Digitalisierung entlang der Bau Supply Chain

Anders als andere Branchen steht die Bauwirtschaft erst am Beginn der Digitalisierung. Während die Diskussion um Industrie 4.0 Automobilwirtschaft, Maschinenbau und Anlagenbau, aber auch Dienstleistungsbranchen, elektrisiert, hinkt die Baubranche hier scheinbar hinterher. Es wäre aber zu kurz gesprungen, die Baubranche als rückständig zu betrachten, gibt es doch eine ganze Reihe sehr guter Gründe, warum die Digitalisierung hier nur schleppend Einzug hält.

Als wesentliche dieser Gründe seien hier nur drei erläutert:

In der Bauwirtschaft werden in der Regel Unikate bzw. Kleinstserien produziert. Gebäude sind immer individuell an den Wünschen des Bauherrn ausgerichtet. Zwar verlassen auch in der Automobilindustrie äußerst selten zwei identische Fahrzeuge die Produktionslinie, aber die Unterschiede stecken dann doch meist im Detail. Hier unterscheidet sich die Bauwirtschaft von anderen Branchen, das erschwert Standardisierung und damit auch Digitalisierung.

Die Ortsbindung der Produktion zwingt ausführende Bauunternehmen dazu, alle Materialien, Maschinen, Hilfsmittel und das Personal zum Produkt hin zu bewegen.

Der logistische Aufwand ist enorm. Das Management von Materialbewegungen muss völlig anders gedacht werden als in der stationären Industrie, da das Produkt selbst nicht bewegt werden kann.

Die enorm feingliedrige Arbeitsteiligkeit orientiert sich an einer Gewerkelogik. Diese führt dazu, dass Arbeiten parallel oder bestenfalls optimal abgestimmt sequenziell auf engstem Raum – der Baustelle – abgewickelt werden. Das erfordert einen enormen Koordinations- und Planungsaufwand.

Erschwert wird dieser dadurch, dass jedes Gewerk seine eigene Versorgungskette oder Supply Chain aufbaut und dass die Kooperation zwischen den Gewerken sehr flüchtig ist. D.h., dass sich quasi für jedes Bauwerk neue Partner finden. Die Versorgungsketten dieser Wertschöpfungspartner laufen ebenfalls auf dem beengten Raum einer Baustelle zusammen und müssen abgestimmt werden.

Mit Blick auf die Digitalisierung wird das Merkmal der Wertschöpfungstiefe und damit die hohe Spezialisierung der Bauunternehmen gelegentlich unterschätzt. Hierin liegt ein wesentliches Hindernis bei der Erschließung von Potenzialen, welche digitale Werkzeuge insbesondere in der Bauwirtschaft bieten.

Hier spielt das Stichwort der integrierten Planung eine große Rolle. In anderen Branchen erfolgen die Planung und die Produktion im selben Unternehmen. Folglich werden auch dieselben oder kompatiblen Softwaretools genutzt und Planungsschritte können gemeinsam mit Produktionsverantwortlichen, also integriert, durchlaufen werden. In der Bauwirtschaft wird die Planung meist von selbstständigen Büros durchgeführt. In der Regel ist der fertige Plan Grundlage der Vergabe: Ausführende Unternehmen können keinen oder nur geringen Einfluss auf die Planung nehmen.

In der folgenden Abbildung finden sich diese und weitere Merkmale der Bauwirtschaft farblich hinterlegt. Hier ist ebenfalls angezeigt, welche Art der Merkmalsausprägungen günstig für Standardisierung und Digitalisierung ist. Dabei hat die Bauwirtschaft offensichtlich besonders herausfordernde Vorbedingungen:

Aber trotz dieser schwierigen Bedingungen sprechen technische Entwicklungen dafür, dass auch in der Bauwirtschaft entlang der Versorgungsketten zukünftig digitale Hilfsmittel eine größere Rolle spielen werden. Stärkstes Argument hierfür sind Effizienzsteigerungsmöglichkeiten, die diesen Hilfsmitteln zugesprochen werden. Ganz konkret treiben mit BIM (vgl. unten), dem Onlinehandel und mobilen Technologien drei Entwicklungen die Digitalisierung der Bauwirtschaft voran.

Treiber der Digitalisierung in der Bauwirtschaft

Bereits in den 90er-Jahren des letzten Jahrhunderts wurde in Zeitstudien gezeigt, dass Bautrupps sehr viel Zeit mit Tätigkeiten verbringen, die nicht den produktiven Kerntätigkeiten zugerechnet werden können. So verbrachten die Bautrupps aus der betrachteten Stichprobe ca. 40 Prozent ihrer Zeit mit logistischen Tätigkeiten. Nach einer Logik des Lean Managements also mit nicht wertschöpfenden Tätigkeiten oder härter: mit Verschwendung.

Eine neuere Erhebung der Hochschule Augsburg fokussierte Poliere auf Baustellen und hat ebenfalls sehr hohe Zeitanteile außerhalb der produktiven Kerntätigkeit gezeigt. Poliere dieser Stichprobe verbrachten im Mittel 2 Stunden Zeit auf der Baustelle mit Logistik, Klärungs-Telefonaten und Dokumenta­tionsaufgaben:

Beide Erhebungen zeigen Potenziale, die durch verbesserte Prozesse und Digitalisierung entlang der Bau Supply Chain zu heben sind. Grund genug für einige Bauunternehmen, über genau diese Abläufe nachzudenken.

Entscheidender Enabler kann hier auch die Verfügbarkeit von mobilen Technologien auf der Baustelle sein. Vor ca. 10 Jahren war es noch ein großes Thema, welches mobile Gerät auf der Baustelle genutzt werden kann. Heute kann davon ausgegangen werden, dass mindestens jeder dritte Mitarbeiter auf der Baustelle ein Smartphone bei sich trägt; Tendenz steigend. Eine Infrastruktur wäre also gegeben.

Enorme Dynamik im Thema Digitalisierung kommt von Seiten der Bauherren. So hat bspw. Alexander Dobrindt, Bundesminister für Verkehr und digitale Infrastruktur, angekündigt, bis 2020 alle öffentlichen Bauvorhaben seines Hauses – und zudem auch die Bauaktivitäten der Deutschen Bahn – nur noch an Unternehmen zu vergeben, die mit BIM arbeiten.

BIM steht für Building Information Modeling und bezeichnet eine innovative Planungsmethodik. Aktuell arbeiten verschiedene Planer, fokussiert auf ihre jeweilige Sicht, einen zweidimensionalen Plan aus. Die unterschiedlichen Pläne können bei Änderungen nur schwer synchronisiert werden. Damit wird es sehr schwierig, alle Pläne permanent aktuell und auf dem gleichen Stand zu halten. BIM soll all diese sichten und in einem 3D-Modell zusammenfassen. Dieses 3D-Modell ist dann die Basis für alle Planer und somit das einzig gültige Planungsdokument (single source of truth). Durch diese Methodik kann die Planungsphase deutlich effizienter abgewickelt werden. Das daraus hervorgehende 3D-Gebäudemodell soll zudem auch für eine verbesserte und effizientere Bauausführung und auch Betriebsphase genutzt werden.

Offen ist dabei, inwiefern BIM operative Prozesse im Bauablauf effizienter machen kann. Auf den Punkt gebracht ist also nach wie vor unklar, wie BIM die oben angesprochenen Ineffizienzen beseitigen kann. Angetrieben von dieser Fragestellung, beschäftigen sich bauausführende Unternehmen und Handwerksbetriebe vermehrt mit Möglichkeiten zur Digitalisierung ihrer Arbeitsabläufe und der Nutzung von BIM-Modellen.

Stromaufwärts der Wertschöpfungskette ist BIM weniger präsent. Zulieferer der Bauunternehmen und Handwerker ist in der Regel der Baustoff-Fachhandel und/oder direkt die Hersteller von Baumaterialien. Wie in anderen Bereichen des Handels auch, dominieren hier die Stichworte Multi- und Omnichannel die Aktivitäten im Bereich Digitalisierung.

Letztlich geht es da­rum, altbekannte Vertriebswege mit Onlineangeboten zu ergänzen und die verschiedenen Vertriebswege dann zu vernetzen. Omnipräsent ist hier Amazon, als DER Orientierungspunkt für die Leistungsfähigkeit eines Onlineangebotes. Diese Entwicklung führt im Baustoff-Fachhandel aktuell dazu, dass logistische Prozesse und deren digitale Unterstützung neu gedacht werden.

Smart-Phone, BIM und Onlinehandel als Treiber führen in Summe zu einer neuen Dynamik entlang der Bau Supply Chain hinsichtlich der Digita­lisierungsbemühungen eben auch und gerade mit Blick auf unternehmensübergreifende Lösungen.

Aktueller Stand der Digitalisierung

In 25 Experteninterviews hat die Forschungsgruppe für optimierte Wertschöpfung HSAOps der Hochschule Augsburg den Stand der Digitalisierung entlang der Bau Supply Chain betrachtet. Befragt wurden dabei 25 Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette.

Anders als der klassische Produktionsverbindungshandel hat der Baustoff-Fachhandel einen zahlenmäßig sehr großen Markt mit vielen Klein- und Kleinstbetrieben. Dies ist für die Standardisierung und Digitalisierung von Prozessen eine weitere, oben nicht genannte Herausforderung. In der Befragung hat sich zudem gezeigt, dass nach wie vor bevorzugt per Telefon Material bestellt wird. Das gilt für die Schnittstelle zwischen Verarbeiter und Handel gleichermaßen wie für Handel und Hersteller.

Handelsunternehmen und Hersteller nutzen unterschiedliche ERP-Systeme bzw. Warenwirtschaftssys-teme, dennoch wäre hier eine Infrastruktur gegeben, um eine digitale Abwicklung der Lieferbeziehung zu ermöglichen. Genau daran wird aktuell auch gearbeitet, allerdings setzt dies die Nutzung gemeinsamer Artikelstammdaten voraus. Eine große Hürde, die schwer zu nehmen ist. Aber auch in diesem Bereich zeichnen sich Lösungen ab, wie z.B. die Nutzung der Baudatenbank. Erklärtes Ziel einer verbesserten Kooperation zwischen Hersteller und Handel ist die Nutzung von EANCOM-Standards zur Abwicklung der digitalen Ebene der Lieferbe­ziehung.

Anders gestaltet sich die Schnittstelle zwischen Handel und Verarbeitern. Gerade bei kleinen Handwerksbetrieben – die einen großen Anteil an den Verarbeitern und der hier erstellten Leistung repräsentieren – ist die Nutzung von Softwaresystemen zur Unterstützung der Warenwirtschaft nicht weit ver­breitet. Hier kommen eher Systeme zum Einsatz, die beispielsweise die Lohnbuchhaltung unterstützen. Resultat ist, dass hier die Infrastruktur für eine digitalisierte Abwicklung der Liefer­beziehungen nicht gegeben ist.

Dieser Mangel an Digitalisierung manifestiert sich in fehleranfälligen Prozessen und den daraus folgenden Sonderprozessen. Nicht korrekt bestellte Ware in Menge oder Qualität wird von der Baustelle aus nachbestellt. Dies führt z.B. zu Klärungstelefonaten.

Hinzu kommen Unklarheiten zum Verbleib oder dem Lieferstatus der bestellten Lieferungen. Auch hier wird im Zweifel telefonisch nachgefragt, weil Informationen zur Bestellung fehlen. Entsteht ein akuter Materialengpass, dann wird im Zweifel durch das Baustellenpersonal Material vom nahegelegenen Fachhandel beschafft. Ein aufwändiger Sonderprozess, der allerdings als selbstverständlich wahrgenommen wird.

Im Baustoff-Fachhandel wird deutlich, dass sich die Branche aktuell in Richtung Digitalisierung bewegt. Kernprozess des Fachhandels ist die Abwicklung der Logistik in Form von Lagerwirtschaft und Distribution zum Bauhof oder direkt zur Baustelle. Handelsunternehmen sind hier unterschiedlich weit in der Digitalisierung ihrer internen Prozesse. Das bezieht sich bspw. auf die Dokumentation der Wareneingangskontrolle, auf Kommissionierprozesse und das damit verbundene Bestandsmanagement.

Die Fakturierung entlang der Kette erfolgt heute noch zumeist per postalisch versandter Rechnung. Auch hier wird zunehmend elektronischer Versand angeboten, aber insbesondere auf der Schnittstelle zu den verarbeitenden Betrieben wird der Postweg (noch) bevorzugt.

Potenziale und Handlungsempfehlungen

Da BIM die Planungsphase integriert hat, gilt es nun das Potenzial Digitalisierung entlang der gesamten Kette effizienzsteigernd nutzbar zu machen: Die Vision ist, dass aus einem digitalen BIM-Modell gewerkeorientiert oder bauabschnittsweise benötigte Materialien im Sinne von Stücklisten extrahiert werden können und zu den Zulieferern weitergereicht werden können.

Wenn BIM dann auch Informationen zum Bauablauf enthält und vielleicht sogar mit dem Baufortschritt aktuell gehalten wird, dann können automatisierte Materialabrufe erfolgen. Nächster Schritt wäre eine integrierte Planung, die Prozesseffizienz in der Ausführung mit berücksichtigt sowie die Zusammenfassung von Materialbedarfen über Gewerke hinweg zur Verbesserung der Preiskonditionen.

Dies ist allerdings keineswegs ein selbstverständlicher Bestandteil von BIM. Voraussetzung ist die Integration von logistischen Informationen in die Modelle der BIM-Planer. Das umfasst insbesondere Artikelstammdaten, welche entlang der Kette einheitlich sein sollten (vgl. eCl@ss), sowie grobe Informationen zum Zeitablauf. Zudem müssten alle Informationen für die Beteiligten der Bauausführung gleichermaßen nutzbar werden.

Auf der anderen Seite müssen sich die Wertschöpfungspartner entlang der Bau Supply Chain auf die Digitalisierung ihrer Prozesse noch besser einstellen. Für Bauunternehmen und Handwerksbetriebe bedeutet das eine Schaffung einer digitalen Infrastruktur, bestehend aus (mobiler) Hardware und Software.

Für den Baustoff-Fachhandel bedeutet das den weiteren Ausbau digitaler Vertriebswege, nicht nur im Sinne von Online-Shops, sondern durch Bereitstellung von passenden Schnittstellen für Handwerksbetriebe. Aber auch die interne Nutzung digitaler Hilfsmittel, um das dann nötige Niveau der logistischen Leistung und der Verfügbarkeit logistischer Infor­mationen zu erreichen.

Alle Akteure und insbesondere die Hersteller sind bei Bereitstellung und Nutzung standardisierter Artikelstammdaten in der Pflicht für die Digitalisierung logistischer Prozesse entlang der gesamten Bau Supply Chain.

Analog zu anderen Branchen gelten jedoch auch für die Bauwirtschaft und hier für alle Akteure die Empfehlungen für erfolgreiche Digitalisierung:

• Bereinigung der Prozesse im Sinne nach Ansätzen des Lean Managements. Denn die Digitalisierung ineffizienter Prozesse führt zu ineffizienten digitalisierten Prozessen.

• Bereinigung der Stammdaten (nicht nur der genannten Artikelstammdaten). Denn diese sind Kern der digitalen Prozesse und sorgen für einen stabilen oder eben instabilen Ablauf.

• Bereinigung und ggf. Ergänzung der Systemlandschaft. Denn in IT-Systemen werden physische Prozesse abgebildet; Redundanzen oder Lücken auf dieser digitalen Ebene führen zu Brüchen oder Unstimmigkeiten.

• Entwicklung eines Sicherheitskonzeptes. Denn eine weitere Digitalisierung der Prozesse eröffnet neue Risiken hinsichtlich der Sicherheit und Verlässlichkeit von Daten; eine frühe Auseinandersetzung mit diesen Bedrohungen ermöglicht effizientere und letztlich kostengünstigere Sicherungsmaßnahmen.

• Integration der Mitarbeiter. Denn nur was vom Mitarbeiter akzeptiert und genutzt wird, kann letztlich die gewünschte Effizienzsteigerung erreichen. Schlüssel ist in der Regel der direkte Nutzen für die betroffenen Mitarbeiter.

Quellen:

BMVI (2015a) "Building Information Modeling (BIM) wird bis 2020 stufenweise eingeführt"; online: https://www.bmvi.de/SharedDocs/DE/Pressemitteilungen/2015/152-dobrindt-stufenplan-bim.html

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Hasenclever/Horenburg/Klaubert/Krupp/Popp/Schneider/Schürkmann/Uhl/Weidner (2011) "Logistikmanagement in der Bauwirtschaft". In: Günthner/Borrmann (Hrsg.) (2011): "Digitale Baustelle – innovativer Planen, effizienter Ausführen", Springer, Heidelberg, S. 205-291.

Höppner (2012) "Baulogistik". In: Klaus/Krieger/Krupp (Hrsg.) (2012): "Gabler Lexikon Logistik"; Gabler, Wiesbaden, S. 42-45.

Krupp/Fleck (2016) "Der Polier – Taktgeber der Bau Supply Chain: Tätigkeitsfelder in Theorie und Praxis – Entwicklungsperspektiven"; HSAOps Eigenverlag, Augsburg.

Müller/Roth/Schmidt (Hrsg.) (2010) "Märkte, Anwendungsfelder und Technologien in der Logistik"; Gabler, Wiesbaden.

Krupp (2010a) "Akzeptanz der Nutzer als Basis für Nutzengenerierung bei der Einführung innovativer Technologien". In: Müller/Roth/Schmidt (Hrsg.) (2010): "Märkte, Anwendungsfelder und Technologien in der Logistik"; Gabler, Wiesbaden, S. 379-395.

Gutermann (1997) "Schlüsselfertiges Bauen – Logistik im Ausbau bei schlüsselfertiger Bauausführung"; Eigenverlag, Institut für Baubetrieb, Dortmund.

Schmidt (2003) "Wettbewerbsfaktor Baulogistik: Neue Wertschöpfungspotenziale in der Baustoffversorgung"; DVV, Hamburg.

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