Moderne Baulogistik

Ausgangslage

Der Mega-Trend Urbanisierung bzw. Siedlungsentwicklung wird voraussichtlich auch nach der Corona-Pandemie weiterbestehen. Zwar ist davon auszugehen, dass aufgrund von zunehmenden flexiblen Arbeitskonzepten wie beispielsweise Homeoffice die Nachfrage nach zentralen und teuren Büroräumlichkeiten eher sinken wird. Urbane Wohngelegenheiten, die ebensolche «New Work»-Angebote beinhalten – seien das gemeinschaftliche Arbeitsstationen, Wohnungen mit zusätzlichen Arbeitszimmern, aber eben auch Erholungsorte – werden dagegen immer mehr gefragt. Bauprojekte helfen dabei, urbane Gebiete attraktiver, nachhaltiger und wirtschaftlicher zu gestalten. Bis zum Abschluss der Projekte fallen jedoch zahlreiche Herausforderungen im Bereich der Baulogistik an. Fehlende oder verspätete Lieferungen, keine zeitnahe Entladung der Fahrzeuge, ineffizientes Lagermanagement, viel Verkehr und Lärm, oder auch fehlendes Abfallmanagement und ineffiziente Transportwege – Probleme im Zusammenhang mit der Logistik können oft auftreten und hohe unnötige ökonomische und ökologische Kosten verursachen. Die Optimierung der Ressourcenflüsse von und zu den Baustellen stellt daher eine massgebliche Schlüsselrolle für den Unternehmens- und Projekterfolg dar. Insbesondere in urbanen Gebieten sind die Platzverhältnisse auf und um die Baustellenzonen oft eingeschränkt. Daher ist eine gut durchdachte Planung, um Ablade-, Lade- und Manövrierplatz optimal zu nutzen und Engpässe zu lösen, immens wichtig. In Europa werden zu diesem Zweck bereits staatsübergreifende Projekte in Leben gerufen, um die systemischen Rahmenbedingungen von urbanen Bauprojekten zu verbessern.

Für die einzelnen Unternehmen hingegen sind diese makroökonomischen Massnahmen (noch) wenig relevant. Wie können denn Schweizer Bauunternehmen effizientere Ressourcenströme von und zu den Baustellen erreichen? Nun, die viel diskutierte Digitalisierung im Bau betrifft zu einem grossen Teil auch die Baulogistik und kann hier durchaus Verbesserungen in Effizienz und Effektivität bewirken. Insbesondere in urbanen und dichtverbauten Gebieten werden Lieferungen beispielsweise immer mehr Just-in-Time koordiniert. Der Informationsaustausch zwischen den Parteien wird generell immer mehr über Building Information Modeling Plattformen (BIM) ablaufen, sodass Bauleiter, Planer & Architekten, Unternehmer, Kunden und Lieferanten in Echtzeit miteinander kommunizieren können. Somit soll sich die Kontrolle und Steuerung der Baustelle und der Baustellenlogistik zur proaktiven und vorausschauenden Planung wandeln – anstelle von reaktiver Problemlösung.

Begriffserklärung

Die Logistik besteht im heutigen Verständnis aus der Optimierung von Ressourcenflüssen, also Objekten in unternehmensübergreifenden Netzwerken und Wertschöpfungsketten. Der Begriff Baulogistik beschreibt die Ausprägung der Logistik für die Baubranche: «Die Baulogistik zielt auf die […] Ver- und Entsorgung mit bzw. von den richtigen Objekten, zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität und Quantität, am richtigen Ort und zu den richtigen Kosten ab, um die Ziele eines Bauprojekts hinsichtlich Termine, Kosten und Qualität zu erreichen» (Helmus et al., 2009). Zudem sollte sie Aspekte wie Sicherheit, Gesundheit und Ökologie berücksichtigen.

Die Hauptziele der Logistik lassen sich in den Sieben R zusammenfassen (ehemals Sechs R, teilweise wird auch von 7R+ gesprochen): Das richtige Produkt soll im richtigen Zustand, zur richtigen Zeit, in der richtigen Menge, zu den richtigen Kosten und mit den richtigen Informationen am richtigen Ort bzw. beim richtigen Kunden sein.

Abgeleitet aus der Logistik in der Warenproduktion lässt sich die Lieferkette der Baulogistik in drei Phasen unterteilen: Die Versorgungslogistik beinhaltet neben dem initialen Einkauf auch die Lieferung zu den festgelegten Anlieferungsflächen sowie die Koordination des Baustellenverkehrs. Die Baustellen- bzw. Produktionslogistik übernimmt ab den Anlieferungsflächen und dient der Versorgung der jeweiligen, im Bau befindlichen Ebenen und Zwischenlager. Die Entsorgungslogistik schliesslich beinhaltet die Organisation und Durchführung der Abfallentsorgung. Zur Umsetzungsunterstützung der drei Phasen sowie zur Sicherstellung von Qualität und Kosteneinhaltung dient zudem die übergeordnete Informationslogistik.

Beschaffungslogistik

Die Beschaffungs- bzw. Versorgungslogistiklogistik dient der termingerechten Versorgung der Baustelle mit einem breiten Spektrum an notwendigen Logistikobjekten. Während der Einrichtung der Baustelle sind vor allem Schalungen, Container, Rüstung und Baugeräte zu transportieren, während der eigentlichen Projektabwicklung dagegen eher Baustoffe wie Metalle, Zement und Beton. Logistikobjekte wie Personal und Daten & Informationen werden hingegen über den gesamten Bauprozess transportiert.

Der Prozess der Beschaffungslogistik wird mit dem Eintreffen der Logistikobjekte auf der Baustelle abgeschlossen – entweder geschieht das am Baustelleneingang oder auf den definierten Anlieferungsflächen. Die Baustellenlogistik übernimmt unmittelbar danach.

Baustellenlogistik

Ab der Anlieferung der Logistikobjekte auf der Baustelle beginnt die eigentliche Baustellenlogistik. Diese beinhaltet sämtliche Logistikaufgaben auf der Baustelle, die mit unterschiedlichsten Geräten (Gabelstapler, Aufzüge, Krane, Betonpumpen, etc.) ausgeführt werden. Da insbesondere Vertikaltransporte bei Hochhausbauten oft zeitkritische Engpässe darstellen, werden die Lade- und Transportzeiten üblicherweise im Viertelstundentakt geplant und ausgeführt. Eine termingerechte Just-in-Time-Lieferung ist hier also von grösster Wichtigkeit – zumal Hochbauten meist nur über begrenzte Zwischenlagerflächen verfügen.

Entsorgungslogistik

Die Entsorgungslogistik befasst sich einerseits mit der Abschaffung und Weiterverwertung von Bauabfällen, wie Bauschutt, Bodenaushub, sonstige Baustellenabfälle und Sonderabfälle, und andererseits mit dem Rücktransport der Baustelleneinrichtung wie Baugeräten, Schalung und Rüstung. Insbesondere die Entsorgung der Abfälle ist ein nicht zu unterschätzender Kostenfaktor, da Bauabfälle grundsätzlich primär zu verwerten sind und daher nachträglich sortiert und in verschiedenen Behältern aufbewahrt werden müssen. Die Wiederverwendung von Bauteilen sowie das Rezyklieren von Baumaterial im Sinne der Kreislaufwirtschaft kann hier demnach auch finanzielle Anreize bieten.

Herausforderungen der Baulogistik

Bauprojekte benötigen jeweils eine Vielzahl an Materialien und Ressourcen, die rechtzeitig am richtigen Ort sein müssen. Zudem unterliegen sie typischerweise den folgenden Rahmenbedingungen, die sich auf die Planung und Ausführung der Logistik auswirken:

• Einzelfertigung: Jede Baustelle benötigt ein neues Logistik-Setup, da Bauprojekte durch individuelle Architektur und Baustoffkombinationen typischerweise einzigartig sind.
• Standortabhängigkeit: Da sich der Bauprojektstandort von Projekt zu Projekt ändert, ändern sich auch die zugehörigen Umstände bezüglich Geologie, Verkehr, Topografie und Wetter.
• Lagerkapazität: Baustellen sind materialintensiv und werden unregelmässig und je nach Projektphase beliefert. Auf der Baustelle selbst bestehen meist nur begrenzte Platzkapazitäten.
• Projektabhängigkeiten: Bauprojekte werden meist sequenziell ausgeführt, d.h. wenn eine Aktivität im Verzug ist, wirkt sich dies auf die folgenden Aktivitäten aus.
• Wetterabhängigkeit: Da Bauprojekte den Witterungsbedingungen unterliegen, kann es zu kurzfristigen Störungen im Bauprozess sowie saisonalen Schwankungen kommen – was sich wiederum auf die Baulogistik auswirkt.
• Fragmentierung: Durch die hohe Fragmentierung mit vielen Marktteilnehmern im Bau treffen oft zahlreiche verschiedene Arbeitsmethoden aufeinander.

Als Folge sind oft zu viele Fahrzeuge für die gesamte Baulogistik im Einsatz, was Ineffizienzen in Bezug auf Kosten, Verkehr, Abgase und Lärm zur Folge hat. In der Konsequenz ergeben sich daher aus den oben erwähnten Punkten die folgenden Herausforderungen.

Unklare Verantwortlichkeiten zwischen Baustelle und Lager

Wenn die Fahrzeuge keine exakten Abläufe haben, sondern bei Ankunft auf der Baustelle auf weitere Instruktionen warten müssen und somit nicht sofort be- und entladen werden können, kann das zu Verstopfungen auf und um die Baustelle kommen. Fehlende Materialien, die von Bauunternehmern auf der Baustelle benötigt werden, führen zu Verspätungen im Projekt. Zudem sind die Fahrzeuge während der Wartezeit nicht für anderweitige Verwendungen verfügbar.

Ineffiziente Inventarverwaltung

Ungenügendes Datenmanagement durch manuelle Logeinträge und ohne ganzheitliches Inventarmanagement-System sowie eine mangelnde Planung der Lieferkette führen zu unnötig hohen Lagerbeständen und zu vielen Transportbewegungen zu und auf der Baustelle. Hohe Leerlaufzeiten sowie reaktive Instandhaltung der Geräte und Maschinen führen ausserdem zu Mehrkosten im Inventarmanagement.

Ineffiziente Logistik auf der Baustelle

Ungenügende Kontrolle über die Materialien und Geräte auf der Baustelle haben zur Folge, dass Gegenstände verloren gehen oder gar gestohlen werden, was Extrakosten und Verspätungen zur Folge hat. Zudem werden noch mehr Transporte benötigt, um die Fehler auszubügeln – was zu noch mehr Ineffizienz führt.

Voraussetzungen für die Digitalisierung in der Baulogistik

Wie in vielen Bereichen bietet die Digitalisierung auch in der Baulogistik verschiedene Ansätze, die Effizienz und Effektivität von Geschäftsprozessen zu verbessern und die obengenannten Herausforderungen anzugehen. Dafür sind jedoch verschiedene technische, prozessuale und unternehmenskulturelle Voraussetzungen zu erfüllen. Basierend auf Simbeck et al. (2018) werden die folgenden Voraussetzungen für eine digitalisierte Baulogistik erläutert. Hierbei handelt es sich um einen Pool an unterschiedlichen Grundlagen. Es ist daher zu beachten, dass nicht zwingend alle Aspekte erfüllt sein müssen, um von Digitalisierungsmassnahmen profitieren zu können. Frei nach dem Motto, je mehr, desto besser helfen diese dabei, Hemmschwellen in der Digitalisierung zu bewältigen und den branchenspezifischen Eigenschaften der baulogistischen Wertschöpfungskette gerecht zu werden.

Mobiler Internetzugriff

Ein schneller und mobiler Internetzugang ist Grundvoraussetzung für eine Digitalisierung der Baulogistik, da sämtliche Daten und Systeme jederzeit und zuverlässig online abrufbar sein müssen. Es sollte darum mindestens 4G-Zugriff gewährleistet sein und die Projektmitarbeiter müssen mit Smartphones, Tablets oder Laptops ausgestattet sein.

IT-Kompetenzen

Eine digitale Baulogistik ist nur mit dem entsprechenden Wissenstand tragbar. Weiterbildung des bestehenden Personals in Sachen Digitalisierung und IT sowie Rekrutierung von Spezialisten, ergänzt durch selektive Unterstützung von externen Fachkräften, sind für den Erwerb von digitalen Kompetenzen notwendig. Grössere Firmen in der Bau- und Baulogistikbranche beschäftigen dabei eigene IT-Abteilungen, während kleinere Firmen eher auf externe Dienstleister zurückgreifen.

Digitalisierung der Geschäftsprozesse

Logistikprozesse sollten möglichst ganzheitlich digital gestaltet und gehandhabt werden können. Das bedeutet, dass das Management von digitalen Geschäftsprozessen über die gesamte Wertschöpfungskette erfolgt. Die digitalen Prozesse beinhalten die Koordination und Kommunikation, die Planung von Ressourcennachfrage und Lieferungen, sowie die Dokumentation auf der Baustelle. Projektmanagementlösungen, ERP-Gesamtsysteme sowie Kommunikations- und Kollaborationsplattformen wie Teams helfen hierbei.

Aktive Einbindung aller Stakeholder

Die Wertschöpfungskette der Baulogistik ist komplex und beinhaltet meist zahlreiche verschiedene Stakeholder. Um Medienbrüche möglichst zu vermeiden, sollten alle involvierten Personen so früh als möglich eingebunden werden. Mittels SLAs (Service Level Agreement) können beispielsweise auch Personen ausserhalb der eigenen Firma, die ebenfalls in den Geschäftsprozessen involviert sind, eingegliedert werden.

Management von Risiko und Vertrauen

Eine effiziente und moderne Baulogistik ist dezentral aufgebaut und bietet dementsprechend weniger Möglichkeiten zur Überwachung und Kontrolle. Das Management von Risiken und der Aufbau von Vertrauen ist Führungsaufgabe und bedarf der Implementierung einer ganzheitlichen und von konstruktivem Denken geprägten Unternehmenskultur. Das Vertrauen muss entsprechend sowohl auf Führungsseite als auch auf Seite der Mitarbeiter vorhanden sein. Konstruktive Feedbackgespräche wie beispielsweise 360 Grad-Feedback, können hierbei unterstützen.

Digitale Unternehmensstrategie und -vision

Digitalisierung sollte auch im Bereich der Logistik in der Unternehmensstrategie verankert sein. Bauunternehmen werden ihre Logistikaufgaben in Zukunft vermehrt selbst übernehmen und sollten darum Begriffe wie «Just in Sequence», 3D-Druck, Fertigungsproduktion und modulares Bauen kennen.

Entsprechend muss auch dem Schutz der unternehmenseigenen Systeme und Daten Rechnung getragen werden und eine ganzheitliche IT-Sicherheitsstrategie erarbeitet werden. Der SBV bietet hierfür mit den Cybersecurity-Checklisten eine Hilfestellung.

Offene Unternehmenskultur

Zu guter Letzt soll daran erinnert werden, dass die digitale Transformation auch im Bau und in der Baulogistik nie abgeschlossen wird. Um in einem kompetitiven Umfeld wie der Schweizer Baubranche zukunftsfähig zu bleiben, bedarf es einer kontinuierlichen Verbesserung des eigenen Leistungsportfolios. Zu diesem Zweck muss ein Unternehmen fähig sein, neue, digitale Produkte und Services zu identifizieren und zu evaluieren, ein aktives und offenes Wissensmanagement zu betreiben und Trends und Innovationen frühzeitig zu erkennen. Bei letzterem unterstützt der SBV mit dem interaktiven Trendradar.

Digitale Anwendungen in der Baulogistik

Die folgenden Techniken und Technologien stellen mögliche Anwendungsbereiche für eine digitale Baulogistik dar. Dabei wird im jeweiligen Anwendungsbereich zwischen Planung & Vorbereitung sowie Ausführung & Steuerung unterschieden. Einige Lösungen sind dabei über den gesamten Prozess sowie auch in der Dokumentation anwendbar, während andere eher gezielte Hilfestellungen in einzelnen Bereichen bieten.

Planung und Vorbereitung

Die Planung und Vorbereitung der Baulogistik schafft übergeordnet die Voraussetzungen, damit Baufirmen ihre Bauleistung koordiniert und ohne gegenseitige Behinderung erbringen können. Zu diesem Zweck können beispielsweise die folgenden Lösungen zum Einsatz kommen.

 

2D-CAD

Mittels «Computer-Aided Design» können Pläne für die Baustellenversorgung schnell und einfach elektronisch erstellt werden. So lassen sich beispielsweise Routen zu und auf der Baustelle aus der Vogelperspektive planen und visualisieren. Autodesk 2D-CAD bietet dafür mehrere kostenpflichtige Programme an, die auch viele andere Funktionalitäten abdecken. QCAD bietet sogar ein Open-Source Programm an, das kostenfrei benutzt werden kann.

 

Online-Projektplattform

Virtuelle Projektplattformen kommen in allen Bereichen der Logistik zur Kooperation und Kollaboration sowie zur Dokumentation zum Einsatz. Insbesondere in der Vorbereitung spielen diese eine wichtige Rolle, um einen späteren reibungslosen Ablauf zu ermöglichen. Mit Software-Lösungen wie der cloudbasierten xitavis lassen sich in wenigen Stunden digitale Abbilder der Baustelle erstellen, wodurch alle Subunternehmer und Lieferanten ihre Zeitfenster für Anlieferung, Nutzung von Hilfsmitteln und Baugeräte selbstständig online buchen können. Alle Informationen, wie etwa Installations- und Zufahrtspläne oder Baustellenregeln, stehen für alle Beteiligten jederzeit einsehbar online zur Verfügung.

 

Ablaufsimulation

Mittels animierten Ablaufsimulationen lässt sich die Planung der Baustelleneinrichtung in zeitlicher Abhängigkeit zum Baufortschritt darstellen. Unternehmen wie Simplan bieten hierfür eigene Lösungen und Dienstleistungen an, mit dem Ziel, die Auslastung von Maschinen und Ausrüstung zu maximieren und den Bedarf an notwendigen Ressourcen zu minimieren.

Ausführung und Steuerung

 

Telematik-System

Telematik-Systeme erfassen permanent GPS-Daten über mobile Einheiten in Fahrzeugen und senden diese an einen Server. Die Daten werden verarbeitet und in einem weiteren Schritt für Handlungsempfehlungen ausgewertet. Diese Daten stehen dann den Fahrern und Mitarbeitern in Echtzeit zur Verfügung. Im Transportwesen gehört Telematik schon zum Standard, im Bau kann diese sowohl für die Lieferungen von und zu den Baustellen wie auch für die Überwachung der Baumaschinen vor Ort, z.B. als Diebstahlschutz oder für die Überwachung des Treibstoffverbrauchs, verwendet werden. Firmen wie Savvy oder fleet.tech bieten hierfür eigene Lösungen an.

 

RFID & Barcodes

Bei der «Radio-Frequency Identification» werden Daten über Funkwellen identifiziert, ohne, dass eine direkte Sichtverbindung notwendig ist. Barcodes hingegen werden direkt mit der Smartphone-Kamera erfasst. Die Daten werden in Echtzeit verarbeitet und stehen so den Beteiligten stets zur Verfügung. Mit Lösungen wie Hilti ON!Track lassen sich so sowohl das Flottenmanagement als auch das Betriebsmittelmanagement online und zuverlässig steuern.

In Deutschland hat der Arbeitskreis Informationsmanagement (AKIM) des Hauptverbandes der Deutschen Bauindustrie einen standardisierten QR-Code für Beton- & Asphaltlieferscheine etabliert. Bereits bei der Anlieferung können hiermit die wesentlichen Daten einer Lieferung mit dem Smartphone ausgelesen und bereitgestellt werden. Im Bauunternehmen können diese extrahierten QR-Daten im XML-Format in bestehende Prozesse weiterverarbeitet werden. Der Vorteil ist, dass hiermit manuelle Tätigkeiten wie das Erfassen der Lieferscheindaten entfallen können. Auch in der Schweiz gibt es dafür bereits Ansätze – dabei gilt es, dass diese in Zukunft noch breiter akzeptiert und verwendet werden.

 

Autonome Fahrzeuge

Obwohl es noch einige Jahre dauern wird, bis sich vollautonome Fahrzeuge mittels künstlicher Intelligenz und Robotik ohne menschliches Eingreifen von und zur sowie auf der Baustelle fortbewegen, gibt es bereits jetzt verschiedene Ansätze von autonomen oder halbautonomen Fahrzeugen. Führende Baumaschinenhersteller wie Caterpillar, Liebherr, Volvo und Komatsu investieren bereits in die Ausstattung traditioneller Baumaschinen mit der notwendigen GPS-Technologie, maschinellen Lernfähigkeiten (künstliche Intelligenz), Fernsteuerung und der Fähigkeit, Baustellen in 3D zu kartografieren. Geräte von Caterpillar beispielsweise können schon mit der CAT Command Technologie ausgestattet werden und ermöglichen somit durch den Einsatz von Fernsteuerung, teilautonomen oder autonomen Systemen Verbesserungen bei Fahrersicherheit, Maschinenverfügbarkeit und Standortproduktivität.

Microservices

Neben den grossen und komplexen zu bewältigenden Aufgaben stehen auf der Baustelle auch viele kleinere Herausforderungen an. Microservices sind digitale Anwendungen mit unterschiedlichen Funktionen, die dabei unterstützen:

• Asset Tracking unterstützt bei der Lokalisierung von Maschinen, Gerätschaften sowie Ausrüstungsgegenständen über die gesamte Lebensdauer. Zudem sind sie im Falle von Entwendung oder Diebstahl beim Auffinden hilfreich. Ein Hamburger Bauunternehmen beispielsweise hat mit Hilfe des Mobilfunkanbieters 1NCE eine Lösung entwickelt, die mittels Industrial Internet of Things (IIOT) stets die Geolokalisierung der Fahrzeuge und Baumaschinen ermittelt.
• Sensorik dient der Verkehrsanalyse und unterstützt bei der Standortbestimmung von Gerätschaften und Materialien auf der Baustelle. Zudem kann damit der Arbeitsrhythmus erfasst werden, was unter Umständen dabei hilft, die Bauphase zu verkürzen. COSMO Consult, die unter anderem auch ERP-Gesamtlösungen anbieten, bietet hierfür eine Dienstleistung an.
• Smart Buttons benötigen wenig Aufwand und sind vielseitig einsetzbar: Zutrittsmanagement, Alarmierung, Reservation von Aufzügen, Übermittlung von Füllständen (z.B. bei mobilem Tankvorgang), bei der Abholung von Containern im Entsorgungsmanagement oder auch für Bedarfsmeldungen von Kleinteilen. Das IOX Lab bietet hierfür beispielsweise eigene Lösungen an.

Literaturverzeichnis

Simbeck, M. Bühler (2018). «Digitalisierung in der Baulogistik». Marktorientiertes Produkt- und Produktionsmanagement in digitalen Umwelten, 2018, pp 181 - 199

Helmus, A. Meins-Becker, L. Laussat, A. Kelm (2009). «RFID in der Baulogistik». Vieweg+Teubner Verlag

Schach, N. Schubert (2009). «Logistik im Bauwesen». Wissenschaftliche Zeitschrift der Technischen Universität Dresden, Nr. 58

CIVIC Project (2018). «Handbook for Smart Construction Logistics». www.civic-project.eu

Sullivan, S. Barthorpe, S. Robbins (2010). «Managing Construction Logistics». Wiley-Blackwell