BIMKIT - Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken Mittels KI zur Generierung von Digital Twins
Korrekte und vollständige Informationen sind wichtig für den Betrieb, die Instandhaltung, die Erneuerung und den Rückbau von Gebäuden und gebauten Infrastrukturen. Neben den geometrischen Dimensionen einzelner Bauteile oder technischer Anlagen müssen auch verlässliche Informationen zu den Materialien, konstruktiven Verbindungen, dem aktuellen Zustand und weiteren wichtigen betriebstechnischen Daten verfügbar sein.
Mit der Verfügbarkeit von Building Information Modelling (BIM) können solche Daten in Form von digitalen Bestandsmodellen einheitlich und effizient beschrieben und genutzt werden. Entsprechende Datenaustauschstandards (z.B. Industry Foundation Classes) und Konzepte zur Integration von externen Daten (z.B. Information Container for Data Drop) sind verfügbar. Des Weiteren existieren etablierte Methoden zur Erfassung von geometrischen und teilweise semantischen Rohdaten (z.B. Photogrammmetrie, Laserscanning, etc.).
Im Rahmen des Forschungsprojektes werden Methoden der Künstlichen Intelligenz zusammengeführt und weiterentwickelt, um aus den bestehenden Daten unter Zuhilfenahme von Expertenwissen möglichst automatisch detaillierte Bestandsmodelle für Gebäude und gebaute Infrastrukturen generieren zu können. Hierbei werden alle verfügbaren Daten wie Papierpläne sowie 2D-CAD-Dateien, Textdokumente, technische Beschreibungen, Fotos und Laserscans mit Hilfe von maschinellen Lernverfahren ausgewertet. Es werden beispielsweise Bauteile, technische Komponenten, Strukturen oder auch Materialen klassifiziert, um darauf mit Hilfe von parametrischen Modellierungsansätzen passende Bauwerksmodelle mit zugehörigen semantischen Informationen erstellen zu können. Neben der Verarbeitung von Punktwolken und Bildern werden auch vorhandene 2D-Pläne (Papier- oder CAD-basiert) und Texte analysiert. Im Fokus der Betrachtung stehen Gebäude als auch gebaute Infrastrukturen.
Für die Erstellung eines Bestandsmodells (z.B. für ein Bürogebäude) kommen in Abhängigkeit von den verfügbaren Daten und den Möglichkeiten einer zusätzlichen Datenerfassung verschiedene Methoden der künstlichen Intelligenz bzw. maschineller Lernverfahren z.B. in Form vortrainierter Neuronaler Netze zum Einsatz. Die verschiedenen Daten und Methoden werden dezentral mit Hilfe von Web-Diensten auf Basis der GAIA-X Referenzarchitektur zur Verfügung gestellt und vernetzt. Dadurch können die Sicherheit der Bauwerksdaten und die Hoheit über die Daten der einzelnen Stakeholder sowie die einfache Integration von weiteren KI-Diensten gewährleitet werden.
Für die Umsetzung der Forschungsziele werden verschiedene Kompetenzen benötigt, die durch das folgende Konsortium zur Verfügung gestellt werden:
AI4DB: KI-Methoden zur Wissensautomatisierung zur Erstellung von Bauwerksmodellen (www.ai4bd.com)
ALLPLAN GmbH: Expertensysteme, BIM, und Parametrik im Brückenbau (www.allplan.com)
A+S Consult GmbH: Konzeptionierung, Projektierung und Planung von Infrastrukturmittels KI-Verfahren (www.apluss.de)
Bundesanstalt für Immobilienaufgaben: Bereitstellung von Bauplänen durch eine der größten Immobilieneigentümerinnen Deutschlands und Evaluierung der Ergebnisse (www.bundesimmobilien.de)
eTASK Immobilien Software GmbH: KI-Methoden zur Digitalisierung von Gebäuden zum Facility Management (www.etask.de)
German Edge Cloud GmbH & Co. KG: Entwicklung der Referenzarchitektur auf Basis von GAIA-X (www.gec.io)
Hexagon Geosystems Deutschland GmbH: Erfassungstechnologien und KI-Methoden geometrischen Rekonstruktion von Bauwerken (www.hexagon.com)
Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut: KI-Basismethoden zur Auswertung von Fotos, Punktwolken, CAD-Plänen und Dokumenten (www.hhi.fraunhofer.de)
Hottgenroth Software GmbH & Co. KG: KI-Methoden zur Digitalisierung von Gebäude für energetische Optimierungen (www.hottgenroth.de)
Planen bauen 4.0: Standardisierung und Einbindung von Multiplikatoren (www.planen-bauen40.de)
Ruhr-Universität Bochum: KI-Basismethoden zur Textanalyse, parametrischen Generierung von Bauwerksmodellen (www.inf.bi.ruhr-uni-bochum.de)
Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH: Integration von KI-Methoden in CDE auf Basis von GAIA-X (www.schuessler-plan.de)
