Intelligenter Baustellen-Scheduler für mehr Produktivität am Bau


Smart Scheduling ist ein interaktives, webbasiertes, intelligentes Planungs- Umplanungs- und Steuerungswerkzeug für Betriebe, Projekte und Ressourceneinsatz. Wir zeigen in diesem Beitrag, wie Sie mithilfe des digitalen Tools Ihre betriebsinternen Projekte intelligent und automatisiert planen können.

Wie wir in einem unserer vergangenen Beiträge zeigten, ist die Produktivität am Bau rückläufig. Genau hier setzt der Smart Scheduler an – als Lösung zur Produktivitätssteigerung. Der Smart Scheduler ist ein interaktives, webbasiertes, intelligentes Planungs- Umplanungs- und Steuerungswerkzeug für Betriebe, Projekte und den Ressourceneinsatz. Dieser wurde im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts ConWearDi (Construction-Wearables-Digitization) als prototypische Plattformlösung in Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer ITWM und dem eBusiness-KompetenzZentrum für das Bau- und Ausbauhandwerk (eBZ) entwickelt. Die Lösung wird derzeit im Rahmen eines Umsetzungsprojektes sowie mehrerer Konvoi-Workshops des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Planen und Bauen getestet und weiterentwickelt.

Wie funktioniert der Smart Scheduler?

Mit Hilfe des Smart Schedulers können Unternehmen ihre betriebsinternen Projekte und ihren Ressourceneinsatz intelligent, automatisiert planen (lassen) und durch die Anbindung einer digitalen Zeit-, Leistungs- und Fortschrittserfassung in Echtzeit steuern. Grundlage der automatisierten Ressourceneinsatzplanung ist die Konfiguration der Mitarbeiterdaten des Unternehmens. Denn um die Verfügbarkeit von Ressourcen im System abzubilden und die Mitarbeiter optimiert und automatisiert auf Baustellen einzuplanen, müssen die im Unternehmen vorliegenden Berufe (inkl. Ausbildungsgrade) und Kompetenzen im System angelegt und bewertet sowie diese den eigenen Handwerkern zugewiesen werden. Auch die Verfügbarkeit (z.B. Std/Tag, Urlaub, etc.) der Mitarbeiter muss im System gepflegt werden. Vorschläge für die Mitarbeitereinteilung erfolgen dann automatisiert auf Grundlage der den Arbeitspakten hinterlegten Kompetenzanforderungen. Auch andere Bedingungen (z.B. Kolonnenzugehörigkeit) werden dabei berücksichtigt.

Für die Entwicklung des Schedulers wurde ein Constraint Programming basierter Ansatz verfolgt, welcher es ermöglicht, die Prozesse auf der Baustelle in einem mathematischen Modell abzubilden. Das Ergebnis der Lösung des Modells ist ein vollständiger Ablaufplan, der alle notwendigen Informationen wie Start- und Endzeitpunkte der Arbeitspakete sowie die Ressourcenbelegung enthält. Die Qualität des Modells ist stark abhängig von der Datenbasis, auf der der Scheduler arbeitet. Daher sind vom Nutzer gepflegte Daten essenziell. Eine Datengrundlage bilden aus diesem Grund gewerkespezifische, prozessorientierte Standard-Arbeitspakete, die vom eBZ in Zusammenarbeit mit der MeisterStammDaten GmbH entwickelt werden. Dadurch wird die Komplexität der sonst leistungspositionsorientierten Vorgehensweise der Baubranche deutlich reduziert. Eine weitere Datengrundlage zur automatischen Neuberechnung der Pläne sind Ist-Daten aus der mobilen, digitalen Zeit-, Leistungs- und Fortschrittserfassung. Hier läuft derzeit ein Umsetzungsprojekt im Rahmen des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Planen und Bauen.

Zur Lösungsfindung wurden vom Fraunhofer ITWM Algorithmen erarbeitet, mit deren Hilfe Arbeitsgänge automatisch terminiert und hinsichtlich von Zielkriterien (Minimierung der Verspätungen und der Projektdauer) optimiert werden können. Dies wird durch eine passgenaue Einteilung der einzuplanenden Arbeitspakete sowie einer möglichst guten Nutzung der zur Verfügung stehenden Ressourcen erreicht. Zur Visualisierung des Planergebnisses und Anzeige von Ressourcenzuweisungen wurde eine grafische Oberfläche basierend auf Gantt-Diagrammen und Plantafeln implementiert (siehe Abbildung 1 und Abbildung 2).

Was kann der Smart Scheduler leisten?

Neben der automatischen Planung soll dem planenden Mitarbeiter die Möglichkeit gegeben werden, sein Kontextwissen einfließen zu lassen und manuelle Plananpassungen durchzuführen. Dies wurde durch eine Drag-and-Drop Funktionalität innerhalb des Gantt-Diagramms sowie der Plantafel ermöglicht. Während der Nutzer Plananpassungen vornimmt, wird der angepasste Plan kontinuierlich auf Zulässigkeit überprüft. Falls sich eine Plananpassung als unzulässig erweist, wird automatisch eine Umplanung angestoßen, um die Zulässigkeit wiederherzustellen. Die Umplanung wird dabei nur in einem lokalen Bereich um die Änderung herum durchgeführt. Die ausgenommenen Planbestandteile werden als fixiert betrachtet und nicht zum Modell hinzugefügt. Auf diese Weise sollen die Anforderungen an die Rechenleistung gering bleiben und die Umplanung nahezu in Echtzeit erfolgen. Fixierungen können auch Nutzerentscheidungen sein; wenn der Planer z.B. für ausgewählte Arbeitspakete weiß, wann diese stattfinden müssen, kann er sie als fixiert markieren. Der Algorithmus beachtet diese Fixierung und plant die restliche Arbeitspakete um die fixierten herum. Falls dabei Unzulässigkeiten auftreten. wird dies dem Anwender gemeldet.

Ziel dieser Lösungskombination (Digitale Zeit-, Leistungs- und Fortschrittserfassung in Verbindung mit dem Smart Scheduler) ist es, den Planern und Handwerksunternehmern sowie deren Mitarbeitern ein digitales, intuitiv bedienbares Assistenzsystem als Entscheidungsunterstützungswerkzeug zur Projekt- und Ressourceneinsatzplanung und Echtzeit-Steuerung an die Hand zu geben. Dadurch wird ein optimierter Ressourceneinsatz und Projektablauf gerade auch durch Echtzeit-Rescheduling sichergestellt. Letztendlich sollen damit die aufgeführten Verlustzeiten in der Bauwirtschaft deutlich reduziert und die Produktivität auf Baustellen gesteigert werden.

Derzeit wird die prototypische Lösung von Handwerksbetrieben im Rahmen des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Planen und Bauen getestet und praxisorientiert weiterentwickelt sowie der Einsatz in den Unternehmen in Form von Konvoi-Workshops begleitet.

Bei Interesse am Smart Scheduler und an der Teilnahme an den Konvoi-Workshops wenden Sie sich bitte an Michael Heil.


09.11.2021

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