Wie die Digitalisierung die Baubranche umkrempelt und die Energiebilanz verbessert

Beim Hausbau steckt nach wie vor viel Handarbeit drin. Dennoch: Auch im Hochbau ist die Digitalisierung auf dem Vormarsch – beim Planen und Bauen oder beim Unterhalt von Gebäuden. Die ETH Zürich hat digitale Technologien im Baubereich analysiert und kategorisiert. Unterstützt wurde das Projekt von EnergieSchweiz.

Wo steht die Digitalisierung im Baugewerbe? Was sind die Chancen? Warum redet man vor allem von BIM, wenn von Digitalisierung in der Baubranche die Rede ist? Und: Welche Technologien können den grössten Beitrag zum Erreichen der Klimaziele leisten? ETH Experte Johannes Meuer nimmt Stellung im Interview.

Energeiaplus: «Building Information Modeling» (BIM) scheint in der Baubranche so etwas wie das Zauberwort zu sein. Der Inbegriff von Digitalisierung in dieser Branche.

ETH-Experte Johannes Meuer hat den digitalen Wandel in der Bauindustrie untersucht. (Bild: zvg, Johannes Meuer)

Johannes Meuer: Ja, wenn von Digitalisierung in der Baubranche die Rede ist, ist meist BIM gemeint. Und tatsächlich eröffnet diese Methode neue Möglichkeiten. BIM heisst: Alle relevanten Daten, die es für die Erstellung eines Bauwerks braucht, werden digital erfasst, kombiniert und modelliert. Bisher war das Baugewerbe ja stark segmentiert. Architekten, Planerinnen, Zuliefererfirmen oder Handwerker arbeiteten alle gewissermassen in ihrem eigenen Silo – unabhängig voneinander. BIM vernetzt alle Akteure mit Hilfe von Software miteinander – von der Planung über die Ausführung bis zur Bewirtschaftung. Das Abstimmen der einzelnen Schritte fliesst nun in einem einzigen Computermodell zusammen.

Und dank BIM kann hier eine bessere Verzahnung stattfinden?

Ja, der Haupteffekt von BIM besteht insbesondere darin, die Transparenz bei der Planung, dem Bau, dem Betrieb oder auch beim «Abriss» zu erhöhen. Dadurch entstehen Effizienzgewinne und auch Planungssicherheit. Wichtiger vielleicht ist aber, dass die hohe Transparenz viele strukturellen Hürden der Baubranche (Planungshorizont, Budgetrahmen, Energieverbrauch) abbauen hilft.

Wie weit verbreitet ist denn diese Methode heute?

Wir sind weit von einer flächendeckenden Anwendung von BIM entfernt. Aber es gibt immer mehr Bauvorhaben, die so realisiert werden. Es sind vor allem Unternehmen, die bereits über hohe digitale Kompetenzen verfügen, die damit arbeiten. Und angewendet wird es vor allem bei grossen, kostspieligen Bauprojekten.

Der starke Fokus auf BIM stellt aber viele andere, vielversprechende Technologien in den Schatten.

Welche anderen Technologien meinen Sie da?

Wir haben dazu ein Technologie-Scouting gemacht. Das war sozusagen der Start unseres Projekts.

Unser Fazit: Es gibt reine software-basierte Technologien, wie zum Beispiel Planungssoftware, online Plattformen zur Eingabe von Ausschreibungen oder eben BIM. Daneben gibt es «greifbare» digitale Technologien wie digital steuerbare Baugeräte und Haustechnik oder auch all die Smart-Home-Anwendungen.

Uns ist dabei aufgefallen, dass es einerseits Plattformtechnologien gibt, also solche Technologien, die primär dazu dienen, viele Einzeltechnologien zu vernetzen. Andererseits sind da die Einzel- oder Komplementärtechnologien, die für sich alleine stehen, aber auch auf einer Plattform integriert werden können. Wir bezeichnen diese als cyber-physische Technologien.

Diese Analyse hat uns erlaubt, klare Trends bei der Digitalisierung in der Baubranche zu erkennen.

Von welcher Technologie kann man sich den grössten Beitrag zu den klima- und energiepolitischen Zielen der Schweiz erhoffen?

Eine Antwort darauf ist nicht einfach. Wir sehen, dass beim Neubau in der Schweiz vieles schon in die richtige Richtung geht. Es wird gut isoliert, es werden energieeffiziente Geräte verwendet und es wird auf die Auswahl von Baumaterialen geachtet.

«Vernetzt sich die Baubranche stärker, ist das positiv für die Energiebilanz»

Eine grössere Herausforderung stellt der bestehende Gebäudepark dar und insbesondere die niedrige Renovationsrate. Diese ist deutlich zu gering, um die Klimaziele der Schweiz zu erreichen. Einen grossen Beitrag zu den Nachhaltigkeitszielen der Schweiz können relativ einfache Technologien leisten, wie zum Beispiel das richtige Isolieren oder der Austausch von alten Geräten, wie Heizungen.

Wenn die Baubranche aber stärker vernetzt arbeitet, wirkt sich das auch auf die energetische Bilanz aus. Planungssicherheiten, Planungszeiten, Baumängel könnten reduziert werden. Und letztlich kann man ein Gebäude, dass man gut versteht auch deutlich besser betreiben und unterhalten und energetisch optimieren. Die digitalisierte Vorfabrikation reduziert nicht nur Lärm- und Staubbelastung auf der Baustelle, sondern auch die eigentliche Bauzeit und erleichtert später das Ersetzen von Gebäudeteilen. Und am Ende des Gebäudelebenszyklus erleichtern sowohl BIM als auch vorfabrizierte Bauteile den Abriss und die Wiedergewinnung von Baumaterialen; beides essentielle Schritte hin zu einer zirkulären Gebäudebranche.

Welche Innovation im digitalen Bereich wird beim Bauen am meisten unterschätzt?

Am meisten werden meiner Meinung nach sogenannte cyber-physische Komplementärtechnologien unterschätzt. Ein Beispiel dafür ist der Roboter, der in der Vorfabrikation oder beim Bau selber zum Einsatz kommen kann. Ein anderes Beispiel sind Baugeräte, die durch IoT-Technologie digitalisiert und intelligent gemacht werden.

«Die Digitalisierung verändert die Baubranche fundamental»

In der Schweiz gibt es bereits die digitalisierte Fern-Überwachung oder intelligente Frühwarnsysteme zur Wartung von Gebäudeenergiesystemen. Der nationale Forschungsschwerpunkt «Digitale Fabrikation» ist international führend, wenn es um die Anwendung von digitalen Technologien in physischen Bauprozessen geht.

Sie haben jetzt die Chancen und Vorteile der Digitalisierung hervorgestrichen. Sehen Sie auch Risiken?

Die Digitalisierung verändert ganze Branchenstrukturen fundamental. Im Detailhandel haben wir das schon beobachten können. Und das kommt nun auch in der Baubranche und betrifft nicht nur die Architektin, die nun mit dem Tablet auf der Baustelle erscheint statt mit dem Faltplan.

Es stellen sich Fragen wie: Kann es auch einen «digital overkill» geben? Wie lassen sich Ertragsmodelle diversifizieren, um Investitionen in digitale Technologien und höhere Preise auch der Kundschaft gegenüber zu erklären.

Was machen Sie nun mit dieser Bestandesaufnahme? Welche Botschaft haben Sie? An wen?

Unsere Erkenntnisse richten sich in erster Linie an die Politik und die Industrie. Bei den zentralen Botschaften an die Industrie geht es vor allem um Themen, mit denen sich Unternehmen befassen sollten, um sich strategisch auf eine digitalisierte Branche vorzubereiten und von Möglichkeiten zu profitieren aber auch die Risiken zu minimieren. Wichtige Themen sind dabei die Entwicklung neuer datengetriebener Dienstleistungen, die Diversifizierung von Ertragsmodellen und die Förderung von «digital Talents».

Führt die «Plattformisierung» zu Monopolen in der Baubranche?

Bei der Politik, sind unserer Ansicht nach insbesondere die folgenden drei Themen sehr wichtig. Im Bereich der Technologie- und Innovationsförderung kann die Politik mit den richtigen Anreizen wichtige Weichen stellen. Das passiert in der Schweiz bereits, wenn beispielsweise Förderprogramme einen Fokus auf Technologiesysteme oder den Transfer zwischen Industrie und Wissenschaft legen. Zudem braucht es im Bereich Bildungs- und Arbeitsmarktpolitik neue Impulse. In der Baubranche werden mehr Fachleute mit digitalem Hintergrund gebraucht. Viele Studien vermuten, dass diese neuen Anforderungen zu einem starken Rückgang der Beschäftigungszahlen in der Baubranche führen werden.

Zu guter Letzt wird das Thema «Plattformisierung» der Industrie vermutlich eine grosse Rolle spielen: Der Blick in andere Branchen zeigt, wie schnell einzelne Plattformen den Markt monopolisieren können. Man denke nur an Amazon, Netflix, Zalando oder Google. Hier stellen sich wichtige wettbewerbspolitische Fragen. Eine ähnliche Entwicklung könnte es in der Baubranche durch BIM oder Smart-Home-Anwendungen geben. Hier sind wettbewerbspolitische Weichenstellungen durch die Politik erforderlich, damit es nicht zu Marktverzerrungen kommt.

Das Interview führte Claudio Menn, Fachspezialist Gebäude, Bundesamt für Energie

Den ganzen Bericht zur Untersuchung der ETH «Digital Trends in the Building Industry» finden Sie hier: (in Englisch)