Industrie 4.0 auf der Baustelle?
Baustelle 4.0 – das klingt vielversprechend. Doch stehen wir in Deutschland und darüber hinaus mit der sogenannten vierten industriellen Revolution auf der Baustelle erst am Anfang. Denn an der Art des Bauens hat sich seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts und trotz Digitalisierung der Planungsprozesse bisher wenig verändert. Industrielle Fertigung ist eben nicht 1:1 auf den Bauablauf übertragbar. Wie kann also eine digitalisierte Bauproduktion aussehen, welche besonderen Anforderungen werden zum Beispiel an den Einsatz von Robotern auf der Baustelle gestellt und welche Robotertypen gibt es bereits? Wie muss eine Baustelle aussehen, in der ihr Einsatz sinnvoll sein ist und sich wirtschaftlich abbilden lässt?
Die Bauwirtschaft steht vor der größten Herausforderung seit Jahrzehnten: Im Gegensatz zu anderen Wirtschaftszweigen in Deutschland konnte die Bauwirtschaft ihre Produktivität in den letzten 30 Jahren trotz eines Anstiegs der Bautätigkeit in den vergangenen Jahren nicht nennenswert erhöhen. Gleichzeitig macht sich der demografische Wandel auf dem Bauarbeitsmarkt mit stagnierenden Beschäftigungszahlen bemerkbar. Das Bauhandwerk hat schon heute große Schwierigkeiten, junge Menschen für die Ausbildung in einem der Bauberufe zu gewinnen; die Zahl neuer Auszubildender kann die Verluste durch den Abgang in die Altersrente oder in andere Jobs nicht mehr ausgleichen. An einer nachhaltigen und produktivitätssteigernden Verbesserung der Bauprozesse führt also kein Weg vorbei.
Digitalisierung der Bauproduktion – Robotik auf der Baustelle
Einen Lösungsansatz für den drohenden Fachkräftemangel versprechen digitale Technologien im Umfeld von Industrie 4.0. – wie etwa eine Produktivitätssteigerung der Bauproduktion durch den Einsatz von mehr oder weniger intelligenten Robotern. In der Vorfertigung von Bauprodukten werden bereits Fertigungsroboter oder intelligente Werkzeuge eingesetzt. Doch wie sollten Roboter aussehen, die man auch auf der Baustelle einsetzen kann?
Durch die große Variabilität von Baustellen und Bauproduktion ist der Robotereinsatz im Gegensatz zur Industrieproduktion wesentlich schwieriger und die Komplexität der Anforderungen an seine Leistungsfähigkeit entsprechend anspruchsvoll. Schon bei der Errichtung von einfachen Bauwerksteilen (zum Beispiel einer Mauerwerks- oder Stahlbetonwand) ist eine Vielzahl völlig unterschiedlicher Arbeitsschritte notwendig. Gleichzeitig sind Baustellen selbst ein vielschichtiges und sich stets veränderndes Arbeitsumfeld. Sowohl die „chaotische Umgebung“ wie die Komplexität der Tätigkeiten beim Bau erschweren den Einsatz von Robotern erheblich. Im Gegensatz zur verarbeitenden Industrie, in der Mobilität und Intelligenz der Roboter kaum eine Rolle spielen, müssen die auf der Baustelle eingesetzten Roboter über eine hohe Flexibilität verfügen, um an den Arbeitsfortschritt angepasst werden zu können. Darüber hinaus ist ein gewisses Maß an Intelligenz und Mobilität notwendig, um auf eine sich verändernde Umgebung reagieren können. Auch für die Sicherheit der menschlichen Arbeitskräfte müssen Lösungen gefunden werden, damit auf der Baustelle ein getrennter, gefahrloser und paralleler Einsatz von Robotern und Bauarbeitern sichergestellt werden kann.
Robot-oriented-Design oder Baustelle 4.0?
Voll- oder teilautomatisierte Baustellen, wie sie uns aus dem asiatischen Raum gezeigt werden, sind in Deutschland und Europa bisher nur schwer vorstellbar. Auch eine extreme Standardisierung von Gebäuden und Bauelementen zur Optimierung eines effizienten Robotereinsatzes im Sinne von „Robot-Oriented-Design“ ist in den kommenden Jahren bei uns nicht zu erwarten. Man kann jedoch davon ausgehen, dass schon in naher Zukunft Roboter die Bauarbeiten auf der Baustelle bei sich wiederholenden und körperlich anstrengenden Tätigkeiten massiv unterstützen und damit zur Flexibilisierung des Bauprozesses und zur Optimierung der Produktivität beitragen werden. Dafür ist jedoch die gesamte Planung und Baustellenlogistik so zu strukturieren, dass Roboter auf der Baustelle auch wirklich effizient und zielgerichtet eingesetzt werden können.
Ein wesentlicher Schritt hin zur Baustelle 4.0 ist die Digitalisierung sämtlicher Bauabläufe über alle Bauphasen vom Rohbau über die Ausbaugewerke hinweg. Die Digitalisierung muss hierfür die gesamte Wertschöpfungskette umfassen und alle Planungs-, Produktions-, Bestell-, Liefer- und Montageprozesse und ebenso die betriebswirtschaftlichen Abläufe einschließen. Das betrifft neben der Planung bis zur Vorkonfektionierung der Materiallieferungen genauso die Arbeitsvorbereitung, sämtliche Materialflüsse, Maschinenbewegungen und Gerätebestände auf der Baustelle. Die Baustellenorganisation wird sich damit vollkommen verändern und neue, bisher nicht absehbare Arbeitserleichterungen für die Bauarbeiter und Fachunternehmer vor Ort schaffen.