Demonstration

Der Nutzen der Ergebnisse für das Gebäudemanagement und das Erhaltungsmanagement von Brücken wird anhand mehrerer Anwendungsfälle evaluiert, die in mindestens zwei Demonstratoren umgesetzt werden. Über weitere Demonstratoren soll in der Definitionsphase bei der Anforderungsanalyse entschieden werden.

Demonstrator Gebäudemanagement: Für die Wartung der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) und für die Optimierung von Flächennutzungsgrad und Energieverbrauch werden geeignete Bestandsmodelle erstellt. Konkrete KI-Verfahren für die Erstellung von Bauteilen, Räumen und TGA werden entwickelt und kombiniert. Zur automatischen Erstellung werden konventionelle 2D-Pläne (Grundrisse, Ansichten oder Schemapläne) mit Hilfe von KI-Verfahren ausgewertet. Die Auswertung von aktuellen Bildern liefert wichtige Informationen zum aktuellen Gebäudezustand. Es werden konkrete Anlagenprodukte mit ihren Eigenschaften identifiziert, die anschließend auf der Basis von Produktdaten in das Bestandsmodell übernommen werden. Zusätzlich sind vielfältige Informationen zu den baulichen und technischen Objekten in Dokumenten zu finden. Diese Texte werden automatisch mit Hilfe von Retrieval-Methoden ausgewertet, um einzelne Objekte zu aktualisieren. Die Ergebnisse der KI-Verfahren werden regelbasiert integriert, um Gebäude- und TGA-Elemente konsistent in einem Bestandsmodell zusammenzuführen. Im Rahmen des Demonstrators wird auch gezeigt, wie ein vorhandenes digitales Bestandsmodell auf Basis von Bildern und Dokumenten aktualisiert werden kann. Ein aktuelles Bestandsmodell kann die Betreiberverantwortung effizient gewährleisten. Die KI-Verfahren werden auf Basis von offenen Schnittstellen in vorhandene BIM-Systeme integriert. Durch den offenen Ansatz von GAIA-X können vorhandene Systeme der Firmen ETA und HSG genutzt, trainierte KI-Verfahren für weitere Gebäudetypen (z.B. Krankenhäuser) und andere technische Anlagen integriert und die Datenbereitstellung sicher gemacht werden.

Demonstrator Erhaltungsplanung von Brücken: Für eine effiziente Erhaltungsplanung von Brücken müssen geeignete Bestandsmodelle erstellt werden. Die Genauigkeit und Detaillierungstiefe der Bestandsmodelle sind jeweils projektspezifisch festzulegen, z.B. sind die Anforderungen für einen Ersatzneubau geringer, als für eine Instandsetzung von einzelnen Bauelementen. Für den Demonstrator werden konkrete KI-Verfahren zur Erstellung von Bauelementen, konstruktiven Verbindungen und dem Baugrund entwickelt. Punktwolken und 2D-Pläne liefern Informationen zu Abmessungen und nicht sichtbaren Konstruktionselementen. Die Auswertung von Bildern und Texten (z.B. Bauwerksbücher, Gutachten) beinhalten Informationen zu Materialen, Schäden am Bauwerk und dem Baugrund. Die KI-Verfahren liefern jeweils einzelne Ergebnisse für Brückenelemente oder Brückenteilsysteme, die mit Hilfe von Expertenwissen kombiniert werden. Eine sichere Cloud-Infrastruktur ist ebenfalls notwendig, da Brückenbauwerke in Deutschland zur sicherheitsrelevanten Infrastruktur zählen und verteilte Datenquellen (z.B. SIB-Bauwerke) genutzt werden sollen. Neben der Nutzung von Bildern und Texten werden Informationen aus Datenbanken der Straßenbauverwaltungen von Bund und Ländern integriert, um die Belange öffentlicher Träger zu berücksichtigen. Die KI-Verfahren werden auf Basis von offenen Schnittstellen direkt in den Softwaresystemen der Partner ALP und AUS zur Brückenmodellierung (z.B. Allplan Bridge, A+S KorFin) genutzt. Die Bewertung eines generierten Bestandsmodells erfolgt für die Abbruchplanung einer Brücke und die Instandsetzung einer Lärmschutzwand an einer Brücke. Der Demonstrator zeigt somit auf, wie domainspezifische Wissenscluster und Trainingsmodelle der verwendeten KI-Verfahren verwendet werden. Eine Übertragbarkeit auf andere Infrastrukturbauwerke (z.B. Tunnel, Wasserbauwerke) ist gegeben.

Die Ergebnisse von BIMKIT werden die Qualität von Bestandsmodellen signifikant verbessern und deren Erstellung erheblich beschleunigen. Der Anwendungsfokus liegt in der Erstellung von Bestandsmodellen für Gebäude zum Immobilienmanagement sowie für Brücken zur Planung von Ersatzneubauten. Nicht nur für die Planer- und Betreiber- liefern die Ergebnisse viele Vorteile, auch für die Nutzer und die Facility-Management-Dienstleister. Fachplanern werden neue Möglichkeiten zur Verfügung gestellt, damit die derzeitige repetitive, aufwändige und manuelle Erstellung der Bestandsmodelle automatisiert und mit höherer Produktivität erfolgen kann.

Abbildung: Umsetzung der Demonstratoren auf Basis des BIMKIT-Ökosystems.