Klar ist, dass die Zukunft auf Künstliche Intelligenz (KI) setzt und dass hiervon auch die Baubranche nicht ausgenommen ist. Planung, Design und Ausführung der Bauprojekte werden sicherer und effizienter möglich.

Mit Künstlicher Intelligenz wird das Bauen effizienter. (ArtPhoto_studio / freepik.com)

KI auf verschiedene Arten im Bauwesen einsetzen

2023 ist das Jahre der Künstlichen Intelligenz, die auch vor dem Bauwesen nicht anhält. Es werden Maschinen trainiert, um menschliche Funktionen und Denkweisen zu imitieren. Sie sollen Muster erkennen, Bilder verstehen und aus vorliegenden Daten Handlungsmöglichkeiten ableiten. Baustellen sollen damit sicherer werden, auch die spätere Gebäudenutzung ist dank smarter Technologien sicherheitsorientierter möglich. Dabei ist KI nicht einmal eine Erfindung der Neuzeit, denn schon 1748 brachte der französische Gelehrte Julien Offray de la Mettrie die Welt auf die Idee des mechanischen Denkens. Er entwickelte L’Homme Machine (Maschinenmensch) und schuf damit die Grundlage für die spätere Entwicklung der KI, welche im 20. Jahrhundert vorangetrieben wurde. Heute ist KI keine abstrakte Idee mehr, sondern seit einiger Zeit fester Bestandteil des Alltags.

Anwendungsmöglichkeiten von KI im Bauwesen

Auch komplexe Probleme sind für KI keine Schwierigkeit: Über das eigenständige Lernen lassen sich Prozesse neu darstellen, Analysen durchführen und Verhaltensweisen anpassen. Untersuchungen lassen den Schluss zu, dass es kaum Bereiche gibt, die nicht von KI beeinflusst werden können: Studien zeigen die Potenziale von KI für die Baubranche und stellen unter anderem diese Anwendungsfälle heraus:

• Generatives Design
  Ein Modell wird in vielen verschiedenen Varianten dargestellt und untersucht, sodass die beste Möglichkeit gefunden werden kann. Genau das ist eine Stärke von KI. Die fachlich korrekte Bezeichnung für diese Variantenanalyse ist „generatives Design“. Es wird bereits in der Fertigung eingesetzt und soll nun von verschiedenen Firmen auch in der Baubranche etabliert werden. Dabei soll eine Kombination mit BIM erfolgen, sodass tausende kleiner Designänderungen möglich sind und zum besten Ergebnis führen. Dies ist dank KI innerhalb weniger Stunden möglich, während ein Mensch dafür mehrere Monate benötigen würde.
• Projektmanagement
  Häufig sind Bauprojekte nicht pünktlich fertigzustellen oder die veranschlagten Kosten werden überschritten. Dies gilt selbst dann, wenn qualifizierte Projektmanager beteiligt sind. KI setzt Prognosealgorithmen ein, mit denen Kostenüberschreitungen bei Projekten zeitiger erkannt werden können. Somit ist ein Gegensteuern möglich. Dies gilt auch bei Verzögerungen im Bauablauf, die durch leichte Veränderungen verhindert oder reduziert werden können.
• Analysetätigkeiten
  Bauteile und Materialien müssen analysiert werden, um Produktionsabläufe sicher zu gestalten und Herstellungsprozesse abschätzen zu können. Damit werden letzten Endes Kosten gesenkt. Im Bauwesen wird KI beispielsweise bei der Herstellung von Fertighäusern oder vorgefertigten Gebäudekomponenten verwendet. Auch auf der Baustelle ist KI anwendbar und analysiert hier Materialien und Bauteile. Die automatische Identifizierung von Mängeln genießt dabei oberste Priorität. Spezielle Algorithmen erkennen Abweichungen von Standards und erlauben das rechtzeitige Gegensteuern. Derzeit gehen Experten davon aus, dass Materialien und Bauweise eine Analyse auf molekularer Ebene erfahren können. Sogenannte Deep Learning Technologien sollen komplexe Zusammenhänge zwischen der Struktur und den Eigenschaften der Materialien erkennen und genaue Vorhersagen treffen können. KI überzeugt in dem Zusammenhang auch durch seine Kosteneffizienz.
• Entsorgung und Recycling
  Viele verschiedene Einsatzgebiete von KI im Bauwesen sollen dafür sorgen, dass die Errichtung eines Gebäudes schneller, sicherer und effizienter vonstattengeht. Doch auch die Punkte Entsorgung und Recycling dürfen nicht außer Acht gelassen werden. Es geht um die Schaffung nachhaltigerer Prozessabläufe auf der Baustelle und um das Verbesserungspotenzial die Bauabfälle betreffend. Das Umweltbundesamt geht davon aus, dass pro Jahr rund 200 Millionen Tonnen Abfälle auf deutschen Baustellen anfallen. Dazu kommt eine hohe Anzahl an mineralischen Bauabfällen, die gesondert auf speziellen Deponien zu entsorgen sind. KI soll dafür sorgen, dass das Entsorgungs- und Recyclingmanagement auf der Baustelle optimiert wird. Dazu werden Materialkosten, Recyclingmöglichkeiten und Umweltauswirkungen analysiert und ins Verhältnis gesetzt. Im Endeffekt werden Materialien effizienter wiederverwendet, der ökologische Fußabdruck wird reduziert und die Kosten können gesenkt werden.
• Drohneneinsatz
  Um effizient, schnell und flexibel arbeiten zu können, werden auf den Baustellen mehr und mehr Drohnen eingesetzt. Sie überfliegen die Baustelle und machen alle Bereiche sichtbar. Künstliche Intelligenz wird dafür sorgen, dass gefährliche Aktivitäten auf der Baustelle rascher erkannt werden können. Auch das Produktivitätsniveau lässt sich mit ihrer Hilfe besser beurteilen.

Auch Drohnen werden immer häufiger am Bau eingesetzt. (RAEng_Publications / pixabay.com)

Der Einfluss Künstlicher Intelligenz auf die Baubranche

Nachdem der Grundstein für die Nutzung von KI gelegt worden ist, lässt sich diese neue Technologie auch aus der Baubranche nicht mehr wegdenken. Vielmehr gehen Experten davon aus, dass ihr Einfluss exponentiell zunehmen könnte. Schon in der Planung werden Bauprojekte durch KI erleichtert, weil verschiedene Daten wie Bodenbeschaffenheit, Umweltauswirkungen und Topografie berücksichtigt werden. Es lassen sich Prognosen über Kosten und Zeitpläne aufstellen, außerdem werden Risiken zuverlässig minimiert. Eine erhöhte Energieeffizienz sowie die Überwachung der Baustellen mithilfe von Robotern und Drohnen ist für alle Unternehmen positiv. Dennoch gibt es bislang noch keinen uneingeschränkten Einsatz von KI, eine gewisse Skepsis seitens potenzieller Anwender ist ebenso vorhanden wie ungeklärte Fragen nach wie vor offen sind.

Noch zu klärende Fragen in Bezug auf KI

Die Herkunft und die Verwendung von Daten ist der wichtigste Punkt, der in Bezug auf KI zu bedenken ist. Nicht nur, dass viele Menschen Vorbehalte gegen die Verwendung ihrer Daten haben, sammeln viele KI-gestützte Anwendungen Daten aller Art und niemand weiß, was am Ende damit geschieht. Gerade bei Cloud-Lösungen steht der Datenschutz häufig als Angriffspunkt im Raum.
Ein weiteres Problem präsentiert sich durch den Fachkräftemangel: Datenwissenschaftler oder Softwareentwickler sind nicht in ausreichender Menge auf dem Arbeitsmarkt verfügbar. Gleichzeitig müssen diejenigen, die KI in der Baubranche entwickeln und anwenden, auch das nötige Fachwissen über das Bauen mitbringen. Nur damit lassen sich aber nicht-limitierte Ergebnisse erreichen.

Zusätzlich stellen sich die folgenden Fragen in Bezug auf KI in der Baubranche:

• Wer haftet für Fehler (Kann ein Algorithmus Schuld haben?)?
• Ist das Potenzial von KI groß genug, um auch Großprojekte umsetzen sowie international angewendet zu werden?
• Wie lassen sich menschliche Autonomie und Ethik bewahren, wenn Maschinen die Arbeit übernehmen?
• Wie lassen sich öffentliche Verwaltungen mithilfe von KI bürgerfreundlicher gestalten und werden praktisch zum Selbstläufer?
• Wird der Mensch eines Tages in der Baubranche ersetzt werden?

Viele dieser Fragen erübrigen sich im Laufe der Zeit und der Nutzung von Künstlicher Intelligenz allein, andere wiederum müssen vor der Anwendung entsprechender Lösungen beantwortet werden.