Chair of Computational Modeling and Simulation
TUM Department of Civil, Geo and Environmental Engineering
Technical University of Munich

KBE4Infra - Wissensbasierte Konstruktion von Infrastrukturbauwerken

Projektbeschreibung

Mit heutigen Planungswerkzeugen ist es nur schwer möglich, die Expertise und Erfahrung der Ingenieure abzubilden und bei ähnlichen Problemstellungen wiederzuverwenden. Durch die Anwendung von wissensbasierten Methoden (Knowledge-based Engineering , kurz KBE) in frühen Entwurfsphasen der Brücken- und Tunnelplanung können repetitive Planungsprozesse automatisiert werden, indem das Ingenieurwissen erfasst, gespeichert und für ähnliche Planungsaufgaben erneut herangezogen wird. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das dem Entwurf von Ingenieurbauwerken zugrunde liegende Konstruktionswissen (Regeln bzw. Prozeduren) so abzubilden, dass ein teilautomatisierter Entwurf bzw. eine automatisierte Anpassung des Modells an veränderte Randbedingungen möglich ist.

KBE Bridge AbutmentView

 

Im Rahmen dieses Forschungsansatzes finden Visuelle Programmiersprachen (VPL) in unterschiedlichen Bereichen Verwendung. Der Einsatz einer VPL ist sowohl für die Wissensmodellierung durch Experten als auch für die Nachvollziehbarkeit des regelbasierten Konstruktionsablaufs durch Nicht-Experten als vorteilhaft anzusehen. Die Verwaltung, Erweiterung und Verbesserung der Wissensdatenbank ist mit Hilfe einer VPL auch ohne klassische Programmierkenntnisse möglich. Ferner entfällt die Erklärungskomponente, die den Anwender üblicherweise mit Informationen zum Ablauf einzelner Konstruktionsschritte versorgt, da in einer VPL die weitergegebenen Daten an allen Ports vom Benutzer selbst verfolgt werden können.

Zur Implementierung der geometrischen Modellierung der digitalen Bauwerksmodelle greifen wir auf die VPL-Umgebung Dynamo zurück. Mit den momentan implementierten Funktionen ist es möglich, ein digitales Bauwerksmodell einer Brücke auf Basis weniger Parameter zu generieren. Dies erlaubt, in kurzer Zeit, eine Vielzahl an Brückenvarianten zu studieren und wesentlich schneller zu einem optimalen Entwurfsergebnis zu gelangen.  Die Abbildung zeigt ein Brückenmodell, welches auf Basis abstrakter Parameter wie Achse, Gelände, Verkehrsart, Regelquerschnitt, Brückentyp, Überbautyp, Anzahl der Pfeiler in Längs- und Querrichtung, Pfeilertyp, Voutung, Gründungsart und Widerlagertyp generiert wurde.

KBE Animation

Veröffentlichungen

▪  Stauch, F.:
BIM im Spezialtiefbau – Einsatz wissensbasierter Methoden zur Verbesserung der Modellqualität und Steigerung der Modellierungsgeschwindigkeit
Betreuer: Borrmann, A.
Masterarbeit, 2019

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▪  Singer, Dominic; Bügler, Maximilian; Borrmann, André:
Knowledge based Bridge Engineering - Artificial Intelligence meets Building Information Modeling
In: Proc. of the EG-ICE Workshop on Intelligent Computing in Engineering, Krakow, Poland, 2016

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▪  Kohl, B.:
Nutzung interdisziplinärer Produktmodelle in einem Building Information Model – Untersuchung anhand des Inventor-Revit-Interoperability Tools
Betreuer: Singer, D.
Bachelorarbeit, 2016

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▪  Kohl, B.:
Untersuchung verschiedener Open Source Geometric Constraint Solver für die Anwendung von Knowledge based Engineering im Infrastrukturbau
Betreuer: Singer, D.
Forschungsarbeit, 2016

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▪  Ritter, F.; Preidel, C.; Singer, D.:
Visuelle Programmiersprachen im Bauwesen - Stand der Technik und aktuelle Entwicklungen
In: Proceedings of the 27th Forum Bauinformatik, Aachen, Germany, 2015

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▪  Singer, D.:
Einsatz wissensbasierter Methoden in frühen Phasen des Brückenentwurfs
In: Proceedings of the 27th Forum Bauinformatik, Aachen, Germany, 2015

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▪  Singer, D.; Borrmann, A.:
A Novel Knowledge-Based Engineering Approach for Infrastructure Design
In: The Fourth International Conference on Soft Computing Technology in Civil, Structural and Environmental Engineering, Prague, Czech Republic, 2015

doi pdf bibtex mediatum
▪  Flurl, M.; Singer, D.; Mundani, R.-P.; Rank, E.; Borrmann, A.:
A Rule-based Collaborative Modelling System for Infrastructure Design
In: Proc. of the 22th EG-ICE International Workshop, Eindhoven, Netherlands, 2015

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▪  Singer, D.:
Entwicklung eines Prototyps für den Einsatz von Knowledge-based Engineering in frühen Phasen des Brückenentwurfs
Betreuer: Amann, J.; Borrmann, A.
Masterarbeit, 2014

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Kontakt

Dominic Singer M.Sc.

Chair of Computational Modeling and Simulation

Prof. André Borrmann

Technical University of Munich
Arcisstr. 21
D-80333 München

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Fax: +49.89.289.25051

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