Methodenentwicklung zur Erfassung von Bauprozessdaten zur zeitnahen Steuerung von Bauproduktionsprozessen.
Final Report Abstract
Mit Hilfe der Radio-Frequenz-Identifikation-Technik (RFID-Technik) ist es grundsätzlich möglich, Bauproduktionsdaten zu erfassen. Voraussetzung dafür ist eine entsprechende Kennzeichnung der Objekte (Personen, Material und Geräte) mit RFID-Transpondern sowie die Umsetzung organisatorischer Maßnahmen auf der Baustelle, die eine korrekte Erfassung von Ereignisdaten mit RFID sicherstellen. Für die erfolgreiche Objekterfassung mit RFID sind die Materialeigenschaften der sich im Strahlungsfeld befinden Objekte sowie die Auswahl des entsprechenden Transponders entscheidend. Während elektrisch leitfähige Materialien die elektromagnetischen Wellen vollkommen reflektieren, dämpfen nicht leitfähige Materialien diese und reduzieren damit die Reichweiten der Transponder. Die Genauigkeit der Bauprozessdaten ist von der Erfassungsdichte der Objekte auf der Baustelle sowie der Funktionssicherheit des RFID-Systems abhängig. Neben den technischen Eigenschaften von RFID sind für den Einsatz auf einer Baustelle weitere organisatorische Maßnahmen zu beachten wie beispielsweise definierte Objektzugänge. Zur Identifikation der zu erfassenden Objekte sowie zur Auswertung der Ereignisdaten ist eine Modellierung des zu betrachtenden Bauproduktionsprozesses zu empfehlen. Das dafür entwickelte Prozessreferenzelement gestattet eine allgemein verständliche, graphische Darstellung von Baupro-duktionsprozessen in verschiedenen Detaillierungsebenen. Entsprechend der Zielstellung kann das Modell die Faktoren Ressourcen, Kosten und Informationen berücksichtigen und erweist sich zur Festlegung der Objektklassen für exemplarische Bauprozessaufnahmen als hilfreich. Die Ergebnisse der durchgeführten Bauprozessdatenerfassung auf mehreren Praxisbaustellen zeigen, dass RFID- Portallösungen sich zur Dokumentation der Gesamtarbeitsstunden des Personals bei umfriedeten Baustellen eignen, aber nur eingeschränkt Rückschlüsse auf einzelne Produktionsvorgänge der Baustelle zulassen. Die Methode mit der bisher höchsten Genauigkeit der Bauprozessdatenerfassung ist mit RFID-Handlesegeräten erreicht worden. Die Objekte werden dabei halbautomatisch vom Anwender erfasst, der vor Ort die Ereignisdaten (Objekt, Ort, Datum und Zeit) mit Zusatzinformationen zum Objektzustand versehen kann. Auf diese Weise entsteht eine ausführliche Objekthistorie, die detaillierte Rückschlüsse auf den Produktionsablauf zulässt. Während der Praxistests hat keine Methode die Prozessdaten absolut fehlerfrei erfasst. Bei der Auswertung der Ereignisdaten ist daher zusätzlich die Fehlertoleranz der Messmethode zu berücksichtigen. Eine weiterführende Umsetzung der RFID-Technik zur Bauprozessdatenerfassung in der Bauwirtschaft setzt eine effiziente Objektkennzeichnung mit RFID-Transpondern voraus. Aufgrund der großen Anzahl der Objekte einer Baustelle sind Standards zur Kennzeichnung der verschiedenen Objekte bzw. Objektklassen und Ladungsträger in der Bauwirtschaft notwendig. Die Kennzeichnung muss dabei den Anforderungen der produzierenden sowie der verarbeitenden Baustoff- und Bauunternehmen genügen, so dass im Rahmen von Handlungshilfen spezifische Angaben zur Transponderposition, der Haltbarkeit sowie der effizienten Auf- /Anbringung des Transponders auf einem bestimmten Material bereitzustellen sind. Für die Verwendung und Auswertung der aufgezeichneten Ereignisdaten mit RFID sind die Bestimmung der Fehlertoleranz der jeweiligen Methode zur Bauprozessdatenerfassung erforderlich. Die durchgeführten Praxistests auf Baustellen haben gezeigt, dass zurzeit weder mit einem RFID-Portal noch mit einem RFID- Handleser eine 100-prozentige Erfassung der Transponder erreicht wird. Im Rahmen weiterer Untersuchungen ist die Grundgesamtheit der Daten zu erhöhen, um die Standardabweichung für die verschiedenen Erfassungsmethoden auf Baustellen zu ermitteln. Langfristig führt die zunehmende Kennzeichnung von Objekten auf Baustellen mit Transpondern zu einer Digitalisierung der Bauproduktion. Das Anwendungspotenzial innovativer Methoden zur Bauprozessdatenerfassung, wie die automatisierte Erfassung von Ereignisdaten mit RFID, liegt dabei in der zeitnahen Bereitstellung von Produktionsdaten, die eine verbesserte Informationsversorgung der Arbeitsvorbereitung, Kalkulation und des Baustellencontrollings bewirkt. Im Grunde gestatten detaillierte Prozessaufnahmen Rückschlüsse auf den Ablauf eines bestimmten Bauproduktionsvorganges, so dass Schwachstellen der Planung oder der Bauausführung schneller identifiziert werden können und eine Prozessinnovation angestoßen werden kann. Darüberhinaus ist die Wirkung von Kompensationsmaßnahmen bei Änderungen des Bauablaufs durch den Vergleich aktueller RFID-Daten mit Planungs- und Erfahrungswerten messbar, und die Datenbasis kann als Grundlage für weitere innovative Forschungsansätze, wie z.B. die Bauprozesssimulation genutzt werden.
Publications
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(2007): Baustelleninformationssysteme mit Radio Frequency Identification (RFID), in: Die Bauwirtschaft als Terra Incognita Aedificatoris, Hrsg. Hasselmann, W. und Kalusche, W., DVP-Verlag, Berlin
Helmus, M./Weber, O.
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(2008): Erfassung von Bauproduktionsdaten zur zeitnahen Steuerung von Bauproduktionsprozessen mit RFID, in: Auf dem Weg zum digitalen (Bau-)haus-Bau in: Schriftenreihe der Professur Baubetrieb und Bauverfahren Nr. 17, Weimar
Helmus, M./Weber, O.
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(2008): RFID-gesteuerte Logistik- und Materialprozesse im Bauunternehmen, in: Schriftenreihe Baubetriebswirtschaft 2008, ISBN 3-9808997-6-4, Düsseldorf
Helmus, M./Weber, O.
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(2009): Bauproduktionsdatenerfassung mit Radio Frequency Identification (RFID), in: Festschrift für Prof. Franke, Werner-Verlag
Helmus, M./Weber, O.
