Rechnergestütztes Produktionsmanagement in kleinund mittelständischen Bauunternehmungen

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1 Rechnergestütztes Produktionsmanagement in kleinund mittelständischen Bauunternehmungen Prof. Dr.-Ing. Peter Böttcher Schlussbericht des Forschungsprojektes gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Saarbrücken, den

2 Inhalt 1 Teil 1 : Allgemeine Darstellung Aufgabenstellung Voraussetzungen Planung und Ablauf des Vorhabens Zusammenarbeit mit anderen Stellen Teil 2 : Forschungsspezifische Darstellung Ergebnisse Organisationsmodell Angebot bearbeiten Ablauf planen Ablauf steuern Bewertung der Organisationsstruktur Produktionsplanung und steuerung Ablaufplanung Datenerfassung Soll Ist Vergleich Nutzen Anpassung an die Arbeitsweise Bewertung der Wirtschaftlichkeit Allgemeine Entwicklungen Publikationen

3 1 Teil 1 : Allgemeine Darstellung 1.1 Aufgabenstellung Kleine und mittelständische Baubetriebe arbeiten im Bereich der Steuerung von Baustellen noch sehr verhalten mit elektronischen Werkzeugen. Ursächlich liegt dies an zwei Problemen. Zum einen wird eine systematische Planung des Produktionsablaufes selten durchgeführt, in der Regel geht diese verloren durch den hektischen Alltag und den hohen Aufwand, den eine Planung benötigt. Zum anderen gibt es keine Werkzeuge, die die Planungsschritte zielgerichtet unterstützen. Für die Steuerung einer Baustelle müssen von Seiten der Bauleitung die aktuelle Kostenentwicklung verfolgt werden, hieraus sind entsprechende Kennzahlen zu entwickeln, die wiederum in die Steuerung der Baumaßnahme einbezogen werden. Voraussetzung für diese Form der Steuerung wäre zunächst eine Ablaufplanung, bei der der Planungsgegenstand klar sein sollte, organisatorische Anforderungen innerhalb der Bauunternehmung müssen definiert und umgesetzt werden und es müssen entsprechende Arbeitswerkzeuge für eine Planung und Steuerung vorhanden sein. In dem Forschungsprojekt sollte zum einen ein Organisationsmodell für die Planung und Steuerung von Baustellen entwickelt werden. Das Organisationsmodell umfasst die Arbeitsaufgaben Angebot erstellen, Ablauf planen und Ablauf steuern. Die beiden letzten Arbeitsaufgaben sind in der Industrie auch unter dem Begriff der Produktionsplanung und -steuerung (PPS -Systeme) bekannt. In der Hauptphase des Forschungsprojektes sind Werkzeuge zu entwickeln, die die Bauleitung bei der Ablaufplanung und -steuerung unterstützen. Dabei sind drei Teilaufgaben im Wesentlichen zu untersuchen: (1) die Ablaufplanung, (2) die Datenerfassung und (3) die Bewertung der Wirtschaftlichkeit. Die entsprechenden Werkzeuge sind EDV-technisch zu entwerfen und mit Partnerfirmen umzusetzen. 1.2 Voraussetzungen Voruntersuchungen haben gezeigt, dass die bekannten Methoden zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit einer Baustelle für die schnelle und aktuelle Steuerung der Baustelle nicht ausreichen. Die Leistungsmeldung erfasst die Einnahmen und Ausgaben der Baustelle für eine bestimmte Zeitperiode. Damit kann der wirtschaftliche Stand der Baustelle dargestellt werden, allerdings sind Rückschlüsse für die Steuerung nur bedingt möglich, da die Struktur der Ein- 3

4 nahmen-erfassung (Leistungsverzeichnis) und die Struktur der Ausgaben- Erstfassung (Kostenrechnung) nicht vergleichbar sind. Bei der Methode Nachkalkulation werden die Kosten und Aufwandwerte einzelner Leistungen erfasst und bewertet. Dies wiederum ergibt kein Bild für die gesamte Baustelle und die Erfassung von allen Leistungen erfordert einen sehr hohen bürokratischen Dokumentationsaufwand. Entsprechend wurde bei dem Forschungsprojekt ein neuer Ansatz für die wirtschaftliche Bewertung der Baustelle angenommen. Voruntersuchungen haben gezeigt, dass mit diesem Ansatz die Baustelle bewertet und gesteuert werden kann. Allerdings wurden Probleme beobachtet bei der organisatorischen Umsetzung und dem Arbeitsaufwand ohne EDV-technische Unterstützung. 1.3 Planung und Ablauf des Vorhabens Das Forschungsprojekt wurde in drei Arbeitsabschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt ist die Entwicklung eines organisatorischen Rahmenmodells für die Ablaufplanung und die Ablaufsteuerung. Da bereits in der Angebotsphase viele Informationen erstellt werden, die später in der Ablaufplanung und -steuerung benötigt werden, wurde diese ebenfalls in das Organisationsmodell einbezogen. Das Modell wurde mit dem Werkzeug ARIS Business Architect 7.1erstellt. Der zweite Abschnitt umfasst die EDV-technische Entwicklung von Werkzeugen. Dabei konnte bereits auf vorhandene Fallstudien zurückgegriffen werden und somit ein umfangreiches EDV-Programm entwickelt werden. Dieser Abschnitt umfasst den größten Teil der Arbeitsleistung des Forschungsprojektes. Das EDV Programm besteht aus zwei Abschnitten, der erste Abschnitt umfasst die Programmanwendung auf einen Desktop-Rechner. Das Programm wurde mit Visual-Basic programmiert, unter Einbeziehung einer SQL-Datenbank. Der zweite Abschnitt bezieht sich auf die Programmanwendung für ein Smart-Phone und wurde für das Betriebssystem Windows-Mobile 6.5 in Visual Basic programmiert. Der dritte Abschnitt umfasst die Umsetzung der entwickelten Methoden und Werkzeugen bei einzelnen Bauunternehmungen. Dabei wurden die Werkzeuge auf verschiedenen Baustellen erprobt und diskutiert. In der zeitlichen Struktur des Forschungsprojektes wurde der erste Abschnitt in ca. einem Jahr bearbeitet, der zweite Abschnitt benötigte insgesamt zweieinhalb Jahre und dauerte länger als geplant. Der dritte Abschnitt umfasst ca. 9 Monate und wird zurzeit weiter intensiv durchgeführt. 4

5 1.4 Zusammenarbeit mit anderen Stellen Im Zuge des Forschungsprojektes wurde mit unterschiedlichen Partnern zusammengearbeitet. Im Arbeitsbereich des Organisationsmodells ergaben sich neben der Analyse von Firmenstrukturen auch Diskussionen mit der Initiative Neue Qualität des Bauens und dem Arbeitskreis der Fachhochschulen Casabauen. Im Weiteren wurden Diskussionen mit verschiedenen Software- Herstellern geführt über die Möglichkeiten von Programmänderungen und Programmerweiterungen und es wurden eine Vielzahl von Diskussionen auf Tagungen geführt. 5

6 2 Teil 2 : Forschungsspezifische Darstellung 2.1 Ergebnisse Bei der Entwicklung einer neuen Arbeitsmethode zur Steuerung von Baustellen war es zunächst erforderlich, die Arbeitsweise des verantwortlichen Bauleiters und seines Poliers zu analysieren und daraus Rückschlüsse für die Bewertung von Bauleistungen ziehen zu können. Bei der Analyse wurde deutlich, dass zur Bewertung von Bauleistungen nicht das Leistungsverzeichnis und auch nicht eine zeitliche Periode herangezogen werden, sondern dass beide verantwortlichen Personen sich ein eigenes System zur Strukturierung des Bauwerkes entwerfen. Im günstigsten Falle wird diese Struktur zwischen Bauleiter und Polier abgesprochen. Grundlage dieser Struktur ist die Entwicklung von räumlichen Arbeitspaketen, in die das Bauwerk unterteilt wird. Der Leistungsumfang eines solchen Arbeitspaketes umfasst in der Regel zwei bis drei Wochen und wird im allgemeinen Sprachgebrauch Bauabschnitt genannt. Die Aufgabe der Ablaufplanung und der Ablaufsteuerung ist eine gemeinsame Aufgabe der Bauleitung und des Poliers. Für die Bauleitung sind die wirtschaftlichen Daten der Baustelle wesentlich und für den Polier ist der zeitliche Verbrauch durch die eigenen Arbeitskräfte wesentlich. Entsprechend muss ein Werkzeug so aufgebaut werden, dass beide ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand die erforderlichen Informationen bekommen können. Sowohl die Planung der Baustelle muss in den organisatorischen Ablauf des Bauleiters hineinpassen wie auch die Datenerfassung auf der Baustelle in den Arbeitsablauf des Poliers eingepasst werden muss Organisationsmodell Die Verfahren und Methoden zur Planung einer Baustelle und Darstellung deren Wirtschaftlichkeit sind in den Unternehmen bekannt. Allerdings werden die Methoden und Verfahren oft als einzelne Anwendungen gesehen und daher nicht systematisch in einen Arbeitsablauf zu Beginn der Baumaßnahme eingebunden. Auch wird der übergreifende Informationsfluss zwischen verschiedenen Arbeitsaufgaben unterschätzt bzw. durch rechnergestützte Werkzeuge nur unzureichend unterstützt. Entsprechend ist es wichtig, zunächst ein Organisationsmodell zu entwickeln, das zum einen die bekannten Verfahren und Methoden verwendet, zum anderen sich aber der Arbeitsweise der einzelnen Personen annähert. Dabei müssen aber auch unterschiedliche Unternehmensstruktu- 6

7 ren erfasst und berücksichtigt werden. Bei der Entwicklung eines Organisationsmodells wurden drei Arbeitsbereiche detailliert untersucht: a) Angebot erstellen Der Arbeitsbereich umfasst die Ausgaben von der Angebotsanfrage über die Berechnung der voraussichtlichen Kosten (Kalkulation) bis zur Entwicklung des Angebotspreises und dem Vertragsabschluss. b) Ablauf planen Der Arbeitsbereich beginnt mit dem erfolgreichen Abschluss eines Vertrages und umfasst die Vorbereitung der Bauausführung vor dem Produktionsbeginn. Die Besonderheit der Ablaufplanung ist, dass sie relativ grob durchgeführt wird. Die Begründung liegt in dem geringen zeitlichen Rahmen, den der Bauleiter für die Vorbereitung hat und dem hohen Unsicherheitsgrad der Planungsunterlagen zum Zeitpunkt des Vertragsabschlusses. Der Arbeitsbereich gehört zum Aufgabenbereich der Bauleitung. c) Ablauf steuern Der Arbeitsbereich beginnt mit dem tatsächlichen Baubeginn auf der Baustelle, zu diesem Zeitpunkt sollte die Ablaufplanung abgeschlossen sein und ein Rahmenkonzept für die Bauausführung vorliegen. Der Arbeitsbereich umfasst die Steuerung der handwerklichen Leistungen, die Erfassung und Abrechnung der vertraglichen Leistungen, die Erfassung von Daten auf der Baustelle und die wirtschaftliche Bewertung. Der Arbeitsbereich ist abgeschlossen mit der Fertigstellung des Bauauftrages. Der Arbeitsbereich wird gemeinsam von der Bauleitung und dem Polier durchgeführt. Für die Modellierung des Organisationsmodells wurde die Systematik der EPK- Netze (Ergebnisgesteuerte Prozessketten nach Scheer) verwendet. Die Dokumentation erfolgt mithilfe des Programmes ARIS Business Architect 7.1 der Firma IDS Scheer. Die gesamte Systematik wird über das Programm ARIS Business Publisher im Internet veröffentlicht 1. Die EPK-Netze unterteilen einen Arbeitsbereich in drei Bestandteile. Der erste Bestandteil ist die Ausführung eine Arbeitsaufgabe, Funktion genannt und als Rechteck dargestellt. Der zweite Bestandteil ist das Arbeitsergebnis einer Arbeitsaufgabe, Ergebnis genannt und als längliches Sechseck dargestellt. Der dritte Bestandteil sind Regeln, die den Arbeitsfluss steuern. Sie sind als Kreise 1 Internetseite: bpm.htw-saarland.de:9090/bussnispublisher über Anonymer Zugang Zugriff auf öffentlichen Bereich 7

8 dargestellt. Es gibt drei Arten von Regeln, die UND-Regel: alle nachfolgenden Arbeitsaufgaben werden ausgeführt, ODER- Regel: eine oder mehrere nachfolgende Arbeitsaufgaben werden ausgeführt und die XOR-Regel: nur eine nachfolgende Arbeitsaufgabe wird ausgeführt. Funktion ist ein Arbeitssystem bzw. Prozeß, das die Arbeitsaufgabe beschreibt. Ereignis eines Arbeitssystems. Beschreibt die Eingabe bzw. Ausgabe der Arbeitssysteme XOR - Entweder / Oder Nur ein Weg kann gewählt werden. Und Alle Wege müssen gewählt werden. Oder Einer oder mehrere Wege können gewählt werden. Abbildung 1: Zusammenfassung der EPK-Elemente In einer weiteren Verfeinerung werden die Arbeitsaufgaben (Funktionen) gemäß der Systematik der Arbeitssysteme nach REFA beschrieben (Abb. 2). Ein Arbeitssystem nach REFA umfasst sieben Elemente: Arbeitsaufgabe, Eingabe, Ausgabe, Mensch, Betriebsmitteln, Einflüsse und Arbeitsablauf. Zusätzlich zur Definition der Arbeitssysteme werden Arbeitsmittel entwickelt. Die Arbeitsmittel beziehen sich z. B. auf die Umsetzung der Arbeitsaufgabe mit einem bestimmten EDV Programm oder die Umsetzung von Organisationsmodellen wie Casa bauen" Angebot bearbeiten Die Arbeitsaufgabe Angebot bearbeiten umfasst sieben Aufgaben (Abb. 2). Sie wird angestoßen durch eine Angebotsanfrage von Seiten eines Bauinteressierten. In der ersten Aufgabe wird überprüft, inwieweit die Unternehmung eine derartige Anfrage im technischen, zeitlichen oder wirtschaftlichen Sinne überhaupt ausführen kann bzw. möchte. Das Ergebnis kann sein, dass die Anfrage 8

9 Abbildung 2 : Arbeitssystem am Beispiel Angebotsanfrage bewerten" nicht bearbeitet wird. Sollten die Anfragen bearbeitet werden, muss in der nächsten Aufgabe der Leistungsumfang erfasst und geprüft werden, gegebenenfalls ist auch schon eine einfache Ablaufplanung durchzuführen. Anschließend wird für die Berechnung der voraussichtlichen Kosten das entsprechende Kalkulationsverfahren ausgewählt. Die wesentlichen Verfahren sind Berechnung der Einheitspreise, Berechnung von Bauelementen oder Festlegung von Richtpreisen. Anschließend wird der Angebotspreis festgelegt, gegebenenfalls sind Änderungen im Leistungsumfang der Kalkulation vorzunehmen. Nach Abgabe des Angebotes kann es zu Auftragsverhandlungen kommen. Die detaillierte Beschreibung der Arbeitssysteme und die Entwicklung von ausgewählten Arbeitsmitteln können auf dem beiliegenden Datenträger eingesehen werden Ablauf planen Die Arbeitsaufgabe Ablauf planen umfasst acht Aufgaben (Abb. 4). Mit dem Ereignis Auftrag erhalten beginnt die Arbeitsaufgabe. Die erste Teilaufgabe bezieht sich auf die allgemeine Vorbereitung des Bauauftrages, anschließend werden die Ansätze der Kalkulation in der Arbeitskalkulation überarbeitet und gleichzeitig eine Struktur für die Bauausführung entwickelt (Produktionskonzept). In der Aufgabe Arbeitsverzeichnis erstellen werden den Bauabschnitten 9

10 Angebotsanfrage liegt vor Angebot erstellen Angebotsanfrage prüfen Angebotsanfrage wird nicht bearbeitet Leistungsumfang erfassen Einheitspreise kalkulieren Baulemenete kalkulieren Richtpreise festlegen Angebot erstellen Angebot verhandeln Angebot wurde abgelehnt Auftrag erhalten Ablauf konzepieren Abbildung 3: Arbeitsaufgabe Angebot bearbeiten" als EPK-Netz 10

11 Angebot bearbeiten Ablauf planen Auftrag erhalten Produktionskonzept erstellen Ablauf konzepieren Verteilung Konzepte erstellen Arbeitskalkulation erstellen Arbeitsverzeichnis erstellen Verteilung Planung Bauablauf Kapazitätplanung ausführen Fertigungsverfahren planen Terminplan erstellen Baustelleneinrichtungsplan erstellen Rahmenplanung abgeschlossen Entscheidung: Planung abgeschlossen Rahmenplanung nicht abgeschlossen Ablauf steuern Abbildung 4: Arbeitsaufgabe Ablauf planen als EPK-Netz 11

12 des Produktionskonzeptes die Leistungen des Vertrages und die korrigierten Kostenansätze der Arbeitskalkulation zugewiesen. Die nächsten vier Aufgaben umfassen die Produktionsplanung der Bauausführung, in der Kapazitätsplanung ausführen werden die personellen Ressourcen eingeteilt. Im Fertigungsverfahren planen erfolgt eine grobe Einsatzplanung der Betriebsmittel, die Ergebnisse beider Aufgaben werden in der Aufgabe Baustelleneinrichtung erstellen zusammengeführt. Parallel zu diesen Aufgaben erfolgt die Terminplanung. Beim Arbeitsverzeichnis erstellen und den vier Aufgaben der Produktionsplanung gilt der Grundsatz der groben Planung. Es wird bewusst davon ausgegangen, dass nur eine halbfertige Planung erstellt wird. Dies hat zwei Gründe. Erstens liegen in der Regel noch nicht alle Planungsunterlagen vonseiten des Bauherrn vor und zweitens ist der zeitliche Rahmen für eine Produktionsplanung sehr eng. Ansätze dieser Rahmenbedingungen zu verändern sind immer wieder gescheitert und entsprechend wurde im Forschungsprojekt versucht, auf diese Besonderheit einzugehen Ablauf steuern Die Arbeitsaufgabe Ablauf steuern umfasst acht Aufgaben und beginnt mit der Ausführung der Arbeiten auf der Baustelle, die Rahmenplanung der Arbeitsaufgabe Ablauf planen sollte abgeschlossen sein. Die zentrale Arbeitsaufgabe ist Bauablauf steuern, diese Aufgabe bezieht sich auf den aktuellen Bauabschnitt und wird so lange wiederholt, bis alle Bauabschnitte ausgeführt sind, anschließend ist das Bauprojekt beendet. In der Aufgabe Bauablauf steuern werden die Planungsansätze der Arbeitsaufgabe Ablauf planen gemäß den aktuellen Ausführungsunterlagen angepasst. Parallel zur Bauablaufsteuerung sind zwei Arbeitsbereiche auszuführen. Der erste Arbeitsbereich umfasst die Abrechnung der Bauleistungen mit den zwei Aufgaben Abrechnung erstellen und zusätzliche Leistungen erfassen. Der zweite Arbeitsbereich bezieht sich auf die wirtschaftliche Beurteilung der Baustelle, die vier Aufgaben umfasst. In einer systematischen Datenerfassung werden die wesentlichen Daten gesammelt, die nach zwei unterschiedlichen Gesichtspunkten wirtschaftlich strukturiert werden. In der Leistungsmeldung erfolgt die allgemeine wirtschaftliche Bewertung der gesamten Baustelle und in der Erfolgsrechnung erstellen erfolgt die wirtschaftliche Bewertung des einzelnen Bauabschnittes. In dieser Arbeitsaufgabe erfolgt die detaillierte Bewertung der einzelnen Kostenarten des Bauabschnittes. In der vierten Arbeitsaufgabe wird der Soll-Ist Vergleich durchgeführt und Maßnahmen für die Arbeitsaufgabe Bauablauf steuern vorbereitet. 12

13 Ablauf konzepieren Rahmenplanung abgeschlossen Bauprojekt abgeschlossen Bauablauf steuern Bauprojekt beenden Abrechnung erstellen Auswahl: Bauabschnitt bearbeiten zusätzliche Leistungen erfassen Soll-Ist Vergleich ausführen Daten auf Baustelle erfassen Erfolgsrechnung erstellen Auswahl: Kostenkennzahlen erstellen Leistungsmeldung erstellen Abbildung 5: Arbeitsaufgabe Ablauf steuern" als EPK-Netz Bewertung der Organisationsstruktur Eine Analyse der entwickelten Organisationsstrukturen ergibt, dass die wesentlichen Arbeitsaufgaben, in denen die Bauleitung und der Polier unterstützt werden müssen, folgende sind: 13

14 Produktionskonzept erstellen - die Bauleitung sollte bei diesem kreativen Entwurfsprozess, insbesondere in der Dokumentation des Produktionskonzeptes unterstützt werden. Arbeitsverzeichnis erstellen - diese Aufgabe ist einerseits eine datenintensive Aufgabe und andererseits müssen bei der Berechnung der Sollwerte der unzureichende Planungsstand beachtet werden. Bauablauf steuern - die Verfeinerung der Planung, bezogen auf den aktuellen Bauabschnitt muss unterstützt werden. Daten auf der Baustelle erfassen - die Datenerfassung mit modernen elektronischen Arbeitsmitteln muss sich der Arbeitsweise des Poliers anpassen. Erfolgsrechnung erstellen - die aktuelle und schnelle Berechnung der Kosten eines Bauabschnittes ist für die Steuerung wesentlich. Soll-Ist Vergleich ausführen - Planwerte des Arbeitsverzeichnisses sind mit den Sollwerten der Erfolgsrechnung zu vergleichen. Für die genannten Arbeitsaufgaben wird im Weiteren eine rechnergestützte Systematik entwickelt, damit die Bauleitung und der Polier ein Werkzeug zur Steuerung der Baustelle erhalten. Unter Federführung des Bundesministeriums für Arbeit und Soziales werden unter dem Label Neue Qualität des Bauens" allgemeine organisatorische Standards für die Bauwirtschaft entwickelt. Zielsetzung des Projektes ist die Verbesserung des Arbeitsschutzes durch entsprechende organisatorische Maßnahmen. Ein Themenbereich dieses Projektes ist die Betrachtung der Bauunternehmung unter den Label CASA-bauen. In die aktuelle Diskussion zur Entwicklung von organisatorischen Standards werden die oben beschriebenen Anforderungen eingebunden. Die Veröffentlichung wird im März 2011 erfolgen Produktionsplanung und -steuerung Die oben genannten sechs Arbeitsaufgaben lassen sich allgemein unter dem Begriff der Produktionsplanung und -steuerung zusammenfassen. Der Begriff Produktionsplanung und -steuerung, auch Produktionsmanagement genannt, ist im Bauwesen wenig gebräuchlich. Hier werden die Begriffe Arbeitsvorbereitung, Ablaufplanung und Ablaufsteuerung verwendet, allerdings können sich diese Begriffe auch auf die Vorbereitung des Bauprojektes im Sinne des Auftraggebers beziehen und entsprechend sind Irritationen bei der Verwendung der Begriffe leicht möglich. Innerhalb des Forschungsprojektes wird der Begriff Produktionsplanung und -steuerung als zentraler Begriff verwendet, der in drei Be- 14

15 reiche unterteilt wird. Diese sind die Ablaufplanung, die Datenerfassung und der Soll-Ist Vergleich. Die sechs Arbeitsaufgaben aus der Organisationsstruktur finden sich innerhalb dieser Gliederung wieder. Im Zuge der EDV-Entwicklung wurden noch zusätzliche Arbeitsaufgaben aus dem Bereich der Datenpflege eingebunden. Damit die Bauleitung die Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung einfach und systematisch umsetzen kann, ist das EDV-Werkzeug visuell in drei Abschnitte unterteilt. In einem kleinen Fenster links oben werden alle aktuellen Baustellen angezeigt, in einem kleinen Fenster links unten wird das Produktionskonzept der aktuellen Baustelle angezeigt. Dieses ist gleichzeitig eine Navigationshilfe zu einzelnen Thematiken der Bauabschnitte. In dem dritten Fenster können die verschiedenen Arbeitsaufgaben aufgerufen und bearbeitet werden. Grundsätzlich sind die Arbeitsaufgaben nach den drei genannten Bereichen Ablaufplanung, Datenerfassung und Soll-Ist Vergleich gegliedert. Abbildung 6:Startfenster des Programmes PPS-Bau Ablaufplanung Mit der Auftragsvergabe beginnt die Planung des Bauprojektes, der erste Planungsschritt ist die Erstellung eines Produktionskonzeptes. Im Produktionskonzept wird der Bauablauf durch Bauabschnitte strukturiert, wobei je nach Größe 15

16 des Bauprojektes die Bauabschnitte in (Unter-)Bauabschnitte gegliedert werden. Wie in einer Vielzahl von Seminaren und Lehrgängen mit Bauleiter und Polieren beobachtet werden konnte, erfolgt dieser Entwurfsprozess nicht von den großen Bauabschnitten in kleinere Bauabschnitte sondern umgekehrt, d. h. zuerst werden die einzelnen Leistungen, wie Stahlbetonwand erstellen, Schnurgerüst aufbauen oder Fundament ausheben erfasst. Wird die Menge der Leistungen zu unübersichtlich, erfolgt eine Zusammenfassung. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis durch mehrere Zusammenfassungen ein übersichtliches Produktionskonzept entstanden ist. Dieser Entwurfsprozess wird von den bisher bekannten EDV-Programmen im Bereich der Bauleitung, wie z. B. Terminplansprogramme, nicht unterstützt. Entsprechend unzureichend ist der Anwendungsgrad dieser Programme. In PPS Bau kann der Anwender beliebig Bauabschnitte eingeben und mithilfe einer grafischen Unterstützung zusammenführen, trennen und so lange verändern, bis ein optimales Produktionskonzept gefunden wurde. Da ein Produktionskonzept mathematisch gesehen eine Baumstruktur hat, kann die Logik des Produktionskonzeptes während des Entwurfsprozesses geprüft werden. Abbildung 7:Entwicklung des Produktionskonzeptes in einer grafischen Oberfläche Im nächsten Planungsschritt müssen die vertraglichen Leistungen den Bauabschnitten zugeordnet werden. Hierzu ist ein Zugriff auf das Leistungsverzeichnis erforderlich. In einer eigenen Arbeitsaufgabe kann das Leistungsverzeichnis aus einer Excel-Datei beziehungsweise als Option aus der Datenbank des Kalkulationsprogrammes BRZ-Deutschland eingelesen werden. 16

17 Im Sinne einer vollständigen Planung müssten nun alle LV-Leistungen den Bauabschnitten zugeordnet werden. Wie bereits die Entwicklung der Organisationsstruktur gezeigt hat, ist dieser Arbeitsschritt nicht leistbar, sondern vielmehr ist es sinnvoll, zunächst eine Grobplanung durchzuführen und die Detailplanung während der Bauausführung umzusetzen. Die Zuordnung der LV-Leistungen erfolgt per Drag&Drop, der Bauleiter markiert eine Position und zieht diese über den Bauabschnitt, in einem gesonderten Fenster wird er aufgefordert, den voraussichtlichen Mengenansatzes für diesen Bauabschnitt einzugeben. Damit er bei der Grobplanung zunächst die wirtschaftlich wichtigsten Leistungen den Bauabschnitten zuordnet, wird das Leistungsverzeichnis nach dem Prinzip der ABC- Analyse sortiert. Abbildung 8: Zuordnung Leistungen an Bauabschnitt Aus den zugeordneten Leistungen können nun die voraussichtlichen Einnahmen, bezogen auf diesen Bauabschnitt berechnet werden. Eine einfache Summenbildung der verteilten Leistungen würde allerdings ein falsches Bild wiedergeben. Denn zu den voraussichtlichen Einnahmen gehören auch die nicht verteilten LV-Positionen. Daher müssen diese über eine Zuschlagsberechnung zusätzlich verteilt werden. Der Zuschlag berechnet sich aus dem Verhältnis Summe aller Leistungen zu Summe der verteilten Leistungen. Allerdings sind folgende Anforderungen zu beachten: Jeder Bauabschnitt muss mindestens eine Leistungszuordnung erhalten. Wenn bei der Mengenverteilung einer Position eine höhere Menge verteilt wurde als im Leistungsverzeichnis steht, wird es voraussichtlich zu einer höheren Vergütung kommen und entsprechend ist diese Mehrmenge bei der Summe aller Leistungen zu berücksichtigen. 17

18 Wird die Mengenangabe einer Position im Leistungsverzeichnis nicht erreicht, wird es voraussichtlich zu einer geringeren Vergütung kommen und entsprechend ist diese Mindermenge bei der Summe aller Leistungen zu berücksichtigen. Wurden einen Bauabschnitt alle Leistungen zugeordnet, muss dieser markiert werden, damit er in der Berechnung der nicht verteilten Leistungen nicht mehr berücksichtigt wird. In der Übersicht des einzelnen Bauabschnittes (Arbeitsverzeichnis) wird dem Bauleiter angezeigt, wie hoch die Einnahmen, die bisher verplanten Leistungen und die geschätzten Einnahmen aller Leistungen des Bauabschnittes sein werden. Ebenso erhält er eine Übersicht der Sollstunden, also die Summe der Stunden, die voraussichtlich bezahlt werden. Abbildung 9: Arbeitsverzeichnis für einen Bauabschnitt nach der Zuordnung der A- Positionen Datenerfassung Um die Kostenentwicklung der Baustelle und der Bauabschnitte festzustellen, müssen die notwendigen Daten systematisch erfasst werden. Dabei sind vier Kategorien von Daten zu erfassen: die Arbeitsstunden, der Stundenverbrauch der Betriebsmittel, der Materialverbrauch und die Kosten der Nachunternehmer. In der weiteren Entwicklung wurden zunächst die Stunden verbrauchter Betriebsmittel vernachlässigt, da diese sehr eng mit der Planung der Baustelleneinrichtung zusammenhängen. Die Aufgabe Planung der Baustelleneinrichtung ist ein eigener Forschungsbereich und im aktuellen Forschungsprojekt nicht enthalten. Die Daten für die Arbeitsstunden werden direkt auf der Baustelle durch das Aufsichtspersonal (Polier) mithilfe eines Smart-Phones erfasst. Die Daten für Material und Nachunternehmer werden durch den Bauleiters direkt in das EDV-Werkzeug eingegeben. Durch diese Festlegung wurde der klassische Arbeitsprozess von Bauleitung und Polier in die Systematik des EDV Werkzeuges eingebunden. 18

19 Für die Erfassung der Verbrauchswerte müssen zunächst Stammdaten vorbereitet und eingegeben werden. Entsprechend sind Eingabemasken für Personaldaten, Materialdaten und Nachunternehmer entwickelt worden. Die Personaldaten und die Informationen des Produktionskonzeptes werden über eine externe Schnittstelle an das Smart-Phone übergeben. Abbildung 10: Eingabemaske für Stammdaten Material Die Erfassung des Materialverbrauchs erfolgt über die Eingabe von Lieferscheinen. Lieferscheine müssen grundsätzlich von der Bauleitung überprüft werden, während dieses Prüfungsvorganges kann die Bauleitung den Materialverbrauch je Bauabschnitt in dem Programm PPS-Bau dokumentieren. Gleiches gilt für die Nachunternehmerleistungen, nach Erbringung der Leistung in einen Bauabschnitt wird eine vorgezogene Rechnungsprüfung im Programm PPS Baum dokumentiert. Die Erfassung der Arbeitsstunden erfolgt auf der Baustelle durch den Polier. Die Zeiterfassung auf dem Smart-Phone ist personen- und bauabschnittsbezogen. Der Polier teilt Personal einem Bauabschnitt zu und ordnet die entsprechende Ausführung der Leistungen an. Dieser Vorgang wird durch die Datenerfassung auf dem Smart-Phone unterstützt. Zunächst wählt der Polier den Bauabschnitt und anschließend die Personen, die in diesem Bauabschnitt tätig werden. Wechselt eine Person von einem Bauabschnitt zum nächsten, so muss nur dieser Wechsel im Erfassungsgerät eingegeben werden. Die Unterbrechung der Arbeitszeit durch Pausenregelungen erfolgen ebenfalls über die Dateneingabe. Abbildung 11: Eingabemaske Smart-Phone Das Erfassungsgerät wird in regelmäßigen Abständen durch das Hauptprogramm ausgelesen und die Bauleitung kann die erfassten Arbeitsstunden kontrollieren und gegebenenfalls anpassen. Zur besseren Übersicht können die Daten nach dem Bauabschnitt oder nach Personal sortiert werden. 19

20 Abbildung 12: Einlesen und Korrektur der Arbeitsstunden Abbildung 13: Auswertung der Arbeitsstunden gemäß einem Bauabschnitt Soll-Ist Vergleich Mit Hilfe der erfassten Daten können die Kosten eines Bauabschnittes berechnet werden. Damit die Ursachen für Kostenabweichungen leichter erfasst werden können, sollte die Kostenberechnung durchgeführt werden, wenn ein Bau- 20

21 abschnitt fertiggestellt ist, d. h. der Fertigstellungsgrad 100 Prozent beträgt. Für die Steuerung ist es wiederum wichtig, dass die Kosten schnell und aktuell ermittelt werden. Damit diese unterschiedlichen Anforderungen erfüllt werden können, werden die Kosten auf der Basis einer Schätzung ermittelt. Der erste Kostenbestandteil sind die Arbeitsstunden, multipliziert mit dem Kalkulationsmittellohn. Der zweite Kostenbestandteil sind die Materialkosten. Da diese in der Kürze der Zeit nicht vollständig erfasst werden können, werden nur die wirtschaftlich wesentlichen Materialmengen erfasst und mit den Einkaufspreisen verrechnet. Die geringfügigen Materialmengen werden mit einem Zuschlagsatz zwischen Prozent eingerechnet. Der Zuschlagsatz kann durch die Auswertung von abgeschlossenen Baustellen ermittelt werden. Die Leistungen der Nachunternehmer ergeben sich aus den Rechnungssummen. Da in der Regel zu diesem frühen Zeitpunkt keine Rechnungen oder Teilrechnungen vorliegen, wird die Bauleitung eine fiktive Rechnungsprüfung erstellen. Die erfolgte Dokumentation vereinfacht eine spätere Rechnungsprüfung. Abbildung 14: Struktur der Kostenberechnung für einen Bauabschnitt Problematisch ist die Kostenermittlung für die Betriebsmittelkosten. Im Hochbaubereich erfolgt in der Regel keine systematische Erfassung der verwende- 21

22 ten Geräte und Maschinen. Entsprechend kann keine der oben genannten Methoden bei den Betriebsmitteln angewendet werden. In der Finanzbuchhaltung der Baufirmen werden die Kosten für die Betriebsmittel in der Regel systematisch erfasst, allerdings können diese Werte erst mit erheblicher Verspätung in die Bewertung einer Baumaßnahme einbezogen werden. Jedoch lässt sich das Verhältnis der Betriebsmittelkosten zu den Lohn-, Material- und Nachunternehmerkosten aus der Aufstellung der Finanzbuchhaltung ermitteln. Auswertungen bei unterschiedlichen Unternehmungen haben ergeben, dass dieses Verhältnis bei ca. sechs Prozent liegt. Die Summe der vier Kostenarten ergibt die Herstellkosten des Bauabschnittes. Für den späteren Vergleich mit den Einnahmen aus dem Arbeitsverzeichnis müssen nun noch die allgemeinen Geschäftskosten eingerechnet werden. In Abhängigkeit der Kalkulationsform werden die allgemeinen Geschäftskosten als Zuschlagsatz auf die Herstellkosten oder auf die einzelnen Kostenarten eingerechnet. Im Soll-Ist Vergleich können nun die voraussichtlichen Einnahmen, gemäß Arbeitsverzeichnis, mit den geschätzten Kosten, gemäß Bauabschnitt, verglichen werden. Sollte es zu größeren Abweichungen zwischen Einnahmen und Kosten kommen, können die Ursachen aufgrund der Struktur der Kostenarten eines Bauabschnittes ermittelt werden. Voraussetzung für den Vergleich ist die Abschätzung des Fertigstellungsgrades, in der Regel sollte der Vergleich durchgeführt werden, wenn der Fertigstellungsgrad 100 Prozent beträgt. Bei der Analyse von Abweichungen sind drei Gesichtspunkte zu beachten: Ungenauigkeiten in der Leistungsbeschreibung - die Leistungsbeschreibung vonseiten des Auftraggebers ist unzureichend, d. h., die Mengenangaben sind ungenau oder es fehlen Leistungen oder die Leistungsvorgaben sind ungenau. Diese Fehlerquellen können durch eine systematische Planung im Arbeitsverzeichnis weitgehend erfasst und korrigiert werden. Leistungsschwankungen in der Bauausführung - die Leistungsanforderungen werden durch das Personal und die Baustellenführung nicht erbracht. Durch den Vergleich der Arbeitsstunden kann der aktuelle Leistungsstand des Baustellenpersonals hinterfragt und geklärt werden. Kalkulationsansätze sind unzureichend - die Kalkulationsansätze für Lohn, Material und Betriebsmittel, aber auch die Ansätze für die allgemeinen Geschäftskosten entsprechen nicht dem tatsächlichen Bedarf. Durch den Vergleich der Arbeitsstunden und des Materialverbrauchs können die Kalkulationsansätze hinterfragt werden und zusätzliche Maßnahmen für eine systematische Nachkalkulation ergriffen werden. 22

23 Abbildung 15: Übersicht des Soll-Ist Vergleiches auf der Basis der Bauabschnitte 2.2 Nutzen Das entwickelte Programmsystem soll seinen Nutzen insbesondere für kleinund mittelständischen Bauunternehmungen entwickeln. Zum Ende des Projektes wurden daher verschiedene Fallstudien auf unterschiedlichen Baustellen und Bauunternehmungen durchgeführt. Über das Ende des Forschungsprojektes hinaus werden zurzeit weitere Fallstudien durchgeführt. Die Fallstudien haben in zwei Bereichen Ergebnisse und Änderungen in den Programmen PPS Bau. Erstens wurde die Handhabung für die Bauleitung und die Poliere verbessert und zweitens konnte nachgewiesen werden, dass aussagekräftige Kennzahlen errechnet werden können Anpassung an die Arbeitsweise In den ersten Fallstudien wurde die Arbeitsweise im Bereich der Ablaufplanung und der Datenerfassung untersucht. Die entwickelten Strukturen aus der Organisationsanalyse, die in das Programm eingearbeitet wurden, wurden hinterfragt und nach Diskussionen mit den Anwendern verbessert. Grundsätzlich konnte festgestellt werden, dass die wesentliche Struktur des Programmssystems und der entwickelten Organisationsanalyse der Arbeitsweise der Bauleitung und der Poliere entgegenkamen. Insbesondere die Poliere kamen mit einer Vielzahl von Wünschen, damit sie das System, insbesondere auf dem Smart-Phone besser einsetzen können. Nicht alle Wünsche konnten im Zuge des Forschungsprojektes umgesetzt werden. 23

24 2.2.2 Bewertung der Wirtschaftlichkeit In einer umfangreichen Fallstudie zum Ende des Forschungsprojektes konnte für ein Bauvorhaben die Kostenentwicklung über verschiedene Bauabschnitte Abbildung 16: Soll-Ist-Vergleich Fallstudie Saarlouis 2 nachgewiesen werden (Abb. 16). Im Zuge einer Masterarbeit wurde eine ausführliche Analyse der Kennzahlen und der Vorgehensweise der Bauleitung für die Beurteilung vorgenommen. Dabei konnte eine positive wirtschaftliche Entwicklung schon zu einem frühen Zeitpunkt festgestellt und während des Bauab- 2 Andreas Händler (M.Eng.), Erfolgskontrolle bei laufender Baustelle, Masterarbeit der FH Trier und HTW des Saarlandes, September

25 laufes weiter beobachtet werden. Insgesamt konnte im Zuge dieser Fallstudie die allgemeine Funktionsfähigkeit des Programmes PPS-Bau nachgewiesen werden. 2.3 Allgemeine Entwicklungen Während des Projektes wurden die Entwicklungen im Bereich von Organisationsstrukturen und Werkzeugen zum Thema Ablaufplanung und Ablaufsteuerung beobachtet und gegebenenfalls in die Projektentwicklung eingebunden. Insbesondere im Bereich der Organisationsstrukturen gibt es durch die Initiative Neue Qualität des Bauens einen erheblichen Innovationsschub. Die sich in diesem Bereich ergebenden Entwicklungen wurden einerseits in die Betrachtung der Organisationsanalyse eingebunden und andererseits werden die Ergebnisse des Forschungsprojektes durch die aktive Mitarbeit des Autors in den Arbeitskreisen der Initiative Neue Qualität des Bauens eingebracht. Im Bereich der rechnergestützten Werkzeuge hat es in den letzten Jahren in diesem Bereich keine Weiterentwicklung gegeben. Allerdings wurden verschiedene Diskussionen mit betriebswirtschaftlichen Arbeitskreisen und Software- Herstellern geführt, die in der Regel eine verhaltene Zurückhaltung aufzeigten und man allgemein die Ergebnisse der Fallstudien abwarten möchte. Positive Entwicklungen gibt es im Bereich neuer Partnerschaften, insbesondere die Industrie von Halbfertigteilen (Steinen, Betonfertigteilen) sieht die Möglichkeit, ihre Produkte durch eine verbesserte Ablaufplanung wirtschaftlicher auf der Baustelle einsetzen zu können. 2.4 Publikationen Im Laufe des Projektes wurden die verschiedenen Entwicklungen während des Forschungsprojektes auf Tagungen öffentlich präsentiert und diskutiert. Finanzcontrolling an der Baustelle - umsonst? Bautag 2010 der Südwestdeutschen Kalksandstein Vertriebsgesellschaft Oktober 2010 Kostenkontrolle bei laufender Baustelle Osnabrücker Baubetriebstage Februar 2010 Computer-aided Methods for Operations Planning ISARC 2009 University of Texas at Austin Juli

26 Ablaufplanung und -steuerung Firmenschulung Massenberg GmbH - Essen Januar 2009 Produktionsmanagement Fachtagung des Verbandes Betoninstandsetzung und Betonerhaltung e.v. Bad Hersfeld April 2008 Bauabläufe steuern - die andere Vorgehensweise für klein- und mittelständische Baufirmen Dozentenfachgespräche des VBU Hessen Assmannshausen November 2007 Produktionsmanagement in klein- und mittelständischen Baufirmen Tagung: Innovation und Forschung an Fachhochschulen Baubetrieb und Bauwirtschaft Frankfurt Oktober