Modulare, dynamische Recherchewerkzeuge zur Unterstützung der kooperativ-integrativen Entscheidungsfindung im Bauwerkslebenszyklus
Final Report Abstract
Ausgangspunkt des Projektes bildeten Forschungsergebnisse, die im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 524 zur Beschaffenheit digitaler Bauwerksmodelle als Basis zur Integration modellverarbeitender Planungsprozesse gefunden wurden. Das dabei entwickelte Konzept eines Modellverwaltungssystems (MVS) beruht auf einem variablen Verbund dezentral organisierter anwendungsspezifischer, damit heterogener Partialmodelle. Dieses erweist sich für den Fall der Partialmodell-übergreifende Informationssuche als ungünstig – insbesondere dann, wenn aufgrund nicht vorhersehbaren Informationsbedarfs eine automatisierte Unterstützung nicht möglich ist und Planer stattdessen den Modellverbund manuell nach den benötigten Informationen durchsuchen müssen. Eine intuitive Navigation innerhalb des Modellverbundes ist bei Nichtkenntnis der beteiligten Modellstrukturen kaum möglich. Darüber hinaus sieht der bestehende Aufbau der Infrastruktur zur Verwaltung des Modellverbundes keinerlei Funktionalität zur Abarbeitung formaler Anfragen an einzelne Modelle vor. Diese Funktionalität stellt jedoch eine technische Grundvoraussetzung für die Realisierung weitergehender Such- und Recherchevorgänge dar. Zur besseren Unterstützung der Navigation bzw. Informationssuche, vor allem aus spontan entstehendem, nicht vorhersehbaren Informationsbedarf heraus, wurde der Modellverbund mit einer zentral verfügbaren Erschließungsstruktur überlagert, die eine ähnliche Funktion erfüllt, wie es Thesauri im Informations- und Dokumentationswesen tun. Sie stellt anhand der baulich-räumlichen Struktur des jeweiligen Bauwerks zentrale Einstiegspunkte für die Informationssuche zur Verfügung. Die rechnerinterne Repräsentation der am Verbund beteiligten Modelle und deren Daten bleiben dabei unverändert. In der Erschließungsstruktur werden ausschließlich Referenzen (Zeiger) auf die Modelle und ihre Daten verwaltet. Den Zugang zum so erschlossenen Informationsraum ermöglicht eine modular aufgebaute Schnittstelle. Diese unterstützt sowohl differenzierte, flexibel erweiterbare Interaktions- und Präsentationstechniken als auch differenzierte und flexibel erweiterbare Modellschemata einbezogener Partialmodelle. Einzelne Module können während der Recherche beliebig miteinander kombiniert werden. Auf diese Weise ist eine Unterstützung unterschiedlicher Suchstrategien möglich. Das Datenschema zur Organisation und Verwaltung der Erschließungsstruktur sowie das Grundgerüst für die Nutzerschnittstelle wurden objektorientiert modelliert und auf implementierungsunabhängiger Ebene unter Verwendung einer formalen Notation beschrieben. Für kritische Aspekte des Systems wurde die Implementierbarkeit anhand prototypischer Lösungen nachgewiesen. Parallel wurde das zugrunde liegende Modellverwaltungssystem zur Organisation des Modellverbundes dahingehend erweitert, dass formale Anfragen an einzelne Partialmodelle direkt bearbeitet werden können. Dazu wurde eine auf bestehenden Anfragesprachstandards basierende Syntax entwickelt. Ausgehend von dieser Anfragesyntax wurde entsprechende Parser- und Auswertefunktionalität in das bestehende Modellverwaltungssystem integriert. Wesentliches Ergebnis des Projektes ist das Systemkonzept eines generischen Systemkerns für eine flexible Informationsumgebung in Form einer Erschließungs- und Interaktionskomponente oberhalb eines variablen und heterogenen Modellverbundes. Der Systemkern trifft dabei keine Annahmen bezüglich der tatsächlichen Ausprägung einer zu unterstützenden Anwendung, d.h. bezüglich der im Einzelfall am Verbund beteiligten Modelle, bezüglich des zu versorgenden Informationsbedarfs und bezüglich der im Rahmen der Nutzung gewünschten Interaktions- und Präsentationsfunktionalitäten. Damit ist der Systemkern grundsätzlich für ein breites Spektrum verschiedener Projekte und Bauwerkslebensphasen einsetzbar. Der im Projekt entwickelte Ansatz befindet sich nicht im Widerspruch bzw. in Konkurrenz zu Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, Bauwerksinformationsmodelle (BIM) auf der Basis von Modellstandards, insbesondere den Industry Foundation Classes (IFC), durchzusetzen. Durch die Möglichkeit, sowohl standardisierte als auch nichtstandardisierte Modellschemata zu verbinden, kann dem Problem der Nichtabbildbarkeit spezieller fach- oder regionalspezifischer Informationen innerhalb der IFC begegnet werden. Der entwickelte Kern besitzt nicht den Charakter einer unmittelbar einsetzbaren Informationsumgebung, sondern stellt allgemeingültige Funktionalität für die Strukturierung und Informationssuche in Form eines wieder verwendbaren Frameworks bereit. Aufgrund der Unterschiedlichkeit möglicher Anwendungssituationen ist in jedem Fall eine Konfiguration und Anpassung der generischen Funktionalitäten sinnvoll und notwendig, um dem jeweiligen Bedarf der konkreten, aus dem jeweiligen Projektumfeld herrührenden Anwendungssituation entsprechen zu können. Im Einzelnen muss zunächst die Erschließungsstruktur für die beteiligten Modelle des Verbundes ausgeprägt werden. Darüber hinaus müssen die im konkreten Fall benötigten Recherchemodule zur Verfügung gestellt werden, wobei ggf. eine Spezialisierung der generischen Funktionalitäten des Kerns erforderlich ist. Daraus ergeben sich zwei wesentliche Richtungen für anknüpfende Arbeiten: a) Untersuchung der Automatisierbarkeit bei der Ausprägung der Erschließungsstruktur für einen konkreten Modellverbund b) Erarbeitung eines Sets von Recherchemodulen, die zusammen mit dem generischen Kern als Standardausstattung für ein breites Spektrum potentieller Projekte bereitgestellt werden können. Im Zusammenhang mit diesen beiden Entwicklungsrichtungen sind folgende Fragestellungen zu untersuchen: a) Wie kann die Erschließungsstruktur parallel zur Projektbearbeitung erzeugt, fortgeschrieben und konsistent gehalten werden? Dabei ist insbesondere die Begleitung des Projektes von den frühen Entwurfsphasen an interessant, denn während dieser Phasen wird das strukturelle Konzept des Bauwerks mit seinen Raumelementen und raumbildenden Bauteilen entwickelt und sukzessive verfeinert. Gerade in diesen Entwurfsphasen ist das Zusammenhalten verschiedenartigster Informationen zu den einzelnen Elementen des Bauwerkes von zentraler Bedeutung. Daraus ergibt sich: Inwiefern bieten architekturbezogene Modelle und Softwaretools einen ersten verwertbaren Ausgangspunkt für die Ausprägung der Erschließungsstruktur? Wie kann es einem Architekten – z.B. durch spezielle Editorwerkzeuge – ohne zusätzlichen Aufwand ermöglicht werden, die Ausprägung der Erschließungsstruktur vom ersten Skizzenstrich administrativ zu überwachen? Wie müssten solche Editoren gestaltet werden? b) Wie ist es möglich, (teil-)automatisiert aus einem bestehenden Modellverbund Informationen für die Ausprägung der Erschließungsstruktur zu generieren? Überführungsmechanismen können dabei jeweils nur für ein konkretes bekanntes Modellschema erstellt werden. In diesem Zusammenhang sind einerseits standardisierte Modellschemata, andererseits spezifische nichtstandardisierte architekturbezogene Schemata zu berücksichtigen.
Publications
- Enabling more human-oriented exploration of complex building information models. In: Journal of Computing in Civil Engineering Vol. 23 No. 2, S. 84-90
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- Benutzeradäquate Navigations- und Recherchewerkzeuge für dynamische verteilte digitale Bauwerksmodelle. In: Tagungsband des 17. Internationalen Kolloquiums über Anwendungen der Informatik und der Mathematik in Architektur und Bauwesen (IKM). Weimar, 2006, CD–ROM
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- GIS-Functionality for Building Model Integration and Analysis. In: Rivard, H., Miresco, E., Melhem, H. (Hrsg.): Proceedings of the 10th International Conference on Computing in Civil & Building Engineering (ICCCBE). Montreal, Kanada, 2006, CD–ROM
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- Information Retrieval in Building Life Cycle – Modular Navigation Tools For A Dynamic Integration Base. In: Rivard, H., Miresco, E., Melhem, H. (Hrsg.): Proceedings of the 10th International Conference on Computing in Civil & Building Engineering (ICCCBE). Montreal, Kanada, 2006, CD–ROM
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- Towards an information seeking environment for distributed building related data: Introduction to a system concept based on a shared ontology. In: Soibelman, L.; Akinci, B. (Hrsg.): Proceedings of the 2007 ASCE International Workshop on Computing in Civil Engineering. Pittsburg/Pennsylvania, USA, 2007, S. 127–134
Wender, K. ; Hübler, R.
- Unterstützung der kontextbezogenen Informationsrecherche in komplexen Bauwerksmodellen. In: Merkel, A., Schütz, R., Wießflecker, T. (Hrsg.): Tagungsband zum 19. Forum Bauinformatik. Graz, Österreich, 2007, S. 187–194
Wender, K. ; Riedel, T.
- Das virtuelle Bauwerk als Informationsumgebung für die Planung im Bestand. Zur Organisation und Strukturierung einer digitalen Bauwerksdokumentation. Dissertation. Bauhaus-Universität Weimar, 2009
Wender, K.
