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M. Kersting:
"Prozessmodell für die optimale projektspezifische Schalungssystemauswahl";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): G. Girmscheid, H.G. Jodl; ETHZ, Institut für Bau- und Infrastrukturmanagement, 2012; Rigorosum: 10.02.2012.

Der Kosten- und Zeitdruck auf Baustellen erhöht sich kontinuierlich. Um weiterhin als
Unternehmen wettbewerbsfähig zu bleiben, ist es somit notwendig, Optimierungspotenzial
in der Bauproduktion zu identifizieren und anschliessend auszuschöpfen. Gerade
den Schalarbeiten kommt in diesem Zusammenhang durch ihren hohen Anteil
an den Gesamtrohbaukosten eine grosse Bedeutung zu. Die Auswahl des projektspezifisch
optimalen Schalungssystems ist ein wichtiges Element auf dem Weg zu
einem positiven Projektergebnis.
Bisher wird in der Bauproduktionsplanung die Schalungssystemauswahl in den meisten
Fällen auf intuitiver Basis durchgeführt. Persönliche Vorlieben und Erfahrungen
aus vergangenen Projekten sind oft die Haupteinflussfaktoren für die Schalungssystemauswahl.
Grund dafür ist zum einen der Zeitmangel der Entscheidungsträger zum
anderen die fehlende Anwenderfreundlichkeit der bisher existenten Entscheidungshilfen.
Den Entscheidungsträgern steht während der Angebotserstellung beziehungsweise
bei der Arbeitsvorbereitung nur wenig Zeit zur Verfügung, aufwendige
Berechnungen können daher nicht durchgeführt werden. Viele bereits existierende
Entscheidungshilfen sind kompliziert und verlangen Einiges an Vorwissen, sie werden
daher von den Entscheidungsträgern nicht angenommen.
Aus diesen Gründen wurde in dieser Arbeit ein Prozessmodell entwickelt, mit dem
projektspezifisch das optimale Schalungssystem ausgewählt werden kann. Das Prozessmodell
besteht aus einem übergeordneten Hauptmodell, dem SchalungsAuswahi-
Prozess-Modell, und vier darin integrierten Teilmodellen. Diese Teilmodelle
sind thematisch voneinander abgegrenzt, diese betreffen die Geometrie, die Arbeitskräfte,
die Logistik und schlussendlich die Kosten.
Im ersten Teilmodell werden nach einer qualitativen Vorselektion aus allen projektspezifisch
tauglichen Schalungssystemen die möglichen Schalungssystemkombinationen
gebildet. Für den nächsten Berechnungsschritt, die geometrische
Weg-Zeit-Analyse, werden alle relevanten geometrischen Randbedingungen in die
Berechnung integriert. Der bisherige Ansatz basierte auf Aufwandswerten, die aus
abgeschlossen Projekten gewonnen wurden. Somit konnten die projektspezifischen
geometrischen Randbedingungen nicht realistisch berücksichtigt werden. Das Endergebnis
von Teilmodell 1 ist der theoretische Lohnsfundenbedarf aller relevanten
Elementarprozesse.
Im zweiten Teilmodell werden die Interaktionen zwischen den Arbeitskräften respe ktive
zwischen den Arbeitsgruppen untersucht. Mit dem Fokus auf die Arbeitseffizienz
kann nun detailliert ermittelt werden, welche Auswirkungen die Variation der Arbeitsgruppengrösse
hat. Mit Hilfe der modifizierten CYCLONE-Analyse kann eine optimale
Arbeitskräfteeinsatzplanung ermittelt werden, die ein Minimum an Wartezeit garantiert. Das Teilmodell 2 fasst am Ende den gesamten realen Lohnstundenverbrauch
zusammen.
Im dritten Teilmodell werden die Logistikressourcen auf die Arbeitskräfteeinsatzplanung
abgestimmt. Durch kybernetische Schleifen werden die Arbeitskräfteanzahl und
die Logistikressourcenplanung optimiert. Diese Analyse erfolgt sowohl für den Rohbau
als auch für die Kombination mit dem Ausbau und mit der Fassadenmontage.
Im letzten Teilmodell werden alle schalungsrelevanten Kosten für jede Schalungssystemkombination
ermittelt. Die finanziellen Einflüsse aus der Bauzeitveränderung
werden ebenfalls berücksichtigt. Durch den Einsatz des genetischen Algorithmus
werden die Kostenanalysen weiter optimiert. ln einer abschliessenden komparativen
Kostenanalyse wird auf Basis des ökonomischen Minimalprinzips das optimale Schalungssystem
identifiziert.
Mit diesem Schalungs-Auswahl-Prozess-Modell wird der Anwender Schritt für Schritt
durch die Analyse geführt. Dieser strukturierte Ansatz erhöht massgeblich die Anwenderfreundlichkeit.
Durch Computerunterstützung kann der Zeitaufwand für die
Berechnungen reduziert werden. Das hier vorgestellte Prozessmodell kann daher
den Entscheidungsträgern einen deutlichen Mehrwert schaffen.

The cost and time pressure on building sites is growing continuously. lf a company is
to retain its ability to compete, it must therefore identify and subsequently tap the potential
for optimization that construction production offers. Formwork plays an enormously
important role in this respect, since it accounts for a large chunk of the overall
structural costs. Selecting the best possible formwork system for a specific project is
a key step toward ensuring the profitable outcome of the project.
So far, selecting the formwork system during construction production planning has
usually been an intuitive process that is influenced primarily by personal preferences
and lessons learned from previous projects. This is partly due to the fact that decision
makers Iack the time, but also because the decision-making aids have so far been
short on user friendliness. Decision makers have only limited time available when
compiling quotations or preparing the work, and consequently cannot conduct any
lengthy and elaborate calculations. Many of the decision-making aids that are currently
available are complex and require a certain amount of prior knowledge. They
therefore Iack acceptance among decision makers.
A process model has therefore been developed in this research project to enable selection
of the best possible formwork system for a specific project. The process model
comprises a main model - the formwork selection process model - and four integrated
sub-models. These sub-models focus on the four specific and separate areas
of geometry, Iabor force, logistics and, finally, costs.
The first sub-model identifies the possible combinations of formwork systems based
on a qualitative pre-selection of all suitable formwork systems for a specific project.
All of the relevant geometric boundary conditions are integrated into the calculation
for the next step - the geometric path-time-analysis. Since the approach to date has
been based on costs derived from completed projects, it has not been possible to
incorporate the project-specific geometric boundary conditions. Sub-model 1 produces
the theoretical wage hour requirements for all of the relevant elementary processes.
The second sub-model examines the interactions between the workers, respective ly
the groups of workers. Focusing on Iabor efficiency permits a detailed analysis of the
effects of varying the sizes of the work groups. Modified CYCLONE analysis can be
used to determine the optimum deployment of the Iabor force that guarantees minimum
idle time. Sub-model 2 produces a summary of the aggregate real wage hour
consumption.The logistics resources are matched to the workforce deployment in the third submodel.
Cybernetic loops are used to optimize the size of the Iabor force and the
planning of the logistics resources. This analysis is performed both for the structure
on its own, and in combination with both the interior finish, and the fa9ade erection.
The final sub-model identifies all of the formwork-relevant costs for each combination
of formwork systems. lt also incorporates the financial impacts from changes in the
construction timing. The genetic algorithm is used to further optimize the cost analyses.
The best possible formwork system is then identified in a final comparative
analysis of the costs, based on the economic minimum principle.
This formwork selection process model guides users step by step through the analysis.
This structured approach makes the model much more user friendly. The time
needed to perform the calculations can be reduced with the aid of a computer. The
process model presented here can therefore generate considerable added value for
decision makers.