KI hat das Zeug, die Baubranche umzuwälzen

Mit der Einführung des Chatbots Chat GPT durch die amerikanische Software-Firma Open AI ist ein neuer Hype um die Künstliche Intelligenz (KI) entbrannt. Nachdem das Thema jahrelang hauptsächlich von Experten diskutiert wurde und in der öffentlichen Wahrnehmung als Zukunftsmusik galt, ist KI im privaten und beruflichen Alltag angekommen. Letzteres gilt unter anderem auch für die Bauwirtschaft. Wie kommt KI in dieser Branche konkret zum Einsatz?
Ein Beispiel ist Building Information Modeling (BIM). Zunächst handelt es sich dabei „nur“ um eine digitale Arbeitsmethode, die es Akteuren, die an einem Bauprojekt beteiligt sind, ermöglicht, gemeinsam am selben Modell zu planen. BIM beinhaltet aber sehr wohl auch KI-Tools. Diese sind beispielsweise dazu in der Lage, BIM-Modelle auf tausende mögliche Designänderungen zu untersuchen. Das Ziel besteht dabei darin, die Designs stabiler oder billiger zu machen. Der Vorteil gegenüber einer manuellen Prüfung liegt auf der Hand. Die KI führt den Prozess in wenigen Stunden durch, ein Mensch bräuchte Wochen oder Monate.

Ein Beispiel ist Building Information Modeling (BIM). Zunächst handelt es sich dabei „nur“ um eine digitale Arbeitsmethode, die es Akteuren, die an einem Bauprojekt beteiligt sind, ermöglicht, gemeinsam am selben Modell zu planen. BIM beinhaltet aber sehr wohl auch KI-Tools. Diese sind beispielsweise dazu in der Lage, BIM-Modelle auf tausende mögliche Designänderungen zu untersuchen. Das Ziel besteht dabei darin, die Designs stabiler oder billiger zu machen. Der Vorteil gegenüber einer manuellen Prüfung liegt auf der Hand. Die KI führt den Prozess in wenigen Stunden durch, ein Mensch bräuchte Wochen oder Monate.

Ein anderes Beispiel: KI ist dazu in der Lage, unzählige verschiedene Spielarten eines Modells zu analysieren, um dann auf der Grundlage bestimmter Kriterien die bestmögliche Wahl zu treffen. Den Vorgang nennen Fachleute „generatives Design“. In der Fertigungsindustrie kommt er bereits zum Einsatz. Ein weiterer Anwendungsfall betrifft das Projektmanagement. Steigende Baupreise sind nicht der einzige Faktor, der Bauprojekte mitunter extrem verteuert. Verzögerung können ebenfalls dazu führen. Je früher Projektleiter aber erkennen, wann und warum sich Prozesse möglicherweise verzögern, desto früher können sie gegensteuern.

KI kann dabei konkret durch auf Algorithmen basierenden Prognosetools helfen. Diese können den Projektleitern außerdem sagen, mit welchen Kostensteigerungen sie voraussichtlich rechnen müssen.  Zu den weiteren Anwendungsfällen gehört die KI-gestützte Analyse von Produktionsabläufen und Materialqualität, die KI-gestützte Herstellung von Fertighäusern oder einzelner Komponenten der Gebäude. KI kann darüber hinaus dabei helfen, Baustellen sicherer zu machen oder den Abfall zu reduzieren, indem sie Materialkosten, Recyclingmöglichkeiten und Umweltauswirkungen analysiert und darüber entscheidet, ob Materialien wiederverwendet, recycelt oder entsorgt werden sollen.

Mögliche Anwendungen gibt es also genug. Wie effizient Firmen sie nutzen können, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Neben der Qualität der jeweiligen Anwendung ist entscheidend, wie viele Daten vorliegen und in welcher Qualität. Beide Faktoren sind natürlich auch miteinander verbunden. Ein Tool kann noch so gut sein, ohne eine ausreichende Grundlage an Daten, mit denen die KI trainiert wird, sind keine Effizienzsteigerungen zu erwarten. Unternehmen sollten sich also schnell auf den Weg machen und sich zwei Fragen stellen: Welche konkreten Ziele verfolgen wir und welche Daten benötigen wir, um sie zu erreichen? Wer diese Fragen geklärt hat, kann damit beginnen, eine Datenstrategie zu erarbeiten und relevante Daten systematisch zu sammeln.

Die EU, Bund und Länder haben das Potenzial der KI mittlerweile erkannt und arbeiten strategisch daran, es auszuschöpfen. Die EU investiert im Zeitraum zwischen 2021 und 2027 insgesamt 2,5 Milliarden Euro in KI-Projekte. In Deutschland ist die baden-württembergische Stadt Heilbronn beispielhaft, die mit Hilfe der Neckarsulmer Dieter-Schwarz-Stiftung und dem Land Baden-Württemberg ein komplettes KI-Ökosystem aufbaut, von dem auch die Bauwirtschaft profitieren soll. Eine weitere KI-Allianz in Baden-Württemberg ist in diesem Jahr von anderen Städten und Regionen gegründet worden. Auch die Region Stuttgart investiert in verschiedene KI-Projekte, die direkt oder indirekt mit der Bauwirtschaft zu tun haben.

Eines davon ist das Projekt „KI in Bestandsgebäuden“. Dabei stellt die Stadt Fellbach zusammen mit der Stadt Stuttgart ein sogenanntes KI-Showcase-Hub auf die Beine. Das Ganze soll Unternehmen und Start-ups im Bereich Gebäude- und Steuerungstechnik unterstützen, die sich mit KI im Bauwesen beschäftigen. Ziel ist es, die Möglichkeiten neuer KI-Technologien greifbar zu machen. Im Projekt Projekt „KI für zukunftsfähiges und nachhaltiges Planen und Bauen“ dient ein Gebäude nicht nur als Demonstrator für KI im Bauwesen, sondern soll auch Heimat und Anlaufstelle für KI-Forschende und KI-Anwenderinnen und Anwender sein.

Das Haus nennt sich  „Large Scale Robotics Laboratory“ (LCRL), befindet sich auf dem Campus der Universität Stuttgart und sieht sich als Vorgriff auf die Zukunft des Planens und Bauens mit KI. Beim LCRL kommen KI in der digitalen Gebäudeplanung, neuartige, hoch materialeffiziente und zugleich leistungsstarke Bausysteme wie auch digitale Fertigungs- und robotische Bauprozesse zum Einsatz. Damit werden die entsprechenden KI-Kompetenzen rapide in die beteiligten Industrieunternehmen transferiert. Andere Bundesländer verfolgen ähnliche Projekte.

Diese Beispiele zeigen: KI wird hat auch in der Bauwirtschaft enormes Transformationspotenzial. Für Unternehmen der Branche geht es vor allem darum, eine Datenstrategie zu erarbeiten und systematisch Daten zu sammeln. Liegt ein solider Datenpool vor, können sie die Daten systematisch nutzen und enorme Effizienzgewinne erzielen. Digitale Tools wie der GebäudeCheck der PLAN4 Software GmbH sind bereits heute in der Lage, die Arbeit von Baufirmen und der öffentlichen Verwaltung entscheidend zu verbessern.

Das Geheimrezept: Das Tool hat nicht einfach einen analogen Prozess ins Digitale übersetzt, sondern eine Methode der Bestandsaufnahme von Gebäuden entwickelt, die intuitiv ist und dadurch leicht handhabbar. Firmen und Stadtverwaltungen bezeugen, dass der Umstieg von der manuellen Bestandsaufnahme mit Stift und Papier zur digitalen mit Tablet ihre Arbeit wesentlich vereinfacht hat. Es ist also nicht schwer, sich vorzustellen, welche Effizienzgewinne entstehen, wenn digitale Tools mit KI-Add-ons versehen werden, die in der Lage sind, Muster zu erkennen und auf einer großen Datengrundlage autonome Entscheidungen zu treffen.