitert ebenfalls seine Nutzung von 4D-Technologie. „Früher bekam man eine Sequenz und ein Video, um zu zeigen, wie ein Projekt gebaut werden sollte [...] und dann hat man es letztendlich nie wieder benutzt“, so Simon Beards, Principal Planner bei Laing O'Rourke. „Mittlerweile ist sie zu einem Werkzeug geworden, das wir täglich nutzen“, fügte er hinzu.

Beim Projekt für das Stadion des FC Everton in Liverpool hat sich Laing O'Rourke in hohem Maße auf SYNCHRO verlassen, um den Projektfortschritt zu planen, zu takten und zu verfolgen. Das Stadion mit 52.888 Sitzplätzen verfügt über vier überdachte Sitzbereiche, wobei das Tragwerk hauptsächlich aus Stahlträgern und vorgefertigten Betonteilen besteht. Daher erfordert das Projekt in hohem Maße den Einsatz von Kränen zum Heben und Platzieren schwerer Komponenten.

Laut Beards hat SYNCHRO dem Team dabei geholfen, den Einsatz von Kränen zu planen, um Überschneidungen zu vermeiden und zu bestimmen, wann und wo Kräne benötigt werden. So sollten kostspielige Stillstandszeiten vermieden werden. „Es kann Zehntausende von Pfund kosten, wenn Kräne für einen Tag abgestellt werden“, merkte er an.

Als Hauptauftragnehmer beim Everton-Projekt hat Laing O'Rourke auch SYNCHRO in Verbindung mit Drohnenaufnahmen eingesetzt, um den Fortschritt zu verfolgen. „Wir verfolgen die einzelnen Phasen und vergleichen sie dann mit dem 4D-Modell, und das ist wirklich ziemlich genau“, sagte Beards. „In der Regel protokollieren wir einmal pro Woche den Fortschritt, aktualisieren den 4D-Plan und das Team hat dann Zugriff auf den aktuellen Plan und eine Prognose für die weitere Entwicklung.“

Fortschritte auf der Baustelle: 4D-Modell/Drohnenbilder der Baustelle

Erweiterung der Baustelle durch den Einsatz von Drohnen mit digitaler Abwicklung und 4D-Planung zur Überwachung des Fortschritts des 3D-Modells.
SYNCHRO 4D wurde zusammen mit Drohnenbildern verwendet, um wöchentliche aktualisierte Informationen über das Stadion des FC Everton zu erstellen. Bildquelle: Laing O’Rourke.

Zustimmung gewinnen

Durch regelmäßige Aktualisierungen und andere zeitnahe Informationen, die von 4D-Anwendungen generiert werden, konnte Beards eine zunehmende Akzeptanz der Technologie beim Everton-Projekt und bei anderen Projekten feststellen. „Der wirkliche Gewinn liegt darin, dass das Team so eingebunden wurde, dass es in der Lage war, sich darauf einzulassen. Das Programm befand sich nicht mehr nur auf dem Laptop oder Arbeitsplatz des Planers, sondern war für das gesamte Team zugänglich. Es war sichtbar, sodass alle mit dem Programm interagieren und letztlich einen Mehrwert für das Projekt schaffen konnten.“

Um eine bessere Zusammenarbeit zu ermöglichen, baute Laing O'Rourke einen Raum zum Eintauchen in das Projekt, in dem Modelle für interaktive Prüfungen an die Wände projiziert werden können. „Anstatt am Schreibtisch zu sitzen und über Dinge zu plaudern, bei denen man manchmal den Bezug verliert, haben wir einen interaktiven Raum, in dem die Beteiligten aufstehen, herumlaufen und [auf das Modell] zeigen“, so Beards. Das System umfasst vier Projektoren – einen für jede Wand – und Sensoren zur Erfassung der Bewegungen der Teilnehmer. „Im Laufe der Wochen sehen sich die Leute die Dinge an und verstehen, was sie tun wollen.“

Sehen Sie sich Auszüge aus dem Cadalyst-Interview mit Beards von Laing O'Rourke an

Obwohl die Vorteile schwer zu quantifizieren sind, glauben sowohl Sisk als auch Laing O'Rourke, dass 4D-Anwendungen auf lange Sicht Geld sparen. Sisk hat kürzlich die Daten von 22 Projekten des vergangenen Jahres zusammengestellt und schätzt, dass Kosten in Höhe von 25 Millionen GBP vermieden wurden, weil potenzielle Probleme auf der Baustelle erkannt wurden, bevor sie auftraten, so Hanson. „Wir nennen sie Probleme, aber wir sagen auch gerne, dass es Chancen sein könnten. Wir suchen nicht nur nach dem Problem, sondern auch nach Möglichkeiten, um die Dinge ein bisschen besser oder anders zu machen“, sagte er, „[was zusätzliche immaterielle Vorteile bietet.] Wir sind der Meinung, dass man ein besseres Produkt auf der Baustelle erhält, wenn man die Probleme gleich zu Beginn aus der Welt schafft.“

Laut Hanson konnte Sisk seit der Investition in 4D auch eine Steigerung der Projektleistung feststellen. Mehr als 80 % der Projekte, die diese Technologie nutzen, liegen im Vergleich zu den ursprünglichen Vorgaben „im Zeitplan“. „Wir haben eine starke Vision davon, wie wir diese Form der Technologie weiter demokratisieren können, um sicherzustellen, dass alle Projektbeteiligten im digitalen Bereich in die Lage versetzt werden, den Wert, den sie bringt, zu maximieren“, sagte er.

Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse

Beim Einsatz der 4D-Technologie bei zukünftigen Projekten können Unternehmen laut Hanson von den Erkenntnissen aus früheren Projekten profitieren. „Wenn wir bei jedem Projekt bestimmte Dinge tun und sie bei jedem Projekt besser machen wollen, haben wir diese Daten wahrscheinlich irgendwo gespeichert“, sagte er und bezog sich dabei auf Aufzeichnungen, die häufige Probleme und Trends aufzeigen.

Clarke wies auch darauf hin, dass Daten aus früheren Projekten der Branche dabei helfen können, die Leistung durch Technologien zu verbessern, die sich noch in der Entwicklung befinden, wie etwa künstliche Intelligenz. „Die Bauindustrie wird sich der Menge an Daten bewusst, die sie besitzt“, sagte Clarke. „Ich glaube, da gibt es eine riesige Chance, die historischen Ergebnisse erheblich zu verbessern.“

Obwohl Technologie eine Schlüsselrolle bei der Nutzung wachsender Datenmengen spielen wird, wies Clarke auch darauf hin, wie wichtig die Erhaltung des menschlichen Elements ist. „Es geht immer noch darum, sich vor die Leute zu stellen und alles durchzuarbeiten“, sagte er.

Beards von Laing O'Rourke wies auch darauf hin, wie wichtig die Einbeziehung der menschlichen Ebene und die Akzeptanz der Technologie durch die Teammitglieder sind. In einer Branche, die Veränderungen gegenüber nicht immer aufgeschlossen reagiert, können seiner Meinung nach frühere Erfolge mit 4D den Prozess der Annahme der Technologie unterstützen. „Jetzt, wo die Leute sehen, wie es funktioniert, denken sie: ‚Das muss irgendeinen Mehrwert liefern.‘“ Aufgrund des Erfolgs des Projekts in Everton erhält er regelmäßig Anfragen von anderen Unternehmenseinheiten aus der ganzen Welt zum Einsatz der 4D-Technologie.

Für zukünftige Projekte sieht Beards Vorteile darin, bestimmte 4D-Anwendungen bereits früher im Projektzeitplan einzuführen. Insbesondere erwartet er eine frühere Einführung von Elementen, die es den Bauteams ermöglichen, auf Daten in verschiedenen Kontexten zuzugreifen, beispielsweise über Karten und CAD-Daten, sowie Projektaktualisierungen, Inspektionsdaten und Informationsanfragen zu bearbeiten.

Laut Hanson konnte Sisk seit der Investition in 4D auch eine Steigerung der Projektleistung feststellen. Mehr als 80 % der Projekte, die diese Technologie nutzen, liegen im Vergleich zu den ursprünglichen Vorgaben „im Zeitplan“. „Wir haben eine starke Vision davon, wie wir diese Form der Technologie weiter demokratisieren können, um sicherzustellen, dass alle Projektbeteiligten im digitalen Bereich in die Lage versetzt werden, den Wert, den sie bringt, zu maximieren“, sagte er.

Auch lineare Projekte können profitieren

SYNCHRO und die 4D-Planung erweisen sich auch bei der digitalen Abwicklung von linearen Infrastrukturarbeiten, wie z. B. bei Schienen- und Autobahnprojekten, als nützlich. Im australischen Melbourne, wo die Regierung des Bundesstaates Victoria gefährliche schienengleiche Bahnübergänge entfernt hat, hilft das Ingenieurberatungsunternehmen ACCIONA bei der Umsetzung des Programms zur Entfernung von Bahnübergängen. ACCIONA wurde zusammen mit seinen Kooperationspartnern mit der Entfernung von Bahnübergängen und dem Bau von neuen Bahnhöfen entlang der Frankston-Bahnlinie beauftragt. Eines der zusätzlichen Arbeitspakete (AWP2) umfasste die Entfernung von Bahnübergängen und den Ausbau von drei Bahnhöfen mit Projektkosten in Höhe von 744 Millionen AUD.

Das Projekt erforderte eine sorgfältige und effiziente Planung, Konzeption und Projektabwicklung – und die vorübergehende Stilllegung von Bahnstrecken und Bahnhöfen. ACCIONA nutzte SYNCHRO 4D, um ein 4D-Baumodell des gesamten Projekts zu erstellen und für den Kunden eine digitale Anlage vorzulegen. Die Anwendung ermöglichte dem Team eine virtuelle Planung im Vorfeld der Bauarbeiten, minimierte die Beeinträchtigungen für die Anwohner und half bei der Abstimmung des Teams und der Interessengruppen mit einem einzigen Plan.

Mit SYNCHRO Control erweiterte das Team von ACCIONA seine Zusammenarbeit in der 4D-Cloud, um die Zusammenführung von Modellen, die Datenerfassung und die Problemverfolgung zu verbessern. SYNCHRO Field wiederum ermöglichte den Teams den Zugriff auf die neuesten Projektinformationen auf mobilen Geräten direkt von der Baustelle aus. Mit der iTwin-Plattform entwickelte ACCIONA einen digitalen Zwilling des Projekts, der in Echtzeit angepasst werden konnte. Das Team konnte so die Bauabläufe visualisieren und entscheiden, wie die Bauzeit verkürzt werden könnte. SYNCHRO ermöglichte es ACCIONA, die Bauplanung für das Projekt zu optimieren, sodass die Bearbeitungszeit für die verschiedenen Abschnitte um 67 % und die Anzahl der Zeichnungsanfragen um etwa 88 % reduziert werden konnten.

„Ich betrachte SYNCHRO als Herzstück im Bauwesen und in 4D“, sagte Daniel Easter, Digital Engineering Manager bei ACCIONA. „Unsere Herausforderungen wurden nun dank der Verbesserungen, die in SYNCHRO eingeflossen sind, beseitigt. Das bedeutet, dass sich mein Team jetzt auf die Umsetzung des Projekts konzentrieren kann, anstatt zu versuchen, bestimmte Software so zu entwickeln, dass sie zueinander passt."

Die nächsten Schritte

Da die 4D-Planung für die digitale Abwicklung bei Unternehmen wie Sisk, Laing O'Rourke und ACCIONA eine immer größere Rolle spielt, ist es wahrscheinlich, dass auch andere Unternehmen der Branche einen ähnlichen Entwicklungstrend verzeichnen werden. Um die Anforderungen im Infrastrukturbereich zu erfüllen und neue Umsatzströme zu erschließen, müssen Bauunternehmen ihr Geschäftsmodell umgestalten und erweitern, und zwar durch das Angebot digitaler Dienstleistungen, die über die reine Projektübergabe hinausgehen. Diese digitalen Integratoren können einen Mehrwert bieten, um die Prozesse bei der Projektabwicklung zu modernisieren und bessere Ergebnisse zu erzielen, z. B. durch straffere Bauprozesse, qualitativ höherwertige Daten und verbesserte Kommunikation.

Auch Planer, Subunternehmer und Bauherren können bei Projekten jeglicher Art und Größe die Spuren von 4D-Technologie sehen. „Ich glaube, es wird eine Selbstverständlichkeit sein, dass sich der Ingenieur vor Beginn der Arbeiten auf der Baustelle das 4D-Modell ansieht“, sagte Hanson von Sisk.

Das Projekt erforderte eine sorgfältige und effiziente Planung, Konzeption und Projektabwicklung – und die vorübergehende Stilllegung von Bahnstrecken und Bahnhöfen. ACCIONA nutzte SYNCHRO 4D, um ein 4D-Baumodell des gesamten Projekts zu erstellen und für den Kunden eine digitale Anlage vorzulegen. Die Anwendung ermöglichte dem Team eine virtuelle Planung im Vorfeld der Bauarbeiten, minimierte die Beeinträchtigungen für die Anwohner und half bei der Abstimmung des Teams und der Interessengruppen mit einem einzigen Plan.

Mit SYNCHRO Control erweiterte das Team von ACCIONA seine Zusammenarbeit in der 4D-Cloud, um die Zusammenführung von Modellen, die Datenerfassung und die Problemverfolgung zu verbessern. SYNCHRO Field wiederum ermöglichte den Teams den Zugriff auf die neuesten Projektinformationen auf mobilen Geräten direkt von der Baustelle aus. Mit der iTwin-Plattform entwickelte ACCIONA einen digitalen Zwilling des Projekts, der in Echtzeit angepasst werden konnte. Das Team konnte so die Bauabläufe visualisieren und entscheiden, wie die Bauzeit verkürzt werden könnte. SYNCHRO ermöglichte es ACCIONA, die Bauplanung für das Projekt zu optimieren, sodass die Bearbeitungszeit für die verschiedenen Abschnitte um 67 % und die Anzahl der Zeichnungsanfragen um etwa 88 % reduziert werden konnten.

„Ich betrachte SYNCHRO als Herzstück im Bauwesen und in 4D“, sagte Daniel Easter, Digital Engineering Manager bei ACCIONA. „Unsere Herausforderungen wurden nun dank der Verbesserungen, die in SYNCHRO eingeflossen sind, beseitigt. Das bedeutet, dass sich mein Team jetzt auf die Umsetzung des Projekts konzentrieren kann, anstatt zu versuchen, bestimmte Software so zu entwickeln, dass sie zueinander passt."

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