Fallstudie

Bouygues ES: As-Built-Dokumentation mit Augmented Reality transformieren

Unternehmenstyp

Branche

Projekttyp

Rechenzentrumsbau

Zusammenfassung

Bouygues Énergies & Services (Equans) wurde mit den Bauarbeiten für ein Rechenzentrum in der Region Île-de-France beauftragt. Im Rahmen dieses Projekts war das für die Elektroinstallationen verantwortliche Engineering-Team in die Phasen Planung, Ausführungsüberwachung und Übergabe der Arbeiten eingebunden. Ziel des Kunden war es, seine digitale Speicherkapazität durch den Aufbau einer neuen strategischen Infrastruktur auf französischem Boden zu erhöhen.

Dieses Projekt markiert die erste Zusammenarbeit zwischen diesem Kunden und Bouygues und ist damit für beide Seiten von großer Bedeutung. Für Bouygues bietet es die Gelegenheit, die eigene Expertise im Bau von Rechenzentren unter Beweis zu stellen und den Weg für künftige Kooperationen bei ähnlichen Projekten zu ebnen.

Die Herausforderung

Im Rahmen dieses Rechenzentrumsprojekts war Bouygues Énergies & Services für die Erstellung der As-Built-Dokumentation (DOE) der Elektroinstallationen verantwortlich. Der Kunde forderte eine maximale Genauigkeit von 2 cm im BIM-Modell bei einem knappen Zeitrahmen. Diese Anforderung ergab sich aus der Komplexität des Projekts und der Dichte der Ausrüstung: Im Wartungsfall war eine präzise Lokalisierung unerlässlich, um keine Zeit mit der Suche nach den Installationen zu verlieren. Um diese Anforderungen zu erfüllen, suchte David Bremec, Leiter der Abteilung EEL Gebäude und Bahn sowie Innovationsverantwortlicher, nach einer Lösung, die fünf zentrale Anforderungen erfüllen konnte:

• Abweichungen zwischen dem BIM-Modell und den tatsächlichen Baustellenbedingungen schnell und präzise direkt vor Ort erkennen.
• Diese Abweichungen als strukturierte Tickets dokumentieren, einschließlich Fotos und Messungen.
• Die As-Built-Dokumentation aus einem besonders komplexen und umfangreichen BIM-Modell erstellen.
• Arbeiten vor Ort ausführen, ohne die Tätigkeiten anderer Gewerke zu stören.
• Das Modell so aktualisieren, dass es die tatsächlichen Baustellenbedingungen genau widerspiegelt und dabei die vom Kunden geforderte Toleranz von 2 cm einhält.

Die Lösung und ihre Umsetzung

Nach Prüfung der auf dem Markt verfügbaren Lösungen entschied sich Bouygues Énergies & Services für Augmented Reality, um die Projektanforderungen zu erfüllen. Diese Technologie ermöglicht:

• das 3D-Modell auf die Baustelle zu überlagern, um Abweichungen zwischen Modell und Realität sofort zu erkennen;
• alle Prüftätigkeiten direkt vor Ort durchzuführen;
• Tickets in Echtzeit zu erstellen und zu verfolgen;
• komplexe Modelle durch Anpassung der Anzeigetiefe reibungslos anzuzeigen.

Augmented Reality ermöglicht die schnelle Erkennung von Abweichungen vor Ort, erfüllt jedoch für sich allein nicht vollständig die Anforderungen an die geometrische Genauigkeit und die zuverlässige Aktualisierung des BIM-Modells.

Ergänzend wurde daher das 3D-Scanning gewählt, um eine Punktwolke zu erzeugen, die den Bestand präzise abbildet, und um Elemente innerhalb des digitalen Modells exakt neu zu positionieren.

Zunächst hatte Bouygues beschlossen, ausschließlich 3D-Scanning einzusetzen. Aufgrund der Komplexität des Modells – die die Navigation schwierig und zeitaufwendig machte – und der Menge der beteiligten Ausrüstung war es jedoch sehr schwierig, die Ausgänge zu identifizieren. Genau in dieser Situation probierten sie etwas anderes aus.

Vergleich der Lösungen

Nur 3D-Scan

3D-Scan und Augmented Reality

Schritt 1

3D-Scan des Rechenzentrums zur Erzeugung eines Punktwolkenmodells

Schritt 2

Manuelle Identifizierung von Abweichungen in einem komplexen und großformatigen Modell.

Identifizierung von Abweichungen direkt vor Ort mithilfe von Augmented Reality.

Schritt 3

Behebung von Kollisionen in Revit

Schritt 4

Es entsteht erheblicher Zeitaufwand vom Typ MUDA (Verschwendung wie Warten, Überbearbeitung und unnötige Bewegung), insbesondere bei der Suche nach Tickets in einem komplexen, umfangreichen und wenig flüssigen BIM-Modell.

Eine deutliche Reduzierung nicht wertschöpfender Tätigkeiten dank einer flüssigen Visualisierung des Modells, die eine schnelle und zuverlässige Erkennung von Abweichungen ermöglicht. Es war keine Nacharbeit erforderlich, wobei die Planungsteams eine Schlüsselrolle bei der Erstellung des DOE spielten.

Der gewählte Ansatz kombiniert zwei sich ergänzende Methoden:

• Augmented Reality zur Identifizierung und Dokumentation von Abweichungen direkt vor Ort;
• 3D-Scanning zur präzisen Aktualisierung des digitalen Modells.

Mehrere Rahmenbedingungen bestimmten die Wahl der Lösung:

• Einhaltung strenger Sicherheitsvorschriften auf der Baustelle;
• Fähigkeit, ohne Internetverbindung zu arbeiten;
• Integration mit Autodesk Forma (ehemals Autodesk Construction Cloud - ACC);
• Benutzerfreundlichkeit mit zugänglichem Anwendersupport.

Nach einer weiteren Marktanalyse, ergänzt durch Tests und Beratungen, wurde GAMMA AR als die am besten geeignete Lösung für die Projektanforderungen identifiziert, weil:

• die Nutzung eines Tablets es ermöglicht, die gesamte persönliche Schutzausrüstung (PSA) beizubehalten;
• die Modelle direkt auf das Gerät geladen werden können, was einen Offline-Betrieb ermöglicht;
• die Integration mit Autodesk Forma
• die Synchronisierung der im Feld identifizierten Tickets ermöglicht;
• ein dediziertes Plugin diese Daten automatisch nach Revit überträgt, wodurch Informationen zentralisiert und die manuelle Neueingabe von Daten entfällt.

Zur Unterstützung der Einführung organisierten die GAMMA-AR-Teams Schulungen vor Ort, an denen die Planungs- und Bauteams von Bouygues teilnahmen. Diese Schulung trug dazu bei, Praktiken zu vereinheitlichen, die Nutzung des Werkzeugs zu erleichtern und eine direkte Verbindung zwischen den Anwendern und GAMMA AR für die tägliche Betreuung herzustellen. Dieser Ansatz erfüllte die Erwartungen von Bouygues an die Einführung von Augmented Reality.

Beispiele

Fall 1: Überprüfung der Hochspannungskabeltrassen auf dem Dach

Ausgeführte Kabeltrasse

Modell über die Realität gelegt

Das BIM-Modell enthielt einen Höhenversatz auf einem Abschnitt der Kabeltrasse. Die Überprüfung vor Ort zeigte jedoch, dass die Unterkante der Kabeltrasse über die gesamte Länge konstant blieb, ohne Höhenänderung.

Bei einem traditionellen Vorgehen wäre diese Abweichung durch den Vergleich des Revit-BIM-Modells mit dem 3D-Scan erkannt worden. Diese Methode ist aufgrund der Größe des Modells zeitaufwendig und führt zu langsamer Performance in Revit. Sie birgt zudem das Risiko von Auslassungen, was in einem Rechenzentrumsmodell mit zahlreichen Ausrüstungsgegenständen und Kabelführungssystemen besonders kritisch ist.

Mithilfe von Gamma AR und der 3D-Scan-Technologie wurde zunächst ein umfassender Scan des Gebäudes durchgeführt, um den Bestand präzise zu erfassen. Anschließend wurde das BIM-Modell mittels Augmented Reality über die reale Umgebung gelegt, wodurch Abweichungen zwischen dem digitalen Modell und dem As-Built-Zustand vor Ort schnell erkannt werden konnten. Sobald eine Abweichung festgestellt wurde, wurde direkt in der Anwendung ein Ticket erstellt, mit den relevanten Informationen dokumentiert und zur Prüfung und Behebung mit dem zuständigen Team geteilt. Schließlich diente die aus dem 3D-Scan erzeugte Punktwolke als zuverlässige Referenz, um die korrekte Position der betroffenen Elemente zu bestimmen und das BIM-Modell entsprechend zu aktualisieren.

Fall 2: Überprüfung der Beleuchtung im Bürobereich

Ausgeführte Beleuchtung

Modell über die Realität gelegt

Im Bürobereich wurde eine Abweichung zwischen der tatsächlichen Position der Beleuchtung und ihrer Darstellung im BIM-Modell festgestellt. Dieser Unterschied wurde durch die abgehängte Decke verursacht, deren tatsächliche Höhe von der modellierten abwich, was zu einer Fehlausrichtung der Leuchten führte.

Bei einem traditionellen Vorgehen hätte diese Abweichung durch den Vergleich des Revit-BIM-Modells mit dem aus dem 3D-Scan erzeugten Punktwolkenmodell erkannt werden können. Die Nutzung des Scannens erfordert jedoch die Festlegung einer Erfassungsauflösung, was zusätzliche Kosten verursacht und den erreichbaren Detaillierungsgrad einschränken kann. Bei dieser Auflösung sind bestimmte Elemente wie Leuchten in der Punktwolke möglicherweise nicht eindeutig erkennbar. Auch die Anordnung der abgehängten Decke hätte anhand des Punktwolkenmodells überprüft werden müssen. Schließlich wären manuelle Messungen erforderlich gewesen, bevor die Informationen zur Korrektur an das zuständige Gewerk übermittelt werden konnten.

Mit GAMMA AR und 3D-Scanning wurde zunächst ein Scan der Baustelle durchgeführt. Das Überlagern des Modells auf die Baustelle ermöglichte die schnelle Identifizierung von Abweichungen sowohl bei den Leuchten als auch bei der abgehängten Decke. Die Informationen wurden anschließend zur Korrektur an das zuständige Gewerk übermittelt, während der 3D-Scan es ermöglichte, das BIM-Modell entsprechend den tatsächlichen Baustellenbedingungen zu aktualisieren.

Diese beiden Fälle veranschaulichen deutlich den täglichen Nutzen des Werkzeugs: Abweichungen vor Ort erkennen, sie mit wenigen Klicks dokumentieren und direkt an die richtigen Beteiligten übermitteln, damit sie unverzüglich bearbeitet werden können.

Ergebnisse

Insgesamt wurden im Verlauf des Projekts 608 Tickets erstellt. Die Erkennung von Abweichungen vor Ort band zwei Vollzeitkräfte über vier Tage, ergänzt durch eine dritte Person, die während der ersten drei Tage anwesend war. Diese Phase umfasste insgesamt 11 Personentage, was etwa 66 Stunden effektiver Arbeit entspricht, also rund 8 bis 9 Personentagen auf Basis eines 7,5-Stunden-Arbeitstags. Dies entspricht einer durchschnittlichen Zykluszeit von 6 min 30 s pro Ticket sowie einem durchschnittlichen Durchsatz von etwa 152 pro Tag bearbeiteten Tickets.

Die Aktualisierungen des BIM-Modells wurden anschließend über einen Zeitraum von etwa drei Wochen von einem Vollzeit-Bauingenieur, einem BIM-Modellierer in Teilzeit und einer zusätzlich zur Unterstützung hinzugezogenen Ressource des Unternehmens durchgeführt.

Ohne den Einsatz von GAMMA AR für die As-Built-Dokumentation (DOE) dieses Rechenzentrums wären höhere Ressourcen erforderlich gewesen, insbesondere an BIM-Modellierern, um die Projekttermine einzuhalten. Dies hätte zu höheren Kosten sowie zu einer stärkeren Bindung von Teams an dieses Projekt geführt, zulasten anderer laufender Vorgänge.

Bei gleichbleibender Belegschaft hätte das Fehlen dieser Optimierung zudem aufgrund längerer Bearbeitungszeiten und vermehrter Nacharbeit zu einer Erhöhung der Gesamtzahl der für die gesamte DOE-Phase erforderlichen Personentage geführt.

Diese zusätzliche Arbeitsbelastung hätte Verzögerungen oder Verlangsamungen bei anderen Projekten verursachen können sowie ein erhöhtes Risiko, bestimmte Nichtkonformitäten nicht zu erkennen. Folglich wären die Gesamtprojektkosten (CBS) höher ausgefallen als in der aktuellen Konfiguration.

Das DOE wurde vollständig geliefert und ohne Beanstandung abgenommen. Die Anforderung von 2 cm konnte nicht erfüllt werden, da es unmöglich ist, eine Abweichung von weniger als 5 cm zu zertifizieren.

Für die BIM-Modellierer waren die Vorteile spürbar: Anstatt das gesamte 3D-Modell zu durchsuchen, um die Tickets selbst zu lokalisieren, erhielten sie direkt in Revit dokumentierte, lokalisierte und bemaßte Tickets, wodurch sie Korrekturen gezielt und effizient bearbeiten konnten. Das gelieferte Modell spiegelt die vor Ort ausgeführten Installationen präzise wider und stellt dem Kunden ein zuverlässiges und sofort nutzbares digitales Modell bereit.

Aufbauend auf dieser Erfahrung setzt Bouygues Énergies & Services GAMMA AR weiterhin bei seinen kommenden Projekten ein. Ziel ist es, aus den beobachteten Vorteilen in Bezug auf Qualität, Produktivität und Zusammenarbeit Kapital zu schlagen, um die Leistung bei immer anspruchsvolleren Projekten weiter zu verbessern.

Erkenntnisse: Im Verlauf des Projekts hat Bouygues Énergies & Services mehrere bewährte Praktiken für künftige Einführungen identifiziert:

• für jedes iPad eine externe Powerbank bereitstellen;
• Tablets und externe Akkus gleichzeitig aufladen;
• die benötigten Modelle vor dem Gang auf die Baustelle auf die Geräte laden;
• die Anzeigedistanz begrenzen, um die Akkulaufzeit zu optimieren;
• die Baustellenteams für die Nutzung und Platzierung der QR-Codes sensibilisieren, um zu verhindern, dass diese verschoben werden.

Allgemeine Ergebnisse

Darüber hinaus hätte das Fehlen der Augmented-Reality-Visualisierung vor Ort das Verständnis der Planungsbüroteams für die tatsächlichen Baustellenbedingungen eingeschränkt. Dies hätte das Risiko erhöht, Lösungen zu entwerfen oder zu validieren, die vor Ort schwer umzusetzen sind, was andere Projekte hätte beeinträchtigen und das Risiko von Nacharbeit aufgrund von Analysen erhöhen können, die ausschließlich auf dem digitalen Modell beruhen.

Bouygues Énergies & Services strebt an, die Integration von Baustellenbedingungen in den Planungsprozess zu stärken und dabei an der Spitze der technologischen Innovation zu bleiben. Der Einsatz von Augmented Reality und 3D-Scanning ermöglicht es den Teams, die tatsächlichen Ausführungsbedingungen besser zu verstehen, ihre Planungen an der physischen Realität der Projekte auszurichten und ihre Kompetenzen in neuen Technologien durch praktische Anwendungen vor Ort auszubauen. Dieser Ansatz stellt eine echte Weiterbildungsmöglichkeit für die Teams dar, fördert die Einführung digitaler Werkzeuge, schafft eine positive, innovationsgetriebene Kultur und verringert den Widerstand gegen Veränderungen bei der Einführung neuer Lösungen. Er trägt zudem dazu bei, neue Talente zu gewinnen, fördert den Wissensaustausch zwischen den Generationen und zeigt den Kunden die Fähigkeit des Unternehmens, sich an ein sich ständig weiterentwickelndes digitales Umfeld anzupassen und sich zugleich von der Konkurrenz abzuheben.

Fazit

Dieses Projekt liefert eine konkrete Veranschaulichung der Vorteile, die Augmented Reality für die Phase der As-Built-Dokumentation (DOE) bieten kann. Angesichts anspruchsvoller Anforderungen sowohl an die BIM-Konformität als auch an die Baustellensicherheit ermöglichte GAMMA AR den Teams, mit einem Werkzeug zu arbeiten, das wirklich auf die Bedingungen vor Ort zugeschnitten ist.

Das Überlagern des 3D-Modells über die Realität machte die Identifizierung von Abweichungen schneller und zuverlässiger. Das Erstellen von Tickets direkt vor Ort optimierte die Kommunikation zwischen den Baustellenteams und den BIM-Modellierern, ohne zusätzliche Verwaltungsaufgaben zu erzeugen. Darüber hinaus stellte die Verwendung eines Tablets anstelle von Datenbrillen sicher, dass die persönliche Schutzausrüstung (PSA) stets getragen werden konnte, was eine wesentliche Voraussetzung für die Arbeit in aktiven Baustellenbereichen war.

Über die bei diesem Projekt erzielten Ergebnisse hinaus bestätigt diese Erfahrung, dass Augmented Reality ein praktisches und einsatzfähiges Werkzeug für anspruchsvolle BIM-Projekte sein kann. Diese Überzeugung veranlasst Bouygues Énergies & Services, die Technologie bei künftigen Projekten weiter einzusetzen.

Glossar

Zykluszeit (Ticketbearbeitung): Durchschnittlich benötigte Zeit, um ein Ticket von der Erkennung vor Ort über die Dokumentation bis zur Integration in den Korrekturablauf zu bearbeiten.

Durchlaufzeit (DOE-Erstellung): Gesamtdauer, die für den vollständigen DOE-Prozess von der ersten Erkennung vor Ort bis zur validierten Lieferung erforderlich ist.

Personentag (PT): Arbeitseinheit, die einer Person entspricht, die einen vollen Arbeitstag arbeitet (verwendet für die Aufwandsschätzung und die Ressourcenplanung).

Personenstunde: Arbeitseinheit, die einer von einer Person geleisteten Arbeitsstunde entspricht. Verwendet für die Aufwandsschätzung und die Ressourcenplanung.

MUDA (Lean-Verschwendung): Konzept des Lean Managements, das nicht wertschöpfende Tätigkeiten wie Warten, Suchen, Überbearbeitung oder unnötige Bewegung bezeichnet.

CBS (Cost Breakdown Structure): Strukturierte Aufschlüsselung der Projektkosten, die zur finanziellen Nachverfolgung, Zuordnung und Kontrolle nach Arbeitspaket verwendet wird.