Wissensbasierte Modellierung vernetzt-kooperativer Gebäudeplanung unter Verwendung von Methoden der Fuzzy-Logik

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Die gestiegenen Anforderungen an Planung und Ausführung von Bauprojekten erfordern für eine wirtschaftliche Projektabwicklung eine koordinierte Kommunikation sowie eine effiziente Informationsverarbeitung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden mit dem Multi-Objective Representation of Knowledge and its Applications – Modell (MORLA-Modell) die Grundlagen für vernetzt-kooperative Planungsprozesse unter Einsatz wissensbasierter Systeme erarbeitet und prototypisch implementiert. Das MORLA-Modell integriert weitreichende Aspekte der Mehrbenutzerfähigkeit, Datensicherheit, Modellintegrität und Anwendbarkeit auf sämtliche Gewerke des Bauwesens. Die Vorteile des entwickelten Modells liegen in der beschleunigten Durchführung zeitintensiver und somit kostenverursachender Vorgänge durch eine effiziente Kommunikationsinfrastruktur sowie in der vollständigen Erfassung von sowohl gewerkespezifischen als auch gewerkeübergreifenden Konsequenzen einzelner Planungsaktivitäten innerhalb der verteilten heterogenen Planungsumgebung. Durch den konsequenten Einsatz eines derartigen Systems können die Fehleranfälligkeit minimiert und Planungs- und Entscheidungsprozesse erheblich beschleunigt werden. Das Gebäude-Informations-Modell (Building-Information-Model – BIM) als zentrale Datenbasis dient im MORLA-Modell zur Verwaltung der im Rahmen des Planungsprozesses erforderlichen Informationen. Sämtliche Produktdaten werden zur Sicherstellung der Konsistenz ausnahmslos serverseitig vorgehalten und verwaltet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Konsequenzen von Planungsänderungen sowie die Einhaltung lokaler Sperren jederzeit für alle Beteiligten ersichtlich sind. Um die erforderliche Mehrbenutzer- und Multigewerke-Fähigkeit von auf dem MORLA-Modell basierenden Systemen sicherzustellen, wurden im eigens hierfür erarbeiteten Produkt-Daten-Modell zudem wesentliche Elemente der Prozessmodellierung berücksichtigt. Im Gegensatz zu den Produktdateninstanzen werden die Instanzen der Wissensdaten – die gewerkespezifischen MORLA-Wissensbanken – auf den lokalen Workspaces der Projektbeteiligten vorgehalten. Die Verwendung einer deklarativen Form der Wissensrepräsentation für die verschiedenen am Planungsprozess beteiligten Wissensdomänen sorgt für eine hohe Modularität des Gesamtsystems und somit für eine starke Unabhängigkeit der Wissensbanken sowohl voneinander als auch vom zentralen Inferenzmechanismus. Dies vereinfacht die Integration der heterogenen Wissensdomänen erheblich. Mit Hilfe von Inferenzmechanismen wird die lückenlose Identifikation gewerkeübergreifender Konsequenzen von Planungsänderungen ermöglicht. Die Untergliederung des Planungsprozesses in einzelne Szenarien stellt ein sehr praxisgerechtes Verfahren im Rahmen des Änderungsmanagements in der heterogenen Planungsumgebung dar. Zur Reduktion des Kommunikationsaufwandes werden die einzelnen MORLA-Wissensbanken im Rahmen der Auswertung serverseitig repliziert. Diese Replikation macht eine Aufteilung der Wissensbanken in einen öffentlich einsehbaren und einen privat geschützten Bereich erforderlich. Somit ist der Schutz von firmenbezogenem Ingenieurwissen gewährleistet. Dies ist eine grundlegende Voraussetzung für die Akzeptanz des Gesamtsystems in der Praxis. Zur Evaluierung der erarbeiteten Konzepte wurden Wissensbanken beispielhaft für die Gewerke der Tragwerksplanung (Stahlbetonbau) und der Haustechnik (Raumlufttechnik) erarbeitet und mit Hilfe einer Wissenserwerbskomponente implementiert. Die Möglichkeit einer computerbasierten Abschätzung von Konsequenzen aus Planungsänderungen stellt dem Anwender ein sehr hilfreiches Werkzeug zur Seite. Der Kommunikationsaufwand zwischen den projektbeteiligten Fachplanern wird hierdurch erheblich reduziert. Potentiell aufwändige und evtl. nicht realisierbare Planungsvarianten können mit Hilfe der erarbeiteten Sensitivitätsanalyse bereits im Vorfeld identifiziert werden. Hierfür wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Fuzzy-Methoden verwendet. Durch ein eigenständiges Verfahren zur Defuzzyfikation, welches die besonderen Charakteristika der verwendeten logischen Fuzzy-Modelle berücksichtigt, und die Erarbeitung eines Parameters zur Bestimmung der Spezifität resultierender Fuzzy-Ergebnismengen, erfolgt eine effiziente und an das MORLA-Modell angepasste Approximation von Auswirkungen. Die Verwendung von Methoden der Fuzzy-Logik für die Sensitivitätsanalyse der Veränderung planungsrelevanter Parameter ermöglicht eine Reduzierung der Komplexität sowie eine transparente, natürlich­sprachliche Benutzerinteraktion. Im MORLA-Modell wurden u. a. auch die Anforderungen für eine deterministische Abhängigkeitsverfolgung im Rahmen von Netzstrukturen (z.B.: Lüftungskanalnetz, Lastabtragung, o. ä.) berücksichtigt und ein gewerkeübergreifender Inferenzmechanismus entwickelt. Des Weiteren wurden Konzepte einer effizienten Steuerung und Regelung des Daten- und Informationsflusses, einer gewerkeübergreifenden Benutzerinteraktion, sowie erforderlicher Sperrmechanismen erarbeitet und mit Hilfe einer Softwareapplikation Domain Augmented Environment for Intelligent Networked & Cooperative Design (DaVinci) implementiert. Mit Hilfe der in DaVinci beinhalteten Erklärungskomponente wird für den Anwender die Rückverfolgung des (gewerkeübergreifenden) Rechenwegs visualisiert. Diese Nachvollziehbarkeit und somit Sicherung der Transparenz der Planungshistorie eines Bauwerks ist eine weitere Voraussetzung für die Anwendung und Akzeptanz des Systems in der Praxis.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Bauwissenschaften
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 620 Ingenieurwissenschaften » 624 Bauingenieurwesen, Ingenieurbauten
Beitragende:
Prof. Dr.-Ing. Schnellenbach-Held, Martina [Betreuer(in), Doktorvater]
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Beucke, Karl [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
11.01.2008
Dokument erstellt am:
22.01.2008
Promotionsantrag am:
07.08.2007
Dateien geändert am:
19.11.2012
Medientyp:
Text