Baubetrieb und Bauwirtschaft

Ermittlung der Sensitivität von Bauzeitplänen anhand dynamischer Modellierung

Fakten und Details:
Projektbearbeitung: Dipl.-Ing. Maximilian Weigert
Projektleitung: Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Gerald Goger
Projektzeitraum: März 2020 – März 2023

Mitwirkende:
IBPM, Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie

Logo von IBPM
Logo von WIH

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen dem Forschungscluster Digitalisierung im Bauwesen am Institut für Interdisziplinäres Bauprozessmanagement (IBPM) und dem Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie (WIH) durchgeführt. Hierbei stellt das Institut für Interdisziplinäres Bauprozessmanagement die baubetrieblichen Kenntnisse und das Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie sein Know-how über dynamische Modellierung zur Verfügung.

Ziel des Projekts ist es, ein Prognosemodell zu erschaffen, das die terminliche Sensitivität von Baustellen gegenüber Störungen anhand vordefinierter Parameter ermittelt. Das Modell baut auf der Störungssensibilitätsanalyse aus Müller/Goger (Hrsg), Der gestörte Bauablauf (2016) Seite 222 ff auf. Dabei werden Daten zu Vertrag, Kalkulation, Planunterlagen, Bauzeit und Baustellenrandbedingungen berücksichtigt und die Störungsanfälligkeit des Bauvorhabens mit einem Punktesystem ausgewertet. Das Modell von Müller/Goger wird im Forschungsprojekt um eine zeitabhängige (dynamische) Komponente erweitert.

Störungen im Bauablauf dargestellt in einem Zeit-Leistungs-Diagramm (Abbildung aus: Mitschein, Andreas, 1999. Die baubetriebliche Bewertung gestörter Bauabläufe aus Sicht des Auftragsnehmers 1. Aufl., Aachen: Wissenschaftsverl. Mainz.)
In einem 2D-Diagramm wird auf der X-Achse der Zeitablauf und auf der Y-Achse der Baufortschritt dargestellt. Die zwei Linien (Soll und Ist) weichen stark von einander ab.

Folgende Vorgehensweise ist geplant:

  1. Zunächst wird ein dynamisches Modell von (idealisierten) Arbeitsabläufen auf Baustellen, basierend auf einem Causal-Loop-Diagramm, erstellt. Dieses soll die Abfolgen und Schlüsselvorgänge innerhalb der Prozesse verdeutlichen. Diese Prozesse werden zu einem Modell für die gesamte Baustelle zusammengefügt, das auf dem Bauzeitplan basiert und die zeitlichen Abhängigkeiten und Schnittstellen der Bauabläufe darstellt. Die zuvor gewonnenen Erkenntnisse über die einzelnen Arbeitsabläufe werden im Baustellenmodell in Form von Parametern berücksichtigt.
  2. In einem weiteren Schritt wird das Baustellenmodell auf Störungsanfälligkeit getestet. Dazu werden verschiedene mögliche Störungen in den Causal-Loop implementiert. Die Störungen treten an bestimmten Stellen mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten auf. Das Modell bildet nun einen Bauablauf ab, der zufälligen Störungen unterworfen ist.
  3. Verschiedene Baustellenmodelle werden mit mehreren Sätzen an zufällig generierten Störungen beansprucht und die Systemantworten beobachtet. Durch Kalibrierung der Parameter soll ein Prognosemodell entstehen, das sowohl die kausalen Zusammenhänge der Parameter untereinander als auch die dynamischen Wechselwirkungen zwischen Abläufen auf der Baustelle und Störungen berücksichtigt. Dieses Prognosemodell soll in der Lage sein, Baustellen vorab besser hinsichtlich ihrer terminlichen Sensitivität gegenüber Störungen zu beurteilen. Die Validierung an einem realen Bauprojekt ist geplant.
  4. Es werden die relativen Auswirkungen der Eingangsparameter auf Systemantworten des Bauzeitplans im Modell untersucht. Die wichtigsten Parameter sollen identifiziert und die Sensitivität der Bauzeit hinsichtlich dieser Parameter quantifiziert werden.