Fachtagung Bau Holz Farbe, Siegen, 11. März 2019 Digitalisierung und Automatisierung von Massivbauarbeiten auf Baustellen Substituierbarkeit von Routine-Tätigkeiten und Qualifikationsanforderungen an Facharbeiter Dipl.-Ing. Thomas Kölzer Technische Universität Hamburg Institut für Baustoffe, Bauphysik und Bauchemie
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Fachtagung Bau Holz Farbe, Siegen, 11. März 2019
Digitalisierung und Automatisierung von Massivbauarbeiten auf Baustellen
Substituierbarkeit von Routine-Tätigkeitenund Qualifikationsanforderungen an Facharbeiter
Dipl.-Ing. Thomas KölzerTechnische Universität Hamburg
Institut für Baustoffe, Bauphysik und Bauchemie
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Gliederung des Vortrags
1. Studien zu Substituierbarkeiten in Berufen und Verortung von Routine-Tätigkeiten
2. Digitale Arbeitsmittel für den Massivbau und mit der Einbindung einhergehende Schwierigkeiten
3. Substituierbarkeitspotenziale infolge Digitalisierung und Automatisierung
4. Qualifikationsanforderungen im Massivbau
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Substituierbarkeiten von Berufen und Tätigkeiten
Oxford-Studie (2013): 47 % der Beschäftigten arbeiten in Berufen, (Frey/Osborne) die bis 2030 substituiert werden könnten (USA)
ZEW-Studie (2015): 42 % der Beschäftigten arbeiten in Berufen, (Bonin et al.) die bis 2030 substituiert werden könnten (Deutschland)
IAB-Studie (2015): 5 bis 25 % Substituierbarkeitspotenzial (Dengler et al.) für Hoch- u. Tiefbauberufe je nach Anforderungsniveau
Klassifizierung von Routine- und Nicht-Routine-Tätigkeiten nach Spitz-Oener (2006):
• Kognitive Routine-Tätigkeiten durch Computer/Maschinen ersetzbar
• Manuelle Routine-Tätigkeiten durch Computer/Maschinen ersetzbar
• Analytische Nicht-Routine-Tätigkeiten durch Computer/Maschinen unterstützbar
• Interaktive Nicht-Routine-Tätigkeiten durch Computer/Maschinen unterstützbar
• Manuelle Nicht-Routine-Tätigkeiten nicht ersetzbar Baustellentätigkeiten?
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Automatisierung im Massivbau
Automatisierungswahrscheinlichkeiten für das Jahr 2030 (Frey/Osborne 2013):
Maurer/-innen: 82 %
Baufacharbeiter/-innen: 88 %
Betonverarbeiter/-innen: 94 %
Job-Futuromat des IAB für Maurer/-innen:
Von 7 verschiedenen Tätigkeiten kann keine von Robotern übernommen werden.
Job-Futuromat des IAB für Stahlbetonbauer/-innen:
Von 6 verschiedenen Tätigkeiten kann eine von Robotern übernommen werden:
Veredeln und Versiegeln von Oberflächen
Kerntätigkeiten im Massivbau: Mauern, Schalen, Bewehren, Betonieren
Wie groß ist der Einfluss digitaler Arbeits- und Hilfsmittel?(z. B. Scanner, Auto-ID-Techniken, Wearables, Datenbrillen, 3D-Druck, … + BIM)
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Roboter für den Mauerwerksbau
Bild: Boston Dynamics
Bild: Fastbrick Robotics
Bild: Construction Robotics
Mauerwerkserstellung durch Hadrian X
Atlas
SAM 100 bei der Erstellung eines Verblendmauerwerks
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Schalen, Bewehren und Betonieren
Eigene AufnahmeHerstellung von Einzelfundamenten
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Digitale Systemschalung mit Augmented Reality
Bild: Microsoft
Bild: PERI
Bild: PERI
PERI Augmented Experience App
Augmented Reality mit TabletHololens 2 mit BauhelmBild: Microsoft
Hololens 2 in der Anwendung
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Schalungsarbeiten ohne Systemschalung
Schalungsarbeiten eines Anbaus Eigene Aufnahme
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Digital gestützte Bewehrungsverlegung u. -abnahme
Bilder: Klemt-Albert 2018
Eig. Aufnahme
Eigene AufnahmeDeckenbewehrungsarbeiten
Zulagebewehrung einer Elementdecke
„Computer Vision”
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Betoniervorgänge
Bild: Bauen.deEinbringen, Verdichten und Begradigen der Oberfläche von Beton
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Zusammenfassung: Substituierbarkeiten
Massivbauarbeiten sind i. d. R. keine Routine-Tätigkeiten
• Mauern Substituierbarkeitspotenzial vorhanden, aber kaum Umsetzung• Schalen geringes Substituierbarkeitspotenzial• Bewehren geringes Substituierbarkeitspotenzial• Betonieren geringes Substituierbarkeitspotenzial
Prozesse können digital unterstützt werden
Umgang mit neuen digitalen Arbeitsmitteln erforderlich:z. B. auch mobile Endgeräte, RFID-Scanner, Datenbrillen, Laserscanner etc.
damit einhergehend eine immer stärker werdende Mensch-Maschine-Interaktion
… und eine zunehmende Informatisierung!
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Qualifikationsanforderungen infolge BIM
Eigene Darstellung nach Borrmann et al. 2015, 4
• Anwendung neuer Software und Appsz. B. Model Viewer, Dokumentationsprogramme
• Digitale Baudokumentationenz. B. Dateneingabe in Echtzeit
• Neues Rollenverständnisz. B. Ausführende als „BIM-Nutzer” (VDI 2552-7)
• Neue Fachsprache und Begriffez. B. LOD, MVD, IFC, BCF, IDM, CDE, BAP, AIA etc.
• Neues Logistik- und Prozessverständnis zentrales Bauwerksinformationsmodell transparentes Arbeiten
Anforderungen sind gewerkeübergreifend!
Lebenszyklus eines Bauwerks
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Fachtagung Bau Holz Farbe, Siegen, 11. März 2019
Digitalisierung und Automatisierung von Massivbauarbeiten auf Baustellen
Substituierbarkeit von Routine-Tätigkeitenund Qualifikationsanforderungen an Facharbeiter
Dipl.-Ing. Thomas KölzerTechnische Universität Hamburg
Bonin, H./ Gregory, T./ Zierahn, U. (2015) : Übertragung der Studie von Frey/Osborne (2013) auf Deutschland. ZEW Kurzexpertise, No. 57, Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW), Mannheim. Online: https://www.bmas.de/DE/Service/Medien/Publikationen/Forschungsberichte/Forschungsberichte-Arbeitsmarkt/forschungsbericht-fb-455.html (06.03.2019).
Borrmann, A./König, M./Koch, C./Beetz, J. (2015): Building Information Modeling. Springer Vieweg. Wiesbaden. ISBN: 978-3-658-05605-6. DOI 10.1007/978-3-658-05606-3.
Boston Dynamics (2019): Atlas. Online: https://www.bostondynamics.com/atlas (06.03.2019).
Construction Robotics (2019): SAM 100. Online: https://www.construction-robotics.com/sam100/ (06.03.2019).
Frey, C. B./Osborne, M. A. (2013): The Future of Employment. How Susceptible are Jobs toComputerisation?. Oxford Martin School & University of Oxford. Online: https://www.oxfordmartin.ox.ac.uk/downloads/academic/The_Future_of_Employment.pdf (06.03.2019).
Dengler, K./Matthes, B./Paulus, W. (2014): Berufliche Tasks auf dem deutschen Arbeitsmarkt – Eine alternative Messung auf Basis einer Expertendatenbank (FDZ Methodenreport 12/2014). Online: doku.iab.de/fdz/reporte/2014/MR_12-14.pdf (06.03.2019).
Microsoft (2019): Hololens 2. https://news.microsoft.com/microsoft-at-mwc19/photos/trimble-xr10-with-hololens-2/ (06.03.2019)
Klemt-Albert, K./Ostermann, J./Munderloh, M./Bahlau, S. (2018): Digital gestützte Bewehrungsabnahme als Beitrag zur Qualitätssicherung auf Baustellen. In: Bautechnik 95, H. 3. 189-197. DOI: 10.1002/bate.201700096.
PERI (2019): PERI Augmented Experience App. Online: https://www.peri.de/produkte/planungssoftware-apps-tools/peri-app-fuer-augmented-reality-virtual-reality-mixed-reality.html (06.03.2019).
Spitz-Oener, A. (2006): Technical Change, Job Tasks, and Rising Educational Demands: Looking outside the Wage Structure. In: Journal of Labor Economics, 2006, Vol. 24, Nr. 2 (University of Chicago) 235-270.
VDI 2552-7 (2018): Building Information Modeling – Blatt 7: Prozesse (Entwurf). (Hrsg.): Verein Deutscher Ingenieure (Beuth Verlag)