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CAD im Bauwesen: Entscheidungshilfen zu Organisation, Technik und Arbeit PDF

503 Pages·1992·26.94 MB·German
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U. MeiBner· P. v. Mitschke-Collande G. Nitsche (Hrsg.) CAD im Bauwesen Entscheidungshilfen zu Organisation, Technik und Arbeit Mit Beitragen von 1. Abel, M. Brede, A. Heinze, L. Lammer, U. MeiBner, P. v. Mitschke-Collande, Chr. Niestroj, G. Nitsche, C. Pientka, M. Resch, RWehrmann, K.Werthebach Mit 100 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Hong Kong Barcelona Budapest Prof. Dr.-Ing. Udo MeiJ3ner Institut fUr Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen Technische Hochschule Darmstadt PetersenstraBe 13 6100 Darmstadt Prof. Dr. rer. pol. Peter v. Mitsdlke-Collande Weiterbildungsstudium Arbeitswissenschaft (WA) Universitiit Hannover Lange Laube 7 3000 Hannover 1 Dr.-Ing. GiinterNitsche Weiterbildendes Studium Bauingenieurwesen Universitiit Hannover Am Kleinen Felde 30 3000 Hannover 1 ISBN-13: 978-3-540-55019-8 e-ISBN-13: 978-3-642-84700-4 DOl: 10.1007/978-3-642-84700-4 Die Deutsche Bibliothek -CIP-Einheitsaufnahme CAD im Bauwesen : Entscheidungshilfen zur EinfUhrung I U. MeiBner ; P. v. Mitschke-CoUande ; G. Nitsche. Berlin; Heidelberg; New York ; London; Paris; Tokyo; HongKong ; Barcelona; Budapest: Springer,l992 NE: MeiBner, Uwe; Mitschke-CoUande, Peter v.; Nitsche, Giinter Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags,der Entnahme von Abbildungen und Tabellen,der Funk sendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfliltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiserVerwertung, vorbehalten. Eine Ver vielfliltigung dieses Werkes odervon Teilen dieses Werkes istauch im EinzelfaU nurin den Grenzen der gesetzlichen 8estimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland yom 9. September 1965 in derjeweils geltenden Fassungzuliissig. Sie ist grundsiitzlich vergiitungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Straibestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992 Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1992 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. SoUte in diesem Werk direkt oderindirekt aufGesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN, VDI, VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein. so kann der Verlag keine Gewahr fUr Richtigkeit, VoUstiindigkeit oder Aktualitiit iibemehmen. Es empfiehlt sich, gegebenenfaUs fUr die eigenen Arbeiten die voUstiindigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils giiltigen Fassung hin zuzuziehen. Satz: Reproduktionsfertige Vorlage der Herausgeber 68/3020 5 4 3 2 1 0 -Gedruckt auf siiurefreiem Papier VORWORT DES VERBANDES BERATENDER INGENIEURE (VBI) Computer Aided Design. kurz CAD. ist das Zauberwort moderner Planung. Es erhoht nicht nur die Arbeitsproduktivitat der Ingenieure. sondern auch die Qualitat der Pla nung. Davon profitieren nicht zuletzt auch die Auftraggeber. CAD ist in aller Munde und Gegenstand vieler Diskussionen. Geht es aber urn die EinfUhrung von CAD. so sind viele Fragen zu losen: Der Markt bietet eine uniiber schaubare Vielzahl von Hard- und Software mit den unterschiedlichsten Leistungs merkmalen. Konzeptionelle Losungen. die eine integrierte Bearbeitung von Baupro jekten moglich machen. gibt es kaum. Die erforderlichen Investitionen fUr Hard-und Software sowie fiir die permanente Schulung und Weiterbildung des Personals sind er heblich. Hinzu kommt. daB eine Computergeneration nach wenigen lahren meist nicht mehr den aktuellen Anforderungen entspricht. Entscheidungen. die gestern ge troffen wurden. sind heute nur noch eingeschrankt giiItig und konnen sich morgen be reits als iiberhoIt erweisen. Am Ende bleiben oft RatIosigkeit und Unsicherheit. Die Folge: Notwendige Entscheidungen werden vertagt. Innovationen auf die lange Bank geschoben - kurz: Es bleibt alles beim aIten. In dieser Situation tut professionelle Beratung not. Aber der Ratsuchende findet nur schwer entsprechende Stellen. die ihm weiterhelfen. So versucht er mehr schlecht als recht. sich die fiir seine Entscheidung erforderlichen Informationen selbst zu beschaf fen. Der Aufwand ist aber fiir Ingenieurbiiros in der Regel unverhaItnismaBig hoch. Abhilfe aus dieser Situation kann der vorliegende Leitfaden zur EinfUhrung von CAD schaffen. Er ist einer der notwendigen Bausteine zur Unterstiitzung des technischen Biiros bei der EinfUhrung neuer Betriebsmittel. eine willkommene Hilfe fUr den Inge nieur. 1m Namen des VBI mochte ich den Herausgebern und Autoren Dank und Anerken nung fUr dieses Buch aussprechen. 1m Interesse der Ingenieurbiiros der Bauwirtschaft hoffe ich auf eine weitere gute Zusammenarbeit. Dipl.-Ing. Rainer Weiske Bundesvorstandsmitglied des VBI. Leiter des Arbeitskreises EDV/CAD VORWORT DER HERAUSGEBER Ausgangspunkt fUr dieses Buch sind die tiefgreifenden Vedinderungen durch die mo derne Informationsverarbeitung und Kommunikationstechnik (luK), die sich im Bau wesen beim rechnergestiitzten Planen, Konstruieren und Fertigen in letzter Zeit voll zogen haben. Mit vielen betroffenen Fach-und Fiihrungskrliften aus Ingenieurbiiros der Bauwirtschaft wurden dariiber in den beiden Weiterbildenden Studienglingen Bauingenieurwesen und Arbeitswissenschaft der Universitlit Hannover intensive Dia loge gefUhrt. Aus der Baupraxis und der Wissenschaft entstand der Bedarf nach einer systematischen Analyse des Berufsfeldes und nach daraus abzuleitenden Entschei dungshilfen fUr die EinfUhrung von CAD und die Gestaltung der Arbeit unter inge nieur- und arbeitswissenschaftlichen Gesichtspunkten. Das Bauwesen war fiir 'Neue Technologien der Datenverarbeitung (DV)' schon immer sehr aufgeschlossen. Nach der Entwicklung des modernen Digitalrechners durch den Bauingenieur Konrad Zuse in den vierziger Jahren wurde die elektronische Datenver arbeitung relativ friih seit den fiinfziger Jahren eingesetzt und intensiv weiterentwik kelt. Als volkswirtschaftliche Schliisselindustrie ist das Bauwesen auf moderne Ar beitsmittel und Organisationsformen angewiesen. urn effizient. qualitativ hochwertig und kostengiinstig zu arbeiten. attraktive Arbeitspllitze zu sichern und international wettbewerbsfahig zu bleiben. Der Einsatz der luK-Techniken ist im Bauwesen darauf gerichtet. die vielfaltigen Auf gaben des Planens. Bauens und Unterhaltens von Bauwerken und Anlagen sowie der Verlinderung. Regulierung und Erhaltung von Natursystemen fachgerecht zu unter stiitzen. Die Systemanbieter stellen dazu eine Vielfalt von Hardware-und Software Werkzeugen bereit. Die Bauwirtschaft muB die geeigneten Systeme auswlihlen und fUr den firmenspezifischen Einsatz anpassen. Zugleich miissen die DV-gestiitzten Ar beitsprozesse menschengerecht gestaltet werden. Dies ist fUr jedes Unternehmen eine sehr komplexe Aufgabe. die neben der Investitionsbereitschaft eine hohe fachliche Qualifikation der Beschliftigten und die Fahigkeit der Betriebe zur Reorganisation voraussetzt. 1st schon die EinfUhrung neuer DV-Betriebsmittel fUr das Ingenieurbiiro sehr aufwen dig. so wird dies noch erschwert durch die betriebsiibergreifende 'systemische Ratio nalisierung'; die organisatorischen und DV-technischen 'Integrationskonzepte' stel len sich auf zwei Ebenen dar. Einerseits sind sie auf die Abwicklung von Bauvorhaben in Zusammenarbeit aller ProzeBbeteiligten gerichtet, die in Deutschland in der Regel Vorwort der Herausgeber VII verschiedenen selbstiindigen Organisationen angehoren. Wir sprechen hier von 'verti kaler Integration'. Andererseits zielen sie auf die durchgiingige Bearbeitung der Pro jekte innerhalb einzelner Organisatione n. Hier sprechen wir von der 'horizontalen Integration'. Allerdings unterscheidet sich die Ausgangslage fUr solche Integrations bemuhungen im Bauwesen erheblich von der in anderen Branchen, wie beispielsweise im Maschinenbau oder in der Elektrotechnik. Hauptmerkmal im Bauwesen ist der ho he Grad der Arbeitsteilung zwischen dem sehr heterogenen Spektrum der an der Pla nung und Fertigung beteiligten selbstiindigen Fachleute. AuBerdem werden Bauwerke nicht als Serienartikel fabrikmiiBig gefertigt, sondern als Unikate individuell geplant und gestaltet. Die Realisierung des Computer-Integrierten Bauens (CIB) ist eine Aufgabe der Zu kunft. Auch in anderen Branchen sind die Konzepte zur 'Fabrik oder zum Buro der Zukunft' noch Gegenstand der Forschung und Erprobung. Die Praxis ist bisher in allen Branchen eher durch 'Insellosungen' als durch integrierte DV-Systeme gekennzeich net. Aber die Entwicklung der angewandten Informatik im Bauwesen schreitet vehe ment voran. Mit dem konsequenten Einsatz der IuK-Technologien vollzieht sich ein starker Strukturwandel. Damit ruckt das Thema 'Strategie der EinfUhrung Neuer Technologien' in den Mittelpunkt des Interesses. In diesen Rahmen sind auch die zen tralen Fragen einzuordnen, die gegenwiirtig in der Bauwirtschaft diskutiert werden: Welche Tiitigkeiten lassen sich bei der Bearbeitung eines Bauprojektes durch moder ne IuK-Techniken unterstutzen? Welches sind die geeigneten Organisationsformen, Arbeitsmethoden und DV-Betriebsmittel? Wie liiBt sich die Durchgiingigkeit der Pro jektbearbeitung verbessern? Wie kann die Einfiihrung von neuer Technik aufgabenge recht. wirtschaftlich und sozialvertriiglich organisiert werden? Dies sind Fragen, die besonders von kleinen und mittleren Betrieben gestellt werden. die aufgrund ihrer Struktur kein Personal fUr die LOsung dieser Planungsaufgaben vorhalten. Trotzdem gehen wir davon aus. daB es in den Biiros und Berufsverbiinden ein hinreichendes Po tential gibt. den Strukturwandel aus eigener Kraft zu bewiiltigen. Dieses Buch ist des halb als 'Leitfaden" als 'Hilfe zur Selbsthilfe' gedacht. Das systematische Vorgehen bei der Einfiihrung von CAD ist das zentrale Anliegen dieses Leitfadens. Jedes Ingenieurbiiro sollte deshalb unter Beriicksichtigung seiner speziellen Aufgaben und individuellen Kommunikationsbeziehungen zu anderen Pla nungspartnern zuniichst eine sorgfiiItige Zielfindung und 1st-Analyse betreiben und daraus eine geeignete Soll-Konzeption entwickeln, bevor eine konkrete Systemaus wahl und -bewertung vollzogen wird. Inhaltlich Iiegt der Schwerpunkt dieses Buches auf dem Bereich des Konstruktiven In genieurbaus. hier besonders bei der Tragwerksplanung. Von der burointernen Struk- VIII Vorwort der Herausgeber tur werden nur soIche Teilaspekte betrachtet, die von der CAD-Einfiihrung unmittel bar beriihrt werden. Die fiir uns wichtigen Fragen sind: Welche Moglichkeiten bietet die neue Technik zur Losung der fachlichen Aufgaben? We1che Anforderungen erge ben sich daraus ftir die Organisation der Arbeit und die Qualifizierung der Mitarbei ter? Die Herangehensweise an diese Frage ist exemplarischer Natur. Die an diesem Beispiel gewonnenen Erkenntnisse konnen leicht auf vergleichbare Einfiihrungspro zesse ubertragen werden. Das Buch ist so aufgebaut, daB die Systematik der Technikeinfiihrung als Planungspro zeB im Mittelpunkt steht. Einzelprobleme werden in einem Lexikonteil ohne An spruch aufVoIlstandigkeit behandelt. Insgesamt wird der EinfiihrungsprozeB aus inge nieur-und arbeitswissenschaftlicher Perspektive beleuchtet. Wahrend die Ingenieur wissenschaften integrative Losungen fur den aufgabengerechten Einsatz der IuK Technologien im Konstruktiven Ingenieurbau behandeln, ist die Arbeitswissenschaft mit Fragen der Arbeitsorganisation und Arbeitsplatzgestaltung befaBt. Gemeinsam werden die Fragen der Qualifizierung betrachtet. Einigkeit besteht darin, daB nur sozialvertragliche LOsungen Bestand haben konnen und der Weg dorthin tiber einen systematisch geplanten und beteiligungsorientierten EinfiihrungsprozeB verlaufen muB. Dieser Leitgedanke hat das Weiterbildende Stu dium Bauingenieurwesen (WBBau) der Universitat Hannover, das Weiterbildungsstu dium Arbeitswissenschaft (WA) der Universitat Hannover und das Institut ftir Nume rische Methoden und Informatik im Bauwesen der Technischen Hochschule Darm stadt zu einem interdisziplinaren Forschungsprojekt veranlaBt, das yom Bundesmi nister fur Forschung und Technologie (BMFT) unter der Projektnummer OlHK8666 gefordert wurde. Die Ergebnisse dieses Vorhabens stellen wir hier vor. Der Dank der Herausgeber geht an aIle namentIich genannten Autoren, die durch ihre ausgewiesenen Beitrage an diesem Buch eigenverantwortIich mitgewirkt haben. Un seren Dank mochten wir auch an Herrn cand.-ing. Andreas Heinze und Frau cand.-soz. Corinna Pientka richten, die an der Ausgestaltung dieses Buches beteiligt waren. 1m Namen aller Autoren danken wir ganz besonders Herrn cand.-ing. Frank Sellerhoff, Frau cand.-soz. Christiane Kompch, unserer Technischen Angestellten Frau Heidi Egly sowie unseren Verwaltungsangestellten Frau Anne Gerhardts und Frau Barbara Bandermann, die ftir die redaktionelle Bearbeitung der Manuskripte, die drucktechnischen Vorbereitungen und die ProjektverwaItung zustandig waren. Die gute Zusammenarbeit mit dem Verband der Beratenden Ingenieure (VBI) und der Bundesvereinigung der Prtifingenieure fur Baustatik, die die Untersuchungen in den Ingenieurburos der Bauwirtschaft nachhaltig gefordert und uns sehr wertvolle In- Vorwort der Herausgeber IX formationen zuganglich gemacht haben, mochten wir an dieser Stelle besonders her vorheben. Unser abschlieBender Dank giIt der U nterstiitzung und fachlichen Beratung durch den Projekttrager Arbeit und Technik beim BMFf. Er hat viele Fachgesprache und ge meinsame Workshops ermoglicht, in denen der Erfahrungsaustausch zwischen Wis senschaft und Bauwirtschaft praktiziert wurde und aus denen sich wichtige Anregun gen fUr die Forschung ergaben. Udo MeiSner, Peter von Mitschke-Collande, Gunter Nitsche Hannover, im Mai 1992 AUTORENVERZEICHNIS Abel, Jorg Dipl.-Sozialwiss. • Gesamthochschule Kassel Geboren am 26.10.1958 in Schwerin. Studium der Sozialwissenschaften an der Universitat Hannover. Mitarbeit an Forschungsvorhaben des Soziologischen Forschungsinstituts Gottin gen und des Weiterbildungsstudiums Arbeitswissenschaft der Universitat Hannover (EinfUh rung von CAE in Ingenieurburos der Bauwirtschaft) sowie freiberufliche Tatigkeit fUr das In stitut fUr Arbeitspsychologie und Arbeitspadagogik (lAP) Berlin. Seit dem 1. Juni 1991 als wis senschaftlicher Angestellter an der Gesamthochschule Kassel. Forschungsbereiche: Arbeits und Industriesoziologie mit dem Schwerpunkt Technisches Buro. Einsatz neuer Techniken; In genieursoziologie; Thchniksoziologie. Brede, Manfred Dipl.-Ing. • Techn. AngesteUter beim Bausenator in Bremen Geboren am 28.06.1959 in Bremerhaven. 1980 - 1988 Studium des Bauingenieurwesens (Vertie fungsrichtung: Konstruktiver Ingenieurbau) an der Universitat Hannover. 1988 bis 1990 wis senschaftlicher Mitarbeiter der Universitat Hannover. Weiterbildendes Studium Bauinge nieurwesen. im BMFT- Forschungsvorhaben "EinfUhrung von CAE in Ingenieurburos der Bauwirtschaft". Seit 1991 technischer Angestellter beim Senator fUr das Bauwesen der Freien Hansestadt Bremen in der ISYBAU-Koordinierungsstelle fur CAD. Uimmer, Lutz Dr.-Ing. • Technische Hochschule Darmstadt Geboren am 20.11.1962 in Leipzig. Studium des Bauingenieurwesens an der Technischen Uni versitat Dresden (Vertiefungsrichtung: Konstruktiver Ingenieurbau. Bauinformatik); For schungsstudium am Wissenschaftsbereich Bauinformatik. Schwerpunkte: Datenbankanwen dung. Integration von PlanungsabIaufen. Pre-and Postprozessing fur Finite-Elemente. Com putergraphik. 1991 Promotion "Beitrage zur Integration von Entwurf. Berechnung und Kon struktion in einem Programmsystem" an der Technischen Hochschule Darmstadt. Seit dem 1. Februar 1991 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fUr Numerische Methoden und In formatik im Bauwesen an der Technischen Hochschule Darmstadt. Mei8ner, Udo Dr.-Ing. • Universitatsprofessor Technische Hochschule Darmstadt Geboren am 26.01.1940 in Dusseldorf. Studium des Bauingenieurwesens. 1967 Technische Hochschule Hannover Diplom-Ingenieur; 1967 Mitarbeiter des Ingenieurburos Dipl.-Ing. W. Bung Heidelberg; 1971 Promotion zum Dr.-Ing. an der Technischen Universitat Hannover; 1972 Habilitation fUr das Fachgebiet Mechanik an der Technischen Universitat Hannover; 1974175 Forschungsaufenthalt an der University of California. Berkeley; 1978 Professor fUr Mechanik an der Universitat Hannover; 1985/86 Forschungsaufenthalt an der Chuo University Tokyo; 1987 Habilitation fiir das Fachgebiet Angewandte Informatik im Konstruktiven Inge nieurbau an der Universitat Hannover; 1980-1990 Mitglied des Instituts fiir Baumechanik und Autorenverzeichnis XI Numerische Mechanik der Universitat Hannover; 1982-1990 wiss. Leiter des Weiterbildenden Studiums Bauingenieurwesen der Universitat Hannover, Abt. Numerische Methoden und Da tenverarbeitung im Konstruktiven Ingenieurbau; 1987-1991 Projektleiter des BMFf-For schungsvorhabens "Einfiihrungvon CAE in Ingenieurbiiros der Bauwirtschaft"; seit 1990 Uni versitatsprofessor fiir Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen an der Technischen Hochschule Darmstadt: Beratender Ingenieur fiir Bauwesen und Angewandte Informatik. Mitschke-Collande, Peter v. Dr. rer. pol., Universitatsprofessor Universitat Hannover Geboren am 30.03.1942 in Berlin. 1958-1960 Ingenieurpraktikum bei Siemens & Halske, Ber lin. 1963 Dipl.-Ing. Nachrichtentechnik, Fachhochschule GauB Berlin. 1970 Dipl.-Soz. Freie Universitat Berlin; 1973-78 Senior Lecturer 'Production Management'. Dep. of Mechanical Engineering. University of Dar es Salaam. Tansania. 1980 Promotion zum Dr. rer. pol. (Wirt schafts-und Sozialwissenschaften) an der Freien Uriiversitat Berlin. 1979-1983 Projektleiter des Modellversuchs Arbeitswissenschaft. Universitat Hannover. 1983 Berufung zum Professor fUr Arbeitswissenschaft und Leiter des Weiterbildungsstudiums Arbeitswissenschaft. wissen schaftliche zentrale Einrichtung der Universitat Hannover. ProjektIeiter des BMFT-For schungsvorhabens "Einfiihrung von CAE in Ingenieurbiiros der Bauwirtschaft". Niestroj, Christian Dipl.-Ing. • CIP GmbH Hannover Geboren am 25.03.1955 in Oppeln. Oberschlesien. 1979-1987 Studium des Bauingenieurwe sens (Vertiefungsrichtung: Konstruktiver Ingenieurbau) an der Universitat Hannover. 1987-1990 wissenschaftIicher Mitarbeiter der Universitat Hannover. Weiterbildendes Studi urn Bauingenieurwesen. Abt. Numerische Methoden und Datenverarbeitung im Konstrukti yen Ingenieurbau. Mitarbeit am Forschungsvorhaben "EinfUhrung von CAE in Ingenieurbii ros der Bauwirtschaff·. Lehrtatigkeit an der Universitat Hannover zum Thema CAD. Seit 1991 Mitarbeiter der CIP - Computer Integrierte Planung - GmbH, Hannover. Tatigkeitsgebiete: EinfUhrungsplanung von DV-Betriebsmitte1n. CAD. FEM. Programmierung und Beratung. Nitsche, Gunter Dr.-Ing., Universitat Hannover Geboren 27.03.1946 in GroB-Reken. NRW 1965-1968 Studium des Maschinenbaus an der Fachhochschule MiinsterlSteinfurt; AbschluB: Dipl.-Ing. FH. 1968-1971 Planungsingenieur der Fa. Porsche. Stuttgart-Zuffenhausen. 1971-1977 Studium des Bauingenieurwesens (Vertie fungsrichtung: Konstruktiver Ingenieurbau) an den Universitaten Stuttgart und Hannover. 1978-1982 wissenschaftIicher Mitarbeiter am Institut fiir Stromungsmechanik und elektroni sches Rechnen im Bauwesen der Universitat Hannover. Seit 1983 Oberingenieur im Weiterbil denden Studium Bauingenieurwesen. Abt. Numerische Methoden und Datenverarbeitung im Konstruktiven Ingenieurbau. 1985 Promotion zum Dr.-Ing. an der Universitat Hannover. 1987-1991 Mitarbeit im BMFT-Forschungsvorhaben "Einfiihrung von CAE in Ingenieurbii ros der Bauwirtschaft". Resch, Martin Dr. phil.. Dipl.-Psych. • lAP e.v.. Seevetal b. Hamburg Geboren am 06.02.1955 in Freiburg/Breisg. 1973-1980 Studium der Psychologie an der Techni schen Universitat Berlin. 1981-1987 wissenschaftIicher Mitarbeiter der Technischen Universi tat Berlin. Institut fUr Humanwissenschaft in Arbeit und Ausbildung. 1987-1990 wissenschaft-

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