Institut Digitales Bauen

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Gestaltung von Kompetenzprofilen für den erfolgreichen Einsatz des VDC-Frameworks und der BIM-Methodik in einer Bauunternehmung
(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 24.05.2024) Beiner, Thomas; Martinez, Eder; Implenia Schweiz AG
Die zunehmende Digitalisierung im Bauwesen, die unter anderem durch Methoden und Rahmenwerke wie Building Information Modeling (BIM) oder Virtual Design and Construction (VDC) vorangetrieben wird, erfordert neue Kompetenzen und Fähigkeiten aller beteiligten Akteure. Diese sind erforderlich, um Bauprojekte erfolgreich umzusetzen. Klare Kompetenzprofile, die die spezifischen Anforderungen an die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter eines Bauunternehmens, das im Infrastrukturbau tätig ist, definieren, sind jedoch kaum vorhanden. Diese Master-Thesis hat zum Ziel, Kompetenzprofile für den erfolgreichen Einsatz der BIM-Methodik und des VDC-Frameworks in einer Bauunternehmung zu entwickeln. Diese Profile sollen die erforderlichen Kompetenzen für die Projektabwicklung klar definieren und eine mögliche Grundlage für Aus- und Weiterbildungsmassnahmen bieten. Um dieses Ziels zu erreichen wurde ein mehrstufiger Ansatz gewählt welcher theoretische und praktische Datenerhebungen umfasst. Eine umfassende Literaturrecherche zu BIM, VDC und den erforderlichen Kompetenzen sowie Beobachtungen und Interviews bilden die Basis, um relevante Daten zu erhalten. Darauf aufbauend wird eine Low-Code Applikation entwickelt, in der die projektspezifischen Anforderungen anhand von Anwendungsfällen analysiert und dem geplanten Projektteam gegenübergestellt werden. Durch iterative Anpassungen und externes Feedback wurde das Produkt kontinuierlich optimiert. Die entwickelte Low-Code Applikation ermöglicht eine kompetenzbasierte Bewertung und stellt eine innovative Lösung dar, die die Effizienz und Qualität von Bauprojekten steigern kann. Die Arbeit bietet eine solide Grundlage für die zukünftige Entwicklung und Anwendung von kompetenzbasierter Projekt- sowie auch Personalbeurteilung in der Bauindustrie. Es wird empfohlen, die entwickelten Kompetenzprofile und die Applikation weiterzuentwickeln und in der gesamten Organisation zu implementieren. Auf Basis der kompetenzbasierten Bewertung sollten zukünftig Aus- und Weiterbildungsprogramme initiiert werden.
11 - Studentische Arbeit
VDC-Trainingsmodul als Schlüssel zur erfolgreichen Zusammenarbeit in der Projektierung von Bauprojekten
(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 24.05.2024) Alessandri, Lukas; Schoepke, Lukas; Schulze, Hartmut; Refine Projects AG
Die Baubranche weist seit einigen Jahren eine stagnierende Produktivität auf, was die Notwendigkeit neuer Ansätze in der Projektabwicklung unterstreicht. Virtual Design and Construction (VDC) bietet durch die Kombination digitaler Technologien und neuen Organisationsformen einen möglichen Ansatz. Diese Master-Thesis hat zum Ziel, ein wissenschaftlich fundiertes Trainingsmodul zu entwickeln, welches sich an Baufachleute mit wenig bis keiner Erfahrung zu VDC und Zusammenarbeit in der SIA-Phase 3 richtet. Es gibt derzeit keine vergleichbaren Weiterbildungen, Schulungen oder Trainings auf dem Schweizer Markt. Die Analyse des Trainingsbedarfs erfolgte mittels einer Interviewstudie, in der 13 ExpertInnen der Schweizer Baubranche zum VDC-Rahmenwerk und deren Praxiserfahrung interviewt wurden. Die Interviews wurden analysiert und ausgewertet. Dies ergab einen Schulungsbedarf in den Themenbereichen Entwicklung und Pflege einer eigenen Projektkultur, gemeinsame Definition von BIM+VDC, geeignete Rollenverteilung in der Projektabwicklung, Fokus auf gemeinsame Ziele für den Projekterfolg sowie unzureichende Integration von BIM in der Planung und Zusammenarbeit. Darauffolgend wurden aus den fünf Themenbereichen Lerneinheiten abgeleitet und konzeptionell ausgearbeitet. Das Konzept wurde mit Fachexperten überprüft und als Prototyp umgesetzt. Der Prototyp ist zwei Mal durchgeführt, evaluiert und weiterentwickelt worden. Dabei wurde belegt, dass die Teilnehmenden in beiden Durchführungen einen subjektiven Lernerfolg erzielten. Zudem deutet die Evaluation des Transfererfolgs auf nachhaltiges Lernen hin, was die bedarfsgerechte Gestaltung des Trainingsmoduls bestätigt. Das Endprodukt ist ein eintägiges VDC-Trainingsmodul, das mit einem Handbuch und einer Präsentation dokumentiert ist. Die schriftliche Dokumentation beleuchtet die Hintergründe und die Entstehung des Produkts. Die Autoren sind zuversichtlich, dass dieses Trainingsmodul direkt in der Praxis eingesetzt werden kann.
11 - Studentische Arbeit
Konsolidierung und Implementierung der Entscheidungsprozesse für eine nachhaltige Gebäudeplanung durch den Einsatz digitaler Werkzeuge
(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 24.05.2024) Arrivabeni, Roberto; Leuenberger, Theresia; Burckhardt Architektur AG
Die Bauwelt steht vor der Herausforderung, ihre Projekte nachhaltiger zu gestalten. Die Masterarbeit beschäftigt sich in diesem Kontext mit der Bewertung der Nachhaltigkeit in Bauprojekten. In der Praxis ist dieser Prozess für die Bewertung der Nachhaltigkeit noch kaum konsolidiert und standardisiert. Die Praxis und die Literatur zeigen, dass ein standardisierter Bewertungsprozess benötig wird. Die digitale Entwicklung findet nun auch in der Baubranche statt, welche sich in der BIM Methode widerspiegelt und den Standardisierungsprozess unterstützt. In der BIM Methodik werden digitale Bauwerksmodelle erstellt, die eine digitalisierte Auswertung und somit Bewertung zur Nachhaltigkeit ermöglichen. Die digitale modellbasierte Planung im Bauwesen ist eine zunehmend etablierte Praxis. Ein digitales Bauwerksmodell besteht aus geometrischen und alphanumerischen Informationen. Der Bereich des Informationsmanagements (alphanumerisch) ist jedoch noch nicht so stark entwickelt und die Möglichkeiten, die sich aus konsolidierten Daten ergeben, wird noch von wenigen Planer genutzt. Die Nutzung von digitalen Bauwerksmodellen in einer zentralen Datenbank, ist ein neuer Trend und vereinfacht den Zugang zu relevanten Informationen für alle Beteiligten, an einem zentralen Ort. Das SIA-Merkblatt 2040 ist das Dokument, das für die Schweizer Baubranche die Rahmenbedingungen für nachhaltiges Bauen festlegt. Für eine effiziente Planung der Nachhaltigkeit, sind in diesem Dokument mehrere Interaktionen zwischen den Planern vorgesehen. Damit die Planer richtig agieren, wird Ihnen mit einem Produkt zur Verfügung gestellt, um die richtigen Informationsstruktur in dem digitalen Bauwerksmodell aufzubauen. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Leitfaden zu entwickeln, der es den Planenden ermöglicht, das digitale Bauwerksmodell als zentrales Instrument zu nutzen, um die Ziele des SIA-Merkblatts 2040 zu erreichen. Die Untersuchung der am besten geeignete Methode zur Integration relevanter Daten, ist ebenfalls entscheidend, um den Planern geeignete Hilfsmittel bereit zu stellen damit der Prozesse und das Verfahren schnell und zuverlässig funktionieren. Methodische Grundlagen für diese Masterthesis sind einerseits eine Literaturrecherche für die Entwicklung eines Konzepts auf der Basis der BIM-Methodik, andererseits eine Umfrage bei einem Fallstudienteam, um den Bedarf einer Prozesskonsolidierung aufzuzeigen.
11 - Studentische Arbeit
Relevante Faktoren bei der Umsetzung der BIM-Methode in einer öffentlichen Organisation unter Berücksichtigung des Umfeldes
(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 24.05.2024) Stalder, Ivo; Martinez, Eder; Gruner AG
Die Einführung der BIM-Methode in öffentlichen Organisationen stellt eine komplexe Herausforderung dar, die sowohl organisatorische als auch technologische Anpassungen erfordert. Diese Arbeit untersucht die relevanten Faktoren für die Umsetzung der BIM-Methode im Tiefbauamt des Kantons St. Gallen, insbesondere im Bereich der Kunstbauten Infrastruktur. Die zentrale Fragestellung dieser Arbeit ist, welche Bestandteile notwendig sind, um die BIM-Methode erfolgreich umsetzen zu können. Die Arbeitsmethodik umfasst qualitative Interviews mit Schlüsselakteuren und eine umfassende Analyse der bestehenden Prozesse und Systeme. Visualisierungstechniken und Prozessanalysen werden eingesetzt, um die Kommunikation und das Verständnis zwischen den Beteiligten zu fördern. Die Betrachtungen zeigen, dass eine schrittweise Einführung der BIM-Methode sowie die Förderung des Verständnisses unter den Akteuren entscheidend für die Akzeptanz und den Erfolg sind. Pilotprojekte spielen dabei eine wesentliche Rolle, um praktische Erfahrungen sammeln zu können und die Methodenumsetzung kontinuierlich zu optimieren. Die Ergebnisse beleuchten einen Ansatz für die Herangehensweise an die BIM-Methode, welcher von Organisationen für dessen Umsetzung herangezogen werden kann. In der Arbeit werden dafür konkrete Werkzeuge vorgeschlagen. Neben technologischen Anpassungen sind auch arbeitstechnische Veränderungen für den Umsetzungserfolg von Relevanz. Diese projektähnlich umgesetzte Arbeit soll einen Beitrag zum digitalen Planen und Bauen leisten und anhand der gewonnenen Erkenntnisse Empfehlungen für die Umsetzung der BIM-Methode in öffentlichen Organisationen bieten.
11 - Studentische Arbeit
Einsatz eines relationalen Datenbanksystems in der digitalen Bauwerksmodellierung. Konzept für kleine und mittlere Unternehmen
(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 24.05.2024) Öztürk, Tufan; Schildknecht, Lukas; Virtuos 3D Modeling AG
Die Modellierung digitaler Bauwerksmodelle (DBM) erfordert derzeit den Einsatz proprietärer Autorensoftware. Dies stellt eine Einstiegshürde dar und erschwert die Beteiligung fachkundiger Personen ohne Modellierungskenntnisse an der Bearbeitung des DBMs. In dieser Master-Thesis wurde unter-sucht, wie kleine und mittlere Unternehmen (KMU) eine plattformunabhängige Datenbanktechnologie als BIM-Werkzeug nutzen können, welche die relevanten Konzepte des offenen Standards Industry Foundation Classes (IFC) in der Datenstruktur berücksichtigt. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Untersuchung war die Sicherstellung der Datenkonsistenz und die Synchronisation zwischen der Datenbank und der Autorensoftware. Basierend auf den Erkenntnissen und Anforderungen der KMUs aus den Expertengesprächen erfolgte die methodische Auswahl der geeigneten Datenbanktechnologie und die konzeptionelle Beschreibung der Systemarchitektur. Schliesslich wurde die Machbarkeit durch einen Proof of Concept nachgewiesen und die Nutzung reflektiert. Die Systemarchitektur bestand aus einer SQLite-Datenbank, einer IFC-Datei und dem Autodesk Revit. Zwei Python-Skripte gewährleisteten die Kommunikation sowie die Sicherstellung der Datenkonsistenz und Synchronisation zwischen den Systemen. Identifizierte Faktoren, die die Datenkonsistenz beeinflussen, führten zur Entwicklung technischer Mechanismen wie Integritätsbedingungen im Datenbankdesign, Datenhoheitsregelung sowie Steuerung des Datenflusses. Die Beschreibung digitaler Bauteile mit Eigenschaften und Klassifizierung von Modellen sowie Mengenauszüge sind in der Praxis häufige Anwendungsfälle bei der Datenverwaltung von DBM, welche durch eine Mapping-Methode in eine geeignete Datenbankstruktur übersetzt wurden.
11 - Studentische Arbeit
Konzeptentwicklung zur Implementierung eines digitalen Zwillings für den Spitalbetrieb am Kantonsspital Baselland
(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 12.01.2024) Simon, Stephanie; Huber, Manfred; Kantonsspital Baselland
Das Kantonsspital Baselland (KSBL) möchte für die geplanten Neubauten ein Konzept zur Einführung eines Digitalen Zwillings erstellen. Hierzu sollen Anwendungsfälle für den operativen Betrieb konzipiert werden, die die Betriebsprozesse in bestimmten Situationen wiederspiegeln. Mit dem Einsatz von Digitalen Zwillinge im Betrieb, kann der Automatisierungsgrad dieser Anwendungsfälle erhöht werden. Die vorliegende Arbeit hat das Ziel, ein theoretisches Konzept zur Implementierung eines Di-gitalen Zwillings für den Betrieb im Kantonsspital Baselland zu entwickeln. Ebenfalls zeigt die Arbeit auf, welche Anwendungsfälle den grössten Mehrwert für den Betrieb des KSBLs bringen und welche Voraussetzungen getroffen werden müssen, um diesen Mehrwert zu erreichen.
11 - Studentische Arbeit
ReUse in der Bauwirtschaft
(Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 12.06.2023) Alessandri, Lukas; Hostettler, Sascha; Nägelin, Jérôme; Sithampary, Saarugi; Wälchli, Thierry-Benoît; Wagener, Leona; Huber, Manfred; Leuenberger, Theresia; uptownBasel
Auf dem Areal von uptownBasel in Arlesheim entsteht ein Entwicklungs- und Produktionsstandort mit einer nachhaltigen Mehrgenerationenvision als zentrales Ziel der Planung. Im Rahmen des Integrationsprojektes IP4A werden individuelle Themenbereiche zu sozialen, integralen und technischen Aspekten der Kreislaufwirtschaft in Verbindung mit ReUse zur Steigerung der Nachhaltigkeit untersucht mit dem Ziel, Hürden und Chancen in diesen Themenfeldern zu identifizieren. Dadurch ist es gelungen, neue Kompetenzen in den genannten Bereichen zu erwerben, neue Ansätze, Bestrebungen und Teilergebnisse für eine zielgerichtete Anwendung von ReUse aufzuzeigen.
11 - Studentische Arbeit
Leitungskataster nach SIA 405. Analyse zur Nutzung von IFC
(Institut Digitales Bauen FHNW, 29.06.2023) Schildknecht, Lukas
Leitungskatasterdaten sind Geodaten, welche sowohl in Hochbau- als auch in Infrastrukturprojekten genutzt werden und somit in vielen BIM-Projekten eine wichtige Grundlage darstellen. Zur Unterstützung eines offenen Informationsaustauschs müssen diese Geodaten häufig im Format IFC (Industry Foundation Classes) verfügbar gemacht werden. Im vorliegenden Beitrag werden am konkreten Datenmodell LKMap verschiedene Aspekte der Überführung von Geodaten ins Datenmodell IFC aufgezeigt und diskutiert.
01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift
Bauwerksmodellbasierte Ausschreibung
(Institut Digitales Bauen FHNW, 29.06.2023) Wyrsch, Livio
Eine traditionelle, leistungsorientierte und textbasierte Ausschreibung führt bei der Anwendung der BIM-Methode zu einem Medien- und Konzeptbruch. Im Rahmen der Master-Thesis wurde ein optimierter Lösungsansatz zur bauwerksmodellbasierten Ausschreibung entwickelt. Die durchgängige Nutzung digitaler Bauwerksmodelle vereinfacht den Prozess und bietet vergleichbare, kostentransparente und aussagekräftige Offerten.
01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift
Target sustainability design. Anwendung von Nachhaltigkeit auf die Target Value Design Methode
(Institut Digitales Bauen FHNW, 29.06.2023) Olender, Margarete; Rosen, Anja
Knappe Investitionsbudgets und hohe ökologische Anforderungen führen zu klassischen Zielkonflikten in Projekten. Insbesondere bei der Anwendung des Target Value Designs (TVD) liegt der Fokus stark auf der Einhaltung der Kosten. Dementsprechend haben ökologische Ziele, wenn sie als Ergänzung zu Funktionalität und Qualität betrachtet werden, kaum eine Chance, erreicht zu werden. Auch eine kurzzyklische Berücksichtigung von Ökobilanzfaktoren oder Energieeffizienz in frühen Planungsphasen kann den Zielkonflikt zwischen ökonomischen und ökologischen Zielen nicht lösen. So bleibt unklar, wie entschieden werden soll, wenn ökologische und ökonomische Ziele unvereinbar erscheinen. Ebenso ist ungeklärt, wie soziale Faktoren in die TVD einbezogen werden können. Um diese Probleme zu lösen, wurde das Target Sustainability Design (TSD) entwickelt. Dazu wurde das TVD in seine Komponenten zerlegt und mit den Faktoren der starken Nachhaltigkeit so kombiniert, dass ökologische und soziale Nachhaltigkeitsziele integraler Bestandteil der TSD-Methode werden. Die Ziele aller drei Dimensionen der Nachhaltigkeit können bei der Anwendung der TSD-Methode nicht gegeneinander ausgespielt, sondern nur gemeinsam erreicht werden. In diesem Beitrag wird die Zusammensetzung der TSD-Methode vorgestellt und ihre Wirkungsweise anhand eines Fallbeispiels illustriert.
01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift

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