Leistungen

KI im Hoch- und Ingenieurbau

Künstliche Intelligenz (KI) und konsequente Digitalisierung bieten ganz neue Möglichkeiten Projekte effizienter, schneller und mit höherer Qualität durchzuführen. Voraussetzungen dafür sind aber Prozess- und Fachkenntnisse aus beiden Welten: Tragwerksplanung und Künstliche Intelligenz. Mit unserem soliden Fundament in Baustatik, Tragwerksplanung, numerischer Analyse und Softwareentwicklung konzeptionieren und realisieren wir anspruchsvolle interaktive KI-Projekte. Unser besonderes Merkmal ist die Erarbeitung hybrider KI-Ansätze, bei denen wir in systematischer Weise vorhandenes Domänenwissen mit der Rechenleistung moderner Algorithmen kombinieren und menschliche Entscheider*innen im Prozess halten.

KI bei ZM-I München im Einsatz
Die Künstliche Intelligenz-Technologie wird sich im
21. Jahrhundert auf die Arbeitsweise auswirken wie die Einführung der Dampfmaschine im 18. Jahrhundert.
Diesen Prozess gestaltet die ZM-I KI GmbH aktiv mit.

Künstliche Intelligenz bei ZM-I München:
Interview mit Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael A. Kraus  

 

 Was hat Sie dazu inspiriert, Ihre Expertise in KI und Bauingenieurwesen zu kombinieren?

Das Bauingenieurwesen ist familiär bedingt. Ich komme aus einer Zimmereifamilie, habe Bauingenieurwesen studiert und bin gegen Ende des Studiums mit der Technologie des Machine Learnings in Berührung gekommen. Für mich war KI ein spannender Gegenpol zum klassischen Bauingenieurstudium und gleichzeitig eine komplementäre Ergänzung zu dessen Inhalten. Digitalisierung ist generell ein sehr wichtiges Thema im Bauwesen. Besonders interessant finde ich es jedoch, das Bauwesen mit KI zu kombinieren und diese Nische zu etablieren.

Wie haben Ihre Erfahrungen an Institutionen wie der ETH Zürich und Stanford Ihre Sicht auf die Integration von KI im Bauwesen geprägt?

Besonders die drei Jahre in Zürich waren prägend. Stanford war aufgrund von COVID leider nur relativ kurz. In Zürich hatte ich Kontakt zu einer Informatikergruppe, die ebenfalls an Problemstellungen aus dem Bauwesen interessiert war. Wir haben uns täglich in verschiedenen Projekten ausgetauscht und uns gegenseitig stark inspiriert – eine sehr fruchtbare Zeit.

Welche Vision verfolgt ZM-I mit der Gründung des Unternehmensbereichs ZM-I KI?

Wir möchten die Digitalisierung unserer Arbeitsprozesse in der Bauwerksplanung und Bauwerksprüfung mit KI weiter optimieren. Der Hintergrund ist, unsere Ressourcen angesichts des Fachkräftemangels effizienter zu nutzen und unseren Geschäftsbetrieb zu unterstützen.

Wie plant ZM-I KI, die digitale Transformation im Bauwesen aktiv mitzugestalten?

ZM-I KI verfolgt dabei drei Bausteine:

1. Consulting und fachliche Beratungskompetenz: Wir beantworten z. B. die Frage, ob der Einsatz von KI bei der Erstellung von Bewehrungsskizzen sinnvoll ist. Informatikunternehmen fehlt hier oft die notwendige Expertise aus dem Bauwesen.

2. Schulung und Weiterbildung: Dazu zählen Tagesseminare oder Webinare, die eine Einführung in das Thema bieten. Wir planen außerdem die Veröffentlichung von zwei Booklets, die insbesondere kleineren Büros oder öffentlichen Einrichtungen Orientierung bieten. Auch größere Unternehmen und Konzerne können wir langfristig beraten.

3. Forschung und Entwicklung: Wir entwickeln konkrete KI-Dienstleistungen oder Produkte, die wir zunächst selbst anwenden, z. B. im Bereich der Bauwerksprüfung oder Tragwerksplanung. Ziel ist es, durch Erfahrung mit Tools optimale ZM-I-Produkte zu schaffen.

Welche konkreten Anwendungsbereiche sehen Sie für KI im Bauingenieurwesen?

Wir starten in den Bereichen Bauwerksprüfung und Bauwerksplanung. Auch wäre eine Unterstützung in der Büroorganisation, z. B. durch ein Predictive Project Management, denkbar. KI kann außerdem Analysen in Verwaltung, Risikomanagement oder Fehlererkennung automatisieren. In der Bauwerks- oder Brandschutzplanung ist KI derzeit noch stark forschungsorientiert. Hier müssen wir zuerst Effizienz, Akzeptanz und Wirtschaftlichkeit der Technologien testen.

Können Sie Beispiele nennen, wie KI-basierte Assistenzsysteme die Planung und Ausführung von Bauprojekten verbessern können?

Der wesentliche Unterschied zwischen BIM und KI ist, dass KI in der Lage ist, eigenständig agierende Subjekte, sogenannte Agenten abzubilden. BIM ist ein passives Tool, das ich als Mensch zur modellbasierten Planung einsetzen kann aber nicht zwingend einsetzen muss. KI kann ich heute neben meiner eigenen Tätigkeit rein unterstützend einsetzen, um mit KI-basierten Modellen schneller und effizienter zu arbeiten. Ich kann aber auch meine bestehenden Arbeitsprozesse hinterfragen und durch den Einsatz von KI-Agenten so planen, dass ich auch in 5 oder 10 Jahren noch wettbewerbsfähig bin. Fakt ist, KI wird neue Maßstäbe in der Wirtschaftlichkeit setzen.

Welche Herausforderungen sehen Sie bei der Implementierung von KI im Bauwesen, z. B. in Bezug auf Datensicherheit und ethische Fragen?

Es gibt in Deutschland noch keine konkreten rechtlichen Entscheidungen zur Nutzung von KI-Technologien im Kontext der DSGVO. Das sorgt für Unsicherheiten bei der Implementierung und Kommunikation. KI lebt aber davon, Informationen zu teilen, was ein Umdenken erfordern wird.

Kann KI eine nachhaltige Bauweise unterstützen, die ressourcenschonend und umweltfreundlich sind?

Unsere Kollegen in Dresden (ZM-I Dresden) forschen bereits auf konventioneller Ebene daran, Lebenszyklusanalysen und Ökologieoptimierung zu realisieren. Nächstes Jahr ist ein Projekt geplant, wie wir mit generativer KI Hochbaudecken optimieren können. Hochbaudecken sind ein bedeutender Ansatzpunkt, da sie ca. 30% der Betonmasse ausmachen. Bevor wir jetzt anfangen, größere Projekte zu optimieren, macht es Sinn, genau an diesen 30% anzusetzen, um den Betonverbrauch ökologisch zu optimieren. Hier stellen wir uns unter anderem die Frage, welches generative KI-Tool kann uns hierbei unterstützen? Ein weiterer Schritt wäre zu analysieren, welche Bauweisen und Strukturen besonders nachhaltig sind und in Zukunft alternativ eingesetzt werden können. Außerdem suchen wir Partner, die uns dabei unterstützen unsere KI-Modelle mit grünem Strom bzw. klimaneutralen Rechenzentren zu nutzen.

Wie fördert ZM-I KI die Zusammenarbeit zwischen Forschung und Praxis?

Wir arbeiten mit Universitäten in Dresden und München sowie mit Partnern aus der Technologieentwicklung zusammen. Ich selbst habe ja die Professur Baustatik an der TU Darmstadt inne, daher gibt es dorthin natürlich vielfältige Verbindungen, denn ein regelmäßiger Transfer von Industrie zur Hochschule und zurück sind gerade in dem sich etablierenden Umfeld von KI im Bauwesen spannend und zielführend. Daneben betreiben wir Kooperationen mit weiteren Universitäten im In- und Ausland aber auch mit befreundeten Ingenieurbüros oder Bauunternehmen. Gemeinsam wollen wir die KI-Technologieentwicklung voranbringen.

Welche Rolle spielt die interdisziplinäre Zusammenarbeit in Ihren Projekten?

Im Bereich ZM-I KI werden wir eigene Teams aus Bauingenieur*innen und Softwareentwickler*innen zusammenstellen, da das Knowhow und die Expertise aus beiden Welten in unseren Projekten wichtig sind.

Wie wichtig ist die Rolle des Menschen in KI-gestützten Prozessen?

Die Rolle des Menschen bleibt in KI-gestützten Prozessen zentral. Wenn KI als einfacher Assistent eingesetzt wird, behält der Mensch die Steuerung in der Hand. Eine KI-Assistenz übernimmt klar definierte Aufgaben, wie beispielsweise die Planung einer Decke. Die Anforderungen werden konkret vorgegeben, und die KI setzt diese um. Wird jedoch ein eigenständigerer KI-Agent in ein Team integriert, ändern sich die Rahmenbedingungen. Ein KI-Agent kann komplexere Aufgaben autonom bearbeiten und agiert wie ein zusätzlicher Teamkollege. Dies beeinflusst die Gruppendynamik, da das Team mit dem KI-Agenten interagiert, wie es das sonst mit einem menschlichen Kollegen tun würde. Ein Beispiel: Bei der Vorgabe von Anforderungen an eine Decke liefert die KI mehrere mögliche Entwürfe, die der Mensch dann bewertet und auswählt. Die finale Entscheidung bleibt somit in der Verantwortung des Bauingenieurs. KI wird uns nicht ersetzen, aber der Einsatz von KI-Technologie wird neue Maßstäbe in der Effizienz und Wirtschaftlichkeit setzen. So könnte ein Prozess wie die konventionelle Deckenplanung, der heute mehrere Tage in Anspruch nimmt, in Zukunft vielleicht innerhalb von zwei Stunden abgeschlossen sein. Sich der KI-Technologie zu verweigern, ist nicht zukunftsorientiert und wird die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens gefährden. Das bedeutet nicht, dass jedes Unternehmen oder Büro selbst in KI-Technologien investieren muss. Stattdessen könnten externe KI-Dienstleistungen eine praktikable Lösung sein.

Neue Interfaces und intuitive Bedienung als Schlüssel zur Akzeptanz

Neben Effizienzsteigerungen wird KI auch die Art und Weise verändern, wie wir mit Technologie interagieren. Derzeit erfolgen viele Prozesse über Bildschirm und Tastatureingabe – ein Ansatz, der oft mühsam und repetitiv ist. Zukünftig könnte ich einer KI per Sprachsteuerung Aufgaben vorgeben und mich so von stupiden Tätigkeiten entlasten. Dies schafft Raum für anspruchsvollere und kreativere Aufgaben, die nicht nur produktiver, sondern auch erfüllender sind. Die Zukunft der KI im Bauwesen liegt also nicht nur in der Beschleunigung von Prozessen, sondern auch in der Verbesserung der Arbeitsbedingungen und der Unterstützung des Menschen in seiner zentralen Rolle als Entscheider.

Was treibt Sie persönlich an?

Mich fasziniert die Möglichkeit, die klassische Bauweise durch KI nicht nur zu modernisieren, sondern ganz neue Wege zu gehen. Es begeistert mich, Innovationen zu entwickeln, die langfristig den Bauingenieuren von heute und morgen zugutekommen. Wie wollen Sie Ihr Team bei ZM-I KI stärken? Interne Infoveranstaltungen und ein System, in dem Projekte und Ideen für KI-Anwendungen in strukturierter Form eingereicht werden können, sollen Transparenz und die Akzeptanz unserer Mitarbeiter fördern. Wir wollen nicht nur in der Forschung, sondern auch in der Praxis einen Unterschied machen. Unser KI-Team werden wir im nächsten Jahr gezielt verstärken.

Zum Interviewpartner Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael A. Kraus:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael A. Kraus ist Gesellschafter und Prokurist des Unternehmensbereichs ZM-I KI sowie Professor für Baustatik an der Technischen Universität Darmstadt am Institut für Statik und Konstruktion (ISMD). Mit seiner Expertise in Baustatik, Bemessung sowie Künstlicher Intelligenz für das Bauingenieurwesen treibt er die digitale Transformation der Baubranche voran. Seine akademischen Wurzeln und Forschungsschwerpunkte verbinden die Bereiche Tragwerksplanung, Computational Engineering und Scientific Machine Learning. Mit der Gründung der ZM-I KI GmbH setzt Prof. Kraus ein klares Zeichen: KI wird in der Baubranche der Zukunft eine Schlüsselrolle spielen.

Sie können hier noch mehr über Univ.-Prof. Michael Kraus erfahren: persönliche Website besuchen.

 

Bei Fragen und Aufgabenstellungen zu den Themen Künstliche Intelligenz und Digitalisierung im Hoch- und Ingenieurbau stehen wir Ihnen sehr gerne zur Verfügung.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael A. Kraus, M.Sc.(hons)
Prokurist und Gesellschafter ZM-I KI GmbH