Künstliche Intelligenz kann in der Baubranche zu mehr Effizienz und Planbarkeit führen. Welche Tools bereits eingesetzt werden und wie kleine und mittlere Unternehmen von den Chancen dieser Technologie profieren können, erklärt Dr. Christian K. Karl, Leiter der Fachdidaktik Bautechnik an der Universität Duisburg-Essen.
Der Bausektor steckt in einem grundlegenden Wandel. Hohe Baukosten, Fachkräftemangel und mehr Effizienz in der Planung und Bauphase sind notwendig, um die zukünftigen Herausforderungen in der Branche zu stemmen. In diesem Zusammenhang wird der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) oftmals als sogenannter „Gamechanger“ genannt. Was ist darunter zu verstehen?
Christian K. Karl: Wenn in der Bauwirtschaft von KI als Gamechanger gesprochen wird, dann geht es nicht darum, dass einzelne Tätigkeiten automatisiert werden, sondern um eine strukturelle Neuausrichtung der gesamten Wertschöpfungskette. Der eigentliche Wandel liegt darin, dass der Bausektor sich vom dokumentenbasierten zu einem daten- und modellbasierten System entwickelt, in dem KI jetzt eine große Rolle spielt.
Heute entstehen Kostensteigerungen oder Terminverzüge meist dadurch, dass Abhängigkeiten zwischen Planung, Ausführung und Betrieb zu spät sichtbar werden. Die Etablierung der BIM-Methodik hat uns da schon einen Schritt weitergebracht, aber KI kann Zusammenhänge erstmals systematisch aufbereiten, auswerten und damit Risiken noch früher prognostizieren.
Voraussetzung dafür sind strukturierte digitale Modelle, etwa aus dem Building Information Modeling. Erst dadurch wird ein Bauprojekt datenbasiert analysierbar. Ohne diese Grundlage bleibt KI nur ein Zusatztool. Doch mit der richtigen Datengrundlage und entsprechender Vernetzung wird sie zu einem wertvollen Instrument der Projektsteuerung.
Gerade im Industrie- und Gewerbebau wirken sich Fehler nicht nur auf Baukosten aus, sondern unmittelbar auf Produktionsstart, Mieterträge und Lieferketten.
Der Gamechanger ist daher nicht die Technik selbst, sondern die verbesserte Planbarkeit. Alle Beteiligten der Bau-Wertschöpfungskette gewinnen damit Entscheidungssicherheit, anstatt nur auf Abweichungen zu reagieren. Dabei ist wichtig zu betonen, dass KI-Systeme Vorschläge auf Basis von Mustern liefern, die Bewertung bleibt beim Menschen. Deshalb spreche ich eher von erweiterter Intelligenz als von künstlicher Intelligenz.
Dr.-Ing. Christian K. Karl ist Bauingenieur und leitet die Fachdidaktik Bautechnik an der Universität Duisburg-Essen.
In Forschung, Lehre und Beratung beschäftigt er sich mit digitaler Transformation, BIM und Künstlicher Intelligenz im Bauwesen und deren Einfluss auf Entscheidungen im Planen, Bauen und Betreiben von Bauwerken. Zudem ist er Herausgeber des Online-Journals BauVolution.
Wo und in welchen Bereichen können KI-Technologien genau helfen, bzw. für mehr Automatisierung und Effizienz sorgen?
Christian K. Karl: KI hilft überall dort, wo Entscheidungen heute unter Unsicherheit getroffen werden müssen, und genau das ist im Baualltag der Regelfall. In der Planung kann sie schnell Varianten vergleichen und früh aufzeigen, welche Lösung später zu Nachträgen oder Terminproblemen führen kann. Statt erst auf der Baustelle zu merken, dass sich Gewerke gegenseitig blockieren, wird das Risiko vorher sichtbar und damit auch frühzeitig ansprechbar.
Während der Ausführung erkennt KI in Echtzeit anhand von Bildern sowie Sensor- und Logistikdaten Abweichungen im Ablauf. Bauleitende reagieren dann nicht mehr erst auf Stillstand, sondern steuern vorher aktiv dagegen.
Im Betrieb liegt oft der größte wirtschaftliche Effekt. Anlagen werden nicht mehr nach festen Intervallen gewartet, sondern genau dann, wenn sich ein Ausfall statistisch ankündigt. Solche Ansätze werden bereits bei Infrastrukturbauwerken umgesetzt, um von dem fixen Ersatzzeitpunkt weg zu kommen. Gleichzeitig lassen sich mit Hilfe von KI die Energieverbräuche und die Nutzung deutlich präziser voraussagen und optimieren.
Dabei möchte ich betonen, dass KI selbst das Bauen nicht automatisiert. Da gehört mehr dazu und dann befinden wir uns auch direkt im Bereich der Robotik. Was KI aber machen kann, ist uns zu helfen, einzuordnen, zu strukturieren und Zusammenhänge sichtbar zu machen. Dabei zeigt sie uns keine Gewissheiten, sondern Wahrscheinlichkeiten auf einer deutlich besseren Grundlage, um unsere eigenen Unsicherheiten zu reduzieren.
KI vernetzt Planung, Ausführung und Betrieb zu einem durchgängig digitalen und datengetriebenen Kreislauf, so die Theorie. Wie sieht es bei den kleinen und mittelständischen Baubetrieben in der Realität aus? Wie weit ist hier die Durchdringung von Vernetzung und Digitalisierung?
Christian K. Karl: In kleinen und mittelständischen Betrieben ist die Digitalisierung oft weiter, als man denkt, aber sie findet meist in Inseln statt. Es gibt bereits in digitaler Form Pläne, Bautagebücher, Aufmaße oder Wartungsdaten. Was meist fehlt, ist die Verbindung zwischen diesen Dateninseln.
Genau an diesen Übergaben entstehen heute die Probleme. Informationen werden neu erfasst, unterschiedlich interpretiert oder gehen schlicht verloren. KI kann nur dort helfen, wo Daten zusammenkommen und nicht dort, wo sie getrennt bleiben.
Das Hindernis ist deshalb selten die Technik. Viele erwarten von KI fertige Antworten. Tatsächlich liefert sie zunächst Entscheidungsoptionen und diese müssen fachlich bewertet werden. Geschieht das nicht, entsteht häufig Enttäuschung. Aber das ist dann mehr ein Erwartungsproblem und kein Problem der KI. Wenn Ziele und Abläufe nicht klar definiert sind, wirkt das wie ein Fehler der Technologie. Tatsächlich ist es in den meisten Fällen ein Organisationsthema.
Fortschritte entstehen deshalb vor allem dort, wo Zusammenarbeit neu organisiert wird zwischen Menschen, zwischen Mensch und System und zunehmend auch zwischen Systemen untereinander. Dafür braucht es gemeinsame Strukturen, abgestimmte Prozesse und transparente Verantwortlichkeiten. Sobald Planung, Baustelle und Betrieb auf dieselbe Informationsbasis zugreifen, entsteht automatisch Mehrwert, und das auch ohne große Investitionen.
Gerade für mittelständische Betriebe ist das relevant, denn sie müssen nicht vollständig digital werden, sondern vorhandene digitale Werkzeuge miteinander verbinden. Dann wird aus einzelnen Anwendungen ein durchgängiger Prozess und der Mehrwert wird besser erschließbar.
Was muss sich noch weiter verändern, damit kleine und mittelständische Unternehmen KI-Technologien zukünftig noch mehr nutzen bzw. einsetzen können, um damit auch ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern oder sich neue Geschäftsmodelle zu erschließen?
Christian K. Karl: Für kleine und mittelständische Unternehmen geht es weniger darum, sofort neue KI-Software einzuführen. Ich sehe dabei drei wesentliche Punkte.
Erstens: eine verlässliche Datenbasis. Viele Informationen sind bereits digital vorhanden. Worauf wir hier achten müssen, ist, die Daten konsistent zu erfassen und wieder auffindbar zu machen. Ohne Ordnung in den eigenen Daten kann auch eine KI nicht sinnvoll unterstützen. Ebenso wichtig ist, dass die Daten maschinenlesbar vorliegen. Nicht jede Datei, mit der wir im Alltag arbeiten können, ist automatisch für ein KI-System auswertbar. Klassische Formate wie Word-, Excel- oder PDF-Dokumente enthalten häufig nur schwer interpretierbare Informationen, während strukturierte Formate wie XML, JSON, SQL oder IFC deutlich besser geeignet sind, damit KI die Zusammenhänge erkennen und zuverlässig auswerten kann.
Zweitens: Kompetenz im Unternehmen. KI ersetzt weder Erfahrung noch Fachkompetenz, sondern erweitert sie lediglich. Nutzende müssen nicht unbedingt programmieren können, aber einschätzen können, wann ein Vorschlag plausibel ist und wann nicht. Wer KI wie einen autonomen Experten behandelt, geht Risiken ein. Wer sie als Entscheidungsunterstützung nutzt, gewinnt Geschwindigkeit und Sicherheit. Das setzt aber auch voraus, dass ich a) sicher bin im fachlichen Kontext und b) mich und die Mitarbeitenden entsprechend weiterbilde.
Drittens: klare Führung. Digitalisierung scheitert selten an der Technik, sondern daran, dass Erwartungen unklar bleiben. Es muss klar identifiziert und kommuniziert werden, für welche explizite Aufgabe eine KI-Unterstützung sinnvoll ist. Mitarbeitende müssen wissen, wofür digitale Werkzeuge eingesetzt werden und welche Entscheidungen weiterhin von Menschen getroffen werden müssen.
Kurz gesagt, Wettbewerbsfähigkeit entsteht nicht zuerst durch neue Tools, sondern durch strukturierte Daten, Kompetenz im Umgang mit KI und klare Führung. Dann können auch kleinere Betriebe Schritt für Schritt davon profitieren, ohne ihre Organisation komplett umbauen zu müssen.
Welche KI-Tools bzw. -lösungen werden schon jetzt entlang des digitalen Workflows im Bauprozesses erfolgreich eingesetzt?
Christian K. Karl: KI wird im Bauwesen bereits eingesetzt, allerdings selten als große Komplettlösung, sondern in klar abgegrenzten Aufgaben. Und das ist aktuell auch gut so. Am schnellsten entsteht Nutzen bei administrativen Tätigkeiten: Protokolle zusammenfassen, Dokumente auswerten oder Planstände vergleichen. Hier sparen Unternehmen sofort Zeit, ohne ihre Abläufe umstellen zu müssen.
Der nächste Schritt betrifft das Bauprojekt selbst. Automatisierte Planprüfungen, Fortschritts- und Qualitätsanalysen anhand von Bildern oder Prognosen zu Terminen und Kosten helfen, Abweichungen früher zu erkennen. Damit wird nicht schneller gebaut, aber sicherer geplant und geführt.
Im Betrieb von Gebäuden entstehen schließlich langfristige Effekte, etwa durch vorausschauende Wartung oder optimierten Einsatz von Ressourcen.
Erfolgreich sind solche Anwendungen fast immer dann, wenn sie ein konkretes Problem lösen und nicht als All-in-one-System eingeführt werden. Viele Unternehmen sammeln deshalb erste Erfahrungen mit kleinen eigenen Anwendungen und bauen darauf schrittweise auf.
Und bei aller Motivation und Experimentierfreude gilt es zu beachten, dass rechtliche und organisatorische Rahmenbedingungen mitgedacht werden müssen. Wenn wir für uns selbst ausprobieren, mag uns das vielleicht noch nicht so relevant erscheinen, aber im betrieblichen Kontext ist das immens wichtig. Vor allem bei Dokumenten, Verträgen oder personenbezogenen Daten. KI ist ein Werkzeug zur Unterstützung, nicht zur Delegation von Verantwortung.
Wenn KI bereits eingesetzt wird, wird KI im Bauwesen künftig ein Wettbewerbsvorteil sein oder schon eine Voraussetzung?
Christian K. Karl: Heute ist KI ein Wettbewerbsvorteil, künftig wird sie Voraussetzung sein. Unternehmen, die sich entscheiden, KI in ihren Prozessen frühzeitig einzusetzen, gewinnen vor allem Geschwindigkeit und auch mehr Sicherheit in dem, was sie tun. Und einen Schritt weitergedacht, sobald sich eine solche Arbeitsweise etabliert, erwarten in Zukunft die Auftraggebenden so etwas als selbstverständlich. Das wird sich genauso entwickeln wie heute digitale Pläne oder E-Mail-Kommunikation. Das wird einfach vorausgesetzt.
Wo wir schon in die Zukunft blicken: Wie lang wird es noch dauern, bis die gesamte Baubranche die digitale Transformation umgesetzt hat und damit Probleme und Herausforderungen wie Fachkräftemangel, Kostenexplosion, Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung etc. lösbar sind?
Christian K. Karl: Eine vollständig abgeschlossene digitale Transformation wird es im Bauwesen nicht geben. Sie passiert schrittweise als kontinuierlicher, evolutionärer Prozess. Doch ihr Nutzen zeigt sich aktuell früher als erwartet.
In den nächsten fünf bis zehn Jahren werden digitale Bauwerksmodelle zur selbstverständlichen Grundlage von Bauprojekten werden, unabhängig davon, ob wir dann noch von BIM sprechen oder nicht. KI wird in Planungs-, Ausführungs- und Betriebsprozessen weniger sichtbar, aber dafür umso wirksamer werden. Sie unterstützt dann im Entwurf, in der Terminplanung, sie bereitet Dokumentationen vor, erkennt Risiken und automatisiert Routineaufgaben im Hintergrund. Das wird für uns selbstverständlich werden. Und Robotik und autonome Systeme werden Routinearbeiten übernehmen, was nicht nur Effizienz und Ressourcenschonung bringt, sondern auch die Attraktivität des Bauwesens für neue Generationen erhöhen wird.
Die großen Herausforderungen der Branche verschwinden dadurch nicht vollends. Fachkräftemangel, Kostensteigerungen oder Nachhaltigkeitsanforderungen bleiben als Herausforderungen noch immer bestehen. Doch in Zukunft werden sie planbarer und wir können besser damit umgehen. Davon abgesehen, ich würde diese Aspekte auch nicht mehr als große Herausforderungen bezeichnen, sondern mehr als große Aufgaben. Herausforderungen muss man zunächst beherrschbar machen. Genau dabei helfen digitale Modelle, KI und Automatisierung. Wir kommen damit an einen Punkt, an dem aus abstrakten Herausforderungen konkrete Aufgaben für uns werden, die sich aktiv lösen lassen. Der Begriff „Herausforderung“ schafft eher Distanz wohingegen „Aufgabe“ Verantwortung und Handlungsbereitschaft erzeugt.
Was in der digitalen Transformation auch oft zu kurz kommt, ist, dass sich vor allem die Rolle der Menschen verändert. Statt Informationen zusammenzusuchen, treffen sie Entscheidungen auf Basis besser aufbereiteter Daten. Dadurch verschiebt sich die Arbeit mehr und mehr weg vom Verwalten hin zu mehr Bewerten, Entscheiden und Erschaffen. Insofern wird der Mensch immer wichtiger und nicht wie man es oft fälschlicherweise liest, weniger relevant. Das ist ein Trugschluss.
Das Bauwesen entwickelt sich damit von einer Abfolge einzelner Projekte hin zu einem umfassenden lernenden System, in dem Erfahrungen systematisch in zukünftige Projekte zurückfließen. Genau darin liegt der langfristige Effekt der Digitalisierung. Es geht nicht um einen Endzustand, sondern um einen fortlaufenden Wandel. Transformation, ob nun digital, gesellschaftlich oder politisch, begleitet das Bauwesen dauerhaft. Sie ist weniger ein Projekt mit Abschlussdatum als eine Form der Evolution. Sollte dieser Prozess jemals enden, wäre nicht die Transformation abgeschlossen, sondern unsere Fähigkeit zur Weiterentwicklung.
