Auswirkungen von Änderungen im Bauablauf auf den Prozessplan

Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt
Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation
Prof. Dr.-Ing. André Borrmann
Auswirkungen von Änderungen im Bauablauf auf den Prozessplan und Entwicklung
einer Terminanpassungs-Software
Michael Sedlmair
Bachelorthesis
für den Bachelor of Science Studiengang Umweltingenieurwesen
Autor:
Michael Sedlmair
Matrikelnummer:
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. André Borrmann
M.Sc. Alex Braun
Ausgabedatum:
11. April 2016
Abgabedatum:
29. Juli 2016
Abstract
Currently the progress monitoring and date adaption at major construction sites is mostly
carried out manually.
An automated date recalculation can arrange this task much more efficient.
This thesis provides an overview of the theoretical basics of scheduling in the construction
sector and the technical backgrounds on the implementation of a software that can assist in
the schedule planning and the progress monitoring.
The focus is on modeling the different typs of dependencies between the construction processes. The inclusion of buffer time has been taken into account.
The implementation of the rescheduling program is described near the end. The functionality
of the softwaretool will be proved with an example from real life. If there are changes in dates
a new time schedule can be calcualted and it can be visualized in a Gantt-chart.
Zusammenfassung
Derzeit wird die Fortschrittsüberwachung und die Terminanpassung auf Großbaustellen
hauptsächlich händisch durchgeführt. Mit einer automatisierten Termin-Neuberechnung kann
dieser Vorgang effizienter gestaltet werden.
Diese Thesis liefert einen Überblick über die theoretischen Grundlagen der Ablaufplanung im
Baugewerbe und die technischen Hintergründe zur Umsetzung eines Softwaretools, dass die
Terminplanung in der Bauüberwachung unterstützen soll.
Der Schwerpunkt liegt auf der Modellierung der unterschiedlichen Arten von Abhängigkeiten
zwischen den Bauprozessen. Der Einbezug von Pufferzeiten wurde berücksichtigt.
Die Umsetzung der Terminanpassung wird zum Ende beschrieben und die Funktionsweise
anhand eines realen Beispiels nachgewiesen. Bei Terminänderungen können neue Ablaufpläne
berechnet und als Gantt-Diagramm abgebildet werden.
IV
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung und Motivation
1
1.1
Idee und Ziel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.2
Aufbau der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2 Ausgangssituation und Projektgrundlage
5
2.1
Forschungsprojekt ProgressTrack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.2
Building Information Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.2.1
Begriffsdefinition BIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.2.2
Stand der Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
Bedeutung von BIM für die Baufortschrittskontrolle . . . . . . . . . . . . . .
8
2.3
3 Bauablaufplanung und Terminplanung
10
3.1
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.2
Planungs- und Formulierungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
3.2.1
Prozedurale Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.2.2
Deskriptive Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
3.2.3
Objektorientierte Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
3.2.4
Prozessorientierte Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
3.2.5
Planungszyklen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
Ablauf- und Terminplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
3.3.1
Projektstrukturplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
3.3.2
Darstellungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
Beziehungen und Abhängigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
3.4.1
Anordnungsbeziehungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
3.4.2
Zeitabstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
Probleme und Möglichkeiten bei Abweichungen . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
3.5.1
Verzögerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
3.5.2
Verkürzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
3.3
3.4
3.5
4 Umsetzung
4.1
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
29
4.1.1
C#
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
4.1.2
Microsoft Visual Studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
4.1.3
SQL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
4.1.4
Microsoft Access und Datenbanksysteme . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
4.2
Datenbankaufbau und Relationen für die Anwendung . . . . . . . . . . . . . .
33
4.3
Terminanpassungs-Tool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
4.3.1
Datenimport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
4.3.2
Darstellung des Ablaufplans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
4.3.3
Prozessänderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
4.3.4
Neuberechnung der Termine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
4.3.5
Historie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5 Case Study
41
5.1
Bauprojekt Karlstraße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
5.2
Änderungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
5.2.1
Veränderungen bei 1:1-Beziehungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
5.2.2
Veränderungen bei 1:n-Beziehungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
6 Zusammenfassung und Ausblick
46
6.1
Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
6.2
Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
6.3
Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
6.3.1
Verbesserung der Darstellung im Gantt-Diagramm . . . . . . . . . . .
47
6.3.2
Einpflegen der Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
6.3.3
Umsetzung von Anfangsfolgen
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
6.3.4
Besondere Termine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
6.3.5
Ausbau der Historie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
A Datenträger
49
VI
Abkürzungsverzeichnis
3D
Dreidimensional
4D
Vierdimensional
CAD
Computer Aided Design
BIM
Building Information Modeling
WPF
Windows Presentation Foundation
GUI
Graphical User Interface
XAML
eXtensible Application Markup Language
SQL
Structured Query Language
DFG
Deutsche Forschungsgemeinschaft
MS
Microsoft
VOB/B Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen Abschnitt B
bSI
bulidingSMART International
IFC
Industry Foundation Class
ODCB
Open Database Connectivity
DBMS
Datenbankmanagementsystem
DIN
Deutsches Institut für Normung
ISO
International Organization for Standardization
1
Kapitel 1
Einführung und Motivation
Seit Erfindung des Mikrochips hat die digitale Revolution Einzug in alle Lebensbereiche
gehalten. Ob im Alltag zuhause, am Arbeitsplatz oder unterwegs, viele Tätigkeiten finden
automatisiert statt. Die Menschheit ist besonders bestrebt die Automatisierungsprozesse in
der Industrie voranzutreiben, um die Effizienz in der Produktion zu steigern, damit Kosten
zu senken und auch Ressourcen einzusparen. Die Automatisierung gestaltet unser Handeln
nachhaltiger und liefert somit einen wichtigen Beitrag zum Schutz der Umwelt.
In der Baubranche ist die digitale Entwicklung allerdings noch nicht richtig angekommen. Momentan erfolgen viele Tätigkeiten noch analog und Informationen werden meist noch händisch
erfasst und weitergeleitet.
Gleichzeitig können gerade bei Bauprojekten trotz sorgfältiger und intensiver Planung vielschichtige Probleme auftreten. Die Ursachen für Schwierigkeiten im Bauablauf sind dabei
vielfältig. Zum einen sind bei der Planung, Konstruktion, der Ausführung und dem Betrieb
eines Bauvorhabens viele Personen beteiligt, die zu verschiedenen Unternehmen aus unterschiedlichen Fachdisziplinen gehören. Jeder besitzt seine eigene Sichtweise und Herangehensweise an die bevorstehenden Aufgaben. Die Kommunikation und Interaktion am Bau ist für
alle Beteiligten nicht immer einfach und dadurch unübersichtlich. Zudem fordern Bauherren
oft individuelle Lösungen, es gibt nachträgliche Änderungswünsche oder es werden unterschiedliche Bauverfahren angewandt. Der Bauablauf ist durch seine Komplexität weiterhin
von unzähligen Unwägbarkeiten abhängig, zu denen zum Beispiel Lieferengpässe für Materialien oder Geräte gehören, unerwartete Baugrundbeschaffenheit sowie schlechte Witterungsbedingungen sorgen dabei zusätzlich für zeitliche Probleme. Die Insolvenz eines Bauträgers
kann ebenfalls den Ablauf erheblich stören.
Auf Großbaustellen können deshalb nur selten die geplanten Kosten- und Zeitrahmen eingehalten werden. In Deutschland zeigen aktuell Projekte wie Stuttgart 21, die Hamburger
1.1. Idee und Ziel
2
Elbphilharmonie oder der Flughafen Berlin Brandenburg einige traurige Beispiele für fehlgeschlagene Bauplanungen und -ausführungen.
Viele Probleme am Bau könnten durch eine entsprechend gründliche und transparente
Überwachung und Kontrolle vermieden werden, denn einer der Hauptgründe für Verzögerungen
im Bauablauf sind die hochkomplexen Mechanismen der Prozessüberwachung. Baustellen
können dadurch, dass viele Prozesse parallel ausgeführt werden, schnell unübersichtlich werden. Zusätzlich ist ein exakt definierter Bauablauf kaum vorhersagbar. Das führt dazu, dass
im Bereich der Baulogistik und der Gesamtplanung eines Projekts weitere Unwägbarkeiten
entstehen können. Daher ist die Bauüberwachung essentiell für die Steuerung und Organisation des Ablaufs auf Baustellen.
Bereits zu Beginn wurde erwähnt, dass die Fortschrittskontrolle meist noch händisch oder
auch mit Tablet-Computern direkt vor Ort erfolgt. Der Bauleiter hält dabei jedoch in beiden
Fällen den Baufortschritt manuell in Bautagebüchern fest, was das Risiko bezüglich Unstimmigkeiten und mangelhafter Aktualität in der Dokumentation erhöht. Eine Automation
in der Terminanpassung könnte erheblich zur Vermeidung von Fehlschlägen beitragen und
Ressourcen und Kosten einsparen.
1.1
Idee und Ziel
Die Automatisierung der Vorgänge in der Baubranche ist in Deutschland noch nicht sehr
weit fortgeschritten, deshalb soll diese Arbeit einen Beitrag zu dieser Aufgabe im Bereich der
Bauüberwachung leisten. Dabei soll in erster Linie dem Forschungsprojekt ProgressTrack“
”
von Herrn Alex Braun, M.Sc. am Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung zugearbeitet
werden, das sich mit der Baufortschrittskontrolle mittels photogrammetrischer Bildauswertung befasst. Das Projekt wird in Abschnitt 2.1 vorgestellt.
Die zentrale Zielsetzung der Thesis ist es, ein Grundkonzept für ein Software-Tool zu erstellen, mit dem Abweichungen im Ablaufplan eines Bauprojekts behandelt werden können.
Das Konzept wird danach mithilfe von MS Visual Studio implementiert und anhand eines
beispielhaften, realen Bauprojekts getestet.
Der Schwerpunkt der Thesis liegt auf der Modellierung der Beziehungen zwischen Bauprozessen. Die Terminanpassung erfolgt anhand von Datenbankabfragen und der Überprüfung der
darin modellierten Entitäten und Relationen. Zusätzlich sorgen die im Programm aufgestellten Änderungsbedingungen für eine logische und bestmögliche Anpassung des Ablaufplans
einer Baustelle bei Auftreten von Abweichungen.
Die Terminänderungen werden dabei durch den Soll-Ist-Abgleich zwischen photogrammetrisch erzeugten 3D-Punktwolken und dem BIM-Modell des Gebäudes bestimmt. Im Pro-
1.2. Aufbau der Arbeit
3
gramm ProgressTrack“ wird aus den aktuellen Baustellenbildern der Baufortschritt ermit”
telt und angegeben, wann ein Bauteil fertig gestellt werden kann. Die einzelnen Bauteile eines
Bauobjekts können mithilfe der Datenbank mit den Bauprozessen, denen sie angehören, verknüpft werden. Die hierfür benötigten Bauteildaten sind bereits im BIM-Modell vorhanden.
Die Automatisierung der Baufortschrittskontrolle soll einen schnellen und reibungslosen Ablauf bei Bauvorhaben sicherstellen. Durch einen konsistenten und stets aktuellen Bauzustand
können Probleme besser erkannt und es kann gegebenenfalls schneller reagiert werden.
1.2
Aufbau der Arbeit
Die vorliegende Arbeit umfasst drei Bereiche. Zuerst werden einige Grundbegriffe zur Bauablaufplanung und Beziehungsarten zwischen Prozessen definiert, die für das Verstehen der
Abläufe in der Planung benötigt werden. Anschließend wird der Aufbau und die Umsetzung
der Terminanpassung und der Prozessabhängigkeiten für das Terminplanungs-Tool dargelegt und erklärt. Zum Schluss soll mithilfe eines Beispiels die Funktionalität des Programms
getestet werden. Im Folgenden werden die Inhalte der Kapitel kurz beschrieben.
Kapitel 1 soll den Leser in das Thema einführen und zum Verständnis der Sachverhalte in
der Ablaufplanung und Bauüberwachung motivieren. Es wird der Grund für die Befassung
mit diesem Thema dargelegt und das Ziel der Arbeit erklärt.
In Kapitel 2 wird die Ausgangssituation dieser Arbeit erfasst. Es wird hier kurz das Ziel und
der aktuelle Forschungsstand des Projekts ProgressTrack von Alex Braun, M.Sc. beschrieben.
Ferner wird der Begriff Building Information Modeling (BIM) erklärt, die Erwartungen an
dieses Planungskonzept vorgestellt und die Gründe dafür dargelegt, warum BIM die Zukunft
in der Automation der Baubranche darstellt.
In Kapitel 3 werden die Begrifflichkeiten zur Bauablaufplanung erläutert und theoretische
Aspekte von Abhängigkeiten zwischen Prozessen genauer beleuchtet. Die im Baualltag auftretenden Schwierigkeiten bei Abweichungen von der Planung und Lösungsmöglichkeiten werden
ebenfalls dargestellt.
Kapitel 4 handelt von der Implementierung und Umsetzung der Überlegungen aus Kapitel 3
mit der Software-Entwicklungsumgebung MS Visual Studio in C# und MS Access zur Datenbankgenerierung. Hier wird auf einzelne Probleme und deren Lösung bei der Programmierung
eingegangen.
In Kapitel 5 wird eine Case Study durchgeführt, in der das Tool anhand eines realen Bauprojekts überprüft werden soll. Es werden verschiedene Szenarien der Terminanpassung getestet.
1.2. Aufbau der Arbeit
4
Kapitel 6 fasst die Ergebnisse abschließend zusammen und gibt einen Ausblick und Vorschläge
zur Weiterentwicklung für die Zukunft.
5
Kapitel 2
Ausgangssituation und
Projektgrundlage
2.1
Forschungsprojekt ProgressTrack
Das Forschungsprojekt ProgressTrack“ sieht die Entwicklung eines automatisierten Verfah”
rens zur Bauüberwachung vor. Das von der DFG geförderte Projekt wird von Alexander
Braun, M.Sc. betreut.
Grundlage für die Fortschrittskontrolle ist dabei die Erfassung einer Baustelle mit Hilfe der
Photogrammetrie. Es werden digitale Fotos vom jeweils aktuellen Bauzustand in regelmäßigen
Zeitabständen aufgenommen und aus ihnen dreidimensionale Punktwolken generiert. Der anschließende Abgleich mit den vorhandenen 4D-Modellen des Bauobjekts mit dem zugehörigen
Ablaufplan soll dann eine Aussage über den Baufortschritt oder eventuellen Abweichungen
von der Planung zulassen.
Im Verlauf der Arbeit wurde der Bau von mehreren Immobilienprojekten im Raum München
begleitet. Unter anderem wurde dabei mithilfe von Quadrokoptern Bilder von den Baustellen in einwöchigen Abständen aufgenommen und versucht, einzelne Bauteile zu detektieren.
Eine fortlaufende Baustellenbeobachtung mittels Kameras und drahtloser Bildübertragung
könnte in Zukunft dazu beitragen, auf die unvorhersehbaren Terminänderungen rechtzeitig
zu reagieren und für eine tiefgehende Automatisierung der Bauüberwachung sorgen.
Braun et al. (2015) erklärt das Grundkonzept des Software-Tools folgendermaßen: Der Bauzustand wird zuerst erfasst, dann werden die Aufnahmen in Punktwolken umgewandelt, welche
dann mit Hilfe von Bilderverarbeitungsalgorithmen weiterverarbeitet werden können. Für
die Fortschrittskontrolle müssen einzelne Bauteile im Modell erkannt werden und mit einem
vorhandenen BIM-Modell abgeglichen werden. Am Ende wird der erfasste Zustand mit dem
2.2. Building Information Modeling
6
geplanten Bauzeitplan verglichen. Bei Abweichungen soll eine Neuplanung der nachfolgenden
Termine vorgeschlagen werden, um beispielsweise Materiallieferungen zu verschieben und eine
neue Aufgabenverteilung für das Personal zu konzipieren.
2.2
Building Information Modeling
Für den Abgleich wird ein mit Zeitdaten angereichertes digitales 3D-Modell benötigt. Diese
werden weithin als BIM-Modelle bezeichnet. Im Folgenden wird daher das Thema Building
Information Modeling (BIM) zum besseren Verständnis angeschnitten.
Das BIM-Konzept existiert bereits seit den 1970er Jahren und wurde seitdem kontinuierlich
weiterentwickelt. Die Wissenschaftler van Needervan und Tolman verwenden den Begriff 1992
das erste Mal in einem Whitepaper (van Nederveen & F.P.Tolman, 1992). Weite Verbreitung
erlangte das Building Information Modeling (BIM) jedoch erst nach seiner Verwendung durch
die Firma Autodesk im Jahr 2002 (Autodesk, 2002).
2.2.1
Begriffsdefinition BIM
BIM ist eine Arbeitsweise, die die Kommunikation und den Informationsfluss bei Bauprojekten effizienter gestalten soll. Sie wird durch digitale Technologien unterstützt, die den
reibungsfreien Ablauf des Planens, Bauens und Betreibens von Bauwerken sicherstellen sollen. Es schließt auch die Renovierung eines Gebäudes oder dessen Rückbau mit ein.
Ein BIM-Modell stellt dabei ein umfassendes digitales Abbild eines Bauwerks dar, das durch
den beständigen Datenaustausch zwischen den Projektbeteiligten eine großer Informationstiefe erlangt (Borrmann et al., 2015). Dadurch heben sich BIM-Modelle wesentlich von
gewöhnlichen CAD-Zeichnungen ab, die nur die Geometrie eines Bauwerks abbilden. Es entstehen intelligente 3D-Modelle, in denen wichtige Objektdaten mit der Geometrie verknüpft
werden.
Aus den Modell-Elementen lassen sich auf diese Weise direkt Informationen ableiten. Eine
Wand ist beispielsweise nicht nur durch ihre Kanten und Flächen definiert, sondern sie wird
explizit als ein Objekt der Klasse Wand“ erkannt und besitzt spezifische Eigenschaften.
”
Dazu gehören unter anderem die Bauteilbezeichnung, die Beziehungen zu anderen Bauteilen und die Materialkennwerte. So lassen sich auch auf einfach Weise Mengenangaben für
die unterschiedlichen Gewerke ermitteln, was die Angebotserstellung bei der Ausschreibung
erleichtert.
Man kann sich aus der BIM-Methodik eine effizientere und weniger fehleranfällige Planungsleistung erhoffen, da im Gegensatz zur händischen Aufzeichnung die Daten konsistent sind
und kontinuierlich weitergeführt werden können. Im Konkreten können beispielsweise für
2.2. Building Information Modeling
7
technische Zeichnungen die verschiedenen Ansichten, Grundrisse und Schnitte direkt aus dem
Modell abgeleitet werden. Das Vorgehen stellt damit auch die Widerspruchsfreiheit unter den
einzelnen Plänen sicher (Borrmann et al., 2015).
Es ergeben sich weitere Möglichkeiten durch den Anschluss von Berechnungs- und Simulationsprogrammen. Es kann eine Vielzahl an weiteren Informationen übernommen oder berechnet werden, die zum Beispiel statische Nachweise der Standfestigkeit des Gebäudes und
Wärmebedarfsberechnungen sowie Beleuchtungsanalysen beinhalten (Borrmann et al., 2015).
Man wird in naher Zukunft auch die Einhaltung von relevanten Baunormen im BIM-Modell
überprüfen können.
Der Grundgedanke hinter der Nutzung von BIM ist, dass in Zukunft alle beteiligten Akteure
eines Bauprojekts am gleichen Modell arbeiten, um die Abstimmung untereinander zu verbessern. Das Modell wird über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerks hinweg genutzt von der frühen Planungsphase bis hin zum Betrieb. Es sorgt damit zu jedem Zeitpunkt für ein
effektives Management der gespeicherten Informationen (Eastman et al., 2011). Abbildung
2.1 zeigt den Lebenszyklus eines Immobilienprojekts, der in einem BIM umgesetzt wird.
Abbildung 2.1: Lebenszyklus eines Gebäude, Quelle: Borrmann et al. (2015)
2.2.2
Stand der Technik
Anders als in anderen europäischen Ländern ist die verbindliche Einführung des Einsatzes von
BIM im Baugewerbe in Deutschland noch weniger fortgeschritten. Zwar nutzen einige inno-
2.3. Bedeutung von BIM für die Baufortschrittskontrolle
8
vative Unternehmen bereits erfolgreich die Technologie, allerdings meistens in ausländischen
Projekten. In Deutschland wird derzeit über die benötigten Vorgaben und Richtlinien beraten.
BIM wird oft als ein Weichensteller für einen fundamentalen Kulturwandel im Planen, Bauen und Betreiben angesehen. Innovationen bedeuten immer eine Marktveränderung, sodass klassische Rollenverteilungen, Geschäftsmodelle und Aufgabenprofile sich verändern
und neue Jobprofile entstehen können. Deshalb haben einige traditionelle Architektur- und
Ingenieurbüros noch Vorbehalte gegenüber den neuen Technologien, da diese mit einem
zusätzlichen Aufwand unter anderem für die Schulung ihrer Mitarbeiter verbunden sind.
Global haben bereits viele Länder die Vorteile und Möglichkeiten durch BIM erkannt und
früher in den Ausbau der eigenen Fähigkeiten investiert. Die Modernisierung der deutschen
Bauindustrie wird durch die von Verkehrsminister Alexander Dobrindt geplante Offensive
”
zur Digitalisierung der Baubranche bis 2020“ durchgeführt, die die stufenweise Einführung
von BIM als neuen Baustandard vorsieht. Für die Ausführung aller öffentlichen Bauprojekte soll dann das digitale Planen und Bauen ein verpflichtender Bestandteil sein. Derzeit
werden durch den im April 2015 gegründeten DIN-Normenausschuss die Eckpunkte der BIMNormierung ausgearbeitet, die ab 2017 in Pilotprojekten im Verkehrssektor überprüft werden
sollen.
Eine wesentliche Anforderung für das digitale Planen und Bauen wird die Nutzung offener Schnittstellen für den Datenaustausch zwischen den verschiedenen Softwareapplikationen darstellen. Vorreiter dafür ist die Organisation bulidingSMART International (bSI), die
mit der so genannten Industry Foundation Class (IFC) bereits einen weltweit akzeptierten
Standard geschaffen hat. IFC fokussiert sich bislang auf den Hochbau, wurde aber 2005 als
ISO-Standard übernommen. Es liegen daher bereits Vorschläge zur Erweiterung dieser Norm
auf andere Bausparten vor.
2.3
Bedeutung von BIM für die Baufortschrittskontrolle
Die Gebäudeinformationen sind zur Durchführung einer automatisierten Baufortschrittskontrolle essentiell, um einen Abgleich der Realität mit dem nach der Planung erwarteten Zustand
durchführen zu können. Das Building Information Modeling (BIM) liefert dafür die Grundlage. Es stellt den Soll-Zustand für das Bauprojekt zu jedem Zeitpunkt dar und kann bei
etwaigen zeitlichen oder geometrischen Abweichungen die benötigten Daten bereitstellen.
Diese Herangehensweise ist zum Planungsbeginn mit etwas mehr Aufwand verbunden als
beim konventionellem Weg. Dieser Aufwand amortisiert sich allerdings im weiteren Verlauf
eines Projekts durch Einsparung von Ressourcen und Kosten. Außerdem hat man generell zu
Beginn eines Projekts mehr Möglichkeiten, auf die Gestaltung und Kosten eines Gebäudes
2.3. Bedeutung von BIM für die Baufortschrittskontrolle
9
Einfluss zu nehmen, als im weiteren Verlauf: Je später eine Änderung erfolgt, desto höher
sind die damit verbunden Kosten. Dieser Zusammenhang ist in Abbildung 2.2 zu sehen.
Abbildung 2.2: Vorverlagerung von Planungs- und Entscheidungsprozessen im Building Information
Modeling, Quelle: MacLeamy
Die Idee in dieser Arbeit ist es, Bauteile des BIM-Modells Prozessen zuzuordnen und so eine
zeitliche Überprüfung des Baufortschritts zu ermöglichen. Dazu soll der Soll-Zustand eines
Bauprojekts zu einem bestimmten Zeitpunkt aus dem BIM-Modell abgefragt werden, der
dann mit dem Ist-Zustand aus den mittels Punktwolken detektierten Bauteilen abgeglichen
wird. Aus dem hier ermittelten Baufortschritt kann der Projektterminplan angepasst werden.
Die Bauteile des 4D-Modells werden dazu den jeweiligen Bauprozessen zugeordnet. Bei Abweichungen im Ablauf kann die Planung angepasst werden, indem ein Fertigstellungsdatum
anhand des prozentualen Fortschritts für die jeweiligen Bauteile übergeben wird.
Umgesetzt wird in dieser Thesis die Anpassung des Ablaufplans bei Terminänderungen von
einzelnen Prozessen. Zusätzlich wird eine Historie zum Ablauf und eine Historie der einzelnen Änderungen erstellt, die die Organisation transparenter und besser nachvollziehbar machen soll. Es könnten rechtliche Aspekte des Bauprozessmanagements wie Baubehinderung,
Nachträge oder Auftragsfristen nachvollziehbar für alle Beteiligten über eine ÄnderungsHistorie bereitgestellt werden.
10
Kapitel 3
Bauablaufplanung und
Terminplanung
3.1
Allgemeines
In der Baubranche stellt die Ablaufplanung die vom Auftragnehmer aufgestellte zeitliche
Planung eines Projekts dar. Sie wird als Teil der Terminplanung angesehen und wird je
nach Projektstruktur mit Vorgängen und Meilensteinen vervollständigt. Hier werden Prozessdauern berechnet und Anordnungsbeziehungen einzelner Arbeitsschritte festgelegt (Zimmermann, 2014). Im Folgenden werden grundlegende Begriffe und Zusammenhänge zum besseren
Verständnis der Thematik geklärt.
3.2
Planungs- und Formulierungsarten
Planen kann als die geistige Vorwegnahme zukünftiger Ereignisse durch Verteilung und Kanalisation von Information bezeichnet werden (Zimmermann, 2014). Es werden Handlungswege festgelegt, die zu einem bestimmten Ergebnis führen sollen. Dabei wird in ständigem
Soll-Ist-Abgleich versucht, die Kontrolle über den aktuellen Zustand zu behalten, indem über
formalisierte Verzweigungen eine Reaktion auf die jeweilig auftretenden Situationen ausgelöst
wird.
Die Planung von Bauprojekten beginnt grundsätzlich mit unvollständigen Vorgaben des Bauherrn. Diese müssen strukturiert bearbeitet werden, um Interaktionen zwischen Projektbeteiligten sowie Informationsflüsse gezielt steuern zu können. Der Planungsprozess beginnt
dabei zuerst im Kopf, Zusammenhänge müssen kontinuierlich gedanklich überprüft werden.
Es werden Szenarien durchgespielt, in denen Abweichungen aus verschiedensten Gründen
3.2. Planungs- und Formulierungsarten
11
auftreten und entsprechende Gegenreaktionen ausgelöst, wie es auch in der Realität der Fall
ist. Das menschliche Denken ist allerdings eher assoziativ und daher in seiner Reichweite
begrenzt (Zimmermann, 2014). Deshalb werden große unübersichtliche Aufgaben in kleine
überschaubare Arbeitspakete unterteilt. Dadurch wird auch die Weiterleitung von Informationen erforderlich. Die Kommunikation und Dokumentation der Fortschritte ist essenziell
für den Erfolg eines Bauprojekts, da viele Beteiligte aus unterschiedlichen Fachdisziplinen
zusammenarbeiten müssen.
Die Planung beschreibt stets, welche Aufgaben zu welchem Zeitpunkt, an welchem Ort und
auf welche Art und Weise zu erledigen sind. Es gibt vier verschiedene Möglichkeiten, die
Aufgaben zu formulieren, wobei selten ein Typ in Reinform verwendet wird: die imperative
bzw. prozedurale, die deskriptive, die objektorientierte und die prozessorientierte Planung.
Diese werden in den folgenden Unterpunkten genauer erklärt.
3.2.1
Prozedurale Planung
Beim prozeduralen bzw. imperativen Planungsansatz wird eine Gesamtaufgabe in kleinere
Teilaufgaben aufgelöst. Der Folgezustand ergibt sich automatisch aus dem vorigen Zustand
(Zimmermann, 2014). Das setzt voraus, dass eine bestimmte Reihenfolge existiert. Die bei
der Lösung der einzelnen Pakete entstehenden Module werden Prozeduren genannt. Diese
stellen eine Folge konkreter Anweisungen dar, um ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen.
In der Bauwirtschaft ist es möglich, die Vorgehensweisen zur Produktionsplanung prozedural
anzugeben. Die Prozeduren legen das Vorgehen so abstrakt fest, dass sie für alle denkbaren
Fälle anwendbar sind und sich nicht auf konkrete Projekte beziehen. Das Ergebnis einer
prozeduralen Formulierung ist oft eine Art Rezept (Zimmermann, 2014).
Zum Beispiel wird das baustofftechnisch richtige Vorgehen zur Betonherstellung völlig unabhängig vom zu erstellenden Bauteil festgelegt. In welchem Verhältnis die Komponenten
gemischt werden müssen, wie etwa die Festigkeit geprüft wird und letztlich wann ein Bauteil ausgeschalt werden kann, ist prozedural in den entsprechenden DIN-Normen beschrieben. Randbedingungen wie zum Beispiel Umgebungstemperatur oder Luftfeuchtigkeit werden
ebenfalls mit einbezogen.
3.2.2
Deskriptive Planung
In der deskriptiven Planung geht es zunächst darum, wie die Prozeduren entwickelt werden
können. Gewünschte Ergebnisse werden durch Fakten, Prädikate und Regeln beschrieben.
Die Aufgabe des Planers ist es, diese zu ergänzen und alle Möglichkeiten systematisch abzusuchen bzw. Prozeduren zu finden (Zimmermann, 2014).
3.2. Planungs- und Formulierungsarten
12
Ein kleines Beispiel soll die Begrifflichkeiten anschaulich erklären:
- Fakt: Prozess z.B. Betonieren, Schalung
- Prädikat: ist fertig oder dauert Tage
- Regel: Folgeprozess zulässig IF Prozess ist fertig = true
Ein Prozess von bestimmter Dauer wie zum Beispiel die Schalung einer Wand kann sich im
fertiggestellten Zustand befinden. Die Regel besagt dann, dass der Folgeprozess, das Betonieren, durchgeführt werden kann, weil der Vorgänger abgeschlossen ist.
Ein allgemeingültiger Satz von Fakten, Prädikaten und Regeln, die über ein spezifisches
Projekt hinaus gehen, könnte beispielsweise gültiges Allgemeinwissen sein, wie einzuhaltende
Normen oder der Stand der Technik.
Um alle möglichen Lösungen systematisch zu berechnen, wird das so genannte Backtracking“
”
genutzt. Das Verfahren geht nach dem Versuch-und-Irrtum-Prinzip (trial and error ) vor, wodurch eine erreichte Teillösung zu einer Gesamtlösung ausgebaut werden soll. Es werden dabei
Fakten gesucht, die mit allen Regeln verträglich sind, um sie als zulässige Lösungen zu speichern. Wurde eine gültige Lösung erarbeitet oder ist es absehbar, dass ein Pfad nicht zu einer
endgültigen Lösung führen kann, dann geht man zurück zum letzten Verzweigungspunkt und
durchsucht von hier aus den nächsten bzw. einen alternativen Pfad durch den Lösungsraum.
Es kann auf diese Weise mit Sicherheit jede in Frage kommende Lösung gefunden werden,
falls eine existiert. Das Backtracking“ wird in Abbildung 3.1 dargestellt.
”
Abbildung 3.1: Prinzip des Backtrackings als systematisches Lösungsverfahren, Quelle: Zimmermann (2014)
3.2. Planungs- und Formulierungsarten
13
Unvollständigkeiten der Grundinformationen führen bei diesem Ansatz zu prinzipiellen Fehlern. In der Realität beinhaltet z.B. der Gestaltungsplan eine Vielzahl an deskriptiv dargestellten Fakten. Dazu gehören gegebenenfalls Mauern, Fenster, Start- und Endtermine sowie
Kosten. Diese Daten sind allerdings meist unvollständig, da etwa Angaben über die Herstellung und Organisation fehlen. Diese werden zur Erstellung eines Bauwerks unbedingt
benötigt und müssen aus zusätzlichen Quellen in Erfahrung gebracht werden. Vieles wird
dabei als Stand der Technik oder Bestandteil von Normen als bekannt vorausgesetzt. Weitere
Informationen müssen aus dem eigenen Erfahrungsschatz und dem Zusammenhang zusammengetragen werden (Zimmermann, 2014).
Deskriptive Ansätze sind sehr aufwendig, weil alle Kombinationen und Beziehungen überprüft
werden müssen. Meistens bleiben die Versuche bei den vielen Pfaden ergebnislos. Die objektorientierte Formulierung könnte Abhilfe schaffen.
3.2.3
Objektorientierte Planung
Zimmermann (2014) definiert die objektorientierte Planung wie folgt:
Objektorientierte Planung leitet sich aus der deskriptiven Planung ab. Anstelle einer externen übergreifenden Suche über alle Möglichkeiten werden kleinste überschaubare Prozeduren
(= Methoden) bei den Entitäten modelliert. Die Aufgabe beschränkt sich auf die korrekte
und vollständige Modellierung, daraus können dann alle Informationen unmittelbar abgerufen werden.
Man kann sich bei diesem Ansatz darauf beschränken, nur relevante Verknüpfungen zu beachten. Dadurch reduziert sich der Arbeitsaufwand beträchtlich und es vereinfacht die Modellierung, weil man nur die Beziehung zwischen zwei Elementen erstellen muss. Elemente
können entweder zwei Beteiligte oder voneinander abhängige Planungselemente sein.
Es wird genauso wie bei der deskriptiven Planung der Lösungsraum systematisch abgearbeitet, weshalb zuerst alle signifikanten Relationen strukturiert werden müssen.
Es können mit diesem Ansatz sowohl existierende als auch sich in Planung befindliche Kommunikationsstrukturen wie Ablaufpläne und Prozesse analysiert werden. Ein Beispiel für eine
produktorientierte Struktur im Bauwesen soll im Folgenden die objektorientierte Formulierung erklären und ist in Abbildung 3.2 zu sehen.
3.2. Planungs- und Formulierungsarten
14
Abbildung 3.2: Objektorientierte Formulierung
Als relevante Elemente für ein Bauwerk werden Bauteile wie Fundamente, Wände, Decken
oder Stützen betrachtet. Diese besitzen Eigenschaften wie Material, Farbe oder Produktionszeitraum, welche im Gegensatz zur deklarativen Formulierung direkt beim Objekt aufgeführt
werden. Pfeile stellen dabei die Beziehungen zwischen den Objekten dar. Ein Objekt ist durch
diesen Aufbau eine kompakte, vollständige und autarke Informationseinheit.
3.2.4
Prozessorientierte Planung
Ursprünglich kamen prozessorientierte Betrachtungen in der Prozesskostenrechnung zum tragen, die von reinen Herstellungsaktivitäten zu Produktionsprozessen übergegangen sind.
Sämtliche Tätigkeiten werden in Teilprozessen zusammengefasst und in Hauptprozessen
gebündelt. Der Ansatz leitet sich von der objektorientierten Planung ab mit dem Unterschied, dass Entitäten ausschließlich auf Prozesse reduziert werden. In Abbildung 3.3 ist das
Prinzip zu sehen.
3.2. Planungs- und Formulierungsarten
15
Abbildung 3.3: Prozessorientierter Planungsansatz, Quelle: Zimmermann (2014)
Prozesse
Nach DIN EN ISO 9000 ist ein Prozess ein Satz von in Wechselbeziehung stehenden
Tätigkeiten, der Eingaben in Ergebnisse umwandelt. Genauer soll das heißen, dass Prozesse Input brauchen, das könnten z.B. Personal, Baustoffe, Gerätschaften oder Informationen
sein. Mit dem Input werden Objekte bearbeitet; die daraus resultierenden Ergebnisse können
wiederum für nachfolgende Prozesse als Input dienen. Abbildung 3.4 beschreibt die Komponenten und Beziehungen von Prozessen genauer.
Abbildung 3.4: Prozess mit zugehörigen Bestandteilen und Beziehungen, Quelle: Zimmermann
(2014)
Bei Prozessen gibt es zeitbestimmte Aktionen, in der Regel einen Start- und einen Endtermin,
wobei der Start direkt von externen Vorgängen wie zum Beispiel dem Ende eines anderen
Prozesses abhängt. Für die Ausführung eines Prozesses werden Informationen und Ressourcen benötigt. Controlling-Parameter dienen zur Überprüfung des Ablaufs, und PerformanceIndikatoren zeigen die Qualität des Herstellungsvorgangs an.
3.2. Planungs- und Formulierungsarten
16
Es kann bei den Prozessen grundsätzlich zwischen zwei verschiedenen Arten unterschieden
werden: Leistungsprozess und Steuerungsprozess. Im Leistungsprozess geht es im Allgemeinen darum eine Zielanforderung zu erfüllen. Es wird ausschließlich die Vorbereitung und
Durchführung der physischen Herstellung der vertraglich geforderten Bauleistung ausgeführt.
Mit Steuerungsprozessen wird die sowohl effiziente als auch optimierte Leistungserbringung
bezüglich Kosten, Terminen und Qualität sichergestellt (Zimmermann, 2014).
Diese Unterscheidung ist für diese Arbeit allerdings nicht von eingehender Bedeutung und
wird deshalb nicht genauer erklärt. In Zimmermann (2014) werden die Details hierzu näher
erläutert.
3.2.5
Planungszyklen
Mit der Planung möchte man stets die Kontrolle über die Zustände des Projekts behalten
können, sodass zu jedem Zeitpunkt sämtliche wichtige Informationen verfügbar sind und
keine Widersprüche entstehen. Um diese Stabilität zu erreichen gibt es zwei verschiedene
Vorgehensweisen, die iterative und die rekursive Planung.
Iterative Planung
Zu Beginn eines Projekts wird immer eine geeignete Planung vorgenommen, mit der die Ziele
erreicht werden können. Diese könnte aber mit Widersprüchen behaftet sein oder durch äußere
Einflüsse zu einem abweichenden Ergebnis führen. Sie sollte deshalb kontinuierlich überprüft
und angepasst werden, sodass nach und nach ein immer weiter verbesserter Planungsansatz
entsteht. Dabei wird vorausgesetzt, dass ein optimaler Ansatz durch eine endliche Zahl von
Iterationen erreicht werden kann. Das Optimum muss vorher anhand eines Kriteriums festgelegt werden.
Diese Herangehensweise ist insbesondere in früheren Planungsphasen hilfreich, wenn die Informationslage noch nicht so umfassend ist, aber ein erster Überblick zur Abschätzung von
Kosten, Dauer und Machbarkeit eine Projekts benötigt wird.
Rekursive Planung
Das Grundprinzip von Rekursion ist das Zurückführen eines komplexen Problems auf eine
einfacher zu lösende Aufgabe der gleichen Klasse. Für die Planung bedeutet das, dass bei
einer Änderung eines Vorgangs alle Folgen bis ins letzte Detail durchdacht und diese ihrerseits
wieder mit allen Folgen überprüft werden müssen (Zimmermann, 2014).
3.3. Ablauf- und Terminplanung
17
Wird ein Parameter des Planungsnetzwerks geändert, dann hat das eine bestimmte Anzahl
weiterer Änderungen zur Folge. Diese Abweichungen werden immer weiter mit allen danach
folgenden Veränderungen bearbeitet, bis keine Änderungen mehr notwendig sind. Diese Vorgehensweise ist dem Backtracking der deskriptiven Planung sehr ähnlich und erfordert eine
konsistente, zyklenfreie Struktur.
Zum Beispiel hat eine Änderung der Anforderungen an eine Belüftungsanlage in einem
Gebäude weitreichende Folgen. Es müssen größere Lüftungskanäle installiert werden, die aber
unter den Unterzügen aus Platzgründen nicht mehr durchführbar sind. Es müssen Öffnungen
in den Unterzügen hergestellt werden, da die Deckenhöhe nicht ausreichend ist. Das wiederum macht eine größere Zahl an Unterzügen erforderlich und hat weitere Konsequenzen, die
das Material und die Statik betreffen (Zimmermann, 2014). Eine Anpassung ist erst möglich,
wenn alle daraus folgenden Festlegungen getroffen und überprüft worden sind.
3.3
Ablauf- und Terminplanung
Ablauf- und Terminplanung gehören zur Produktionsprozess- bzw. Organisationsplanung und
werden in gegenseitiger Abstimmung entwickelt. Der Terminplan stellt dabei die vom Auftraggeber erstellte Festschreibung der Meilensteine des Projekts im Bauvertrag dar.
Die Organisationsplanung fasst alle Aktivitäten zusammenfasst, in denen zeitliche und
räumliche Anordnung und Aufeinanderfolge von Prozessen geplant werden. Hier geschieht
zusätzlich die Zuweisung und gegenseitige Abgrenzung von zugehörigen Verantwortlichkeiten
einzelner Vorgänge (Zimmermann, 2014).
In der Ablaufplanung legt der Auftragnehmer den zeitlichen Fortgang von Vorgängen der Bauausführung fest. Es muss dabei die zugrundeliegende Projektstruktur berücksichtigt werden.
Zunächst werden dazu Vorgangsdauern berechnet und Anordnungsbeziehungen festgelegt.
Ein Vorgang ist ein Ablaufelement, das ein bestimmtes Geschehen beschreibt, z.B. die Herstellung einer Wand oder das Betonieren eines Fundaments. Anfang und Ende und damit die
Dauer eines Vorgangs sind definierte Größen im Ablaufplan.
3.3.1
Projektstrukturplan
Im Projektstrukturplan wird die zugrundeliegende Struktur wiedergegeben, auf der die zeitliche Planung beruht. In ihm wird der Bauauftrag mit all seine Anforderungen in Teilaufgaben
aufgegliedert, um die zu erbringenden Planungs-, Organisations- und Ausführungsleistungen
effektiver abwickeln zu können (Zimmermann, 2014).
3.3. Ablauf- und Terminplanung
18
Die Gliederung erfolgt mehrstufig; die kleinste Gliederungsebene stellt ein Arbeitspaket dar,
wie in Abbildung 3.5 zu sehen ist. Ein Arbeitspaket umfasst mehrere sachlich zusammengehörige, standardisierbare Tätigkeiten bzw. Vorgänge. Jedem Arbeitspaket ist ein Verantwortlicher zugeordnet, der die korrekte Ausführung der Prozesse überwacht und mit Verantwortlichen anderer Arbeitspakete kommuniziert.
Abbildung 3.5: Gliederungsebenen im Projektstrukturplan, Quelle: Zimmermann (2014)
Im Projektstrukturplan gib es keine Auskunft über die Reihenfolge oder genaue zeitliche
Abfolge der Arbeitspakete. Er hilft aber dabei, die Projektbearbeitung zu optimieren und
überhaupt den Ablauf planen und überwachen zu können. Die Vorgehensweise beim Aufstellen eines Ablaufplans ist dann folgende:
Zuerst werden die Vorgänge logisch miteinander verknüpft, vorerst ohne dabei auf Ressourcen zu achten. Danach müssen die Abhängigkeiten geprüft und Ressourcen wie Personal
und Geräte zugewiesen werden. Hier können bereits frühzeitig Schnittstellen und Konflikte
aufgedeckt werden. Anschließend werden die Durchführungsdauern der einzelnen Vorgänge,
zeitliche Spielräume und kritische Wege berechnet. Ein kritischer Pfad setzt sich dabei aus
Vorgängen zusammen, deren Änderung eine unmittelbare Verlängerung der Projektdauer zur
Folge hat.
Zu guter Letzt können in iterativer Vorgehensweise die Ablaufstrukturen optimiert werden,
z.B. durch Vertauschung der Reihenfolge oder Erhöhung von Kapazitäten. Der Ablaufplan
3.3. Ablauf- und Terminplanung
19
ist nach Verabschiedung für alle Beteiligten verbindlich und wird als Grundlage für jegliche
Steuerungsprozesse angesehen.
Die im folgenden vorgestellten verschiedenen Terminpläne dienen alle dem Zweck, die Ressourcen auf einer Baustelle optimal zu planen und zu steuern. Zusätzlich könnte auch die
Einsatzplanung von Geräten und Personal aufgestellt werden. Es stellt sich hierbei die Fragen nach der Anzahl an Arbeitskräfte, die zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt werden.
Oder nach der Zeitdauer, die ein Kran an einer Stelle benötigt wird und wie hoch dessen
Auslastung ist.
Diese Arbeit greift aus diesen zahlreichen Möglichkeiten als Thema die Bauüberwachung und
-steuerung heraus. Der Schwerpunkt wird dabei auf bauliche Terminpläne gelegt. Auf die
Zuteilung der Ressourcen selbst wird nicht näher eingegangen, da es bei der Automatisierung
der Bauüberwachung mehr um Abhängigkeiten geht, die aus technischen Zusammenhängen
folgen. Mehr zum Thema Abhängigkeiten wird in Abschnitt 3.4 erläutert.
3.3.2
Darstellungsarten
Die Ablauf- und Terminplanung soll vor allem zu einer übersichtlichen und sorgfältigen Projektarbeit beitragen. Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Einteilung der Arbeitspakete zu visualisieren, die in Abhängigkeit vom Projekt gewählt werden sollte.
Terminlisten
Die Terminliste stellt lediglich eine Auflistung der Vorgänge mit deren Anfangs- und Enddatum dar. Die Einträge werden nach dem Startdatum sortiert. Zusätzlich werden die Prozesse
nach ihrer technischen Abhängigkeit zusammengefasst und als Sammelvorgänge dargestellt.
Die Liste erhält dadurch eine weitere untergeordnete Struktur; es werden allerdings normalerweise keine weiteren Informationen zu den Wechselbeziehungen der einzelnen Prozesse
vermittelt (Zanner, 2014). Die Liste wird oft zur Meldung von Ist-Terminen beim Termincontrolling verwendet, weil sie einfach und übersichtlich ist. Abbildung 3.6 zeigt ein einfaches
Beispiel für eine Terminliste.
3.3. Ablauf- und Terminplanung
20
Abbildung 3.6: Terminliste, Quelle: Zanner (2014)
Balkendiagramme
Das Balkendiagramm, auch Gantt-Diagramm genannt, wird in der Baubranche am häufigsten
zur Visualisierung in der Produktionsprozessplanung verwendet (Zanner, 2014). In ihm werden Prozesse und Vorgänge als Balken dargestellt, wodurch sich die Ablaufplanung besonders
übersichtlich und gut strukturiert gestaltet. Für die Erstellung eines Balkendiagramms kann
aus verschiedenen Programmen ausgewählt werden, eines der bekanntesten ist MS Project.
Man unterscheidet beim Balkendiagramm zwischen Grob- und Feinplanung, sodass eine Gliederung in mehreren Ebenen entsteht. In der Grobplanung wird der Ablaufplan zunächst in
Bauabschnitte und einzelne Geschosse des Bauwerks unterteilt. Die Feinplanung stellt dazu
die Unterebene dar und fasst unterschiedliche, zum Abschnitt zugehörige Gewerke zusammen.
Die Länge und Lage der Balken repräsentieren auf einer Zeitachse die unterschiedlichen Dauern, Start- und Endtermine der Vorgänge. Die Anordnungsbeziehungen zwischen abhängigen
Prozessen werden über Pfeile ausgedrückt. Zusätzlich zu den konkreten Vorgängen werden in
der Regel auch andere Aktionen wie zum Beispiel die Übergabe von Plänen, Vertragsunterzeichnungen von Baubeteiligten oder andere Projektmeilensteine aufgeführt. Sinnvoll kann
auch die Gegenüberstellung von Soll- und Ist-Terminen im Rahmen vom Soll-Ist-Vergleich
sein (Zimmermann, 2014).
Abbildung 3.7 zeigt ein beispielhaftes Gantt-Diagramm, welches zusätzlich mit einer Terminliste kombiniert wurde. Ein wesentlicher Nachteil ist hier auch erkennbar: wichtige
Abhängigkeiten zwischen den Vorgängen können leicht übersehen werden. Um zwingende
Abhängigkeiten ungefährdet berücksichtigen zu können, müssen diese im Bauablauf vorher
schon konsequent durchdacht und für jeden Vorgang festgehalten werden.
3.3. Ablauf- und Terminplanung
21
Abbildung 3.7: Gantt- oder Balkendiagramm, Quelle: Zimmermann (2014)
Weg-Zeit-Diagramme
Weg-Zeit-Diagramme eignen sich besonders gut für Linienbaustellen, wie zum Beispiel
Straßen- oder Tunnelbaustellen. Die Diagramme verbinden dabei die topographische Ansicht mit einer Zeitachse. Im Gegensatz zum Balkendiagramm werden die Ausführungszeiten
vertikal dargestellt und der topographische Ausschnitt in der Horizontalen (Zanner, 2014).
Die Abläufe können auf diese Weise durch die vielfältigen zeitlichen und räumlichen Zusammenhänge mit einem Start- und Endort sowie einem Start- und Endtermin angegeben werden.
Die Vorgängen werden durch Geraden repräsentiert, wobei anhand der Steigung der Linien
die Produktionsgeschwindigkeit ermittelt werden kann. Vertikale Abschnitte zeigen zeitliche
Stillstände des Ablaufs an, wohingegen horizontale Abschnitte räumliche Aussparungen bzw.
Pufferzeiten bedeuten.
Man kann in Weg-Zeit-Diagrammen gegebenenfalls auftretende unzulässige Überschneidungen
im Ablaufplan gut identifizieren. Die Ordnung der Vorgänge entsprechend ihrer Struktur,
zum Beispiel nach Gewerken, ist hier nicht möglich. Abbildung 3.8 zeigt ein Beispiel für ein
Weg-Zeit-Diagramm anhand eines Brückenbaus mit Feldfabrik.
3.3. Ablauf- und Terminplanung
22
Abbildung 3.8: Weg-Zeit-Diagramm beim Bau einer Brücke, Quelle: Zanner (2014)
Volumen-Zeit-Diagramme
Statt der Wege können auch herzustellende Mengen über die benötigte Zeit dargestellt werden. Die Vorzüge des Weg-Zeit-Diagramms werden durch den Bezug auf das Produktionsvolumen auch für andere Projekte nutzbar, die sich nicht auf einen Weg beziehen (Zimmermann,
2014). Gut anwendbar ist dieses Konzept vor allem bei Erdbaustellen, zum Beispiel beim
Kanalbau mit großen Baugruben oder bei Projekten mit großen Betonvolumina.
Diese Darstellungsart wird weniger zur Planung als zur Auswertung des Fortschritts benutzt.
Produktionsgeschwindigkeiten können wieder anhand der Geradensteigungen ermittelt werden. Ein beispielhaftes Volumen-Zeit-Diagramm für Arbeiten im Stahlbetonbau ist in Abbildung 3.9 zu sehen.
3.3. Ablauf- und Terminplanung
23
Abbildung 3.9: Volumen-Zeit-Diagramm am Beispiel von Stahlbetonherstellung, Quelle: Zimmermann (2014)
Netzpläne
Die umfangreichste Darstellungsform eines Ablaufplans ist der Netzplan. In ihm werden Zusammenhänge und Strukturen des Ablaufplans besonders stark betont. Die Vorgänge werden
in 3x3-Matrizen notiert und ihre Beziehungen zueinander durch Pfeile angezeigt.
Netzpläne sind vor allem dazu nützlich, die unterschiedlichen kapazitiven und kausalen Anordnungsbeziehungen aufzuzeigen und dienen daher der Berechnung der zeitlichen Lage von
Vorgängen und Ereignissen. Aufgrund der dabei entstehenden umfangreichen Informationsfülle sind sie für Anschauungszwecke eher weniger geeignet.
Die Graphen spielen bei der mathematischen Berechnung für die Simulation komplexer Systeme aber eine wichtige Rolle. Im Zuge der Netzplananalyse können früheste und späteste
Anfangs- und Endzeitpunkte definiert, Pufferzeiten mit angegeben und kritische Produktionspfade identifiziert werden. Abbildung 3.10 zeigt einen typischen Netzplan. In Zimmermann
(2014) wird das Vorgehen zur Terminierung von Netzplänen näher beleuchtet.
Abbildung 3.10: Netwerkdiagramm, Quelle: Zimmermann (2014)
3.4. Beziehungen und Abhängigkeiten
3.4
24
Beziehungen und Abhängigkeiten
Die Vorgänge und Abläufe auf Baustellen sind häufig von vielen verschiedenen Faktoren
abhängig. Wurfele & Bielefeld (2007) definiert dazu vier Kategorien, die im Folgenden kurz
erläutert werden.
- technologisch bedingte, zwingende Abhängigkeiten: Solche können in keinem
Fall umgangen werden und sind daher die wichtigsten Beziehungen. Ein konkretes Beispiel am Bau dafür wäre, dass man das Dach eines Gebäudes erst bauen kann, wenn
die Wände darunter fertiggestellt worden sind.
- vorgegebene, externe Randbedingungen: Der Bauherr gibt im Bauvertrag mit der
Terminplanung bestimmte Meilensteine und Fristen vor. Es müssen außerdem Richtlinien und Gesetze eingehalten werden.
- kapazitätsbedingten Abhängigkeiten: Die Produktionsgeschwindigkeit hängt in
erster Linie vor allem vom Ressourceneinsatz ab. Bei diesen Einschränkungen geht
es zum Beispiel um das nicht ausreichende Vorhandensein von Baumaterialien, Personalengpässe oder die Auslastung von Baugeräten.
- terminplantechnischen Abhängigkeiten: Unter terminplantechnischen Abhängigkeiten versteht man im Allgemeinen Maßnahmen, die den Ablaufplan entzerren können.
Das wird beispielsweise durch den Einbau von Pufferzeiten zwischen den Prozessen
erreicht. Ressourcen können hierdurch ebenfalls angepasst werden.
Für die automatisierte Baufortschrittskontrolle spielen hauptsächlich die technologisch bedingten Abhängigkeiten bzw. kausalen Anordnungsbeziehungen eine Rolle, da sie für ein
aus konstruktionstechnischer Sicht fertig geplantes Gebäude nicht mehr abgewandelt werden
können.
Die anderen Abhängigkeiten sind zeitlicher bzw. finanzieller Natur und spielen trotz ihrer
Bedeutung für den Auftraggeber und das Bauprojekt an sich für die Automatisierung der
Bauüberwachung eine eher untergeordnete Rolle (Braun, 2013). Diese so genannten kapazitiven Anordnungsbeziehungen werden in dieser Arbeit daher nicht weiter vertieft.
3.4.1
Anordnungsbeziehungen
Wie bereits in den vorigen Abschnitten erklärt wurde, existieren zwischen den einzelnen Vorgängen Beziehungen in unterschiedlicher Ausprägung. Je nach Voraussetzungen für
die Zustände nachfolgender Vorgänge gibt es verschiedenartige Beziehungen (Zimmermann,
3.4. Beziehungen und Abhängigkeiten
25
2014). Diese so genannten Folgen werden in der DIN 69 900 definiert und die wichtigsten hier
kurz vorgestellt.
Eine Normalfolge beschreibt eine Anordnungsbeziehung vom Ende eines Prozesses zum Anfang seines Nachfolgers, der entweder direkt oder mit einem zeitlichen Abstand sich anschließt.
Als Beispiel sei in Abbildung 3.11 das Bewehren einer Stahlbetondecke mit anschließendem
Betonieren genannt.
Abbildung 3.11: Normalfolge, Quelle: Zimmermann (2014)
Bei einer Anfangsfolge verbindet man die Anfangstermine zweier aufeinanderfolgender
Vorgänge. Das sind Prozesse, die auf einer Baustelle quasi gleichzeitig stattfinden können,
wie zum Beispiel in Abbildung 3.12 der Beginn des Schalungsvorgangs einer Wand und die
Bewehrung der selben.
Abbildung 3.12: Anfangsfolge, Quelle: Zimmermann (2014)
Die Endfolge ist mit der Anfangsfolge vergleichbar, allerdings werden hierbei die Enden miteinander verknüpft. Abbildung 3.13 zeigt beispielsweise, dass die Oberflächen nach dem Betonieren unmittelbar geglättet werden, bevor der Betoniervorgang selbst beendet ist.
Abbildung 3.13: Endfolge, Quelle: Zimmermann (2014)
Sprungfolgen beschreiben Beziehungen zwischen dem Beginn eines Vorgangs und dem Ende
eines Nachfolgers. Aus dem Beginn der Baustelleneinrichtung und dem Ende des Räumens
3.4. Beziehungen und Abhängigkeiten
26
der Baustelle kann beispielsweise die Projektdauer bestimmt werden. Abbildung 3.14 stellt
eine typische Sprungfolge dar.
Abbildung 3.14: Sprungfolge, Quelle: Zimmermann (2014)
Abbildung 3.15 gibt einen Überblick der Darstellungen der Anordnungsbeziehungen in den
verschiedenen Ablaufplanungs-Diagrammen.
Abbildung 3.15: Übersicht der Anordnungsbeziehungen in verschiedenen Darstellungsformen, Quelle: Zanner (2014)
3.5. Probleme und Möglichkeiten bei Abweichungen
27
Durch die Anordnungsbeziehungen können im Zuge der Netzplananalyse die kritischen Wege
sowie vorhandene Zeitabstände im Bauablauf ermittelt werden. Ein kritischer Pfad setzt
sich aus Vorgängen zusammen, deren Verlängerung oder Verschiebung eine unmittelbare
Verlängerung der Projektdauer zur Folge haben (Zimmermann, 2014). Diese Vorgänge besitzen keine Puffer, sodass ihre frühste und späteste Lage im Ablaufplan identisch ist.
Anordnungsbeziehungen werden in der Datenbank durch Eintragen von Nachfolgern umgesetzt. Pufferzeiten sind bei den Prozessen selbst festgelegt. Die Umsetzung wird in Abschnitt
4.2 genauer beschrieben.
Zur Beurteilung von Störungen und deren Auswirkungen im Projektablauf müssen kritische
Wege und vorhandene Pufferzeiten bekannt sein.
3.4.2
Zeitabstände
Wie bei der Normalfolge kann bei allen anderen Anordnungsbeziehungen zwischen den
Vorgängen ein Zeitabstand liegen. Es kann sich hierbei um Puffer- bzw. Reservezeiten handeln, die bewusst eingeplant werden, um Ausgleich für unvorhersehbare Ereignisse zu schaffen.
Bestimmte Vorgänge können auch mit einem Mindestzeitabstand belegt sein, damit z.B. vor
dem Ausschalen sichergestellt werden kann, dass der Beton ausreichend ausgehärtet ist. Oder
es werden maximal zulässige Zeitabstände definiert, um bestimmte Vorgänge zu erzwingen,
die in einem bestimmten Zeitfenster unbedingt erledigt sein müssen. Beispielsweise ist das
Glätten von Betonoberflächen nur kurzzeitig nach dem Betonieren möglich. Dabei kann es
sich auch um Mindestzeitabstände handeln (Zimmermann, 2014).
Im Programm sind diese Aspekte schwer modellierbar bzw. mit einer großen Informationsfülle
behaftet und werden in diesem Zusammenhang zunächst stark vereinfacht umgesetzt.
3.5
Probleme und Möglichkeiten bei Abweichungen
Abweichungen sind im Bauablauf quasi vorprogrammiert, da alle Information, auf die sich
die Planung stützt, mit Unsicherheiten behaftet sind. Diese können nur schwer abgeschätzt
werden, da man bestimmten Ereignissen konkrete Wahrscheinlichkeiten zuordnen müsste.
Der Bauablauf kann sich dadurch entweder verzögern oder - falls Arbeiten schneller erledigt
sind als geplant - auch verkürzen.
3.5.1
Verzögerungen
Für einen Verzug im Bauablauf kann es mehrere Gründe geben. Es kann sich dabei zum
Beispiel um schlechte Witterungsverhältnisse handeln, die zum Planungszeitpunkt nicht vor-
3.5. Probleme und Möglichkeiten bei Abweichungen
28
hersagbar sind. Bei Lieferschwierigkeiten von Materialien kann ebenfalls nicht weitergearbeitet werden. Unvorhersehbare Ereignisse wie zum Beispiel Streiks des Personals oder schwere
Arbeitsunfälle können auch zu Verzögerungen des Bauablaufs führen.
Die Folgen einer Verzögerung können, falls nicht ausreichend Pufferzeiten eingeplant wurden,
die gesamte Ausführung zeitlich nach hinten verschieben.
Daraus ergeben sich gegebenenfalls finanzielle Schäden für die Projektbeteiligten. Daher ist
das Vorgehen bei Bauzeitverlängerungen in der Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen Abschnitt B (VOB/B) rechtlich geregelt. Es muss dabei unterschieden werden,
wem die Verzögerung bzw. Behinderung des Bauablaufs zuzuordnen ist. Je nachdem, ob die
Verzögerungen durch das mangelhafte Handeln des Auftragnehmers oder durch Fehler auf
Seiten des Auftraggebers entstehen, ergeben sich unterschiedliche Ansprüche. Zimmermann
(2016) erklärt die Zusammenhänge der VOB/B für ein besseres Verständnis der Rechtslage
genauer.
3.5.2
Verkürzung
Auf Baustellen können sich natürlich auch Ausführungszeiten für einzelne Prozesse verkürzen.
In diesem Fall kann versucht werden Folgeprozesse früher zu beginnen, um für schwierigere
Vorgänge mehr Pufferzeiten zu schaffen. Der frühere Start eines Prozesses setzt voraus, dass
all seine Vorgänger bereits abgeschlossen sind. Daher ist es sinnvoll, den Terminplan immer
aktuell zu halten, um schneller entsprechend reagieren zu können.
29
Kapitel 4
Umsetzung
Die in Kapitel 3 vorgestellten theoretischen Zusammenhänge wurden in MS Visual Studio
mit C# umgesetzt. Die für die Terminplanung und -aktualisierung benötigten Daten werden
über die Applikation aus einer Access-Datenbank geladen.
Problematisch bei der automatisierten Bauüberwachung ist die Unschärfe bei der Auswertung der Baustelleninformationen. Für eine optimale Fortschrittskontrolle benötigt man eine
durchgängige Erfassung des Ist-Zustands der Baustelle. Die relativ große Zeitspanne von einer Woche kann dazu führen, dass Differenzen im Soll-Ist-Abgleich entstehen. Nämlich dann,
wenn ein Bauteil, dass kurz nach dem letzten Einlesen fertiggestellt worden ist, eine ganze
Woche lang nicht in der Terminplanung mit berücksichtigt wird. Es empfiehlt sich daher eine
tägliche Datenaufnahme einzurichten.
Im Folgenden werden die technischen Grundlagen für die Programmierung des TerminAnpassungstools zusammengefasst.
4.1
4.1.1
Grundlagen
C#
C# ist eine allgemein anwendbare, typsichere, objektorientierte Programmiersprache und
wurde von Anders Hejlsberg im Auftrag von Microsoft entwickelt. Die Sprache C# ist eigentlich plattformneutral, wurde aber auf die Zusammenarbeit mit dem .NET Framework von
Microsoft ausgerichtet. Die Syntax von C# ist von C und C++ inspiriert und der englischen
Sprache sehr ähnlich. Die gute Lesbarkeit wird in Abbildung 4.1 im Beispiel-Code ersichtlich.
4.1. Grundlagen
30
Abbildung 4.1: C# Code-Beispiel für eine Konsolenausgabe, Quelle: Microsoft
Das Programm stellt eine einfache Konsolen-Anwendung dar, die den Text Hello World!“ in
”
einem Fenster ausgibt.
Im Wissenschaftsbereich und im OpenSource-Entwicklerkreis ist C# weit verbreitet. Es gibt
für diese Programmiersprache umfangreiche Bibliotheken, welche eine Sammlung an thematisch zusammengehöriger Funktionen und Klassen bieten.
C# nutzt das Konzept der Objektorientierung, um die Komplexität von Softwaresystemen
in den Griff zu bekommen. Der Denkansatz abstrahiert die Abläufe der realen Welt derart,
dass sie in einem Programm einfach abgebildet werden können (Theis, 2015).
Ein System wird durch die Beziehungen zwischen kooperierenden Objekten beschrieben. In
Abbildung 4.2 ist ein Beispiel für eine objektorientierte Modellierung zu sehen.
Abbildung 4.2: Objektorientierung: Die Klasse Auto mit einer Instanz
4.1. Grundlagen
31
In der Klasse Auto werden die Eigenschaften für ein solches Objekt definiert. Eine Klasse
stellt damit quasi den Bauplan für eine zugehörige Instanz dar, zum Beispiel für ein 1976
gebautes, rotes VW Käfer Cabrio mit 50 PS starkem Motor.
Durch die Abstraktion wird ein realer Sachverhalt auf seine wesentlichen Eigenschaften reduziert. Die so modellierten Objekte besitzen neben ihren Attributen zusätzlich bestimmte
Methoden, um mit ihrer Umwelt zu interagieren. Ein Objekt der Klasse Auto kann sich zum
Beispiel fortbewegen oder mit Kraftstoff betankt werden.
Objektorientierte Programmierung legt besonderen Wert auf die Kapselung der Daten. Das
bedeutet, dass die Attribute eines Objekts von außerhalb nicht sichtbar sind, sondern nur
über die zugehörigen Methoden mit der Umwelt in Kontakt treten können. Das ist wichtig,
um die Daten eines Objekts vor ungewollten Fremdzugriffen zu schützen.
Die Objektorientierung erlaubt es, bereits bekannte Klassen wiederzuverwenden und damit
Zeit und Kosten zu sparen. Durch den Vererbungsmechanismus können bereits bekannte
Eigenschaften und Methoden von Objekten für andere wiederverwendet werden (Breymann,
2015).
Eine weitere Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Vererbung auftritt, ist die Polymorphie. Sie erlaubt es, dem Bezeichner eines Objekts je nach Verwendungszweck unterschiedliche
Datentypen zuzuweisen.
Die drei Grundelemente Vererbung, Datenkapselung und Polymorphie, auf denen objektorientierte Programmiersprachen basieren, werden in (Lahres et al., 2015) genauer beschrieben.
4.1.2
Microsoft Visual Studio
Visual Studio ist eine komfortable Entwicklungsumgebung der Firma Microsoft für verschiedene Programmier-Hochsprachen, wie C++, C#, HTML und JavaScript. Sie verfügt unter
anderem über einen Editor mit dem Programmcodes erstellt werden können, einen Compiler,
der den Code in eine für den Computer ausführbare Form übersetzt und einen Debugger zur
Unterstützung der Fehlersuche (Theis, 2015).
Die im Zuge dieser Arbeit erstellte Anwendung ist eine Windows Presentation Foundation (WPF) Applikation. WPF ist Teil des .NET Frameworks und stellt Windows aktuelle Herangehensweise an Graphical User Interface (GUI) Plattformen dar. In Visual Studio
kann eine graphische Benutzeroberfläche mit verschiedenen Steuerelementen, wie zum Beispiel Textfeldern, Optionsschaltflächen oder Listenfeldern angelegt werden. WPF ist eine
Kombination aus XAML und einer beliebigen, von Visual Studio unterstützten Programmiersprache. XAML wird benutzt, um eine GUI zu beschreiben und ist daher ein wichtiger
Teil von WPF.
4.1. Grundlagen
32
Eine WPF-Applikation besteht aus einem XAML Dokument und einem dahinter liegenden
Code, die zusammen ein Window bzw. Fenster mit verschiedenen vom Entwickler implementierten Funktionen ergeben. Die XAML Datei beschreibt dabei die graphische Benutzeroberfläche, während mit dem dahinter liegenden Code alle Ereignisse bzw. Events gehandhabt
werden. Die Trennung von Aussehen und Logik sorgt für eine übersichtlichere Programmierung. Abbildung 4.3 zeigt einen Screenshot der Entwicklungsumgebung von Visual Studio.
Abbildung 4.3: Entwicklungsumgebung in Visual Studio
4.1.3
SQL
Die Structured Query Language (SQL) ist eine international standardisierte Datenbankabfragesprache, die bei der Erstellung und Bearbeitung von Datenbanken genutzt wird. Fast
alle gängigen Datenbanksysteme unterstützen SQL. Die Sprache stützt sich auf die relationale
Algebra, wobei der einfache Aufbau der Syntax die Arbeit im Datenbankmanagement erleichtert. Durch die Anwendung von SQL erreicht man Unabhängigkeit vom jeweils eingesetzten
Datenbankmanagementsystem (DBMS). Datenbestände können durch simple Abfragen beliebig geordnet und zusammengestellt werden.
4.1.4
Microsoft Access und Datenbanksysteme
Access ist ein Programm zur relationalen Datenbankentwicklung und -verwaltung von Microsoft. Es können damit Tabellen und Relationen für verschiedene Sachverhalte erstellt werden.
4.2. Datenbankaufbau und Relationen für die Anwendung
33
Diese können mit Informationen befüllt werden, um diese zentral bearbeiten und verwalten zu
können. Dabei kann im Gegensatz zu Excel mithilfe von einfachen Befehlen jede erdenkliche
Kombination von Informationen durch SQL-Abfragen geschaffen werden. Durch Einbinden
der ODCB-Bibliothek in Visual Studio können Abfrage-Befehle an die Datenbank ganz einfach übermittelt werden.
Bei großen Informationsmengen empfiehlt sich die Einführung einer Datenbank. Durch die
Nutzung von Datenbanken ergeben sich laut Unterstein & Matthiessen (2012) eine Reihe von
Vorteilen:
- Verringerung der Redundanz: Die Daten müssen nur an einer Stelle gepflegt werden. Das DBMS sorgt dafür, dass Daten nicht mehrfach gespeichert werden. Existierende Datensätze werden einfach aktualisiert.
- Automatische Konsistenzprüfung: Die eindeutige Zuordnung von Datensätzen
wird sichergestellt. Unter anderem wird ein Element mit einer bestimmten Identifikationsnummer versehen, anhand der es adressiert werden kann. Ein Primärschlüssel
sorgt für die eindeutige Identifizierbarkeit eines Objekts der Datenbank.
- Auswertung nach beliebigen Gesichtspunkten: Die Datenbank kann über interaktive Abfrageprogramme nach jeder beliebigen Zusammenstellung von Daten durchsucht
werden.
- Datenunabhängigkeit: Eine Erweiterung des Datenbankaufbaus erfordert keine
Änderung von anderen Programmen.
Die zentrale Verwaltung der Prozessdaten vereinfacht die Neuberechnung von Ablaufplänen
und ermöglicht die Erstellung einer Änderungshistorie. Der Aufbau der TerminplanungsDatenbank wird im folgende Abschnitt 4.2 beschrieben.
4.2
Datenbankaufbau und Relationen für die Anwendung
Für die Ablaufplanung hat sich zum Speichern und Überschreiben von Prozessdaten aufgrund
der Informationsfülle eine Datenbank angeboten. Außerdem erleichtert die Nutzung einer
Datenbank das Modellieren der Abhängigkeiten zwischen den Prozessen.
Abbildung 4.4 zeigt den schematischen Aufbau der Datenbank für die TerminplanungsApplikation. Zu den einzelnen Attributen ist in Klammern der jeweilige Datentyp angegeben.
4.2. Datenbankaufbau und Relationen für die Anwendung
34
Abbildung 4.4: Schematische Darstellung der Datenbank
Die Datenbank, auf die das Ablaufplan-Tool zugreift besteht aus drei Entitäten. Die Klassen
Processes“, History“ und Process Dependency“. Eine weitere Entität Change“ soll dazu
”
”
”
”
genutzt werden die einzelnen Terminänderungen zu speichern. Im folgenden werden die ersten
drei Klassen und ihre Beziehungen zueinander genauer vorgestellt:
- Processes: Die Klasse besitzt die beiden Primärschlüssel Hist ID und Pro ID anhand
derer die Prozesse zum jeweiligen Zeitpunkt eindeutig identifiziert werden können. Die
Tabelle enthält im wesentlichen Daten über die Prozesse. Dazu gehört eine kurze Beschreibung, das jeweilige Start- und Enddatum sowie die zugehörigen Pufferzeiten der
Vorgänge. Zusätzlich wird angegeben, ob ein Prozess schon einmal nach rechts verschoben wurde. Dazu wird in Abschnitt 4.3 Genaueres erklärt.
- History: Für die Planung und insbesondere für die Beurteilung der Abläufe in der Retrospektive ist nicht nur der aktuelle Stand, sondern auch die Entwicklung dahin von
Interesse. Aus diesem Grund wird in der Datenbank eine Historie der Planungsstände
geführt. Die Klasse History“ speichert für jeden Terminänderungsvorgang zusammen
”
mit einer fortlaufenden Hist ID einen Zeitstempel. Auf diese Weise kann jederzeit verfolgt werden, wann die aktuelle Version erstellt worden ist. Sie wird dazu genutzt, den
aktuellen Stand später im Programm zu laden und zu bearbeiten.
- Process Dependency: In der Klasse Process Dependency“ werden die Abhängigkeiten
”
zwischen den Prozessen eingetragen. Anhand der Pro ID kann identifiziert werden, welche anderen Prozesse durch eine Veränderung beeinflusst werden.
Die Verknüpfung zwischen den Bauteilen des BIM-Modells und den Prozessen der Ablaufplanung könnte realisiert werden, indem die Bauteile anhand ihrer ID zu den entsprechenden
4.3. Terminanpassungs-Tool
35
Prozessen zu denen sie gehören zugeordnet werden. Die Bauteile haben dann die Berechtigung, die Dauer der Prozesse zu manipulieren, falls sich Unterschiede zwischen Soll- und
Ist-Zustand auf der Baustelle ergeben.
4.3
Terminanpassungs-Tool
4.3.1
Datenimport
Für die Erstellung eines Ablaufplans müssen zuerst die erforderlichen Prozessdaten in die
Datenbank geladen werden. Das geschieht über den Button Prozessdaten laden“ im Start”
Menü. Es wird dabei eine Text-Datei eingelesen, in der die Prozesse strukturiert abgelegt
sind. Abbildung 4.5 zeigt ein Beispiel dafür; die oberste Zeile enthält die Beschriftung der
Spalten.
Abbildung 4.5: Text-File mit Prozessdaten zum Import in die Datenbank
Das Programm muss, bevor es die Prozesse in der Datenbank abspeichern kann, den Text
erst mit Hilfe der Regex.Split“ Funktion nach Zeilen und Einträgen aufteilen. Eine foreach”
Schleife liest dann Zeile für Zeile die einzelnen Einträge in die Datenbank. Für den Ladevorgang wird vorher ein eigener Datumsstempel angelegt. Nach dem Laden werden zusätzlich
aus den Start- und Endterminen feste Pufferzeiten für die Prozesse berechnet und in der
Datenbank zugeordnet.
4.3.2
Darstellung des Ablaufplans
Von denen in Abschnitt 3.3.2 beschriebenen Darstellungsarten eignet sich das GanttDiagramm am besten für die Visualisierung der Ablaufpläne. Um es nutzen zu können wurde
4.3. Terminanpassungs-Tool
36
die Funktionsbibliothek gantt“ zu den Referenzen des Programms hinzugefügt. Das Pa”
ket bietet zusätzliche zum Balkendiagramm einige praktische Möglichkeiten, wie zum Beispiel einen Kalender in dem das Anzeigedatum ausgewählt werden kann. Zum Zeichnen des
Gantt-Diagramms werden die Prozessdaten des aktuellen History-Zeitstempels aus der Datenbank abgefragt und dann geordnet nach ihrem Startdatum der Reihe nach als Balken in
das Diagramm eingefügt. Abbildung 4.6 zeigt ein beispielhaftes Gantt-Diagramm, das in der
Applikation erstellt wurde.
Abbildung 4.6: Gantt-Diagramm mit Beispielprozessen in der Applikation
4.3.3
Prozessänderungen
Für die Änderung von Prozessen wird ein eigenes Formular geöffnet; dieses ist in Abbildung
4.7 zu sehen. In der linken Liste stehen die Prozesse, die verändert werden können. Mit Hilfe
des Filters kann nach einem bestimmten Prozess gesucht werden. Um das Enddatum eines
Prozesses zu ändern, wählt man diesen in der linken Liste aus, gibt in der Mitte ein neues
Datum ein und fügt die Änderung zur rechten Liste hinzu.
4.3. Terminanpassungs-Tool
37
Abbildung 4.7: Im ProcessChange Fenster können Endtermine geändert werden
Mit der Bestätigung auf OK“ werden die Änderungen in die Datenbank übernommen. Dazu
”
muss zunächst ein neuer Datumsstempel erzeugt werden. Der alte Stand wird mit der neuen
Hist ID in die Prozesstabelle kopiert. Danach werden die Termine aller abhängigen Prozesse entsprechend angepasst. Die Funktionen, die die Neuberechnung der Planung ausführen,
werden im folgenden Abschnitt 4.3.4 erklärt.
4.3.4
Neuberechnung der Termine
Abbildung 4.8 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Berechnungen zur Terminanpassung. Die
einzelnen Funktionen werden in den folgenden Abschnitten genauer erläutert.
4.3. Terminanpassungs-Tool
38
Abbildung 4.8: Flussdiagramm für die Termin-Neuberechnung
Rekursive Anpassung der Nachfolger
Zwischen einzelnen Prozessen auf Baustellen existieren unterschiedliche Abhängigkeiten, wie
bereits in Abschnitt 3.4 vorgestellt wurde. Ändert sich das Enddatum eines Prozesses, müssen
alle die von ihm abhängigen Nachfolger sowie deren Nachfolger entsprechend angepasst werden.
Die beeinflussten Prozesse werden deshalb sukzessive aus der Datenbank ermittelt und dann
um die entsprechende Anzahl an Tagen verschoben. Dabei ruft sich die Funktion solange
selbst auf, bis kein abhängiger Vorgang mehr gefunden werden kann. In der Rekursion wird
4.3. Terminanpassungs-Tool
39
bei jedem Aufruf die ID des zuvor bearbeiteten Prozesses übergeben, um wiederum dessen
Nachfolger zu ermitteln.
Bei der Verschiebung von Prozessen gibt es im Wesentlichen zwei Szenarien. Entweder wird
eine Prozessdauer verlängert, wodurch die Folgeprozesse sich nach rechts auf der Zeitleiste
verschieben, oder ein Prozess endet früher, sodass seine Nachfolger nach links verschoben
werden können. Die Funktionen heißen dementsprechend MoveRight“ und MoveLeft“.
”
”
MoveRight
Bei einer Prozessverlängerung soll zuerst immer die Pufferzeit des geänderten Vorgangs genutzt werden. Erst wenn diese aufgebraucht ist, werden die Nachfolger um die entsprechende
Dauer verschoben. Es kann sich durch frühere Änderungen ergeben, dass zwischen den zugeordneten Puffern und den Abständen zwischen zwei Prozessen ein Unterschied entsteht. In
diesem Fall wird ebenfalls erst diese ungeplante Leerzeit ausgenutzt. Alle weiteren Nachfolger
werden dann um die selbe Zeitspanne nach rechts verschoben. Dabei wird in der Datenbank
gespeichert, ob ein Prozess schon einmal während der Neuberechnung verschoben wurde, um
mehrfache Änderungen zu vermeiden.
MoveLeft
Die Verkürzung eines Prozesses bedeutet, dass keine Pufferzeiten angegriffen werden müssen.
In der Applikation wurde festgelegt, dass vorhandene Pufferzeiten sich trotzdem nicht
verlängern, sondern es wird versucht durch die Umplanung alle nachfolgenden Vorgänge früher
abzuwickeln und so eventuell Kosten zu sparen oder Leerzeiten für spätere Verzögerungen zu
schaffen. Bei der Verschiebung der Nachfolgeprozesse muss zuallererst überprüft werden, ob
diese nicht noch andere Vorgänger besitzen, die eine Verschiebung nach links einschränken.
Die einzelnen Vorgänger sind dabei nicht alle von Bedeutung, sondern nur der späteste Endtermin der aus dieser Überprüfung hervorgeht.
Damit wird die theoretisch mögliche Verschiebung newDelaySpan“ zwischen den zwei be”
trachteten Prozessen berechnet. Diese kann sich von der eigentlich eingetragenen Verkürzung
unterscheiden. Je nachdem welche der beiden größer ist, wird im Programm über eine einfache Bedingung entschieden, um wie viele Tage der Nachfolger nach links verschoben, also
zeitlich vorverlegt werden darf.
4.3.5
Historie
In dem Sofware-Tool kann eine Historie der Prozesspläne eingesehen werden. Man kann dabei die aktuelle Planung und einen beliebig auswählbaren früheren Stand vergleichen. Die
4.3. Terminanpassungs-Tool
40
Daten werden dazu einfach in eine Liste geladen. Die folgende Abbildung 4.9 zeigt einen solchen beispielhaften Vergleich. Es wird der Zeitstempel des neusten und der gewählte Stand
angezeigt.
Es können hier außerdem die letzten geänderten Prozesse abgerufen werden. Diese werden
aus der in Abschnitt 4.2 kurz erwähnten Tabelle Change“ geladen. Sie enthält alle manuell
”
initiierten Terminänderungen, die in die Liste im ProcessChange“ Formular eingetragen
”
wurden.
Abbildung 4.9: Fenster in der die Historie angezeigt wird
41
Kapitel 5
Case Study
Das in Kapitel 4 vorgestellte Programm zur Terminplanung wird im Folgenden anhand der
Prozessdaten für den Rohbau eines bereits abgeschlossenen Bauprojekts im Münchner Stadtteil Maxvorstadt getestet.
5.1
Bauprojekt Karlstraße
Das Gebäude wird durch die Dachauer-, Augusten-und Karlstraße eingegrenzt. Der Entwurf
für den sechsstöckigen Neubau stammt aus dem Berliner Architekturbüro von Kühn Malvezzi
Architekten. Für die Bauausführung war die Firma Leitner Bauunternehmung beauftragt.
Abbildung 5.1 zeigt ein 3D-Bild des dreieckigen Baus mit den markant abgerundeten Ecken.
Abbildung 5.1: 3D-Ansicht des fertigstellten Bauprojekts, Quelle: googlemaps, am 20.07.2016 abgerufen
5.2. Änderungsbeispiele
5.2
42
Änderungsbeispiele
Es werden im Folgenden einige Szenarien von Ablaufveränderungen geprüft. Dazu werden
die Daten des Bauprojekts in der Karlstraße genutzt. Betrachtet werden unter anderem zwei
einfache Verschiebungen, die Verlängerung und Verkürzung von Prozessen mit einfacher 1:1Abhängigkeit und eine Verlängerung mit zwei abhängigen Nachfolgern.
5.2.1
Veränderungen bei 1:1-Beziehungen
Abbildung 5.2 zeigt die Ausgangslage für die drei folgenden Beispiel-Änderungen. Die angezeigten Prozesse besitzen jeweils nur einen Vorgänger.
Abbildung 5.2: Grundzustand vor der Verschiebung
Im ersten Szenario wird der Prozess 3 Oberer Aussteifungsrahmen“ um einen Tag verlängert,
”
sodass sich aufgrund der ausreichenden Pufferzeit von einem Tag keine terminlichen
Änderungen der Nachfolger ergeben. Die zugehörige Pufferzeit wird dabei auf null Tage reduziert. Abbildung 5.3 zeigt das Ergebnis im Gantt-Diagramm.
5.2. Änderungsbeispiele
43
Abbildung 5.3: Verlängerung von Prozess 3 um einen Tag
Wird der Prozess 3 Oberer Aussteifungsrahmen“ um drei Tage verlängert, dann reicht die
”
zugeordnete Pufferzeit nicht mehr aus und die Nachfolger müssen ebenfalls angeglichen werden. Die folgenden Prozesse werden dabei um zwei Tage nach rechts verschoben, weil die
Pufferzeit von Prozess 3 ausgenutzt wird. Die restlichen Puffer sind den anderen Prozessen
zugeordnet und werden bei einer Verschiebung durch einen anderen Vorgang nicht in Anspruch genommen. Abbildung 5.4 zeigt den neuen Terminplan.
Abbildung 5.4: Verlängerung von Prozess 3 um drei Tage
Im nächsten Beispiel verkürzt sich die Dauer des Prozesses 5 Aushub bis unter Gurt“ um
”
zwei Tage. Die Pufferzeiten werden dabei nicht verändert, es verschieben sich lediglich die
Nachfolgeprozesse um 2 Tage nach links. Abbildung 5.5 zeigt den Endzustand nach der Verschiebung.
5.2. Änderungsbeispiele
44
Abbildung 5.5: Verkürzung von Prozess 5 um zwei Tage
5.2.2
Veränderungen bei 1:n-Beziehungen
Im folgenden Szenario besitzt der Prozess 6 Unterer Aussteifungsrahmen“ zwei Nachfolger,
”
nämlich 7 Aushärtezeit Aussteifungsrahmen“ und 13 Tiefparker Waende EG“. In Abbil”
”
dung 5.6 ist der Grundzustand der Planung dargestellt.
Abbildung 5.6: Verschiebungen bei 1:n-Beziehungen - Ausgangslage
Es wird nun der Prozess 6 Unterer Aussteifungsrahmen“ um vier Tage mehr Zeit benötigen.
”
Die rekursive Funktion ProcessCalculation Do“ bearbeitet dabei zuerst die Verschiebung des
”
Nachfolger Prozess 7 um insgesamt drei Tage, die Pufferzeit von Prozess 6 wird dabei auf null
gesetzt. Bei der Änderung von Prozess 13 kann dann nicht mehr die Pufferzeit berücksichtigt
werden, aber im Programm wird erkannt, dass eine Leerzeit zwischen altem Enddatum von
Prozess 6 und dem Startdatum von Prozess 13 von einem Tag bestanden hat. Prozess 13 wird
also ebenfalls um die richtige Anzahl an Tagen, nämlich drei, nach rechts verschoben. Das
zugehörige Balkendiagramm ist in Abbildung 5.7 zu sehen.
5.2. Änderungsbeispiele
45
Abbildung 5.7: Verlängerung um vier Tage bei 1:n-Beziehungen
Es lassen sich auch kompliziertere Zusammenhänge mit dem Programm anpassen, die in dem
Bauprojekt allerdings nicht vorhanden sind. In einem konkreten Beispiel, beim Herstellen einer Stahlbetondecke, ist der Prozess Betonieren“ von den beiden Prozessen Schalung“ und
”
”
Bewehrung“ abhängig. Der Vorgang Schalung soll nun um zwei Tage verkürzt werden. Das
”
Programm prüft nun, bevor es den Prozess Betonieren“ verschiebt, ob es Vorgänger gibt, die
”
ein Verschieben um zwei Tage noch links nicht gestatten. Es wird nach dem spätesten Endtermin in der Datenbank gesucht und dann nur soweit verschoben, wie mit Berücksichtigung
der jeweiligen Pufferzeiten möglich ist. Abbildung 5.8 zeigt diesen Fall in der Ausgangslage
und das Ergebnis des Anpassungsvorgangs.
Abbildung 5.8: fiktives Prozessbeispiel - oben: Anfangszustand, unten: Änderung
46
Kapitel 6
Zusammenfassung und Ausblick
6.1
Zusammenfassung
Die aktuellen Entwicklungen in der Baubranche sehen die standardmäßige Einführung von
Building Information Modeling (BIM) für die Durchführung von Bauprojekten vor. Es ergeben sich dadurch viele Möglichkeiten, um Bauabläufe effizienter zu gestalten.
Diese Bachelorthesis befasst sich im Zuge der Baufortschrittskontrolle mit der Terminanpassung während der Bauausführung.
Es wird versucht, für das Forschungsprojekt ProgressTrack“ ein Konzept zu entwickeln mit
”
dem bei Änderungen die Terminplanung intelligent angepasst werden kann. Für die Neuberechnung des Terminplans wird der Soll-Ist-Abgleich von der überwachten Baustelle benötigt.
Die Daten können durch ProgressTrack“ über einen Vergleich zwischen Punktwolkenaufnah”
men und einem BIM-Modell bereitgestellt werden.
Besonderes Augenmerk bei der Ablaufplanung wird auf die Modellierung der Abhängigkeiten
zwischen den Prozessen gelegt. Die Arbeit befasst sich dazu intensiv mit der Theorie, die
hinter der Planung und Bauüberwachung steht. Dazu gehören in diesem Zusammenhang vor
allem die unterschiedlichen Arten von Anordnungsbeziehungen.
Es wurde eine Applikation umgesetzt, die die Neuberechnung von Prozessterminen bewerkstelligen kann. Damit soll die Automatisierung der Bauüberwachung unterstützt werden.
Das Programm ist so aufgebaut, dass dem Nutzer keine besonderen Vorkenntnisse abverlangt
werden. Prozessdaten können über einfache Funktionen geladen und bearbeitet werden. Der
aktuelle Planungsstand kann mit Hilfe der Historie jederzeit mit älteren Terminplänen verglichen werden.
6.2. Fazit
47
Abschließend wird mit unterschiedlichen Änderungsszenarien in einem realen Bauprojekt die
Funktionstüchtigkeit der Anwendung nachgewiesen. Es werden dabei die Anpassungen in
Gantt-Charts abgebildet und erklärt, wie das Programm bei der Berechnung genau vorgeht.
6.2
Fazit
Die Modellierung der einzelnen Anordnungsbeziehungen sorgt für eine fehlerfreie Anpassung
der Prozesse. Die Applikation kann zur Unterstützung der Bauüberwachung durch eine kluge
Neuberechnung dienen. Mit der Verknüpfung von Bauteilen und Prozessen in einer Datenbank
ist das Planungstool einfach mit dem ProgressTrack“ zu verbinden.
”
Im Umfang dieser Arbeit konnte auf manche Aspekte nicht mehr eingegangen werden, somit
ist das Tool noch ausbaufähig. Im folgenden Abschnitt wird deshalb auf einige Verbesserungsmöglichkeiten für die Terminplanungs-Applikation eingegangen.
6.3
6.3.1
Ausblick
Verbesserung der Darstellung im Gantt-Diagramm
Die Ordnung der Prozesse ist derzeit eher einfach gestaltet, weshalb sie beim Darstellen
von mehreren Prozessen sehr unübersichtlich werden kann. Es wäre wünschenswert, wenn
Prozesse nach bestimmten Sinnabschnitten, wie z.B. Gewerken oder Stockwerken, sortiert
abgebildet würden. Es gibt dazu bereits jetzt die Möglichkeit entsprechende Oberprozesse“
”
in dem Diagramm auf- und zuzuklappen.
Auch die Zuordnung der Abhängigkeiten ist bisher im Diagramm nicht ersichtlich. Üblicherweise
werden im Gantt-Diagramm die Abhängigkeiten durch dünne Linien als Verbindung zwischen
den abhängigen Prozessen dargestellt. Das könnte die Zusammenhänge klarer gestalten.
6.3.2
Einpflegen der Daten
Die Daten werden aktuell über eine txt.-Datei in die Datenbank eingelesen. Die Projektplanung liegt aber meist in anderen Dateiformaten vor, wie zum Beispiel dem mpp.-Format in
MS Project. Eine Anpassung der Funktion zum Laden der Prozessdaten könnte die Arbeit
in der Bauüberwachung erheblich vereinfachen.
6.3. Ausblick
6.3.3
48
Umsetzung von Anfangsfolgen
Anfangsfolgen sind momentan im Programm nicht ausreichend umgesetzt worden.
Man könnte aber in der Datenbank eine zusätzlich Tabelle einführen, in der notiert wird, ob
ein Prozess vom Start- oder Enddatum seines Vorgängers beeinflusst wird. Dadurch können
alle Arten von Folgen genau abgebildet werden.
6.3.4
Besondere Termine
In der Terminplanung sollten Meilensteine und Fristen besonders hervorgehoben werden.
Durch das Einfügen von solchen wichtigen Terminen kann aus der Planung eventuell abgeschätzt werden, welche rechtlichen Folgen aus einem Nicht-Einhalten der vertraglich geregelten Vorgaben zu erwarten sind.
6.3.5
Ausbau der Historie
Es bietet sich an, die Funktion zum Vergleich von Terminplanungszuständen weiter auszubauen. Die Aufzeichnung kann einen Beitrag für die Forschung an der Automatisierung der
Planung selbst liefern. Die Daten über die Ablaufänderungen können dazu genutzt werden
bestimmte Regeln aufzustellen, durch die geeignete Planungsalternativen für jede Situation
am Bau entwickelt werden können.
Man könnte durch die Historie für eine bessere Transparenz der Planung sorgen. Das kann
bei Rechtsstreits sehr hilfreich sein, denn durch die genaue Auflistung von Änderungen in
Verbindung mit den Gründen kann genau nachvollzogen werden, wann welche Verzögerung
durch wessen Schuld entstanden ist.
49
Anhang A
Datenträger
Auf der beigefügten CD befinden sich folgende Unterlagen:
- Die vorliegende Thesis [PDF]
- Die Terminplanungs-Applikation
- Die zugehörige Datenbank
- Text-Dateien mit Prozessdaten
LITERATURVERZEICHNIS
50
Literaturverzeichnis
Autodesk (2002). Building Information Modeling.
Borrmann, A., Koch, C., König, M. & Beetz, J. (2015). Building Information Modeling.
Braun, A. (2013). Entwicklung eines 4D-BIM-Viewers mit graphbezogener Darstellung von
Bauabläufen und - alternativen.
Braun, A., Tuttas, S., Borrmann, A. & Stilla, U. (2015). A concept for automated construction
progress monitoring using BIM-based geometric constraints and photogrammetric point
clouds. ITcon 20(8), S. 68–79.
Breymann, U. (2015). Der C++-Programmierer: C++ lernen – professionell anwenden –
Lösungen nutzen.
Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R. & Liston, K. (2011). BIM Handbook: A Guide to Building
Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors.
Lahres, B., Rayman, G. & Strich, S. (2015). Objektorientierte Programmierung: Das Umfassende Handbuch.
Theis, T. (2015). Einstieg in C# mit Visual Studio 2015.
Unterstein, M. & Matthiessen, G. (2012). Relationale Datenbanken und SQL in Theorie und
Praxis.
van Nederveen, G. & F.P.Tolman (1992). Modelling multiple views on buildings. Automation
in Construction 1.
Wurfele, F. & Bielefeld, B. (2007). Bauobjektüberwachung: Kosten, Qualitäten, Termine,
Organisation, Leistungsinhalt, Rechtsgrundlagen, Haftung und Vergütung.
Zanner, C. (2014). Rechte aus gestörtem Bauablauf nach Ansprüchen.
Zimmermann, J. (2014). Grundlagen der prozessorientierten Planung und Organisation Grundmodul.
Zimmermann, J. (2016).
Ergänzungskurs Bauprozessmanagement: Projektrealisierung,
Kosten-und Leistungsrechnung.
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
51
Abbildungsverzeichnis
2.1
Lebenszyklus eines Gebäudes im BIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2
Vergleich: Planungsaufwand von konventioneller Planung und BIM-unterstützer
Planung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1
7
9
Prinzip des Backtrackings als systematisches Lösungsverfahren, Quelle: Zimmermann (2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.2
Objektorientierte Formulierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
3.3
Prozessorientierter Planungsansatz, Quelle: Zimmermann (2014) . . . . . . .
15
3.4
Prozess mit zugehörigen Bestandteilen und Beziehungen, Quelle: Zimmermann
(2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
3.5
Gliederungsebenen im Projektstrukturplan, Quelle: Zimmermann (2014) . . .
18
3.6
Terminliste, Quelle: Zanner (2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
3.7
Gantt- oder Balkendiagramm, Quelle: Zimmermann (2014) . . . . . . . . . .
21
3.8
Weg-Zeit-Diagramm beim Bau einer Brücke, Quelle: Zanner (2014) . . . . . .
22
3.9
Volumen-Zeit-Diagramm am Beispiel von Stahlbetonherstellung, Quelle: Zimmermann (2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
3.10 Netwerkdiagramm, Quelle: Zimmermann (2014) . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
3.11 Normalfolge, Quelle: Zimmermann (2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
3.12 Anfangsfolge, Quelle: Zimmermann (2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
3.13 Endfolge, Quelle: Zimmermann (2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
3.14 Sprungfolge, Quelle: Zimmermann (2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
52
3.15 Übersicht der Anordnungsbeziehungen in verschiedenen Darstellungsformen,
Quelle: Zanner (2014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.1
C# Code-Beispiel für eine Konsolenausgabe, Quelle: Microsoft . . . . . . . .
30
4.2
Objektorientierung: Die Klasse Auto mit einer Instanz . . . . . . . . . . . . .
30
4.3
Entwicklungsumgebung in Visual Studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
4.4
Schematische Darstellung der Datenbank
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
4.5
Text-File mit Prozessdaten zum Import in die Datenbank . . . . . . . . . . .
35
4.6
Gantt-Diagramm mit Beispielprozessen in der Applikation . . . . . . . . . . .
36
4.7
Im ProcessChange Fenster können Endtermine geändert werden . . . . . . . .
37
4.8
Flussdiagramm für die Termin-Neuberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
4.9
Fenster in der die Historie angezeigt wird . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
5.1
3D-Ansicht des fertigstellten Bauprojekts, Quelle: googlemaps, am 20.07.2016
abgerufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
5.2
Grundzustand vor der Verschiebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
5.3
Verlängerung von Prozess 3 um einen Tag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.4
Verlängerung von Prozess 3 um drei Tage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.5
Verkürzung von Prozess 5 um zwei Tage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.6
Verschiebungen bei 1:n-Beziehungen - Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . .
44
5.7
Verlängerung um vier Tage bei 1:n-Beziehungen . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
5.8
fiktives Prozessbeispiel - oben: Anfangszustand, unten: Änderung . . . . . . .
45
Eidesstattliche Erklärung
Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Bachelor-Thesis selbstständig angefertigt habe.
Es wurden nur die in der Arbeit ausdrücklich benannten Quellen und Hilfsmittel benutzt.
Wörtlich oder sinngemäß übernommenes Gedankengut habe ich als solches kenntlich gemacht.
Ich versichere außerdem, dass die vorliegende Arbeit noch nicht einem anderen Prüfungsverfahren zugrunde gelegen hat.
Michael Sedlmair
Michael Sedlmair