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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

Institut für Baustoffe, Bauphysik und Bauchemiethomas.koelzer@tuhh.de

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Quellenangaben (1/2)

Bauen.de (2019): https://www.bauen.de/a/die-bodenplatte-selbst-betonieren-auf-den-fundamentplan-kommt-es-an.html (06.03.2019)

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).

Fastbrick Robotics (2019): Hadrian X. Online: https://www.fbr.com.au/view/hadrian-x (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).

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Quellenangaben (2/2)

IAB (2019): Job-Futuromat. Online: www.job-futromat.iab.de (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)