FUCON.digital

Die Ausgangssitutation

Die Baubranche im Wandel

Rasante technologische Entwicklungen und stetig wachsende Anforderungen an Gebäude und Architektur - drei zentrale Treiber werden den Handlungsraum für Planen und Bauen in den nächsten zwanzig Jahren dominieren:

Treiber 1: Digitalisierung

Mit der Einführung von BIM werden bei der Planung erstmalig Informationen über Produkte und Eigenschaften mit einem räumlichen objektbasierten virtuellen Modell verknüpft.
Durch BIM entsteht der Auftakt zu gänzlich neuen Planungs- und Betriebssystemen.
Weitere neue Hilfmittel wie z. B. Künstliche Intelligenz (KI) und die Blockchain-Technologie stehen sind bereits in Sicht.

Treiber 2: Automatisierung

»Industrie 4.0« wird dazu führen, dass Maschinenbau und Baunindustrie Prozesssymbiosen eingehen und die Prozesseffizienz entlang der Wertschöpfungskette deutlich erhöhen können.
»Industrie 4.0« bedeutet auch Automatisierung der Produktion trotz Losgröße 1.

Treiber 3: Fachkräftemangel

Aktuell fehlen bundesweit 10.000 Auszubildende in der Baubranche. Der Fachkräftemangel ist ein Treiber für die Digitalisierung. Durch einen hohen Automatisierungsgrad werden weniger handwerkliche Arbeitskräfte benötigt.
Die höhere Spezialisierung der Arbeitskräfte kann zu einem höheren Lohnniveau und zu mehr Attraktivität im Wettbewerb um die besten Fachleute auf dem globalen Markt führen.

Idee und Zielsetzung
 

»FUCON.digital« ist ein Innovationsnetzwerk. Das Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organsiation IAO entwickelt gemeinsam mit den Partnern Methoden und Strategien für effizientere und zukunftsorientiertere Wertschöpfungsketten im Bauen und Betreiben. Im Rahmen von Trendstudien und Zukunftsszenarien wollen wir folgende beispielhafte Forschungsfragen behandeln:

Wie können zukünftig flexible und agile Gebäudenutzungsszenarien aussehen?

Welche Rolle wird der Digitale Zwilling eines Bauwerks zukünftig spielen?

Welche Potenziale hat die Künstliche Intelligenz im Planungsprozess und in der Bauausführung? Wie können diese voll ausgeschöpft werden?

Wie viele Arbeitsschritte werden zukünftig durch Automation ersetzt?

Wie sehen neue Logistikkonzepte auf Grundlage der digitalen Vorproduktion aus?

Wie und in welchem Umfang werden Blockchain-Technologien relevant für die Baubranche?

Welche strukturellen und prozessualen Veränderungen in den Unternehmen sind notwendig, um »Digitales Bauen« zu ermöglichen?

Inhalte

Die Projektergebnisse dienen den Projektpartnern als Entscheidungshilfe und fundierte Grundlage bei einer zukunftsfähigen Strategieentwicklung und sind gleichzeitig Leitplanken und Richtungsweiser in einem sich wandelnden Umfeld.
Gemeinsam mit unseren Partnern wollen wir uns folgenden Themen widmen:

Effizienzsteigerung in der Bauindustrie sowie kontinuierliche Steigerung der Produkitvität

Veränderung  und Weiterentwicklung der planerischen Werkzeuge

Anpassung von Planungsprozessen und Produktion an die digitalen Rahmenbedingungen

Entwicklung einer effizienten Wertschöpfungskette

Reduktion von Hemmnissen und Barrieren für »Digitales Bauen« insbesondere auf politischer Ebene

Zielsetzung

Mittelfristig sollen auf diese Art und Weise gemeinsame Ziele für die beteiligten Unternehmen und somit auch die Baubranche als Ganzes erreicht werden. Mögliche Ziele hierbei könnten folgende sein:

Nachhaltige Effizienzsteigerung und Kostenreduzierung über den gesamten Gebäudelebenszyklus

Qualitätssteigerung am Bau durch Schnittstellenoptimierung

Schnellere, weil schlanke und flexiblere Projektabwicklung

Steigende Energieeffizienz von Bauweise und Gebäude

Beschleunigte Produkt- und Prozessinnovation

Prototypische Umsetzung und Evaluierung innovativer Ansätze und Methoden (»Proof of Concept«) an realen Bauprojekten

Weitere Ziele werden im Rahmen des Netzwerkes mit den Partnern identifiziert, klassifiziert und entwickelt.

Projektstruktur und Organisation

Eineinhalbtägige Netzwerktreffen dreimal jährlich bei wechselnden Partnern zur Präsentation, Diskussion und Weiterentwicklung von Themen und Zielen

Events zu Kommunikation und Interessenvertretung von FUCON.digital in Form von Round Tables und Vortragsreihen

Begleitforschung zur Erarbeitung von Trendstudien, Zukunftsszenarien sowie organisatorischer und prozessualer Rahmenbedingungen für das digitale Bauen durch das Fraunhofer IAO während der gesamten Projektlaufzeit

Team aus Wissenschaftlern als Ansprechpartner für weiterführende Ideen

Vorteile für Projektpartner

Neben der fundierten Wissengrundlage des Fraunhofer IAO und der Partnerunternehmen kann das Verbundforschungsprojekt mittlerweile auf eine umfangreiche und belastbare Wissensbasis aus bisherigen Projektaktivitäten zurückgreifen. Davon profitiert auch die Wettbewerbsfähigkeit der FUCON.digital-Partnerunternehmen. Das Projekt ermöglicht den Partnern einen Technologie- und Wissenstransfer untereinander und branchenübergreifend. Die Erarbeitung der Forschungsinhalte findet interdisziplinär zwischen dem Fraunhofer IAO als wissenschaftlicher Projektleiter und den Projektpartnern statt, dies spiegelt sich im Networking auf den Projektsteuerungsmeetings wieder. Zudem können die Forschungsinhalte anhand prototypischer Mock-ups und pilothafter Umsetzungen in möglichst realen Bauprojekten (Katalysatorprojekte) getestet und erprobt werden.

Konkreter Nutzen für Sie als Partner im Netzwerk:

Partnerschaftliche Diskussions- und Innovationsplattform: Austausch zu innovativen Themen mit Partnern verschiedener Branchen in einem neutralen Umfeld

Know-how-Zugewinn durch interdisziplinäre Zusammenarbeit und vorwettbewerblichen Innovationstransfer

Früherkennung relevanter Entwicklungen für branchenrelevantes Umfeld durch Trendstudien und Zukunftsszenarien zum Thema Digitales Bauen

Zugriff auf eine umfangreiche Forschungspalette der Fraunhofer-Gesellschaft, insbesondere der Institute der Fraunhofer-Allianz BAU

Gemeinsame Konzeptentwicklung für zukunftsfähige, digitale und systemübergreifende Prozesse für digitales Bauen

Initiierung gemeinsamer Katalysator-Projekte zum »Digitalen Bauen«

Strategien für die Erschließung neuer Märkte und Geschäftsmodelle durch kollaboratives »Digitales Bauen« anhand konkreter Anwendungskontexte.

Das Fraunhofer IAO

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 72 Institute und Forschungseinrichtungen an Standorten in ganz Deutschland. Mehr als 25 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 2,3 Milliarden Euro. Davon fallen knapp 2 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich Vertragsforschung. Rund 70 Prozent dieses Leistungsbereichs erwirtschaftet die Fraunhofer-Gesellschaft mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Internationale Kooperationen mit exzellenten Forschungspartnern und innovativen Unternehmen weltweit sorgen für einen direkten Zugang zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen.

Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart ist seit über 35 Jahren ein renommierter Anbieter von Dienstleistungen in den Bereichen Unternehmens- und Arbeitsorganisation, Technologiemanagement sowie Informations- und Kommunikationstechnik. Das Institut unterstützt Unternehmen dabei, die Potenziale innovativer Organisationsformen sowie zukunftsweisender Informations- und Kommunikationstechnologien zu erkennen, individuell auf ihre Belange anzupassen und konsequent einzusetzen. Die Bündelung von Management- und Technologiekompetenz gewährleistet, dass wirtschaftlicher Erfolg, Mitarbeiter(innen)interessen und gesellschaftliche Auswirkungen immer gleichwertig berücksichtigt werden.

Durch die enge Kooperation mit dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologie-management IAT der Universität Stuttgart verbindet das Fraunhofer IAO universitäre Grundlagenforschung, anwendungsorientierte Wissenschaft und wirtschaftliche Praxis.

Am Fraunhofer IAO arbeiten insgesamt 600 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen – vorwiegend Ingenieure, Informatiker, Wirtschafts- und Sozialwissenschaftler – interdisziplinär zusammen.

Smart Urban Environments

Das Forschungsteam Smart Urban Environments entwickelt kreative und tragfähige Lösungen für den urbanen Raum der Zukunft. Dies gelingt durch die Berücksichtigung flexibler Technologien und den Einbezug unterschiedlichster Einflussfaktoren aus Bereichen wie Energie, Mobilität, Stadtplanung, soziale Interaktion, gesellschaftlicher Wandel oder Sicherheit. Durch Studien, städtische Testlabore und gezieltes Technologiemanagement werden die relevanten Einflussfaktoren und möglichen Potentiale systematisch erforscht und dienen als Grundlage, um städtische Räume mit den nötigen Adaptionsmöglichkeiten auszustatten, sodass diese in einer unvorhersehbaren Zukunft bestehen können.

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die Gestaltung urbaner Zukunftskonzepte ist die Vernetzung und Koordination von Technologien und Kompetenzen aus verschiedenen Bereichen, sowie die Förderung eines interdisziplinären Ideen- und Wissensaustauschs.  Die Vernetzung von Akteuren wie z. B. Bürgern, Unternehmen, Politik, Städten und Forschungseinrichtungen muss auch über Ländergrenzen hinweg erfolgen. Es gilt, die entwickelten Konzepte an die jeweiligen kulturellen und geographischen Gegebenheiten anzupassen und zeitgleich neue vielversprechende Märkte zu erschließen, die von deutschem und baden-württembergischem Knowhow im Bereich des nachhaltigen Bauens und Stadtentwicklung profitieren können.

Mit Veröffentlichungen wie der BIM-Studie für Planer und Ausführende »Digitale Planungs- und Fertigungsmethoden« leistet das Fraunhofer IAO einen wichtigen Beitrag zur Einführung von BIM in Deutschland.

Ergebnisse der BIM-Studie »Digitale Planungs- und Fertigungsmethoden«

Virtual Environments

Das Forschungsteam Virtual Environments VE des Fraunhofer IAO entwickelt und forscht seit 1991 im Bereich erlebnisorientierter Visualisierungstechniken im Virtual Engineering und ihrer Anwendung. Speziell die Anwendung virtueller Techniken in der Architektur und im Zusammenspiel mit Building Information Modeling steht seit einigen Jahren im Fokus. In diesem Kontext wurden im Forschungsteam VE zahlreiche nationale und internationale Forschungs- und Drittmittelprojekte wie beispielsweise BIMiD, das BIM-Referenzprojekt in Deutschland (www.bimid.de) und BIMiFhg, die daraus abgeleitete Einführung von BIM in öffentlichen Forschungsbauprojekten der Fraunhofer-Gesellschaft oder das Projekt »BIM-Lab« für Großprojekte der Deutschen Bahn mit großem Erfolg und großer Resonanz in der Baubranche bearbeitet. Im geplanten Applikationszentrum V/AR, das Teil der Digitalisierungsstrategie Baden-Württembergs ist und durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau finanziert wird, werden Leuchtturmanwendungen der virtuellen und erweiterten Realität für die Wirtschaft in Baden-Württemberg entwickelt und ihre Implementierung insbesondere in kleinen und mittelständischen Unternehmen durch verschiedene Maßnahmen gefördert. Die Bauwirtschaft zählt hier ausdrücklich zur Zielgruppe. Das Fraunhofer IAO, insbesondere mit dem Forschungsteam VE, ist einer von drei Partnern des Applikationszentrums.

Darüber hinaus ist das Forschungsteam VE in einer aktiven Rolle in zahlreichen Verbänden organisiert wie beispielsweise dem Industriearbeitskreis des VDC Fellbach »Virtuelle Techniken im Bauwesen«, als Gründungsmitglied und Mitglied des Vorstandes im BIM-Cluster Baden-Württemberg e.V. und als Leitung für die gesamte Fraunhofer Gesellschaft im Allianz-BAU Arbeitskreis »Digitalisierung im Bauwesen«.

Vor über 25 Jahren hat dieses Forschungsteam begonnen, sich mit Virtual Reality und ihrer Anwendung in der Industrie zu beschäftigen. Während virtuelles Engineering und die zugehörigen digitalen Prozesse v.a. in der Automotive-Branche schnell umgesetzt wurden, waren die Ideen, in der Bauindustrie ähnlich zu arbeiten, damals ihrer Zeit weit voraus. Teil dieses Teams war damals Prof. Oliver Riedel, der zahlreiche Projekte zur Einführung virtueller Methoden für internationale Großunternehmen der Automobilindustrie leitete. Prof. Riedel ist kürzlich mit dem Forschungsschwerpunkt »Digitale Produktentstehung« ans IAO zurückgekehrt. Er erweitert die Institutsleitung und verstärkt die bisherige Dreierspitze aus Prof. Wilhelm Bauer, Prof. Dieter Spath und Prof. Anette Weisbecker. Bereits 2016 hatte er gemeinsam mit Prof. Alexander Verl die Leitung des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) an der Universität Stuttgart zusammen mit dem neuen Lehrstuhl für Produktionstechnische Informationstechnologien übernommen und zeitgleich seine Tätigkeit am IAO begonnen.

Damit verkörpert Prof. Riedel nicht nur stellvertretend die Kompetenz des IAO im Bereich des virtuellen Engineerings sowie der Verbindung immersiver Technologien mit BIM, sondern auch die hervorragende Verbindung des IAO zur universitären Forschung, im Speziellen beim Thema digitale Produktion.

www.es.iao.fraunhofer.de/de/teams/virtual-environments