Dienstag, 9. Dezember 2025
Agile Bauprojekte (IX)
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| Bild: Pexels / Javier Gonzalez - Lizenz |
Der grosse Hype um das Thema Künstliche Intelligenz (KI/AI) ist nicht mehr ganz so ausgeprägt wie er es kurz nach dem Markteintritt von ChatGPT & Co war. Eigentlich gut so, denn jetzt kann man mit etwas nüchternerer Betrachtung bewerten, wo dadurch ein wirklicher Mehrwert erbracht wird. Einer der Bereiche in denen das stattfindet ist das Baugewerbe, und die Technik die hier im Einsatz ist, trägt einen relativ unbekannten Namen: Parametric Design.
Kurz zum Kontext: beim Bauen von Gebäuden kann man anders als beim Maschinen- und Gerätebau nicht mit einem Prototypen beginnen, aus ihm lernen und einen besseren bauen. Was einmal steht lässt sich nur teuer wieder abreissen. Die ersten Ergebnisse (wenn man von Design-Skizzen absieht) bestehen hier daher aus Berechnungen der Statik und der Materialbelastbarkeit der zukünftigen Gebäude. Erst wenn die fertig sind, kann das eigentliche Bauen beginnen.
Da diese Berechnungen aufgrund der zahlreichen Parameter (u.a. Höhe, Breite, Grösse der Innenräume, Material, Untergrund, Wetter) sehr umfangreich sind, führten sie bis ins 21. Jahrhundert fast durchgehend zu langen vorgelagerten Planungsphasen. Waren diese einmal abgeschlossen, war ein nachträgliches Anpassen kaum möglich (und wenn es erzwungen wurde sehr teuer, wie im Fall des Berliner Flughafens). Das Vorgehen war also eher Anti-Agil.
Mit dem Aufkommen von KI-Anwendungen hat sich das geändert, vor allem aufgrund des genannten parametrischen Designs. Bei ihm werden nur bestimmte Rahmenbedingungen (Parameter) fest vorgegeben, etwa Stabilität und zu tragende Last. Das System wird dann angewiesen, unter Respektierung dieser Vorgaben Lösungsvarianten für einen Design-Entwurf zu erstellen. Das kann dann deutlich schneller erfolgen als durch einen Menschen.
Zu Beginn wurde diese Technik vor allem für Gebäudepläne eingesetzt, bei denen eine Berechnung durch Menschen extrem lange gedauert hätte, die aber auch mit KI noch langwierig waren (z.B. bei den Setas de Sevilla von 2011). Mit dem Fortschritt in der KI-Technologie ist das aber noch einmal deutlich beschleunigt worden - bei aktuellen Vorhaben, wie dem West Bund Convention Center in Shanghai, konnte eine komplette Neuberechnung im wahrsten Sinn des Wortes über Nacht erfolgen.
Damit ist agiles Arbeiten jetzt auch in der frühen Planungs- und Berechnungsphase eines Bauvorhabens möglich. In wenigen Tagen können umsetzbare Entwürfe entworfen, berechnet und vorgestellt werden, und das bei Bedarf mehrfach nacheinander oder parallel zueinander. Und wenn dann beim eigentlichen Bauen noch modulare Konstrktion oder 3D-Druck zum Einsatz kommen, kann das Bauen von Gebäuden ähnlich schnell möglich werden wie das von Software.
Montag, 11. November 2024
Wie der Staat wieder handlungsfähig wird (II)
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| Bild: Strassen NRW |
Ab und zu wird man von der staatlichen Verwaltung positiv überrascht, in diesem Fall vom Landesbetrieb Straßenbau Nordrhein-Westfalen. Der ist u.a. verantwortlich für den Neubau einer Brücke, die ich in den letzten Jahren ab und zu benutzt habe, der Wupperbrücke Blombacher Bach in Wuppertal. Dieser Neubau wurde dieses Jahr in einer rekordverdächtigen Geschwindigkeit von nur wenigen Wochen abgeschlossen, und das mit Massnahmen, die jetzt zum Standard in NRW werden sollen.
Die erste dieser Massnahmen ist ein frühes Beteiligungsverfahren, an denen sich alle betroffenen Gruppen (in diesem Fall Anwohner, Pendler, Unternehmen, etc.) beteiligen und ggf. ihre Bedenken einbringen können. Das mag auf den ersten Blick wie eine Verzögerung wirken, sorgt aber später im Prozess für Geschwindigkeit, da durch die Einbeziehung derartiger Stakeholder die Wahrscheinlichkeit von Fehlplanungen und Gerichtsprozessen geringer wird.
Über die zweite Massnahme habe ich bereits an anderer Stelle etwas geschrieben: es ist die Modulbauweise. Die einzelnen Bauelemente können an einer anderen Stelle im Voraus gefertigt werden und werden vor Ort nur noch zusammengesetzt und durch eine so genannte Ortbetonergänzung verbunden (was für ein schönes deutsches Wort). Neben der Geschwindigkeit ergibt sich dadurch ein zweiter Vorteil - beschädigte Brückenteile können später einfacher ersetzt werden.
Die dritte Massnahme ist vermutlich für die deutsche Bürokratie am revolutionärsten, es handelt sich um die so genannte funktionale Ausschreibung der Bauvorhaben. Bei derartigen Ausschreibungen wird kein detaillierter Leistungskatalog mehr vorgegeben, sondern es wird nur das zu erreichende Ziel definiert (z.B. Abriss und Neubau einer Brücke) ggf. verbunden mit in diesem Rahmen zu erreichenden Kennzahlen (z.B. der Traglast dieser Brücke).
Dieses Vorgehen hat gleich mehrere positive Effekte: der Umfang der zu erstellenden und zu bearbeitenden Ausschreibungs-Unterlagen wird geringer, den Bauträgern wird es möglich gemacht, neue und innovative Bautechniken einzusetzen, ohne die Bauämter davon überzeugen zu müssen, diese in die Pläne aufzunehmen, und durch die geringeren Aufwände in diesen Ämtern ist der dort spürbare Fachkräftemangel ein weniger starker Verlangsamungsfaktor für Planungs- und Genehmigungsprozesse.
Wie immer in solchen Fällen fragt man sich zwar, warum das nicht schon viel früher so gemacht worden ist, nach vorne blickend kann man sich aber darüber freuen, dass die Baustellen in Nordrhein-Westfalen zukünftig viel schneller wieder beendet sein werden als bisher. Vielleicht sollte auch die Bahn sich mal mit dem Landesbetrieb Straßenbau austauschen? Schaden würde es sicher nicht.
Nachtrag 22.08.2025
Ein weiteres Beispiel: auch die neue Autobahnbrücke über das Rahmede-Tal wurde als funktionale Ausschreibung vergeben und scheint in für derartige Bauprojekte bemerkenswerten zwei Jahren fertig zu werden.
Montag, 7. Oktober 2024
Agile Bauprojekte (VIII)
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| Bild: Wikimedia Commons / Looniverse - CC BY-SA 4.0 |
Ein Massenphänomen sind sie noch immer nicht, aber die Anwendung agiler Arbeitsweisen in Bauprojekten ist mittlerweise nichts mehr was sich als unmöglich bezeichnen lässt, von Teslas MVP-Fabrikgebäuden bis hin zu "konfigurierbaren" und in Tagen errichtbaren Modulbau-Häusern gibt es zahlreiche funktionierende Beispiele. Zur Zeit wird agiles Bauen aber noch einmal einfacher, billiger und flexibler, denn eine weitere Technik ist im Bau angekommen: 3D-Druck.
Diese ursprünglich nur für Kunststoffe verwendete Technik ist mittlerweile durch technische Neuerungen auch für Baustoffe nutzbar, und ermöglicht so nicht nur die schnelle und ggf. individuelle Anfertigung von Bauelementen oder den erwähnten Modulen, sondern sogar von ganzen Gebäuden (davon ausgenommen bleiben weiterhin die Tiefbauarbeiten, und bei denen vor allem der Aushub und die Sicherung der Baugruben, die noch immer klassisch geplant und durchgeführt werden müssen).
Ein bekanntes Beispiel kann man seit 2021 in Amsterdam nicht nur betrachten sondern sogar betreten: eine ganze Brücke ist dort mit einem 3D-Drucker erstellt worden - aus Stahl. Dafür wurde schichtweise Metallpulver aufgetragen und so festgeschmolzen, dass dadurch nach und nach die Brückenform entstand. Darüber hinaus ist das ganze Bauwerk mit Sensoren versehen, die Belastungen messen und inspect & adapt ermöglichen - die nächste so gebaute Brücke wird stabiler und braucht weniger Material.
Auch Betonwände lassen sich mittlerweile schichtweise mit einem 3D-Druck-Roboter hochziehen, und auch hier können Ergebnisse in der Nähe betrachtet werden: in Heidelberg wurde 2023 das Gebäude eines Rechenzentrums mit einem Beton-3D-Drucker in nur sieben Tagen erstellt und seit 2024 steht in Beckum bei Münster das erste so entstandene Wohnhaus, dessen Bau nur zwei Wochen gedauert hat - beides ist also in einem Zeitraum fertig geworden, der einem Sprint entspricht.
Die beste Kombination aus Geschwindigkeit und Flexibilität bietet schliesslich die Kombination aus 3D-Druck und Modulbauweise. In Japan und den USA gibt es jetzt schon Baufirmen, die naben der Baustelle temporäre Fabriken errichten und in ihnen Baumodule erstellen, die dann gleich zusammengesetzt werden können. In diesem Rahmen können auch Schäden am Gebäude schnell behoben und etwahige Fehler der Planung schnell korrigiert werden. Auch hier also - inspect & adapt.
Dienstag, 11. Juli 2023
Computer Aided Design und Digital Prototyping
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| Bild: National Archives / Combined Military Service Digital Photographic Files - CC0 1.0 |
Vor allem im Hardware-Bereich gibt es immer wieder derartige Fälle, was nicht nur die Entwicklung von Prototypen von Maschinen, Fahrzeugen und Geräten umfasst, sondern auch die von Bauwerken und Gebäuden. Zum Einen können die eingebauten Rohstoffe teuer sein, zum anderen sind die Einzelteile fest miteinender verbunden, um Belastbarkeit und Stabilität zu gewährleitsten. Ein "Auseinandernehmen und neu Zusammensetzen" geht also nicht so einfach.
Will man sich nicht darauf verlassen, alles beim ersten mal richtig zu machen (was, wenn es nicht klappt, gerade bei Bauwerken richtig teuer werden kann) braucht man also eine Alternative, mit der man einem Inspect & Adapt zumindest nahe kommen kann. Eine mittlerweile weit verbreitete ist das so genannte Computer Aided Design (CAD), bei dem ein neues Gebäude-, Maschinen- oder Gerätebau-Vorhaben vor der eigentlichen Umsetzung durch mehrere digitale Simulations-Durchläufe geht.
Die entsprechenden Erfahrungswerte vorausgesetzt können damit eine ganze Reihe von Annahmen im Voraus überprüft, gegebenenfalls angepasst und erneut überprüft werden, noch bevor die eigentliche Konstruktion begonnen hat. Die häufigsten dertigen Überprüfungen beziehen sich auf Statik und Stabilität, es sind aber auch zahlreiche andere denkbar, vom voraussichtlichen Materialverschleiss bis hin zum Verhalten von Menschenmengen oder Luftströmen in einem Gebäude.
Natürlich kann man auf diese Weise nicht alles vorhersehen, was später in der Realität eintreffen wird, zumindest einen Teil der Validierungen kann man aber vorwegnehmen. Ein Fall, der das nachvollziehbar macht, ist der Wind-Widerstand von Hochhäusern, der erst ab einer bestimmten Höhe des Baus spürbar wird. Da übliche Windrichtungen und -stärken bekannt sind, ist es möglich, den Bauplan so lange zu optimieren, bis zu starke Schwankungen des fertigen Gebäudes im Voraus auszuschliessen sind.
Ein anderer Einsatzbereich ist die Berechnung möglicher Varianten eines bestehenden Hardware-Produkts, z.B. eines Fahrzeugs, einer Maschine oder eines Haushaltgeräts. Sollen diese besonders günstig, leistungsstark, robust, umweltfreundlich oder sparsam im Verbrauch sein, kann auf Basis des bestehenden Produkts ein digitaler Protyp entwickelt werden, mit dem die gewünschte Variante auf Umsetzbarkeit und mögliche Probleme überprüft wird.
Mit Hilfe derartiger Vorgehensweisen lässt sich das erreichen, was der auf dieser Website schon mehrfach erwähnte Grossprojekt-Forscher Bent Flyvbjerg "thinking slow, acting fast" genannt hat, also eine schnelle Umsetzung hochkomplexer Vorhaben durch eine auf Virtualisierung beruhende Validierung von Annahmen noch im Planungszeitraum. Noch mehr Shift Left geht nicht.
Montag, 26. Dezember 2022
Wie der Staat wieder handlungsfähig wird
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| Bild: Pixabay / Borevina - Lizenz |
Wenn es etwas gibt, das als Inbegriff von fehlender Agilität gilt, dann ist es die staatliche Verwaltung. Warum diese Betrachtung etwas zu einseitig ist habe ich bereits an anderer Stelle aufgeschrieben, im Grossen und Ganzen ist es aber leider so, dass Schwerfälligkeit und Langsamkeit in vielen Behörden vorherrschen. Umso interessanter ist ein aktueller Fall, der zeigt, dass auch dort wo bisher die Bürokratie dominierte erstaunliche Verbesserungen möglich sind.
Die Rede ist von dem Bau des Flüssiggas-Terminals in Wilhelmshaven, dessen beschleunigte Genehmigung und Erstellung in einem Artikel der Zeit beschrieben wird. Das Ausmass dieser Beschleunigung wird bereits durch das Nebeneinanderhalten der Zeiträume deutlich: normalerweise wird bei Vorhaben dieser Art von acht Jahren (!) ausgegangen, in diesem Fall waren dagegen für die gesamte Zeit von Beschlussfassung bis Inbetriebnahme nur 10 Monate nötig.
Der grösste Zeitgewinn ist dabei offensichtlich in der Genehmigungsphase erzielt worden, alleine die scheint im Normalfall bis zu sechs Jahre (!) zu dauern. Die bemerkenswert einfache Lösung: einmal pro Woche hat ein gemeinsamer Call aller an der Genehmigung beteiligten Behörden stattgefunden, in dem geklärt wurde wer als nächstes was an wen zuzuliefern hat. Diese direkte Abstimmung hat schnell Ergebnisse geliefert, für die es sonst einen wochenlangen Schriftverkehr gebraucht hätte.
Dass diese Runden stattfinden konnten und arbeitfähig waren wurde durch eine weitere bemerkenswert einfache Massnahme möglich: realistische Personalplanung. Statt unterbesetzte Dienststellen mit Arbeit zu überhäufen und darauf zu hoffen, dass es irgendwie gut geht wurde darauf geachtet, dass ausreichende Arbeitskapazitäten verfügbar gemacht wurden um die anstehenden Aufgaben zu erledigen. Ein für Grossorganisationen keineswegs selbstverständliches Vorgehen.
Etwas komplizierter war der Umgang mit anderen Ressourcen: den Baustoffen (vor allem Stahl). Statt den klassischen Weg zu gehen, zuerst einen Plan zu erstellen und dann nach den in ihm vorgesehenen Baustoffen zu suchen (die in diesem Moment ggf. nicht verfügbar wären), wurden nach einer ersten Grobschätzung zuerst die Baustoffe gekauft um dann erst basierend auf deren Verfügbarkeit die Baupläne zu erstellen. So konnten die Bauarbeiten direkt beginnen.
Eine zusätzliche Beschleunigungsmassnahme war die Aufhebung der strikten Sequenzialität aller Vorgänge. Dort wo die Erteilung von Genehmigungen absehbar war wurde bereits mit der Umsetzung begonnen, die offiziellen Freigaben wurden nachgeliefert wenn sie fertig waren. Verbunden war das allerdings mit der Vorgabe im eventuellen Fall einer doch verwehrten Genehmigung alles bis dahin Gebaute wieder rückgängig zu machen.
Die Bereitschaft sich darauf einzulassen war auch Teil von etwas Grösserem: der Einsicht, dass sich nicht alles vorhersagen und planen lässt, und dass es deswegen zu Kostensteigerungen kommen kann die dann zu tragen sind. Diese Einsicht steht in deutlichem Gegensatz zur in Grossvorhaben üblichen Praxis Kostensteigerungen mit Sparmassnahmen an anderen Stellen kompensieren zu wollen, die meistens zu schlechteren (und langfristig sogar teureren) Ergebnissen führen.
Zuletzt kamen noch kleinere Massnahmen dazu, etwa verkürzte Fristen für die öffentliche Auslegung der Pläne. In Kombination haben alle diese Massnahmen dazu geführt, dass ein Grossprojekt in nur einem Zehntel der Zeit umgesetzt werden konnte die sonst für vergleichbare Vorhaben notwendig ist. Das Beispiel des Flüssiggas-Terminals in Wilhelmshaven zeigt, dass auch staatliche Grossprojekte schnell und unbürokratisch realisiert werden können, wenn es denn gewollt ist.
Die Frage die bleibt - wenn das einmal möglich war, warum nicht öfter so?
Montag, 12. Juli 2021
Agile Bauprojekte (VII)
Und ich dachte, das Praxisbeispiel für agilen Gebäudebau das ich vorletzte Woche gefunden hatte wäre bemerkenswert gewesen. So wie es aussieht ist es einer chinesischen Firma nochmal gelungen ein weiteres Level zu erreichen: durch die Nutzung vorgefertigter Wohnungs-Module, die vor Ort nur noch "zusammengeschraubt" werden müssen, kann ein zehnstöckiges Hochhaus in nur einem Tag (!) errichtet werden, und wenn man es wollte könnte man es wieder auseinandernehmen, einzelne Module austauschen und die in andere Gebäude einbauen. Wirklich beeindruckend.
Einige Abstriche sind bei diesem Gebäude sicher zu machen, z.B. limitiert die Modulgrösse die Raumgrösse und es gibt auch keine Tiefgarage (zumindest keine in Modulbauweise, beim Tiefbau stösst die noch an Grenzen). In einem Artikel der FAZ wird auch bezweifelt, dass in dieser Bauweise (im Wesentlichen aus Stahl) ein Schallschutz und eine Atmungsaktivität der Wände möglich sind die westeuropäischen Standards entsprechen.
Damit ist aber auch eine weitere Parallele zu anderen agilen Vorhaben in der Software- und Hardware-Entwicklung gegeben - Agilität kommt häufig mit einem Preis, dessen muss man sich bewusst sein. Wenn schnelle Baubarkeit und Veränderbarkeit diesen Preis wert sind sollte man es machen. Wenn nicht, dann sollte man es lassen.
Montag, 28. Juni 2021
Agile Bauprojekte (VI)
Das ist ein interessantes Praxisbeispiel: ein Manager der amerikanischen Firma Clark Pacific stellt vor, wie dort mit Hilfe von Scrum und Lean Management Gebäude gebaut werden. Der Schlüssel ist einmal mehr die Nutzung vorgefertigter Bauteile, von vor Ort "nur noch" zusammengesetzt werden müssen. Der Anspruch ist dabei, dass erste Räume bereits genutzt werden können während andere Teile des Gebäudes sich noch frühen Planungs- oder Bauphasen befinden.
Es ist kein Konferenzvortrag, sowohl rhetorisch als auch grafisch hält er mit anderen hier eingebundenen Videos daher nicht ganz mit, wegen des seltenen Themas lohnt sich das Ansehen aber trotzdem. Und die eingebundenen Bilder von Baufortschritten, Kanban-Boards und Meetings geben interessante Einblicke in die gelebte Praxis.
Dienstag, 2. Februar 2021
Agile Bauprojekte (V)
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| Bild: Youtube / Jetfox - CC BY 3.0 |
Dass Tesla ein gutes Beispiel dafür ist wie man auch in Bauprojekten agil arbeiten kann hatte ich bereits geschrieben, in welchem Ausmass das der Fall ist erschliesst sich allerdings erst jetzt. Im (grundsätzlich sehr hörenswerten) Podcast The Agile Wire erzählt Joe Justice, der auf Hardware-Scrum spezialisierte Erfinder von eXtreme Manufacturing, von seiner Arbeit für Tesla, und dabei unter anderem davon wie hier "agil gebaut" wird.
Der auf den ersten Blick überraschende erste Schritt bei Bauvorhaben dieser Firma besteht in der Regel daraus, dass am Ort des zukünftigen Gebäudes, bzw. der Gebäudeerweiterung ein Zelt errichtet wird (Hauptlieferant dieser Zelte scheint die Firma Sprung Structures zu sein). Einmal darauf aufmerksam gemacht kann man derartige Behelfsgebäude in Fotos und Videos nahezu jeder Tesla-Fabrik finden. In diesem Zelt wird dann ab dem Tag der Errichtung die Arbeit durchgeführt für die das zukünftige Gebäude vorgesehen ist. Das gilt selbst dann wenn diese Arbeit aus der Fabrikmontage von Autos besteht.
Natürlich kann diese Montage noch nicht mit der Effizienz einer fertigen Fertigungsstrasse stattfinden, vieles muss noch provisorisch vor sich gehen, z.B. mit manueller Arbeit oder durch das Bewegen der Fahrwerke mit Gabelstaplern statt mit Fliessbändern. Das mag auf den Betrachter zunächst erscheinen wie ein Rückschritt in die Frühzeit der Industrialisierung, es dient aber auch einem anderen Zweck als der Effizienzzsteigerung. Es soll so von Anfang an ein funktionierender Wertstrom (→ eine Fertigungsstrasse) existieren, an den das nachträglich dazugebaute Gebäude optimal angepasst werden kann.
Diese Anpassung besteht schliesslich nicht nur daraus den bestehenden Wertstrom bestmöglich zu "ummanteln" sondern soll auch dann noch weitergehen wenn es eine Weiterentwicklung der Fertigungsstrasse in Richtung der Lean Management-typischen kontinuierlichen Flussoptimierung gibt. Mit anderen Worten: da die Fertigungsstrasse immer wieder umgebaut wird kann bei Bedarf auch das umgebende Gebäude umgebaut werden. Möglich wird das durch die Nutzung von Fertigbau-Modulen, mit denen nach und nach das Zelt ersetzt wird und die ggf. gegen andere ausgetauscht werden können.
Das Ausmass dieses Paradigmenwechsels verdeutlicht sich wenn man das hier beschriebene Vorgehen mit traditionell durchgeführten Bauprojekten vergleicht. Bei denen wird ein Gebäude gründlich geplant, über mehrere Jahre gebaut und erst nach Abschluss der Bauarbeiten eingerichtet und bezogen. Die seitdem stattgefundenen Änderungen in Organisation, Markt und Technik sind in diesem Fall kaum noch zu berücksichtigen, was oft dazu führt, dass Neubauten zwar den Bedürfnissen der Vergangenheit entsprechen, denen der Gegenwart aber nicht mehr. Der Tesla-Ansatz ist im Vergleich dazu zeitgemäss im wahrsten Sinn des Wortes.
Dass die bei Tesla übliche Art zu bauen auch ihre Nachteile haben dürfte sollte offensichtlich sein, die zu Beginn fehlende Effizienz gehört sicher dazu, der Verzicht auf ästhetisch anspruchsvolles Gebäudedesign ist ein weiterer, bei näherer Betrachtung dürften sicher noch weitere dazukommen. Wenn diese Nachteile sich im Vergleich zu der gewonnenen Effektivität und Flexibilität als nachrangig erweisen kann dieses "agile Gebäudebauen" aber zu bemerkenswerten Ergebnissen führen. Mit den Worten von Elon Musk: "Heiliger Strohsack!"
Not sure we actually need a building. This tent is pretty sweet. Tesla Grohmann line is in place at Giga & spooling up now. They super kicked ass too. Heiliger Strohsack!
— Elon Musk (@elonmusk) June 19, 2018
Dienstag, 20. Oktober 2020
Agile Bauprojekte (IV)
| Bild: Wikimedia Commons / Michael Wolf - CC BY-SA 3.0 |
Die Zukunft hat bereits begonnen. Noch vor kurzem galten agile Vorgehensweisen bei Bauvorhaben als etwas hochgradig Theoretisches, mittlerweile können wir eines mitten in Deutschland beobachten. Die Tesla-Gigafactory 4 bei Berlin wird iterativ-incrementell gebaut (nachzulesen bei der SZ): zuerst werden kleinere, schnell fertigzustellende Gebäude errichtet, deren Konstruktionsgeschichte wird ausgewertet und die Erkenntnisse fliessen als Verbesserungen in die nächstgrösseren Bauvorhaben ein, und das in Rekordzeit. Wie ist das möglich?
Ein lesenswerter Artikel der Zeit (leider hinter einer Paywall) liefert einige Antworten. Es beginnt mit den bekannten Faktoren, die z.T. auch den schnellen Bau der chinesischen Corona-Kliniken geprägt haben: Einfachheit, Standardisierung, Modularisierung, Entbürokratisierung und wenn möglich Wiederverwendung der Pläne von bereits erfolgreich abgeschlossenen vergleichbaren Bauvorhaben. Im Mittelpunkt stehen aber zwei weitere, bei Bauprojekten hochgradig unübliche: Risiko-Toleranz und Fehlerkultur.
Um nachvollziehen zu können warum das ein Paradigmenwechsel ist muss man auf das Risikomanagement klassischer Bauprojekte schauen. In ihm wird versucht Risiken dadurch zu begrenzen, dass die Beteiligten in möglichst detaillierten Verträgen regeln was welcher der beteiligten Geschäftspartner zu welchem Zeitpunkt zu erbringen hat. Gelingt einem von ihnen das nicht hat er für die entstehenden Mehrkosten aufzukommen, die anderen aber nicht.
In der Theorie mag das wie eine sinnvolle Umsetzung der Verursacherprinzips aussehen (wer Aufwände und Verzögerungen verursacht zahlt), in der Realität führt es aber zu ausufernden Vertragsverhandlungen, absurd detaillierten Vertragswerken, dem Zweckentfremden von Flexibilitätsreserven, extrem aufwändigen Prozessen bei nachträglichen Anpassungen und oft auch zu erbittert ausgefochtenen Rechtsstreitigkeiten. Die dadurch entstehenden Kosten und Aufwände gehören dann zu den stärksten Treibern von Budget- und Zeitplan-Überschreitungen.
Um derartige Entwicklungen gar nicht erst aufkommen zu lassen werden beim Bau der Gigafactory 4 bewusst Risiken eingegangen: statt der üblichen Festpreis-Verträge für bestimmte Gewerke erhalten die Baufirmen pauschale Aufwandsvergütungen, wenn für den schnellen Baufortschritt mehr Geld benötigt wird als initial geplant ist der Freigabeprozess unbürokratisch und wenn derartige Mehraufwände entstehen liegt das Hauptinteresse nicht auf dem Finden und Bestrafen von Schuldigen sondern auf dem schnellen Reagieren auf die geänderten Rahmenbedingungen.
Letztenendes wird hier ein systemischer Ansatz sichtbar. Natürlich kann es sein, dass bei diesem Vorgehen Teile des Gesamtvorhabens teurer werden als gedacht. Durch den bewussten Verzicht auf Detailregelungen, Prozessverflechtung und (juristische) Konflikte wird die Umsetzungsdauer aber derartig verkürzt, dass die frühe Betriebs- und Wertschöpfungsfähigkeit (und das dadurch mögliche frühere Erwirtschaften von Gewinnen) das bei weitem ausgleichen dürfte.
Für alle die das nicht so ganz glauben können hält der deutsche Standort von Tesla übrigens noch eine schöne Pointe bereit. Nur 30 Minuten Autofahrt entfernt kann man begutachten wohin klassisches Management eines Bauprojektes führen kann. Die Rede ist vom neu gebauten Berliner Flughafen, der jetzt endlich eröffnet wird - neun Jahre nach dem ursprünglich geplanten Termin und deutlich teurer.
Donnerstag, 6. Februar 2020
Agile Bauprojekte (III)
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| Bild: Wikimedia Commons / China News Service - CC BY 3.0 |
Zweckbau statt Show-Architektur
Einige der verheerendsten Bauprojekte sind vor allem deshalb aus dem Ruder gelaufen weil der Architekt besonders schön bauen wollte, was dann in der Umsetzung besonders aufwändig wurde. Die schornsteinfreie Entrauchungsanlage am Berliner Flughafen, die Kelchstützen im Stuttgarter Bahnhof, der Verzicht auf rechte Winkel in der Elbphilharmonie - keine derartige Idee dürfte in Wuhan auch nur erwogen worden sein, was die Errichtung ungemein vereinfacht haben dürfte.Einfache Bauweise
Die Krankenhäuser sind nicht nur Zweckbauten, es sind einfache Zweckbauten. Die Gebäude sind kastenförmige, zweigeschossige Flachbauten ohne Keller. Damit waren keine Ausschachtungsarbeiten nötig, die tragenden Wände müssen kein grosses Gewicht aushalten, es gibt keine breiten oder hohen Hallen mit komplizierter Statik. Das ist simpel und schnell zu planen und zu bauen. Auch weitere Aufwände wie die Entsorgung der ausgebaggerten Erde und der Transport und Aufbau hoher und stabiler Gerüste sind entfallen.Focussierung
Ähnlich wie das im Jahr 2003 während der SARS-Epidemie gebaute Xiaotangshan Hospital in Peking dienen die neuen Krankenhäuser nur der Bekämpfung einer einzigen Krankheit. Bedingt dadurch kann vieles entfallen was in normalen Krankenhäusern vorhanden sein muss: OP-Räume, Radiologie-Anlagen, medizinische Labore und Entbindungsstationen mussten nicht gebaut werden, wodurch die Komplexität des Bauvorhabens noch einmal reduziert wurde.Modularisierung
Durch die einfache und focussierte Architektur wurde ein weiterer Beschleunigungsfaktor möglich: der Grossteil der beiden Gebäude wurde aus vorgefertigten Bauteilen errichtet, die parallel an anderen Orten angefertigt wurden und vor Ort nur noch zusammengebaut werden mussten. Eine Bauweise die auch in Deutschland bekannt ist, die im Osten verbreiteten Plattenbauten wurden so errichtet (daher auch der Name → aus Platten zusammengebaut).Standardisierung
Das gerade erwähnte Xiaotangshan Hospital ist aus einem weiteren Grund von Bedeutung: durch seine seinerzeit ähnlich schnelle Errichtung gab es Erfahrungswerte die als Blaupause für die Neubauten verwedet werden konnten. Die Voraussetzung dafür war allerdings, dass die Behandlung und Pflege von SARS- und Corona-Virus-Patienten mit den gleichen Anlagen und Geräten möglich ist. Das scheint in diesem Fall auch so gegeben gewesen zu sein.Entbürokratisierung (Priorisierung)
Die beschleunigten Genehmigungs- und Finanzierungsverfahren haben sicher auch damit zu tun gehabt, dass durch die zuvor genannten Faktoren das Ausmass der Komplexität und der nötigen Qualitätssicherung deutlich reduziert werden konnte. Gleichzeitig muss es aber auch so gewesen sein, dass der Teil auf den nicht verzichtet werden konnte Vorrang vor allen anderen Vorhaben hatte. Ganz wesentlich dürfte diese klare Priorisierung mit der ausgerufenen Notlage zu tun haben.Skalierung
Auf vielen Bildern kann man erkennen, dass Arbeiten so weit wie möglich parallelisiert wurden. Alleine auf dem oben zu sehenden Bild befinden sich über 30 Baufahrzeuge, auf anderen Bildern sind zahllose Arbeiter zu sehen die gleichzeitig Beton giessen, Dachplanen ausrollen oder sonstige parallel ausführbare Tätigkeiten durchführen. Man kann davon ausgehen, dass zwei Voraussetzungen dafür nötig waren: ein immenses Budget und eine boomende Bauindustrie, mit vielen ausgebildeten Arbeitern und geeigneten Maschinen. Beides war in diesem Fall vorhanden.Verzicht auf Nachhaltigkeit
Positiver formuliert: hier wurde mit einem MVP-Gedanken im Kopf gebaut. Noch einmal zum Referenz-Beispiel des Xiaotangshan Hospitals. Nach dem Abklingen der SARS-Epidemie wurde es anscheinend weitgehend aufgegeben und stand leer, was auch nachvollziehbar ist. Viele der funktionalen und ästhetischen Beschränkungen die eine schnelle Errichtung möglich machen grenzen auch die Nachnutzung ein. Andererseits stand hier eben die schnelle Seuchenbekämpfung im Mittelpunkt und nicht nachhaltiges Bauen.---
Natürlich ist der Bau der Kankenhäuser in Wuhan ein Extrembeispiel, dass nur im Rahmen extremer Rahmenbedingungen möglich war und daher nur begrenzt in andere Kontexte übertragbar ist. Es zeigt aber auch, dass in kürzester Zeit erstaunliches möglich ist wenn Willen und Dringlichkeit da sind. In die "agile Terminologie" übertragen - der Bau eines ganzen funktionierenden Kankenhauses hat gerade mal einen Sprint gedauert. Das ist mehr als beachtlich.
Donnerstag, 12. September 2019
Agile Bauprojekte (II)
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| Bild: Wikimedia Commons / Koma Modular Construction - CC BY-SA 3.0 |
Beginnen wir mit der Problem-, bzw. Aufgabenstellung. Unter welchen Umständen könnte es dazu kommen, dass Gebäude in kurzer Zeit aufgebaut, umgebaut, abgebaut und an anderer Stelle neu errichtet werden müssen? Etwa dann wenn ihr Eigentümer häufig umzieht und seine Heimat mitnehmen möchte. Oder dann wenn sich der Bedarf nach Wohn- und Arbeitsraum häufiger ändert. Oder dann wenn es Schwankungen bei der Nutzungsintensität gibt oder unterschiedlich schnellen Verschleiss unterschiedlicher Gebäudeteile.
Sich an diese sich ändernden Gegebenheiten anzupassen wäre zwar mit den klassischen, sprichwörtlich fest gemauerten Baustilen nur schwer möglich, es gibt aber einen anderen mit dem sich diese Herausforderung bewältigen lässt: mit der Modulbauweise. Das Gebäude besteht in diesem Fall aus mehreren vorgefertigten Modulen, die sich je nach Bedarf kombinieren, neu arrangieren, anbauen oder entfernen lassen. Die Bauarbeiten bestehen dann nur noch aus dem Ebnen des Bodens, dem Aufstellen und Verbinden der Module und dem Anschliessen von Rohren und Leitungen.
Agilität wird so in verschiedenen Weisen ermöglicht: bis relativ spät im Baufortschritt können die Pläne angepasst werden. Grösser, kleiner oder anders angeordnet, verschiedene Modifikationen sind möglich. Auch ein schnelles Vergrössern oder Verkleinern fertiger Gebäude ist möglich, etwa wenn die Kinder ausziehen oder wenn in einem gewerblich genutzten Gebäude mehr Arbeitsplätze entstehen oder in einem Wohnheim mehr Zimmer gebraucht werden. Einzelne Module lassen sich austauschen, z.B. wegen Brandschutz, und da jedes Modul auf einen Laster passt kann sogar das ganze Haus versetzt werden.
Soweit die Theorie, aber gibt es das auch in der Realität? Ja, gibt es. Nicht zu oft aber vorhanden und erprobt. Eher selten sind modular aufgebauter Wohnhäuser, die sich bei Bedarf erweitern und verkleinern lassen. Häufiger sind temporäre Häuser, mit denen etwa München oder Brüggen am Niederrhein Wohnraum für zugezogene Studenten schaffen, die am Anfang keine Wohnung finden. Auch während der Flüchtlingswelle 2016 wurden Modulbauten genutzt, etwa in Hannover, Gelsenkirchen, Augsburg und Marburg. Und ein besonderer Fall sind schnell auf- und umbaubare Krankenhäuser in Krisengebieten.
Giga Berlin will come together at an impossible-seeming speed. The prefabricated construction method in Germany is extremely impressive.
— Elon Musk (@elonmusk) July 27, 2020
Donnerstag, 11. Juli 2019
Agile Bauprojekte
"Jaa, in der Software-Entwicklung, da mag das gehen. Aber in anderen Branchen ist Agilität nicht anwendbar, da passt Wasserfall viel besser!" Derartige Aussagen darf sich so ziemlich jeder Agile Coach regelmässig anhören. Und selbst wenn es mittlerweile zahlreiche andere Anwendungsbeispiele gibt, vom Flugzeugbau über den Krankenhausbetrieb bis zum Schul-Unterricht, ein letzter Rückzugsort bleibt allen Skeptikern: "Aber in der Baubranche, da geht das nicht! Agile Bauprojekte sind unmöglich!" Aber sind sie das wirklich?
Tatsächlich gibt es Bauprojekte in denen Inspect & Adapt nicht nur ausprobiert wird sondern die ohne dieses Vorgehen sogar undenkbar wären. Die klassischen Voraussetzungen für agiles Arbeiten treffen bei ihnen zu - Komplexität, Unberechenbarkeit und Änderungsanfälligkeit. Und es handelt sich dabei keineswegs um verstreute Einzelfälle sondern um solche die regelmässig vorkommen. Um ein häufiges Beispiel zu nennen: die Sanierung von Altbauten.
Vor dem Hintergrund des steigenden Wohnungsbedarfs in den grossen Städten werden zur Zeit viele der Gründerzeit-Gebäude aus der vorletzten Jahrhundertwende renoviert oder umgebaut, wobei es zu zahlreichen ungeplanten Hindernissen kommen kann: Leitungen verlaufen anders als in den veralteten Plänen eingezeichnet, Rohre sind marode, in den Wänden werden Stahlträger entdeckt, auszutauschende Metallgitter sind tief im Mauerwerk verankert, Stuckverzierungen erweisen sich als denkmalgeschützt.
Die ursprünglichen Pläne einzuhalten ist nach Entdeckung derartiger Hindernisse schwierig bis unmöglich. Sei es, dass die ursprünglich vorgesehenen Umbauten jetzt zu langfristig geworden sind, zu teuer oder wegen Statik und Denkmalschutz nicht zulässig - es geht gar nicht anders als Änderungen an ihnen vorzunehmen. Und da vieles erst im Rahmen laufender Bauarbeiten offensichtlich wird bedeutet das auch, dass Pläne geändert werden müssen während bereits mit ihrer Umsetzung begonnen wurde.
Sogar ein iterativ-incrementelles Vorgehen ist in derartigen Zusammenhängen häufig anzutreffen. Auf jeden Umbau eines Flügels, Stockwerks oder Zimmers folgt jeweils eine kurze, auf den im Umbau gewonnenen Erkenntnissen beruhende Aktualisierung der Statik-, Elektronik- oder Leitungspläne sowie ein Anpassen des Plans für die nächste Bauphase. In vielen Fällen sind diese Iterations-Zyklen sogar kürzer als ein Monat, so dass man das Bauprojekt sogar nach Scrum organisieren könnte.
Natürlich heisst das nicht, dass Agilität in allen Bauvorhaben Sinn machen würde, in vielen Fällen sind andere Ansätze besser geeignet. Aber um zum Anfang zurückzukommen: dass Agil und Bauen grundsätzlich nicht zusammenpassen ist ganz sicher falsch.








