BIM-basierte Informationsmodellierung zur semantischen Abbildung intelligenter Bauwerksmonitoringsysteme

Für das kontinuierliche Bauwerksmonitoring werden immer häufiger drahtlose Bauwerksmonitoringsysteme eingesetzt, denen ein wichtiger Anteil bei der Implementierung von Digitalisierungsstrategien im Bauwesen zukommt. Trotz zunehmender Vernetzung und Digitalisierung im Bauwesen und rasanten Fortschritten auf dem Gebiet der Sensortechnologien existieren bislang keine allgemein anerkannten Standards, die die Konzeption und Implementierung von intelligenten Bauwerksmonitoringsystemen durchgängig unterstützen. Auch ist es bisher nicht möglich, Monitoring-relevante Informationen – d.h. Informationen über die Sensorik, über die implementierten Monitoringstrategien, über das gesamte Bauwerksmonitoringsystem und insbesondere über dessen Dynamik – in einer klar strukturierten Form digital abzubilden und zu jedem Zeitpunkt im Lebenszyklus des Bauwerks für alle Beteiligten verfügbar zu machen.

Projektziele

Dieses Forschungsvorhaben zielt darauf ab, ein semantisches Modell zu entwickeln, das Monitoring-relevante Informationen digital abbilden kann. Das semantische Modell soll auf der formalen Basis eines Ontologieansatzes erstellt werden, um eine eindeutige und mathematisch korrekte Semantik sicherzustellen. Eine zentrale Forschungsfrage betrifft die adäquate Abbildung der Systemdynamik. Als Lösungsansatz wird eine ontologische Temporalisierung über Temporallogik und über temporallogische Modellstrukturen basierend auf Modallogiken vorgeschlagen. Das semantische Modell bzw. die darin abgebildeten Monitoring-relevanten Informationen werden schließlich, unabhängig von existierenden Technologien, in die Methoden des Building Information Modeling integriert. In Analogie zum „parametrischen CAD“ soll ein „parametrisches BIM“ – nicht zu verwechseln mit „parametrisiertem BIM“ – für intelligente Bauwerksmonitoringsysteme entwickelt werden. Die Integrationsansätze werden schließlich miteinander gekoppelt und zur Validierung prototypisch in ein logisches Schema überführt, das auf Open BIM-Standards basiert. Die Projektstruktur mit konzeptueller, logischer und physischer Ebene ist in Abbildung 1 dargestellt. (Klicken zum Vergrößern.)

Erwarteter Gewinn

Ein erwarteter Gewinn dieses Forschungsprojekts liegt in einer allgemeingültig ausgelegten, erprobten Methodik zur kohärenten Integration von Monitoring-relevanten Informationen in Bauwerksinformationsmodelle („Monitoringinformationsmodellierung“). Hierdurch ist es schon in der Planungsphase von Bauwerken möglich, alle Monitoring-relevanten Informationen auf der Basis einer mathematisch eindeutigen Semantik in digitaler Form verfügbar zu machen und während der gesamten Lebensdauer fortlaufend zu dokumentieren, sodass eine höhere Monitoringqualität erzielt werden kann. Somit sind verbesserte Zustandsbewertungen und genauere Prognosen über Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit der überwachten Bauwerke möglich, was schließlich die Kosten für Betrieb und Instandsetzung signifikant senken und die Resilienz nachhaltig befördern kann.

Struktur des Forschungsprojekts. (Klicken zum vergrößern.)

Projektart
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG): Sachbeihilfe
Antragsteller: Prof. Smarsly

Projektdauer
2018-2021

Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Kay Smarsly
Bauhaus-Universität Weimar
Informatik im Bauwesen
Coudraystraße 7, Raum 518
99423 Weimar
E-Mail: kay.smarsly[at]uni-weimar.de