Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI
Die Digitalisierung bietet der Bauwirtschaft enormes Potenzial, um Produktivität zu steigern und neue Wertschöpfungsmöglichkeiten zu erschließen. Im BMWK-geförderten Projekt iECO arbeiteten elf Partner über drei Jahre zusammen, um eine zukunftsfähige digitale Infrastruktur für die Branche zu entwickeln. Das zentrale Ergebnis: ein Gaia-X-konformer Datenraum, der die Grundlage für einen Digitalen Zwilling des gesamten Gebäudelebenszyklus bildet und innovative Smart Services ermöglicht.
Mit iECO wurde eine Plattform geschaffen, die bestehende Datensilos aufbricht und durch einen sicheren, standardisierten und interoperablen Datenraum ersetzt. Der Digitale Zwilling ermöglicht eine ganzheitliche Abbildung des Bauprozesses – von der Planung über den Bau bis zum Rückbau eines Gebäudes. Durch den Einsatz fälschungssicherer digitaler Technologien wird eine effizientere Zusammenarbeit zwischen Unternehmen gefördert und der hohe Abstimmungsaufwand in der Branche reduziert.
Der Datenraum bildet die Basis für Advanced Smart Services, die entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Bauwirtschaft Optimierungspotenziale erschließen. Prüf- und Genehmigungsverfahren können digital vorbereitet werden, wodurch sich der Verwaltungsaufwand deutlich reduziert und Prozesse beschleunigt werden. Ein herausragendes Beispiel dafür ist die rechtskonforme Digitalisierung des Standsicherheitsnachweises, die eindrucksvoll demonstriert, dass beim Bauantrag der Einsatz von BIM unverzichtbar ist. Zudem erlaubt die Integration Künstlicher Intelligenz eine (teil)automatisierte Erstellung, Optimierung und Anpassung von Terminplänen, sodass Bauprozesse effizienter gesteuert werden können.
Ein wichtiger Anwendungsbereich der entwickelten Technologien ist es, Störungen frühzeitig identifizieren und antizipieren zu können. So lassen sich nicht nur Verzögerungen vermeiden und die Arbeitssicherheit verbessern, sondern auch die Prognosegenauigkeit in der Infrastrukturwartung erhöhen. Hierzu entwickelte das Fraunhofer IVI im Projekt den Dienst SIMAP – Smart Infrastructure Maintenance and Prediction, der durch seine hohe Prognosegenauigkeit überzeugt. SIMAP nutzt fortschrittliche KI-Methoden zur intelligenten Planung und Vorhersage von Instandhaltungsmaßnahmen in der Bauwirtschaft. Die Lösung ermöglicht eine zukunftsgerichtete Budgetplanung für das Facility Management und die Wartung von Infrastrukturen, indem sie historische Daten und externe Faktoren analysiert.
Die Forschungsarbeiten in iECO ergaben, dass der Einsatz von LSTM (Long Short-Term Memory) und einem modifizierten SARIMA-Verfahren besonders geeignet ist, die Zuverlässigkeit der Vorhersagen für die Wartung von Bauwerken zu verbessern. Zusätzlich kommen hier Large Language Models (LLMs) und Generative KI zum Einsatz, um Entscheidungsprozesse weiter zu optimieren. Diese Kombination erlaubt eine frühzeitige Identifikation von Wartungsbedarfen, sodass Maßnahmen gezielt geplant und Kosten minimiert werden können.
Neben SIMAP wurde mit COPRA – Commodity Price Analysis eine Lösung entwickelt, die die Vorhersage der Preisentwicklung von Rohstoffen und Baumaterialien ermöglicht. COPRA analysiert Abhängigkeiten von globalen wirtschaftlichen und politischen Ereignissen und berücksichtigt dabei ESG-Kriterien. Mithilfe eines vom Fraunhofer IVI aufgebauten Systems zur Risikoanalyse im Weltgeschehen als Datengrundlage lassen sich fundierte Prognosen erstellen, die Unternehmen dabei unterstützen, sich auf Marktveränderungen vorzubereiten.
Für die Berechnungen kamen verschiedene KI-Methoden wie Decision Trees, neuronale Netze und der Temporal Fusion Transformer zum Einsatz. Letztendlich lieferte der Ansatz einer Polynomregression, der durch eine Maximum-Likelihood-Schätzung weiter verbessert wurde, die besten Ergebnisse. Die ermittelten Daten wurden in einem grafischen Dashboard aufbereitet und mit den Projektpartnern integriert.
Mit dem erfolgreichen Abschluss von iECO, den die Partner bei einem finalen Konsortialreffen am Fraunhofer IVI in Dresden begingen, ist ein wichtiger Meilenstein in der digitalen Transformation der Bauwirtschaft erreicht. Das Fraunhofer IVI wird auch über das Projekt hinaus weiter an KI-gestützten Lösungen für die intelligente Infrastrukturwartung arbeiten, um zukünftige Herausforderungen der Branche aktiv zu gestalten.