Die kontinuierliche As-built-Dokumentation von Fabriken

Aktuelle Situation

Aktuell ist der Großteil der Fabriken noch nicht digital erfasst. Das bedeutet, dass für die überwiegende Mehrzahl der Fabriken, dass z.T. stark veraltete Pläne in 2D oder 3D vorliegen. Im hochdynamischen Produktionsumfeld kommt es bedingt durch die im Vergleich zum Gebäude kürzeren Lebenszyklusphasen der Produkte und des Produktionssystems zu Änderungen und Umplanungen, welche größtenteils in den Plänen nicht dokumentiert werden. Sofern bauliche Maßnahmen oder Instandhaltungsaufgaben durchgeführt werden müssen, herrscht Unklarheit über die tatsächliche Situation innerhalb des Fabrikgebäudes. Im großen Unterschied zur Baubranche beinhalten Fabrikgebäude ein Produktionssystems, das sich unter anderem aus Maschinen, Anlagen und weiteren Betriebsmitteln aufbaut, und damit eine gesteigerte Komplexität aufweist.

Bedeutung der kontinuierlichen As-built-Dokumentation

Die As-built-Erfassung beschreibt den Prozess, in dem systematische Daten über den Bestand eines Gebäudes bzw. einer Fabrik erfasst und dokumentiert werden. Dieser Prozess kann bereits baubegleitend erfolgen, um nach Fertigstellung eines Gebäudes eine Dokumentation über den tatsächlichen Zustand nach Abschluss der Baumaßnehmen zu erhalten. Die Dokumentation des Zustands sollte sich jedoch über die weiteren Phasen des Lebenszyklus des Gebäudes fortsetzen, da sich kontinuierlich Veränderungen am zu erfassenden Gebäude mit einer Lebensdauer von über 50 Jahren ergeben. Eine Aufnahme des Stands nach der Bauausführung ist nicht ausreichend und schnell veraltet. Über die Lebenszyklusphasen werden die Fabrikmodelle fortlaufend mit Informationen angereichert und aktualisiert, weshalb zwischen Modellen der Planung, der Realisierung und des Betriebs unterschieden wird.  Die As-built-Dokumentation kann für verschiedenen Anwendungen genutzt werden. So dient sie beispielsweise als Grundlage für die Qualitätssicherung und -kontrolle während der Bauausführung und stellt einen Teil der Übergabedokumente an den späteren (Fabrik-)Betreiber dar. Darüber hinaus lässt sich die Dokumentation für einen effizienten Betrieb in der Verbindung zwischen Facility Management und Produktion nutzen. Gleichzeitig liefert sie die aktuelle Informationsgrundlage für Wartungs-, Instandhaltungs- und Umbaumaßnahmen. Die Kenntnis über den aktuellen Zustand der Fabrik unterstützen zudem die Durchführung fabrikplanerischer Maßnahmen, wie die Materialflusssimulation oder die Optimierung bestehender Produktionsbereiche. Perspektivisch können die Information für den Aufbau eines Digitalen Zwillings der Fabrik genutzt werden. Die Dokumentation umfasst dabei mehr als die Erfassung von Geometrien. Je nach Anwendungsfall ist die Erfassung und Dokumentation bedarfsgerecht zu planen.

Für die Erfassung haben sich eine Reihe von Methoden und Technologien entwickelt, die sich in ihrem Eigenschaftsprofil und damit dem zu favorisierenden Anwendungsgebiet unterscheiden. Grundsätzlich kann zwischen stationären und mobilen Systemen zur Erfassung des Gebäudes und des Produktionssystems unterschieden werden. Neben Systemen aus der Vermessungstechnik, wie terrestrische Laserscanner, existieren auch Anwendungen für Consumer Devices, wie Tablets. Die As-built-Dokumentation kann in Zusammenspiel mit der Methodik Building Information Modeling (BIM) angewendet werden. Dazu existieren aus der Baudomäne Anwendungsfälle, wie z.B. die Bestandserfassung und -modellierung. Für den Bereich der Fabrikplanung und den Fabrikbetrieb liegen jedoch noch keine speziell darauf zugeschnitten BIM-Anwendungsfälle in standardisierter Form vor. In der Einführung der As-built-Dokumentation von Fabriken kann das Vorgehen jedoch auch losgelöst von BIM angewendet werden.

Herausforderungen und Handlungsbedarf

Wie bereits beschrieben, wird die kontinuierliche As-built-Dokumentation von Fabriken derzeit erst in Einzelfällen durchgeführt. Es ergeben sich also für die Betreiberseite, wie Produktions- und Werkleiter, eine Reihe ungeklärter Fragestellungen, sofern zukünftig die kontinuierliche As-built-Dokumentation angewendet werden soll. Dazu gehört zuallererst die Definition der Anforderungen an die As-built-Dokumentation, die unterschiedliche Anwendungsfälle bedienen können. Hierbei sind ebenfalls die zugrundeliegenden Anwendungsfälle im Kontext der Fabrik zu definieren. Gleichzeitig stellt sich die Frage, wie der Begriff »kontinuierlich« im individuellen Fall zu definieren ist, um ein Optimum hinsichtlich Zeit- und Kostenaufwandes zum Nutzen zu erreichen. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Vorarbeiten zur Standardisierung des Gesamtprozesses nicht vorhanden sind.

Für die Umsetzung der kontinuierlichen Dokumentation ist zudem die Entscheidung zu treffen, wie und in welcher Form die Durchführung erfolgen soll. Je nach Vorkenntnis des Auftraggebers kann ein Defizit bei der Einschätzung über die Potenziale der anzuwendenden Hard- und Software zur As-built-Erfassung bestehen. Es fehlt momentan an neutralen Orientierungshilfen für die Entscheidung hinsichtlich der anzuwendenden Technologien.

Handlungsempfehlung für die kontinuierliche As-Built-Dokumentation von Fabriken

Im Rahmen der buildingSMART-Fachgruppe “Open-BIM in der Fabrikplanung” wird derzeit an einer Handlungsempfehlung für die kontinuierliche As-built-Dokumentation von Fabriken gearbeitet. Dieses Dokument hat das Ziel, eben jene aufgeworfenen Fragen zu beantworten und eine Übersicht und Einführung in die Thematik der As-built-Erfassung und -Dokumentation zu geben. Dabei wird auf das Fachwissen der Teilnehmenden aus dem Bereich der Anwendung und Forschung zurückgegriffen, die auf ihre Erfahrungen und eine Aufbereitung der aktuellen Literatur zu der Thematik einbringen. Daneben beschäftigt sich die Fachgruppe mit Themenstellungen der gewerkeübergreifenden Kollisionsprüfung, dem digitalen Zwilling und der Schnittstelle zwischen TGA-, Gebäudestruktur und Produktionssystemplanung.

Fazit

Die kontinuierliche As-built-Dokumentation von Fabriken bietet große Potenziale für die Erstellungen eines ganzheitlichen Modells einer Fabrik, welche die Teilbereiche des Gebäudes, der TGA und des Produktionssystems umfasst und. Somit stellt die Dokumentation ein Bestandteil einer Digitalisierungsstrategie eines produzierenden Unternehmens dar. Gleichzeitig können die Bestrebungen genutzt werden, um die BIM-basierte Fabrikplanung weiter zu stärken. Um die Einführung des Prozesses für die kontinuierliche As-built-Dokumentation zu unterstützen, wird derzeit im Rahmen der Fachgruppe “Open BIM in der Fabrikplanung” an einer Handlungsempfehlung gearbeitet.