Kann FIM die „modulare Frage“ lösen?

Aug 24, 2023

Die fabrizierte integrierte Modellierung (FIM) bietet eine innovative Möglichkeit, digitale Technologie zu nutzen, um eine neue Größenordnung zu erreichen, die für die gebaute Umwelt geeignet ist. Ein Hauptproblem, das gelöst werden soll, ist die modulare Frage. Kurz gesagt: Solange Bauprojekte aufgrund fragmentierter Daten und Lieferketten als eine Reihe von „Blasen“ ablaufen, treten immer wieder dieselben Probleme auf.

Das Offsite-Bauen wird bereits seit den späten 1960er-Jahren als die Zukunft der Baubranche angepriesen. Es verspricht kürzere Bauzeiten, weniger Abfall und höhere Effizienz. Doch trotz der offensichtlichen Vorteile haben Offsite-Baufabriken diese Versprechen nie eingehalten.

Dennoch ist in den letzten Jahren als Teil einer umfassenderen Bautechnologiebewegung das Interesse an diesem Bereich wieder gestiegen. Dies hat zu erheblichen Investitionen in neue Fabriken geführt, die den Anspruch erheben, die Dinge anders zu machen. Tatsächlich kann man mit Recht sagen, dass die Welt des modularen Bauens eine Art Offenbarung erlebt hat, unterstützt durch große Investitionen von Risikokapitalfirmen, die von einer Wiederbelebung des Konzepts profitieren wollten. Diese Investitionen wurden durch die Ansicht vorangetrieben, dass das Baugewerbe die nächste große Chance für den digitalen Wandel darstellt. Mit der Entwicklung von IT- und Automatisierungstools schien der richtige Zeitpunkt für Veränderungen gekommen zu sein, und die Regierungen waren ebenso enthusiastisch und griffen ein, um Anreize zu schaffen. Eine Zeit lang schien es, dass eine lang erwartete Transformation bevorstehe.

Was ist also schief gelaufen? Warum erleben wir, dass eine Reihe modularer Unternehmen entweder in Konkurs gehen oder Insolvenzschutz nach Kapitel 11 beantragen? Was ist mit der Revolution der gebauten Umwelt passiert, die offenbar geplant war – und wie könnte FIM sie wieder auf den richtigen Weg bringen?

Der Aufstieg und Fall von Katerra war nur der Anfang. Bald schlossen sich immer mehr Investoren dem Goldrausch an, angelockt von den potenziellen Gewinnen, die sich für das Unternehmen boten, dem es endlich gelingt, die „Baufabrik der Zukunft“ zu schaffen. Leider sind diese Ansätze immer wieder gescheitert, so dass Branchenexperten immer noch mit der immer noch ungelösten modularen Frage ringen. Wie kann etwas, das auf dem Papier so logisch erscheint, weiterhin von der Realität ausgebremst werden? Und wenn die manuelle Bauweise veraltet, langsam und ineffizient ist, wie kommt es dann, dass sie der externen Bauweise immer wieder um Längen voraus ist?

Bei der Suche nach einer Lösung ist ein gründliches Verständnis des Problems ein guter Ausgangspunkt. In diesem Fall stehen Unternehmen vor einer Reihe von Problemen, die sich typischerweise wie folgt zusammenfassen lassen:

Das vielleicht größte Problem im Bereich der Automatisierung, insbesondere im Bauwesen, ist die Notwendigkeit einer Skalierung. Effektive Montagelinien funktionieren nur unter standardisierten und sich wiederholenden Bedingungen gut. Damit ein einzelnes Projekt kosteneffektiv ist, müssen daher viele Projekte in der Pipeline sein.

Offsite zu bauen bedeutet im Wesentlichen, ein Gebäude zweimal zu errichten – einmal in der Fabrik und dann noch einmal vor Ort. Dabei geht es darum, eine große, geräumige Fabrik zu finanzieren, die mit kostenintensiven Montagelinien ausgestattet ist, noch bevor das erste in Auftrag gegebene Projekt eintrifft. Die Vorlaufkosten sind enorm und der Return on Investment unklar. Damit müssen wir uns erneut einer Skalierbarkeitsanforderung stellen.

Eine weitere große Herausforderung sind die Transportkosten. Der Transport modularer Gebäude, insbesondere volumetrischer Gebäude, von der Fabrik zur Baustelle ist äußerst teuer und zeitaufwändig. Aber je näher Ihr Unternehmen am Zielort für den Bau liegt, desto mehr zahlen Sie für Arbeitskräfte, Fabrikmiete und Transport.

Nicht alle Gebäude sind gleich. Da die meisten Gebäude nicht für die Fertigung konzipiert sind, werden die meisten Projekte auf der Grundlage räumlicher Pläne und nicht auf der Grundlage von Fertigungsmodellen genehmigt. Das bedeutet, dass eine komplette Überarbeitung erforderlich ist, um der Standardisierung des Offsite-Baus gerecht zu werden, was viel Zeit und zusätzliche Kosten in Anspruch nimmt.

FIM präsentiert einen generativen Ansatz, der helfen kann, das Moduldilemma zu lösen und die Skalierbarkeit und Rentabilität modularer Baufabriken durch intelligente Planungsautomatisierung zu erhöhen. Da Konzepte der künstlichen Intelligenz (KI), die in der Vergangenheit unvorstellbar waren, täglich aufgedeckt werden, kann der Einsatz von FIM-Prinzipien einen Großteil des lang erwarteten Potenzials der modularen Konstruktion freisetzen.

FIM bietet die Standardisierung des Bauprozesses mithilfe eines intelligenten Teilesatzes an, der an (fast) jedes Layout angepasst werden kann. Mithilfe intelligenter Netzwerkeffekte können für intelligente Lieferketten optimierte Baupläne die Massenanpassung unterstützen. Anstatt Designs auf feste Layouts zu beschränken, zielt der Ansatz darauf ab, nur das zu standardisieren, was Standard sein muss, und gleichzeitig bei Bedarf Gestaltungsfreiheit zu ermöglichen. Statt fragmentierter Einzellösungen für das Design, wie beim klassischen BIM, verspricht FIM die Schaffung einer einheitlichen Plattform, die die Interessen und Aktivitäten aller Beteiligten unterstützt und bei der Design und Fertigung jederzeit miteinander verbunden sind.

FIM kann Architekten und Ingenieuren dabei helfen, Entwürfe zu erstellen, die von Anfang an für die Fertigung optimiert sind. Durch den Einsatz generativer KI zur Abstimmung von Designabsichten und realen Einschränkungen können Entwürfe problemlos und nahtlos in modulare Baukomponenten umgesetzt werden, ohne dass direktes Fachwissen über alle Fertigungsdaten erforderlich ist. Das ermöglicht es ihnen, ihre Bemühungen auf das Wesentliche zu konzentrieren – die Qualität des Designs, statt auf ein endloses Ping-Pong-Spiel mit Regulierungsbehörden, Herstellern und anderen Interessengruppen.

Durch den Einsatz generativer KI zur Abstimmung der Entwurfsabsicht mit realen Einschränkungen können Entwürfe problemlos und nahtlos in modulare Baukomponenten umgesetzt werden

FIM kombiniert die Leistungsfähigkeit der KI mit der Kreativität menschlicher Designer und definiert zunächst die Designanforderungen und -beschränkungen eines Projekts. Diese Anforderungen werden dann in die Plattform eingegeben, die mithilfe generativer KI eine Reihe von Designoptionen erstellt, die den Anforderungen entsprechen. Designer können dann die Optionen auswählen, die ihren Anforderungen am besten entsprechen, und sie weiter verfeinern. Dieser Prozess ermöglicht es Designern, schnell und effizient eine breite Palette von Designoptionen zu erkunden und so den Zeit- und Kostenaufwand zu reduzieren.

FIM bezieht auch DfMA-Prinzipien in den Designprozess ein und stellt so sicher, dass Designs von Anfang an für die Fertigung optimiert sind. Dies bedeutet, dass sie leicht in modulare Bauelemente umgesetzt werden können, wodurch die Produktionskosten gesenkt und die Effizienz gesteigert werden.

Modulare Fabriken hingegen können ihre Skalierbarkeit und Rentabilität steigern, indem sie mehrere Projekte mit ähnlichen Merkmalen unterstützen und diese dann für ihre Anlagen optimieren. Darüber hinaus bedeuten die Geschwindigkeit und Effizienz des Designprozesses, dass modulare Baufabriken mehr Ausschreibungen und Genehmigungen annehmen können, was die Skalierbarkeit weiter erhöht.

Es gibt sechs Hauptvertikale, in denen FIM versucht, BIM von einem fragmentierten Prozess, der durch mehrere Punktlösungen unterstützt wird, auf eine einheitliche Plattform zu übertragen. Es geht nicht um die Erstellung von Skizzenblöcken und Taschenrechnern, sondern um die Schaffung eines fundierten Designprozesses, der auf realen Daten basiert, die von allen Beteiligten geteilt werden.

1. Echtzeit-Datenanalyse: FIM bietet Echtzeitanalysen der strukturellen und thermischen Leistung während des Designprozesses. Dadurch können Architekten und Ingenieure fundierte Entscheidungen treffen und Entwürfe für eine bessere Leistung und Effizienz optimieren.

2. Effiziente Designiterationen: Mit FIM können Designiterationen schnell und einfach durchgeführt werden. Änderungen am Design können in Echtzeit vorgenommen werden und die Auswirkungen dieser Änderungen auf die Leistung können sofort bewertet werden. Dies führt zu effizienteren Entwurfsiterationen und einem schnelleren Projektabschluss.

3. Vereinfachte Zusammenarbeit: FIM vereinfacht die Zusammenarbeit zwischen Projektbeteiligten, einschließlich Architekten, Ingenieuren, Auftragnehmern und Herstellern. Da FIM auf einem gemeinsamen Datenmodell basiert, haben alle Zugriff auf die gleichen Informationen und können effizienter zusammenarbeiten.

4. Verbesserte Genauigkeit: FIM verwendet einen datengesteuerten Ansatz, der auf genauen und umfassenden Informationen beruht. Dies führt zu einer genaueren Modellierung und besseren Leistungsvorhersagen.

5. Integration mit Herstellungsprozessen: FIM kann in Herstellungsprozesse integriert werden, wodurch Hersteller ihre Produktionsprozesse optimieren und Abfall reduzieren können. Diese Integration ermöglicht auch genauere Kostenschätzungen und eine bessere Projektplanung.

6. Nachhaltigkeit: FIM kann verwendet werden, um die Nachhaltigkeit eines Gebäudeentwurfs zu bewerten, einschließlich Faktoren wie Energieverbrauch, Materialauswahl und Abfallreduzierung. Dadurch können Architekten und Ingenieure nachhaltigere Gebäude entwerfen und die Umweltauswirkungen von Bauprojekten reduzieren.