Kleiner, Jonas (2023)
Ein Beitrag zur Entwicklung von Baustellenversorgungssystemen.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00024343
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Im Rahmen der Dissertation wird die gegenwärtige Versorgungssituation von Baustellen analysiert. Den identifizierten Schwachstellen wird mit der Entwicklung eines Baustellenversorgungssystems begegnet. Abschließend erfolgt die Systemintegration in das bestehende Baulogistikprozessmodell. Die Entwicklung und Integration des Baustellenversorgungssystems basiert dabei auf einer Kombination aus Literaturstudium, Baustellen- und Laborstudien sowie Experteninterviews. In Kapitel 1 werden die Ausgangssituation und Problemstellung, die Ziele sowie die Forschungsmethodik und der Aufbau der Arbeit geschildert. Die Ausgangssituation und Problemstellung der Arbeit werden durch die Erörterungen zu den Potenzialen bei der Baulogistikorganisation und -koordination sowie den Schwachstellen bei der Baulogistikrealisierung dargestellt und es wird die Notwendigkeit zur Berücksichtigung der modernen Technologien sowie der Lean Logistics innerhalb der Arbeit begründet. Die Ziele der Arbeit werden aus der Ausgangssituation und Problemstellung abgeleitet und durch die Formulierung von Forschungsfragen konkretisiert. Es wird das Erfordernis zur Entwicklung eines innovativen Baustellenversorgungssystems sowie dessen Systemintegration in das bestehende Baulogistikprozessmodell dargelegt. In Kapitel 2 werden die Grundlagen zur Logistik, zur Baulogistik sowie zur Lean Logistics und zur Digitalisierung erörtert. Die Ausführungen zu den Grundlagen der Logistik und Baulogistik dienen als Ausgangspunkt für die in Kapitel 3 beschriebenen Basiselemente der Systembildung sowie für die Systemintegration in Kapitel 5. In den Unterkapiteln zur Lean Logistics und zur Digitalisierung werden die bei der Entwicklung des Baustellenversorgungssystems jeweils zu berücksichtigenden Aspekte sowie die daraus resultierenden Möglichkeiten herausgearbeitet. In Kapitel 3 werden die Basiselemente der Systembildung erläutert. Diese Basiselemente sind ein prozess- und flussorientierter Ansatz des unternehmensübergreifenden Supply-Chain-Managements, eine Umsetzung des Konzepts Warenverteilzentrum sowie der Einsatz eines polysensoralen Systems zur automatischen Bauprozessidentifikation nach dem ereignisbasierten Ansatz und damit verbunden eine Prozesssteuerung und -regelung in Echtzeit. Die Potenziale und positiven Auswirkungen eines Warenverteilzentrums in der Bauindustrie werden durch eine Analyse von publizierten Projektberichten herausgearbeitet und anhand der Auswertung von Experteninterviews verifiziert. In Kapitel 4 werden die Systementwicklung und die Systemevaluation des Baustellenversorgungssystems beschrieben. Die durchgeführte Situationsanalyse zum gegenwärtigen Baustellenversorgungsprozess verdeutlicht die Notwendigkeit der Systementwicklung. Die Situationsanalyse, die entlang der Prozesskette Bestellung, Avisierung, Anlieferung und Lagerung erfolgt, zeigt u. a., dass der Bestellprozess als analog, wenig nachvollziehbar und transparent sowie durch manuelle Tätigkeiten als fehleranfällig zu beschreiben ist. Außerdem ist bei der Nutzung von Avisierungssystemen festzustellen, dass diese seitens der Projektbeteiligten nicht konsequent beachtet werden und im Falle der Nutzung Abweichungen hinsichtlich der avisierten und den tatsächlichen Ankunfts- und Abfahrtszeiten der Transportfahrzeuge sowie deren Aufenthaltsdauer auf der Baustelle zu konstatieren sind. Des Weiteren kann belegt werden, dass JIT-Transporte aktuell die Ausnahme darstellen und Lagertransporte dominant sind. Aufbauend auf der Situationsanalyse sowie den theoretischen Grundlagen werden die Anforderungen an das Baustellenversorgungssystem analysiert. Es wird u. a. herausgearbeitet, dass ein zentral gesteuertes baulogistisches Gesamtsystem erforderlich ist, welches gewerke- und subsystemübergreifend zu gestalten ist und die vorgelagerten Produktions- und Logistikprozesse sowie die Bauproduktions- und Baulogistikprozesse unternehmensübergreifend berücksichtigt und synchronisiert. Dies erfordert einen durchgängigen, automatisierten, systematisierten und digitalisierten Informationsfluss und -austausch sowie eine verbesserte Kommunikation aller Prozessbeteiligten. Darüber hinaus werden Anforderungen bezüglich einer nachhaltigeren Baulogistik definiert. Die Anforderungsanalyse impliziert zum einen die Anwendung eines Warenverteilzentrums sowie zum anderen die Nutzung eines polysensoralen Systems zur automatischen Bauprozessidentifikation innerhalb des Baustellenversorgungssystems. Die Notwendigkeit der Integration eines polysensoralen Systems sowie eines Warenverteilzentrums wird anhand einer Systembeschreibung präzisiert. Auf Basis der erarbeiteten funktionalen und technischen Systemanforderungen werden der Systemaufbau und der Systemablauf des polysensoralen Systems entwickelt und dargestellt. Abschließend wird die prototypische Umsetzung und Evaluation des entwickelten Systems anhand von drei definierten Anwendungsfällen in Form von Labor- und Feldversuchen durchgeführt. Im Zuge der Systementwicklung und Systemevaluation werden gemäß dem ereignisbasierten Ansatz zunächst Prozessketten der sensorisch zu erfassenden Ereignisse entwickelt und entsprechende Prozessindikatoren definiert. Als Prozessindikatoren, die als Messgröße sensorisch erfasst werden, dienen die Position, das Gewicht, die Bewegung und die Neigung. Die sensorische Erfassung der Messgrößen respektive die Datenerfassung über Sensoren erfolgt über ein IoT-Funksystem, bestehend aus Datenerfassung, Datenübertragung, Datenstrukturierung sowie Datenaufbereitung und Datenauswertung. Im Rahmen der drei Anwendungsfälle „Intelligenter Materialfluss“, „Intelligente Palette“ und „Intelligentes Bauteil“ wird belegt, dass das entwickelte polysensorale System und die eingesetzten Sensoren eine automatisierte Prozessidentifikation und damit verbunden eine sensorische Erfassung der definierten Prozessketten und darauf basierender komplexer Ereignisse ermöglichen. Die Visualisierung der Daten kann über Dashboards entsprechend der erarbeiteten Mock-Ups erfolgen. Ferner können zur Informationsaufbereitung innerhalb von Bauwerksmodellen die exemplarisch entwickelten Plug-ins genutzt werden. In Kapitel 5 wird das entwickelte Baustellenversorgungssystem in das bestehende Baulogistikprozessmodell integriert. Die Integration erfolgt nach den Phasen der Baulogistikinitiierung, -planung, -organisation und -realisierung. Des Weiteren wird das Baustellenversorgungssystem in Bezug zur Nachhaltigkeit diskutiert. In der Baulogistikinitiierungsphase erfolgt schwerpunktmäßig die Analyse der Baulogistikattribute vor dem Hintergrund einer Anwendung des Baustellenversorgungssystems und die sich daraus ergebende Präzisierung und Erweiterung der Baulogistikattribute. Zur Veranschaulichung der analysierten, diskutierten und dargestellten Baulogistikattribute werden plastische Projektbeispiele respektive Projektprofile erarbeitet. In der Baulogistikplanungsphase werden die zusätzlichen Planungsaufgaben, die sich bei der Umsetzung des Baustellenversorgungssystems ergeben, erörtert. Hierzu zählen bspw. die Entwicklung zusätzlicher baulogistischer Lösungsvarianten, die eine Integration des Baustellenversorgungssystems beinhalten, die Ressourcenplanung der physischen Infrastruktur des Baustellenversorgungssystems oder die materialspezifische Analyse, inwiefern ein bestimmtes Material für die Anlieferung über die physische Infrastruktur des Baustellenversorgungssystems geeignet oder nicht geeignet ist. Für diese Planungsaufgabe wird eine Entscheidungshilfe erarbeitet und vorgestellt. In der Baulogistikorganisationsphase wird das spezifische Baulogistikhandbuch für das Baustellenversorgungssystem hergeleitet und damit in Verbindung stehende Aspekte wie bspw. der Betreiber oder die Zuordnung von Verantwortungsbereichen beschrieben. In der Baulogistikrealisierungsphase erfolgt die Umsetzung des dargestellten Baulogistikhandbuchs durch den Betreiber des Baustellenversorgungssystems sowie den weiteren Bauprojektbeteiligten. In diesem Zuge kann auf Grund der beschriebenen Beachtung der Nachhaltigkeit in den vorgelagerten Planungsphasen und damit verbunden die Orientierung an den Regularien der Nachhaltigkeitsberichterstattung sowie den Kriterienkatalogen und Bewertungsrichtlinien der Zertifizierungssysteme die Baulogistik in der Realisierungsphase einen positiven Einfluss auf die Nachhaltigkeit ausüben.

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