Hintergrund
Bei Planung und Erstellung eines Bauwerks sind oftmals 20-40 verschiedenen Parteien mit teils gegenläufigen oder zumindest nur auf den jeweils eigenen Zuständigkeitsbereich begrenzten Partikularinteressen beteiligt. Dabei wird eine übergeordnet optimierte Orchestrierung der hohen Logistik-, Produktions- und Interaktionskomplexität erschwert durch
– den bautypischen Unikat- und Projektcharakter, bei dem stets wechselnde Akteure jeweils nur temporär zusammenarbeiten,
– Informationsaustausch und Steuerungsmechanismen von begrenzter Effizienz und Leistungsfähigkeit durch papierbasierte Methoden, niedrigen Standardisierungsgrad und mangelnde Kompatibilität, Durchgängigkeit und Echtzeitfähigkeit,
– geringe Innovationsdynamik durch den hohen Branchenanteil an Klein- und Kleinstbetrieben, die zumeist keine personellen und wirtschaftlichen Spielräume für Innovation und Entwicklung haben, sowie
– den durch kleinteilige, heterogene Branchenstruktur und das Fehlen regelsetzender OEMs (vgl. Automotive) ungünstigen Rahmen bezüglich koordinierter Einführung von Neuerungen, die Wirksamkeit/Zusatznutzen zumeist erst bei breiterer Anwendung entfalten (→kollaborative Wertschöpfung).
Für eine leistungsfähige, effiziente und flexible Bauwertschöpfung/Bauprojektumsetzungen bieten plattformbasierte Ansätze interessante Potenziale – insbesondere wenn sie durch dezentralen/föderierten Aufbau und Berücksichtigung von Maßgaben der Datensouveränität, Anbieterneutralität und Offenheit neben Softwarefunktionen und digitaler Infrastruktur für vertrauensvolles Datenteilen zugleich ein dynamisches Ökosystem für neue Geschäftsmodelle und datenbasierte Innovationen aufspannen. Ein derartiger Ansatz kann durch offene Standards und interoperable Datenstrukturen insbesondere auch bestehende Drittsysteme verknüpfen, Datensilos auflösen und dringend erforderliche Potenziale für zukunftsfähiges Bauen angesichts aktueller und zukünftiger Herausforderungen der Nachhaltigkeit, Klimaresilienz und Klimakrise zugänglich machen. Als erfolgskritische Voraussetzung muss jedoch unbedingt ein technisch niedrigschwelliger Zugang und eine durchgängig einfache, intuitive Bedienbarkeit erreicht werden, um eine hohe Akzeptanz auch bei Kleinbetrieben und in der Breite der heterogenen Baubranche .
Zielstellung
Ziel des Forschungsprojekts BauPuls360 ist die Entwicklung einer offenen, neutralen Digitalplattform für das Anbieten und Nutzen unterschiedlichster, modular kombinierbarer Software-Funktionsbündel zur Unterstützung der Bauwertschöpfung und datenbasierten Zusammenarbeit. Durch die angebotenen Software-Services können Kommunikation und vertrauensvolle Zusammenarbeit auch in dynamischen, temporären Netzwerken verbessert und somit Leistungs-, Effizienz- und Geschäftspotenziale flexibler Zusammenarbeit mit bruchloser Digitalisierung aktiviert werden.
Für Nutzer/Anwender ermöglicht die Zieltechnologie durch intuitiv bedienbare, modular kombinierbare Apps anstelle monolithischer, komplexer Softwarelösungen einen vereinfachten, intuitiven Zugang zur digitalen Unterstützung unterschiedlichster Anwendungsszenarien bei maximaler Interoperabilität und durchgängiger IT-Unterstützung unternehmensinterner Prozesse und kollaborativer, Geschäftspartner-übergreifender Interaktionen.
Für Anbieter digitaler Services soll durch zwei unterschiedliche Einbindungsvarianten einem möglichst breiten Anforderungsspektrum entsprochen werden. Angestrebt werden hier:
– einerseits das Hosting von Apps auf eigenem Server und Integration in die Plattform durch eine „lose Kopplung“,
– anderseits das Hosting direkt auf der Plattform mit dadurch reduziertem Umsetzungsaufwand als „enge Kopplung“.
Die beispielhafte Entwicklung konkreter digitaler Services seitens der UseCase-Projektpartner dient sowohl als konkret praxisbezogene Orientierungshilfe für die Entwicklungsarbeiten zu Plattformtechnologie und den Querschnittsthemen (s.u.), als auch der Ergebnisvalidierung und exemplarischen Demonstration der technischen Möglichkeiten der Gesamttechnologie über die einzelnen Wertschöpfungsphasen von der Planung über die Ausführung bis zum Gebäudebetrieb.
Als Querschnittsthemen werden integrativ adressiert:
→ Schwerpunkt Governance: Entwicklung von Konzepten und deren beispielhafte Implementierung für gesetzeskonforme IT-Architektur und Strukturierung von Anwenderinteraktionen und Daten-/Informationshandhabung. Dabei sollen – z. B. entsprechend GAIA-X-Prinzipien – Datensouveränität, abstimmbare Zugriffskontrollen und Identitäts-/Trust-Mechanismen sichergestellt bzw. etabliert werden, um faire Interaktionen auch in temporären und wechselnden Konstellationen der digitalen Zusammenarbeit zu garantieren.
→ Schwerpunkt Daten- und Funktionsschnittstellen: Weiterentwicklung von Protokoll-basierten Ansätzen gemäß Linked-Data-Paradigma für maximale Kompatibilität und technisch einfache Interaktionsmöglichkeiten mit heterogene Drittsystemen einschließlich leistungsfähigen Funktionen für die nahtlose Integration mit bestehenden Bausoftware-Standards wie IFC, GAEB und X-Planung.
→ Schwerpunkt Geschäftsmodelle und Skalierung: Durch Entwicklung wirtschaftlich tragfähiger Geschäftsmodelle und Skalierungskonzepte soll schon bei den technischen Entwicklungsaspekten die projektnachfolgende Verwertbarkeit und wirtschaftliche Tragfähigkeit abgesichert sowie eine erfolgreiche wirtschaftliche/anwendungspraktische Verwertung der Ergebnisse vorbereitet werden. Dabei gilt es zunächst das charakteristische Henne-Ei-Problem von Plattformansätzen als klare Erfolgshürde und komplexe Herausforderung zu überwinden, sowie dann ein möglichst vielfältiges, lebendiges Ökosystem von Anbietern und Nutzern digitaler Services zu erreichen und zu stabilisieren.
Lösungsansatz
BauPuls360 verfolgt einen integrativen, interdisziplinären Lösungsansatz, der die wissenschaftlichen, technischen und methodischen Herausforderungen durch enge Verzahnung der Teilprojekte systematisch angeht und eine kontinuierliche Rückkopplung zwischen grundlegender Technologieforschung und praxisnaher Anwendungsentwicklung in engem Austausch mit den assoziierten Projektpartnern und entlang den beispielhaften Use-Cases vorsieht, um wissenschaftliche Exzellenz und praktische Verwertbarkeit zu gewährleisten.
Aufbauend auf die breite Anforderungserfassung und Systematisierung der Ergebnisse erfolgt die konzeptionelle Grundlegung der Plattformarchitektur in enger Abstimmung mit der Konkretisierung der Use-Case-Szenarien.
Die Erforschung der konkreten Algorithmen, Softwarekomponenten und Architekturkonzepte erfolgt in engem Bezug zwischen Plattformtechnologie und Use Cases, wobei Governance-Aspekte (rechtliche Compliance und Konzepte für Datensouveränität und vertrauensvolle digitale Zusammenarbeit) sowie Geschäftsmodelle und Skalierbarkeit von Beginn an mitgedacht werden. Parallel werden Schnittstellen- und Interaktionsmechanismen entwickelt, die eine nahtlose Integration der verschiedenen Systemkomponenten und von externen Anwendungen ermöglichen sollen.
Abschließend erfolgt die schrittweise Technologieintegration zu einer labormusterartigen Gesamtumsetzung, sowie anwendungspraktische Evaluation bezüglich des als Zielstellung definierten Merkmalsprofils, gefolgt von abschließenden Feinabstimmungen im Hinblick auf die projektnachfolgende Weiterführung der Grundlagen zur unmittelbaren Anwendungstauglichkeit und wissenschaftlich-technischen sowie wirtschaftlichen Verwertung.
Anwendungsvision
Bei erfolgreicher Umsetzung werden die Daten-, Schnittstellen-, Interaktions- und Funktionsgrundlagen für eine exponentiell skalierende, inhärent mittelständisch geprägte, breit von der Branche selbst getragene Digitalisierung geschaffen. Darüber hinaus wird mit der Software dazu beigeragen, weitreichende, bisher ungenutzte Potenziale der Effizienz, Nachhaltigkeit und Zukunftsfähigkeit im Gesamtkontext Planen, Bauen und Betreiben zu erschließen.
Förderprojektdaten
Laufzeit: 01/2024 bis 12/2026
Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Fördermaßnahme DigiLeistDAT
Förderkennzeichen: 02K23A090-099