AI in Construction (AIC) / KI im Bau

Aktuelle Situation – Bauwesen

Der Bereich der Gebäudeplanung, des Bauens, der Sanierung und des Gebäudemanagements gehört zu den Branchen mit der langsamsten Einführung von Digitalisierungs- und Automatisierungstechnologien, obwohl ein erhebliches Potenzial für Zeit- und Kosteneinsparungen, Materialeinsparungen, Wiederverwendung und Optimierung sowie Energieeinsparungen besteht. Aufgrund der geringen Gewinnmargen und des hohen Anteils kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU), die in diesem Bereich tätig sind, schreiten Forschung und Innovation nur sehr langsam voran. Gleichzeitig zählt das Bauwesen aus Sicht der Gesundheit und Sicherheit der Beschäftigten zu den anspruchsvollsten und risikoreichsten Tätigkeiten, was den Sektor für Arbeitskräfte unattraktiv macht.

Potenzial von KI

Künstliche Intelligenz unternimmt bereits erste Schritte in diesem Bereich und kann zu einer Vielzahl von Anwendungen im Zusammenhang mit dem Bauwesen beitragen. Computer-Vision-Techniken können eingesetzt werden, um unstrukturierte 3D-Scans in Gebäudemodelle zu überführen (Scan-to-BIM) und digitale Gebäudezwillinge mit semantischen Informationen zu Bauteilen, Materialien und Zustandsdaten anzureichern. Die Analyse dieser Daten mit KI-Methoden auf 3D-Daten kann Informationen zur Verfolgung des Baufortschritts und zu Abweichungen, zur Aufgabenplanung und Logistikoptimierung oder zu Sanierungsbedarfen liefern. Multimodale KI-Ansätze können Gebäudedaten wie Dokumentationen, Gebäudemodelle, technische Berichte und Produktpässe kombinieren, um Verbesserungsvorschläge für Entwurf und Materialauswahl, Prozessausführung und Energieeinsparung zu liefern.

Gleichzeitig können mit KI-fähige Roboter für autonome Inspektionen zur Erfassung von Scans und zur Schadensdetektion eingesetzt werden oder sogar Aufgaben übernehmen bzw. mit Menschen zusammenarbeiten, insbesondere bei anspruchsvollen und unsicheren Tätigkeiten wie dem Umgang mit schweren Materialien oder Abbrucharbeiten. Intelligente tragbare Geräte wie Exoskelette und XR-Geräte können die Fähigkeiten der Beschäftigten erweitern, sie bei der Aufgabenausführung und Schulung anleiten und ihren Zustand überwachen.

Herausforderungen 

Damit KI dieses Potenzial im Bauwesen entfalten kann, müssen erhebliche Herausforderungen bewältigt werden. Baustellen sind anspruchsvolle und dynamische Umgebungen für die Wahrnehmung, in denen bestehende KI-Foundation-Modelle oft nicht zuverlässig funktionieren und gekennzeichnete Trainingsdaten nur begrenzt verfügbar sind. Die Komplexität der Aufgaben und die Multidisziplinarität erschweren die Erfassung von Expertenwissen zur Weiterentwicklung von KI-Systemen. Die Vielfalt der Bauaufgaben macht aufgabenspezifische Robotersysteme wirtschaftlich wenig sinnvoll und weist auf den Bedarf an multifunktionalen Baurobotern hin, die sich flexibel und dynamisch an die jeweilige Aufgabe anpassen lassen. Darüber hinaus erfordert die Akzeptanz neuer Technologien seitens der Industrievertreter und des Managements zusätzlichen Aufwand.