Die Digitalisierung begleitet die Bauwirtschaft seit vielen Jahren. Kaum eine Fachveranstaltung kommt heute ohne Vorträge über Building Information Modeling (BIM), künstliche Intelligenz oder automatisierte Bauverfahren aus. Die technologischen Möglichkeiten entwickeln sich dabei mit einer Geschwindigkeit, die noch vor wenigen Jahren kaum vorstellbar gewesen wäre. Gleichzeitig zeigt ein Blick in die Planungsbüros, Bauunternehmen und auf die Baustellen, dass zwischen den verfügbaren Technologien und ihrer tatsächlichen Anwendung weiterhin eine erhebliche Lücke besteht.
Diese Beobachtung war einer der Ausgangspunkte meines 2023 veröffentlichten Buches Die digitale Bauwirtschaft – Wege aus der Branchenlogik. Darin beschäftige ich mich mit der Frage, warum die Bauwirtschaft trotz jahrzehntelanger technologischer Entwicklung nur vergleichsweise geringe Produktivitätsfortschritte erzielt und welche strukturellen Veränderungen notwendig sind, um die Digitalisierung tatsächlich wirksam werden zu lassen.
Eine wesentliche Erkenntnis war, dass der Bauwirtschaft häufig ein gemeinsames Verständnis davon fehlt, was Digitalisierung eigentlich bedeutet. Während die einen darunter die Verwendung digitaler Planunterlagen verstehen, verbinden andere damit vollständig automatisierte Bauprozesse, digitale Zwillinge oder intelligente Maschinen. Diese unterschiedlichen Perspektiven sind nicht grundsätzlich falsch. Sie beschreiben jedoch verschiedene Entwicklungsstufen, die häufig miteinander vermischt werden.
Um die Zusammenhänge systematisch einzuordnen, habe ich deshalb ein Modell mit drei Stufen entwickelt. Es beschreibt die digitale Transformation nicht anhand einzelner Technologien, sondern entlang der Frage, wie Informationen verfügbar gemacht, verarbeitet und schließlich mit der realen Welt verbunden werden.
Die erste Stufe umfasst die Definition und Bereitstellung maschinenlesbarer Informationen. In der zweiten Stufe werden diese Informationen rekombiniert, um Prozesse und Prozessketten digital abzubilden und zu automatisieren. Die dritte Stufe verbindet schließlich die digitale mit der realen Welt und ermöglicht einen kontinuierlichen Abgleich zwischen geplanten und tatsächlichen Zuständen.
Diese drei Stufen sind keine voneinander unabhängigen Technologiekategorien. Sie bilden einen funktionalen Zusammenhang, bei dem jede Stufe die Voraussetzungen für die nächste schafft.
Stufe 1: Die gemeinsame Sprache der Bauwirtschaft
Die Grundlage jeder Digitalisierung sind Informationen, die von Computersystemen eindeutig interpretiert und verarbeitet werden können. Was selbstverständlich klingt, ist in der Bauwirtschaft bis heute eine erhebliche Herausforderung. Denn Bauwerke bestehen aus einer Vielzahl unterschiedlicher Bauteile, technischer Systeme und funktionaler Zusammenhänge, deren Beschreibung traditionell über Zeichnungen, Texte, Tabellen und andere Dokumente erfolgt.
Für einen Menschen ist es beispielsweise vergleichsweise einfach, auf einem Plan eine Stahlbetonstütze zu erkennen. Aus ihrer Darstellung, der Beschriftung und dem fachlichen Kontext lässt sich ableiten, um welches Bauteil es sich handelt. Ein Computer verfügt jedoch nicht automatisch über dieses Verständnis. Eine geometrische Darstellung allein vermittelt ihm weder die Funktion noch die materiellen und technischen Eigenschaften des Bauteils.
Soll ein Computersystem eine Stahlbetonstütze selbstständig verarbeiten, benötigt es deshalb eine eindeutige Beschreibung. Dazu gehören beispielsweise die Klassifikation als Stütze, ihre geometrischen Abmessungen, das verwendete Material und weitere Eigenschaften, die für nachgelagerte Anwendungen relevant sind. Entscheidend ist, dass diese Informationen nicht nur für einen menschlichen Betrachter verständlich, sondern auch maschinell interpretierbar sind.
In meinem Buch verwende ich dafür den Vergleich mit einer gemeinsamen Sprache. So wie Menschen ein Wörterbuch und grammatikalische Regeln benötigen, um Informationen eindeutig auszutauschen, braucht die Bauwirtschaft ein gemeinsames System zur Beschreibung ihrer Bauwerke. Die einzelnen Begriffe und Eigenschaften bilden dabei gewissermaßen den Wortschatz. Erst durch ihre Kombination entstehen konkrete Beschreibungen, die von unterschiedlichen Beteiligten verstanden und weiterverarbeitet werden können.
Hier kommt Building Information Modeling ins Spiel. BIM bietet die methodische Grundlage, Bauwerke mithilfe geometrischer und alphanumerischer Informationen digital zu beschreiben. Offene Datenstandards wie Industry Foundation Classes (IFC) ermöglichen es, solche Informationen zwischen unterschiedlichen Softwaresystemen auszutauschen, ohne vollständig von einer einzelnen Anwendung abhängig zu sein.
Dabei ist eine wichtige Unterscheidung notwendig: BIM ist nicht gleichbedeutend mit Digitalisierung insgesamt. Die Informationsmodellierung erfüllt vielmehr eine grundlegende Aufgabe innerhalb der ersten Stufe. Sie schafft die Voraussetzung dafür, dass Maschinen Bauwerke als strukturierte Informationssysteme verarbeiten können.
Allerdings reicht es nicht aus, eine IFC-Datei zu erzeugen und diese als digitalisiertes Bauwerk zu betrachten. Ein Informationsmodell ist nur dann für nachgelagerte Prozesse nutzbar, wenn die benötigten Informationen tatsächlich vorhanden, eindeutig beschrieben und fachlich korrekt sind. Ein geometrisch beeindruckendes Modell kann für eine automatisierte Kalkulation weitgehend wertlos sein, wenn beispielsweise Materialeigenschaften oder erforderliche Klassifikationen fehlen.
Die erste Stufe stellt deshalb eine grundlegende Anforderung an die gesamte Branche: Wir müssen uns darauf verständigen, wie Bauwerke einheitlich und maschinenlesbar beschrieben werden. Dabei geht es nicht darum, dass alle Unternehmen dieselbe Software verwenden oder identische Arbeitsabläufe übernehmen. Vielmehr benötigen wir eine gemeinsame Informationsbasis, auf der unterschiedliche Anwendungen und unternehmensspezifische Prozesse aufbauen können.
Der entscheidende Fortschritt der ersten Stufe besteht darin, dass Bauwerksinformationen nicht länger ausschließlich von Menschen interpretiert werden müssen, sondern auch von Computersystemen eindeutig verarbeitet werden können.
Stufe 2: Aus Informationen entsteht digitale Wertschöpfung
Die Bereitstellung maschinenlesbarer Informationen ist allerdings noch keine grundlegende Produktivitätssteigerung. Ein Informationsmodell erzeugt zunächst einen strukturierten digitalen Datenbestand. Der eigentliche wirtschaftliche Nutzen entsteht erst dann, wenn diese Informationen verwendet werden, um konkrete Aufgaben zu erledigen.
Genau hier setzt die zweite Stufe der Digitalisierung an. Sie beschreibt die Rekombination der verfügbaren Informationen, um die unterschiedlichen Kernprozesse der beteiligten Unternehmen abzubilden und miteinander zu verbinden.
Ein Beispiel ist die Angebotskalkulation. Für die Erstellung eines Angebots benötigt ein Bauunternehmen Informationen über Bauteile, Materialien, Mengen, Ausführungsbedingungen und weitere projektspezifische Anforderungen. Traditionell werden diese Informationen aus Plänen und Dokumenten entnommen, interpretiert und anschließend in ein Kalkulationssystem übertragen.
Stehen die entsprechenden Informationen dagegen in einem maschinenlesbaren Informationsmodell zur Verfügung, können sie unmittelbar in den Kalkulationsprozess einfließen. Aus den geometrischen Eigenschaften lassen sich Mengen ableiten, aus Material- und Bauteilinformationen geeignete Kalkulationsansätze zuordnen und aus der Kombination mit Leistungs- und Kostendaten konkrete Berechnungen erstellen.
Dasselbe Informationsmodell kann gleichzeitig von anderen Projektbeteiligten für völlig unterschiedliche Zwecke verwendet werden. Ein Tragwerksplaner benötigt beispielsweise Informationen für statische Berechnungen, ein Bauphysiker für die Bewertung bauphysikalischer Eigenschaften und ein ausführendes Unternehmen für die Arbeitsvorbereitung. Alle nutzen einen gemeinsamen Informationsbestand beziehungsweise abgestimmte Fachmodelle, rekombinieren die enthaltenen Informationen jedoch entsprechend ihrer jeweiligen Aufgaben.
Die eigentliche Innovation besteht darin, dass diese Prozesse nicht mehr auf einer wiederholten manuellen Interpretation und Übertragung von Informationen beruhen müssen. Stattdessen können digitale Prozessketten entstehen, in denen Informationen automatisiert übernommen, geprüft, verarbeitet und für nachgelagerte Aufgaben bereitgestellt werden.
Damit verschiebt sich der Schwerpunkt der Digitalisierung von der Erstellung digitaler Informationen hin zu deren wirtschaftlicher Verwertung.
Diese Unterscheidung ist wichtig, weil in der Bauwirtschaft häufig schon die Erstellung eines digitalen Gebäudemodells als wesentliche Digitalisierungserfolgsmeldung betrachtet wird. Tatsächlich ist damit zunächst nur die Grundlage geschaffen. Die eigentliche Frage lautet, welche manuellen Arbeitsschritte durch das Modell entfallen und welche neuen Prozesse dadurch möglich werden.
In meinem Buch argumentiere ich deshalb, dass die Kernprozesse der Unternehmen nicht zwangsläufig vereinheitlicht werden müssen. Ein Bauunternehmen wird auch künftig andere Aufgaben erfüllen als ein Architekturbüro oder ein Tragwerksplaner. Was jedoch standardisiert werden muss, sind die Informationen, auf denen diese unterschiedlichen Prozesse aufbauen.
Die zweite Stufe ermöglicht somit eine hochgradig individuelle Verwendung gemeinsamer, standardisierter Informationen. Genau darin liegt ein wesentlicher Weg aus der bisherigen Branchenlogik, die von zahlreichen voneinander getrennten Unternehmen, Softwaresystemen und Informationsbeständen geprägt ist.
Künstliche Intelligenz verändert die zweite Stufe grundlegend
Als mein Buch 2023 erschien, war die automatisierte Rekombination von Bauwerksinformationen vor allem mit spezialisierten Softwareanwendungen, regelbasierten Verfahren und individuell entwickelten Schnittstellen verbunden. Mit der rasanten Entwicklung künstlicher Intelligenz hat sich dieses Bild erheblich erweitert.
Heute erleben wir, dass KI-Systeme nicht nur Texte erstellen oder Dokumente zusammenfassen können, sondern zunehmend komplexe Aufgaben bearbeiten, Werkzeuge verwenden und mehrere Arbeitsschritte innerhalb eines zusammenhängenden Prozesses koordinieren können. Besonders interessant sind dabei sogenannte KI-Agenten, die innerhalb definierter Grenzen eigenständig Teilaufgaben ausführen und unterschiedliche Softwarewerkzeuge miteinander verbinden.
Für die zweite Stufe der Digitalisierung eröffnet das eine neue Perspektive.
Während klassische Softwareanwendungen häufig darauf angewiesen sind, dass Arbeitsabläufe vollständig im Voraus programmiert werden, können KI-gestützte Systeme innerhalb vorgegebener Regeln flexibler auf unterschiedliche Aufgabenstellungen reagieren. Sie können verfügbare Informationen analysieren, geeignete Verarbeitungsschritte auswählen, externe Berechnungswerkzeuge aufrufen und Ergebnisse für weitere Arbeitsschritte bereitstellen.
Auf meinem YouTube-Kanal Bau & Bytes habe ich diese Entwicklung anhand unterschiedlicher Anwendungen untersucht. Dazu gehören unter anderem die KI-gestützte Erstellung von IFC-Modellen, die Unterstützung bauphysikalischer Untersuchungen mithilfe von IFC-Agenten und die automatisierte Angebotskalkulation auf Grundlage von Gebäudemodellen.
Diese Beispiele verdeutlichen, dass die zweite Stufe nicht mehr ausschließlich durch klassische Fachsoftware umgesetzt werden muss. Zunehmend können KI-Systeme die Rolle einer intelligenten Verarbeitungsschicht übernehmen, die zwischen den strukturierten Informationen der ersten Stufe und den unterschiedlichen Kernprozessen der Unternehmen vermittelt.
Allerdings ist dabei eine Einschränkung entscheidend. Sprachmodelle erzeugen ihre Antworten auf Grundlage statistisch gelernter Zusammenhänge und sind nicht automatisch in der Lage, technische Berechnungen mit der erforderlichen Zuverlässigkeit durchzuführen. Gerade bei Mengenberechnungen, statischen Nachweisen oder bauphysikalischen Bewertungen dürfen plausible sprachliche Antworten nicht mit überprüfbaren Berechnungsergebnissen verwechselt werden.
Der erfolgversprechende Ansatz besteht deshalb darin, KI-Agenten mit geeigneten Fachanwendungen, regelbasierten Prüfverfahren und deterministischen Berechnungswerkzeugen zu verbinden. Die KI übernimmt dabei beispielsweise die Interpretation einer Aufgabenstellung, die Auswahl geeigneter Werkzeuge und die Koordination einzelner Prozessschritte. Die eigentlichen technischen Berechnungen erfolgen dagegen in nachvollziehbaren und überprüfbaren Systemen.
Auch der Mensch bleibt ein wesentlicher Bestandteil solcher Prozessketten. Insbesondere bei fachlich relevanten Entscheidungen, sicherheitskritischen Anwendungen und wirtschaftlich weitreichenden Ergebnissen müssen Prüf- und Freigabeprozesse vorgesehen werden. Automatisierung bedeutet nicht zwangsläufig, dass sämtliche Entscheidungen vollständig an eine Maschine übertragen werden.
Interessanterweise bestätigt diese Entwicklung die Grundidee des Drei-Stufen-Modells. Die KI verändert vor allem die Möglichkeiten, wie Informationen rekombiniert und verarbeitet werden können. Die Notwendigkeit einer eindeutigen maschinenlesbaren Informationsbasis verschwindet dadurch jedoch nicht.
Im Gegenteil: Je leistungsfähiger die automatisierte Verarbeitung wird, desto wichtiger werden verlässliche und strukturierte Informationen. Denn eine KI, die fehlerhafte oder unvollständige Gebäudedaten verarbeitet, kann daraus keine grundsätzlich verlässlichen Ergebnisse erzeugen.
Künstliche Intelligenz ersetzt die erste Stufe der Digitalisierung nicht. Sie erhöht vielmehr den wirtschaftlichen Wert einer konsequent umgesetzten ersten Stufe.
Stufe 3: Wenn die digitale Welt auf die Realität trifft
Die ersten beiden Stufen der Digitalisierung finden zunächst überwiegend in einer virtuellen Welt statt. Ein digitales Gebäudemodell beschreibt einen geplanten Zustand, und darauf aufbauende Berechnungen oder Prozessketten beziehen sich im Wesentlichen auf diese digitalen Informationen.
Ein Bauwerk entsteht jedoch nicht allein durch seine Planung. Es muss hergestellt, errichtet, betrieben und gegebenenfalls später umgebaut oder rückgebaut werden. Zwischen dem geplanten digitalen Zustand und der tatsächlichen Realität können dabei erhebliche Unterschiede entstehen.
Die dritte Stufe der Digitalisierung verbindet deshalb die digitalen Informations- und Prozessmodelle mit Informationen aus der realen Welt. Im Mittelpunkt steht der Abgleich zwischen dem geplanten Soll-Zustand und dem tatsächlich vorhandenen Ist-Zustand.
Während der Bauausführung können solche Informationen beispielsweise durch Vermessungssysteme, Laserscanning, Kameras, Drohnen, Maschinensteuerungen oder Sensorik gewonnen werden. Im Gebäudebetrieb liefern technische Anlagen und vernetzte Sensoren kontinuierlich Daten über Temperaturen, Energieverbräuche, Betriebszustände oder andere relevante Eigenschaften.
Werden diese Informationen mit den digitalen Planungs- und Prozessmodellen verbunden, entsteht die Möglichkeit, Abweichungen systematisch zu erkennen und daraus Maßnahmen abzuleiten. Ein Bauunternehmen könnte beispielsweise den tatsächlichen Baufortschritt mit der geplanten Terminfolge vergleichen. Bei einem industriell vorgefertigten Bauteil ließen sich Fertigungsdaten mit den ursprünglichen Planungsinformationen abgleichen. Im Betrieb könnte ein Gebäude seine technischen Anlagen anhand tatsächlicher Nutzungsbedingungen optimieren.
Damit verändert sich die Rolle des digitalen Modells grundlegend. Es dient nicht mehr ausschließlich dazu, einen geplanten Zustand zu beschreiben, sondern wird zunehmend zu einer Informationsbasis für die Beobachtung und Steuerung realer Prozesse.
An dieser Stelle entsteht auch der eigentliche Zusammenhang mit dem digitalen Zwilling. Der Begriff wird in der Bauwirtschaft häufig bereits für dreidimensionale Gebäudemodelle verwendet. Ein digitales Modell allein verfügt jedoch noch nicht zwangsläufig über eine Verbindung zur Realität. Erst durch die geeignete Verknüpfung mit Informationen über den tatsächlichen Zustand eines Bauwerks entsteht eine Grundlage für einen dynamischen digitalen Zwilling.
Wie umfassend und in welchen Zeitabständen dieser Datenaustausch stattfindet, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Nicht jede Aufgabe erfordert einen permanenten Echtzeitabgleich. Für eine automatisierte Maschinensteuerung können kurze Reaktionszeiten entscheidend sein, während für die Überwachung bestimmter Gebäudeeigenschaften auch periodische Aktualisierungen ausreichen.
Die dritte Stufe eröffnet damit die Möglichkeit, den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks stärker datenbasiert zu gestalten. Planung, Herstellung, Bauausführung und Betrieb können über gemeinsame Informationen miteinander verbunden werden. Gleichzeitig entstehen neue Möglichkeiten zur Qualitätssicherung, zur vorausschauenden Instandhaltung und zur Optimierung des Ressourcen- und Energieeinsatzes.
Warum die drei Stufen zusammengehören
Die drei Stufen lassen sich besonders gut anhand eines durchgängigen Beispiels veranschaulichen. Betrachten wir ein Gebäude, dessen Außenwände zunächst digital geplant, anschließend kalkuliert und schließlich industriell vorgefertigt werden sollen.
In der ersten Stufe entsteht eine maschinenlesbare Beschreibung der Außenwände. Die Informationsmodelle enthalten unter anderem Geometrie, Materialeigenschaften, Schichtaufbauten und weitere für die Herstellung erforderliche Merkmale. Entscheidend ist, dass diese Informationen eindeutig strukturiert und für unterschiedliche Computersysteme nutzbar sind.
In der zweiten Stufe werden die Informationen verwendet, um unterschiedliche Prozesse auszuführen. Ein bauphysikalisches System untersucht die thermischen Eigenschaften, ein Kalkulationssystem ermittelt Mengen und Kosten, und ein Fertigungsplanungssystem leitet die notwendigen Produktionsinformationen ab. KI-Agenten können zukünftig dabei unterstützen, diese Prozessschritte zu koordinieren, Ergebnisse zu prüfen und Informationen zwischen den beteiligten Anwendungen auszutauschen.
In der dritten Stufe wird schließlich die tatsächliche Herstellung einbezogen. Produktionsmaschinen liefern Informationen über den Fertigungsfortschritt, Prüfverfahren erfassen die Qualität der Bauteile und Logistiksysteme dokumentieren deren Bereitstellung. Treten Abweichungen zwischen Planung und Herstellung auf, können diese erkannt und in den weiteren Prozess zurückgeführt werden.
Damit entsteht eine digitale Wertschöpfungskette, die nicht an der Grenze zwischen Planung und Ausführung endet. Informationen werden nicht mehr bei jedem Beteiligten neu interpretiert und eingegeben, sondern entlang der gesamten Prozesskette verwendet und aktualisiert.
Der eigentliche Produktivitätseffekt entsteht dabei aus dem Zusammenspiel aller drei Stufen. Die standardisierte Informationsbasis macht die Daten verfügbar, ihre Rekombination ermöglicht die Automatisierung der Prozesse, und die Rückkopplung mit der Realität schafft die Grundlage für deren kontinuierliche Überwachung und Verbesserung.
Die Branchenlogik bleibt die eigentliche Herausforderung
Die technologischen Möglichkeiten allein garantieren allerdings noch keine erfolgreiche Transformation. In meinem Buch habe ich den Begriff der Branchenlogik verwendet, um die strukturellen Besonderheiten und etablierten Denkmuster der Bauwirtschaft zu beschreiben, die Veränderungen häufig erschweren.
Die Branche ist durch eine hohe Zahl spezialisierter Unternehmen, projektbezogene Zusammenarbeit und zahlreiche organisatorische Schnittstellen geprägt. Jedes Unternehmen verfügt über eigene Arbeitsweisen, Softwarelösungen und Informationsstrukturen. Diese Vielfalt ist grundsätzlich Ausdruck der Spezialisierung und Leistungsfähigkeit der Branche. Problematisch wird sie jedoch dann, wenn Informationen nicht ohne Verluste zwischen den Beteiligten ausgetauscht werden können.
Viele Digitalisierungsinitiativen konzentrieren sich deshalb auf die Optimierung einzelner Unternehmen oder isolierter Prozesse. Ein Planungsbüro verbessert seine Modellierungssoftware, ein Bauunternehmen führt eine neue Kalkulationslösung ein und ein Handwerksbetrieb digitalisiert seine Baustellendokumentation. Für sich genommen können diese Maßnahmen durchaus sinnvoll sein. Ihr Potenzial bleibt jedoch begrenzt, wenn sie nicht miteinander verbunden werden.
Aus dieser Perspektive liegt die eigentliche Herausforderung weniger in der Entwicklung zusätzlicher Technologien als in der Herstellung einer gemeinsamen digitalen Grundlage. Wir müssen uns darauf verständigen, wie Informationen beschrieben, ausgetauscht und entlang der gesamten Wertschöpfung verwendet werden können.
Dabei geht es ausdrücklich nicht darum, sämtliche Bauwerke zu standardisieren oder architektonische Vielfalt einzuschränken. Die Standardisierung muss primär bei den Informationen und Prozessen ansetzen, nicht zwangsläufig bei den Ergebnissen.
Ein industriell gefertigtes Bauteil kann geometrisch individuell gestaltet sein und trotzdem auf standardisierten digitalen Fertigungsprozessen beruhen. Moderne Produktionsverfahren zeigen in anderen Branchen längst, dass eine hohe Variantenvielfalt und automatisierte Prozesse keinen Widerspruch darstellen müssen.
Für die Bauwirtschaft eröffnet sich dadurch die Möglichkeit, ihre projektbezogene Individualität zu bewahren und gleichzeitig die Vorteile einer stärker industrialisierten Wertschöpfung zu nutzen.
Digitalisierung muss an ihrer Wirkung gemessen werden
Vor dem Hintergrund des demografischen Wandels, steigender Herstellungskosten und der notwendigen Dekarbonisierung erhält die digitale Transformation eine zusätzliche wirtschaftliche und gesellschaftliche Bedeutung. Die Bauwirtschaft wird in den kommenden Jahrzehnten erhebliche Bau- und Sanierungsleistungen erbringen müssen, während die Verfügbarkeit qualifizierter Arbeitskräfte zunehmend unter Druck gerät.
Eine wesentliche Antwort darauf kann nur in einer höheren Arbeits- und Materialproduktivität liegen. Dabei bedeutet Produktivitätssteigerung nicht, dass Beschäftigte mehr arbeiten oder höhere Belastungen hinnehmen müssen. Vielmehr geht es darum, vorhandene Ressourcen wirksamer einzusetzen und Tätigkeiten zu automatisieren, die keinen unmittelbaren Mehrwert schaffen.
Gerade die zweite Stufe der Digitalisierung eröffnet hier erhebliche Potenziale. Wenn Informationen nicht mehr mehrfach erfasst, übertragen und geprüft werden müssen, reduziert sich der notwendige Arbeitsaufwand. Die dritte Stufe kann darüber hinaus helfen, Fehler, Nacharbeiten und ineffiziente Abläufe während Herstellung und Betrieb frühzeitig zu erkennen.
Gleichzeitig entstehen Möglichkeiten, den Materialeinsatz zu verbessern und Bauwerke über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg nachhaltiger zu gestalten. Strukturierte Informationen können beispielsweise für Ökobilanzen, die Dokumentation verbauter Materialien und die spätere Wiederverwendung von Bauteilen genutzt werden. Die Verbindung mit realen Betriebsdaten eröffnet zusätzliche Möglichkeiten, Energieverbräuche zu analysieren und technische Anlagen bedarfsgerechter zu steuern.
Dabei darf Digitalisierung nicht zum Selbstzweck werden. Der Einsatz eines neuen Softwareprodukts, die Erstellung eines besonders detaillierten Gebäudemodells oder die Einführung eines KI-Systems sind für sich genommen noch keine ausreichenden Erfolgsindikatoren.
Entscheidend ist vielmehr, welchen Beitrag eine Technologie zur Verbesserung der gesamten Wertschöpfung leistet. Werden Arbeitsstunden eingespart? Entfallen manuelle Tätigkeiten? Verringern sich Fehler und Nacharbeiten? Können Bauwerke schneller, wirtschaftlicher oder ressourcenschonender hergestellt und betrieben werden?
Erst wenn sich solche Wirkungen nachweisen lassen, wird aus der technologischen Möglichkeit eine tatsächliche Produktivitätssteigerung.
Ein Modell aus dem Jahr 2023 – und eine neue technologische Realität
Als ich das Drei-Stufen-Modell für mein Buch entwickelte, stand die Frage im Mittelpunkt, wie sich die Digitalisierung der Bauwirtschaft aus ihrer technologischen Vielfalt heraus systematisch erklären lässt. Die Entwicklungen der vergangenen Jahre haben gezeigt, dass dieser Ordnungsrahmen weiterhin hilfreich ist.
Gleichzeitig hat sich insbesondere durch künstliche Intelligenz die Geschwindigkeit technologischer Innovation erheblich erhöht. Aufgaben, für die bisher spezialisierte Softwareentwicklungen oder aufwendige Schnittstellen erforderlich waren, lassen sich heute teilweise durch KI-gestützte Systeme wesentlich flexibler bearbeiten. Damit entstehen neue Möglichkeiten für die Automatisierung von Planungs- und Bauprozessen.
Die drei Stufen werden dadurch nicht überflüssig. Vielmehr wird ihr Zusammenhang zunehmend sichtbar. Die erste Stufe liefert die maschinenlesbaren Informationen, die zweite Stufe ermöglicht deren Verarbeitung und wirtschaftliche Nutzung, und die dritte Stufe schafft die Verbindung zur tatsächlichen Herstellung und zum Betrieb.
KI-Agenten können in diesem Zusammenspiel eine neue Rolle übernehmen, indem sie Prozesse über unterschiedliche Anwendungen hinweg koordinieren. Sie können zugleich bei der Erzeugung und Qualitätssicherung von Informationen in der ersten Stufe unterstützen und in der dritten Stufe reale Daten analysieren, Abweichungen bewerten oder geeignete Maßnahmen vorschlagen. Ihre größte Wirkung dürfte jedoch in der intelligenten Verknüpfung dieser Aufgaben entlang der digitalen Wertschöpfungskette liegen.
Diese Perspektive verändert auch die Diskussion über die Digitalisierung der Bauwirtschaft. Anstatt einzelne Technologien isoliert zu betrachten, sollten wir stärker darüber nachdenken, wie Informationen, Prozesse und reale Produktionssysteme zu einer gemeinsamen digitalen Architektur zusammengeführt werden können.
Fazit: Die Digitalisierung beginnt mit Informationen – und entfaltet ihren Nutzen durch Prozesse
Die Digitalisierung der Bauwirtschaft ist weit mehr als die Einführung moderner Software oder die Erstellung digitaler Gebäudemodelle. Sie beschreibt einen grundlegenden Wandel darin, wie Bauwerke beschrieben, Informationen verarbeitet und reale Prozesse organisiert werden.
Das Drei-Stufen-Modell bietet einen Ordnungsrahmen, um diese Entwicklung zu verstehen. Die erste Stufe schafft eine gemeinsame maschinenlesbare Informationsbasis. Die zweite Stufe ermöglicht die Rekombination dieser Informationen und damit die Digitalisierung und Automatisierung der Wertschöpfungsprozesse. In der dritten Stufe werden reale Zustände integriert, sodass digitale Modelle und tatsächliche Bau- und Betriebsprozesse miteinander verbunden werden können.
Mit der Entwicklung künstlicher Intelligenz entstehen insbesondere für die zweite Stufe neue Möglichkeiten. KI-Agenten können helfen, komplexe Prozessketten zu automatisieren und die bisher stark fragmentierte Informationsverarbeitung der Bauwirtschaft zu überwinden. Voraussetzung bleibt allerdings, dass die dafür erforderlichen Informationen eindeutig beschrieben und zuverlässig verfügbar sind.
Die entscheidende Herausforderung liegt deshalb nicht darin, möglichst viele digitale Technologien einzusetzen. Vielmehr müssen wir die Voraussetzungen dafür schaffen, dass diese Technologien gemeinsam wirken können.
BIM schafft die Informationsgrundlage. Die Rekombination der Informationen schafft digitale Wertschöpfung. Und die Verbindung zur Realität ermöglicht die kontinuierliche Steuerung und Verbesserung unserer Bauprozesse.
Wenn es gelingt, diese drei Stufen konsequent miteinander zu verbinden, kann Digitalisierung weit mehr leisten als die Beschleunigung einzelner Arbeitsschritte. Sie kann dazu beitragen, die Produktivität der Bauwirtschaft grundlegend zu verändern und damit einen wesentlichen Beitrag zur Bewältigung ihrer wirtschaftlichen, demografischen und ökologischen Herausforderungen leisten.
Vielleicht ist genau das der wichtigste Perspektivwechsel: Wir sollten nicht länger darüber diskutieren, welche einzelne Technologie die Bauwirtschaft verändern wird. Entscheidend ist, wie wir die verfügbaren Technologien zu einer durchgängigen digitalen Wertschöpfung verbinden.
Zum Buch
Hannes Schwarzwälder: Die digitale Bauwirtschaft – Wege aus der Branchenlogik. Status Quo und Chancen der digitalen Transformation. Springer Vieweg, 2023.
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-40561-8 (öffnet in neuem Tab)
Das Drei-Stufen-Modell wird in Kapitel 2.2 entwickelt und bildet einen wesentlichen konzeptionellen Bestandteil des Buches.
Auf Bau & Bytes beschäftige ich mich mit der Frage, wie Building Information Modeling, Automatisierung und künstliche Intelligenz die Planungs- und Bauwirtschaft verändern – und wie wir aus technologischen Möglichkeiten tatsächliche Produktivitätsfortschritte machen können.