@phdthesis{Hartmann, author = {Hartmann, Veronika}, title = {Methoden zur Quantifizierung und Optimierung der Robustheit von Bauablaufpl{\"a}nen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4579}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220204-45798}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, abstract = {Bauablaufpl{\"a}nen kommt bei der Realisierung von Bauprojekten eine zentrale Rolle zu. Sie dienen der Koordination von Schnittstellen und bilden f{\"u}r die am Projekt Beteiligten die Grundlage f{\"u}r ihre individuelle Planung. Eine verl{\"a}ssliche Terminplanung ist daher von großer Bedeutung, tats{\"a}chlich sind aber gerade Bauablaufpl{\"a}ne f{\"u}r ihre Unzuverl{\"a}ssigkeit bekannt. Aufgrund der langen Vorlaufzeiten bei der Planung von Bauprojekten sind zum Zeitpunkt der Planung viele Informationen nur als Sch{\"a}tzwerte bekannt. Auf der Grundlage dieser gesch{\"a}tzten und damit mit Unsicherheiten behafteten Daten werden im Bauwesen deterministische Terminpl{\"a}ne erstellt. Kommt es w{\"a}hrend der Realisierung zu Diskrepanzen zwischen Sch{\"a}tzungen und Realit{\"a}t, erfordert dies die Anpassung der Pl{\"a}ne. Aufgrund zahlreicher Abh{\"a}ngigkeiten zwischen den geplanten Aktivit{\"a}ten k{\"o}nnen einzelne Plan{\"a}nderungen vielf{\"a}ltige weitere {\"A}nderungen und Anpassungen nach sich ziehen und damit einen reibungslosen Projektablauf gef{\"a}hrden. In dieser Arbeit wird ein Vorgehen entwickelt, welches Bauablaufpl{\"a}ne erzeugt, die im Rahmen der durch das Projekt definierten Abh{\"a}ngigkeiten und Randbedingungen in der Lage sind, {\"A}nderungen m{\"o}glichst gut zu absorbieren. Solche Pl{\"a}ne, die bei auftretenden {\"A}nderungen vergleichsweise geringe Anpassungen des Terminplans erfordern, werden hier als robust bezeichnet. Ausgehend von Verfahren der Projektplanung und Methoden zur Ber{\"u}cksichtigung von Unsicherheiten werden deterministische Terminpl{\"a}ne bez{\"u}glich ihres Verhaltens bei eintretenden {\"A}nderungen betrachtet. Hierf{\"u}r werden zun{\"a}chst m{\"o}gliche Unsicherheiten als Ursachen f{\"u}r {\"A}nderungen benannt und mathematisch abgebildet. Damit kann das Verhalten von Abl{\"a}ufen f{\"u}r m{\"o}gliche {\"A}nderungen betrachtet werden, indem die durch {\"A}nderungen erzwungenen angepassten Terminpl{\"a}ne simuliert werden. F{\"u}r diese Monte-Carlo-Simulationen der angepassten Terminpl{\"a}ne wird sichergestellt, dass die angepassten Terminpl{\"a}ne logische Weiterentwicklungen des deterministischen Terminplans darstellen. Auf der Grundlage dieser Untersuchungen wird ein stochastisches Maß zur Quantifizierung der Robustheit erarbeitet, welches die F{\"a}higkeit eines Planes, {\"A}nderungen zu absorbieren, beschreibt. Damit ist es m{\"o}glich, Terminpl{\"a}ne bez{\"u}glich ihrer Robustheit zu vergleichen. Das entwickelte Verfahren zur Quantifizierung der Robustheit wird in einem Optimierungsverfahren auf Basis Genetischer Algorithmen angewendet, um gezielt robuste Terminpl{\"a}ne zu erzeugen. An Beispielen werden die Methoden demonstriert und ihre Wirksamkeit nachgewiesen.}, subject = {Bauablaufplanung}, language = {de} } @inproceedings{OPUS4-3785, title = {30. Forum Bauinformatik}, editor = {Steiner, Maria and Theiler, Michael and Mirboland, Mahsa}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20180917-37854}, pages = {424}, abstract = {Die Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar ist seit langer Zeit mit dem Forum Bauinformatik eng verbunden. So wurde die Veranstaltung 1989 hier durch den Arbeitskreis Bauinformatik ins Leben gerufen und auch das 10. und 18. Forum Bauinformatik (1998 bzw. 2006) fand in Weimar statt. In diesem Jahr freuen wir uns daher besonders, das 30. Jubil{\"a}um an der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar ausrichten zu d{\"u}rfen und viele interessierte Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus dem Bereich der Bauinformatik in Weimar willkommen zu heißen. Das Forum Bauinformatik hat sich l{\"a}ngst zu einem festen Bestandteil der Bauinformatik im deutschsprachigen Raum entwickelt. Dabei steht es traditionsgem{\"a}ß unter dem Motto „von jungen Forschenden f{\"u}r junge Forschende", wodurch insbesondere Nachwuchswissenschaftlerinnen und ‑wissenschaftlern die M{\"o}glichkeit geboten wird, ihre Forschungsarbeiten zu pr{\"a}sentieren, Problemstellungen fachspezifisch zu diskutieren und sich {\"u}ber den neuesten Stand der Forschung zu informieren. Zudem wird eine ausgezeichnete Gelegenheit geboten, in die wissenschaftliche Gemeinschaft im Bereich der Bauinformatik einzusteigen und Kontakte mit anderen Forschenden zu kn{\"u}pfen. In diesem Jahr erhielten wir 49 interessante und qualitativ hochwertige Beitr{\"a}ge vor allem in den Themenbereichen Simulation, Modellierung, Informationsverwaltung, Geoinformatik, Structural Health Monitoring, Visualisierung, Verkehrssimulation und Optimierung. Daf{\"u}r m{\"o}chten wir uns ganz besonders bei allen Autoren, Co-Autoren und Reviewern bedanken, die durch ihr Engagement das diesj{\"a}hrige Forum Bauinformatik erst m{\"o}glich gemacht haben. Wir danken zudem Professor Große und Professor D{\´i}az f{\"u}r die Unterst{\"u}tzung bei der Auswahl der Beitr{\"a}ge f{\"u}r die Best Paper Awards. Ein herzliches Dankesch{\"o}n geht an die Kollegen an der Professur Informatik im Bauwesen der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar f{\"u}r die organisatorische, technische und beratende Unterst{\"u}tzung w{\"a}hrend der Planung der Veranstaltung.}, subject = {Bauinformatik}, language = {de} } @inproceedings{FediorHamel, author = {Fedior, Marco and Hamel, Wido}, title = {Simulationsumgebung zur Evaluation von umweltorientierten Verkehrsmanagement-Strategien}, series = {30. Forum Bauinformatik}, booktitle = {30. Forum Bauinformatik}, editor = {Steiner, Maria and Theiler, Michael and Mirboland, Mahsa}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3867}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190328-38678}, pages = {6}, abstract = {Der vorliegende Beitrag beschreibt die Problematik bei der Prognose verkehrsbedingter Schadstoff-Immissionen. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung und der Aufbau einer Simulationsumgebung zur Evaluation von umweltorientierten Verkehrsmanagement-Strategien. Die Simulationsumgebung wird {\"u}ber die drei Felder Verkehr, Emission, Immission entwickelt und findet zun{\"a}chst Anwendung in der Evaluation verkehrlicher Maßnahmen f{\"u}r die Friedberger Landstraße in Frankfurt am Main.}, subject = {Verkehr}, language = {de} } @unpublished{SteinerBourinetLahmer, author = {Steiner, Maria and Bourinet, Jean-Marc and Lahmer, Tom}, title = {An adaptive sampling method for global sensitivity analysis based on least-squares support vector regression}, doi = {10.25643/BAUHAUS-UNIVERSITAET.3832}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181218-38320}, pages = {1 -- 33}, abstract = {In the field of engineering, surrogate models are commonly used for approximating the behavior of a physical phenomenon in order to reduce the computational costs. Generally, a surrogate model is created based on a set of training data, where a typical method for the statistical design is the Latin hypercube sampling (LHS). Even though a space filling distribution of the training data is reached, the sampling process takes no information on the underlying behavior of the physical phenomenon into account and new data cannot be sampled in the same distribution if the approximation quality is not sufficient. Therefore, in this study we present a novel adaptive sampling method based on a specific surrogate model, the least-squares support vector regresson. The adaptive sampling method generates training data based on the uncertainty in local prognosis capabilities of the surrogate model - areas of higher uncertainty require more sample data. The approach offers a cost efficient calculation due to the properties of the least-squares support vector regression. The opportunities of the adaptive sampling method are proven in comparison with the LHS on different analytical examples. Furthermore, the adaptive sampling method is applied to the calculation of global sensitivity values according to Sobol, where it shows faster convergence than the LHS method. With the applications in this paper it is shown that the presented adaptive sampling method improves the estimation of global sensitivity values, hence reducing the overall computational costs visibly.}, subject = {Approximation}, language = {en} } @techreport{SmarslyWiggenbrock, type = {Working Paper}, author = {Smarsly, Kay and Wiggenbrock, Jens}, title = {Automatisierte Planung von digitalen Hochgeschwindigkeitsnetzen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3309}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170828-33095}, pages = {5}, abstract = {Der Ausbau von digitalen Hochgeschwindigkeitsnetzen ist gekennzeichnet durch neuartige Anforderungen an den Planungsprozess. Diese Anforderungen erfordern wiederum den Einsatz von neuartigen Paradigmen, die eine effiziente und zugleich genaue Planung von fl{\"a}chendeckenden Glasfasernetzen erm{\"o}glichen. Hierbei k{\"o}nnen wiederkehrende Planungsaufgaben durch eine gezielte computergest{\"u}tzte Automatisierung effizienter und genauer ausgef{\"u}hrt, als es mit bisherigen Planungskonzepten m{\"o}glich ist. Dieses Arbeitspapier beschreibt die computergest{\"u}tzte Ausf{\"u}hrung eines Planungsprozesses auf Basis von f{\"u}nf grundlegenden, iterativen Planungsschritten und gibt Empfehlungen f{\"u}r eine effiziente und genaue Planung von Glasfasernetzen. Der hier vorgestellte Ansatz erm{\"o}glicht es Netzbetreibern und Investoren, den Ausbau beliebiger Siedlungs- und Gewerbegebiete auf der zuverl{\"a}ssigen Basis von belastbarem Faktenwissen wirtschaftlich zu priorisieren.}, subject = {Kostenoptimierung}, language = {de} } @techreport{WiggenbrockSmarsly, type = {Working Paper}, author = {Wiggenbrock, Jens and Smarsly, Kay}, title = {Kosteng{\"u}nstiger Breitbandausbau mittels automatisierter Integration von Installationspl{\"a}nen und Installationskosten}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2616}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160627-26167}, pages = {6}, abstract = {Der Bedarf an leistungsf{\"a}higen Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetzen ist in den letzten Jahren, insbesondere aufgrund der zunehmenden Nutzung von Internet-basierten Diensten, rapide gestiegen. Eine umfassende Planung von neu zu errichtenden Glasfasernetzen im Sinne eines kosteng{\"u}nstigen Breitbandausbaus ist jedoch h{\"a}ufig mit hohem Aufwand verbunden. Die Auswahl m{\"o}glicher Kabelwege und die anschließende Kalkulation der Installationskosten werden heute in der Regel durch computerbasierte Verfahren unterst{\"u}tzt, wobei allerdings die Installationspl{\"a}ne und die Installationskosten getrennt voneinander dargestellt werden, was wiederum die computergest{\"u}tzte Planung sowie weitere Optimierungsans{\"a}tze erschwert. Dieses Arbeitspapier beschreibt ein Konzept f{\"u}r ein modulares Softwaresystem zur computergest{\"u}tzten Planung, Kostenkalkulation und Visualisierung von Glasfasernetzen, das eine integrierte Darstellung von Installationspl{\"a}nen und Installationskosten erm{\"o}glicht. Anstelle der herk{\"o}mmlichen Darstellung von Installationspl{\"a}nen, die in der Regel alle geplanten Kabelwege einfarbig auf einer Landkarte visualisiert, wird ein Farbschema zur Anzeige der Installationskosten in Installationspl{\"a}nen eingesetzt. Das Konzept wird prototypisch implementiert und durch ein Anwendungsbeispiel, das die Planung eines Glasfasernetzes innerhalb eines Siedlungsgebietes behandelt, validiert. Die integrierte, farbige Darstellung der Installationskosten in Installationspl{\"a}nen erm{\"o}glicht eine effiziente Identifikation der kostenintensiven Bauabschnitte und bef{\"o}rdert kostenoptimierte Planungsans{\"a}tze. Die intuitive Visualisierung vereinfacht somit die akkurate und kostenoptimierte Planung von Glasfasernetzen.}, subject = {Visualisierung}, language = {de} } @article{SmarslyHartmannRueppeletal., author = {Smarsly, Kay and Hartmann, Timo and R{\"u}ppel, Uwe and K{\"o}nig, Markus}, title = {Positionspapier des Arbeitskreis Bauinformatik}, editor = {Smarsly, Kay}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3221}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170523-32219}, pages = {5}, abstract = {Die Bauinformatik ist eine S{\"a}ule der modernen Bau- und Umweltingenieurwissenschaften und befasst sich mit der Erforschung grundlegender informatorischer Methoden sowie mit der Anwendung und Weiterentwicklung der Informationswissenschaften im Bau- und Umweltbereich. Der Arbeitskreis Bauinformatik konstituiert sich aus Wissenschaftlern, die an Universit{\"a}ten im deutschsprachigen Raum auf dem Fachgebiet Bauinformatik lehren und forschen. Ausgehend vom erreichten Entwicklungsstand der Bauinformatik skizziert dieses Positionspapier die Aufgaben des Arbeitskreises und formuliert eine Grundlage f{\"u}r eine abgestimmte Weiterentwicklung an den deutschsprachigen Universit{\"a}ten.}, subject = {Bauinformatik}, language = {de} } @inproceedings{IgnatovaKirschkeTauscheretal., author = {Ignatova, Elena and Kirschke, Heiko and Tauscher, Eike and Smarsly, Kay}, title = {PARAMETRIC GEOMETRIC MODELING IN CONSTRUCTION PLANNING USING INDUSTRY FOUNDATION CLASSES}, series = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, booktitle = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, editor = {G{\"u}rlebeck, Klaus and Lahmer, Tom}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, issn = {1611-4086}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2802}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28024}, pages = {8}, abstract = {One of the most promising and recent advances in computer-based planning is the transition from classical geometric modeling to building information modeling (BIM). Building information models support the representation, storage, and exchange of various information relevant to construction planning. This information can be used for describing, e.g., geometric/physical properties or costs of a building, for creating construction schedules, or for representing other characteristics of construction projects. Based on this information, plans and specifications as well as reports and presentations of a planned building can be created automatically. A fundamental principle of BIM is object parameterization, which allows specifying geometrical, numerical, algebraic and associative dependencies between objects contained in a building information model. In this paper, existing challenges of parametric modeling using the Industry Foundation Classes (IFC) as a federated model for integrated planning are shown, and open research questions are discussed.}, subject = {Angewandte Informatik}, language = {en} } @inproceedings{SmarslyTauscher, author = {Smarsly, Kay and Tauscher, Eike}, title = {IFC-BASED MONITORING INFORMATION MODELING FOR DATA MANAGEMENT IN STRUCTURAL HEALTH MONITORING}, series = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, booktitle = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, editor = {G{\"u}rlebeck, Klaus and Lahmer, Tom}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, issn = {1611-4086}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2823}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-28237}, pages = {7}, abstract = {This conceptual paper discusses opportunities and challenges towards the digital representation of structural health monitoring systems using the Industry Foundation Classes (IFC) standard. State-of-the-art sensor nodes, collecting structural and environmental data from civil infrastructure systems, are capable of processing and analyzing the data sets directly on-board the nodes. Structural health monitoring (SHM) based on sensor nodes that possess so called "on-chip intelligence" is, in this study, referred to as "intelligent SHM", and the infrastructure system being equipped with an intelligent SHM system is referred to as "intelligent infrastructure". Although intelligent SHM will continue to grow, it is not possible, on a well-defined formalism, to digitally represent information about sensors, about the overall SHM system, and about the monitoring strategies being implemented ("monitoring-related information"). Based on a review of available SHM regulations and guidelines as well as existing sensor models and sensor modeling languages, this conceptual paper investigates how to digitally represent monitoring-related information in a semantic model. With the Industry Foundation Classes, there exists an open standard for the digital representation of building information; however, it is not possible to represent monitoring-related information using the IFC object model. This paper proposes a conceptual approach for extending the current IFC object model in order to include monitoring-related information. Taking civil infrastructure systems as an illustrative example, it becomes possible to adequately represent, process, and exchange monitoring-related information throughout the whole life cycle of civil infrastructure systems, which is referred to as monitoring information modeling (MIM). However, since this paper is conceptual, additional research efforts are required to further investigate, implement, and validate the proposed concepts and methods.}, subject = {Angewandte Informatik}, language = {en} } @inproceedings{OPUS4-2451, title = {International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, series = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, booktitle = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, editor = {G{\"u}rlebeck, Klaus and Lahmer, Tom}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, issn = {1611-4086}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2451}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20150828-24515}, pages = {230}, abstract = {The 20th International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering will be held at the Bauhaus University Weimar from 20th till 22nd July 2015. Architects, computer scientists, mathematicians, and engineers from all over the world will meet in Weimar for an interdisciplinary exchange of experiences, to report on their results in research, development and practice and to discuss. The conference covers a broad range of research areas: numerical analysis, function theoretic methods, partial differential equations, continuum mechanics, engineering applications, coupled problems, computer sciences, and related topics. Several plenary lectures in aforementioned areas will take place during the conference. We invite architects, engineers, designers, computer scientists, mathematicians, planners, project managers, and software developers from business, science and research to participate in the conference!}, subject = {Angewandte Informatik}, language = {en} } @inproceedings{HartmannSmarslyLahmer, author = {Hartmann, Veronika and Smarsly, Kay and Lahmer, Tom}, title = {ROBUST SCHEDULING IN CONSTRUCTION ENGINEERING}, series = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, booktitle = {Digital Proceedings, International Conference on the Applications of Computer Science and Mathematics in Architecture and Civil Engineering : July 20 - 22 2015, Bauhaus-University Weimar}, editor = {G{\"u}rlebeck, Klaus and Lahmer, Tom}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, issn = {1611-4086}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2799}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170314-27994}, pages = {5}, abstract = {In construction engineering, a schedule's input data, which is usually not exactly known in the planning phase, is considered deterministic when generating the schedule. As a result, construction schedules become unreliable and deadlines are often not met. While the optimization of construction schedules with respect to costs and makespan has been a matter of research in the past decades, the optimization of the robustness of construction schedules has received little attention. In this paper, the effects of uncertainties inherent to the input data of construction schedules are discussed. Possibilities are investigated to improve the reliability of construction schedules by considering alternative processes for certain tasks and by identifying the combination of processes generating the most robust schedule with respect to the makespan of a construction project.}, subject = {Angewandte Informatik}, language = {en} } @phdthesis{Gerold, author = {Gerold, Fabian}, title = {Konzepte zur interaktiven Entwurfsraum-Exploration im Tragwerksentwurf}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2153}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20140408-21532}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {101}, abstract = {Der Entwurfsraum f{\"u}r den Entwurf eines Tragwerks ist ein n-dimensionaler Raum, der aus allen freien Parametern des Modells aufgespannt wird. Traditionell werden nur wenige Punkte dieses Raumes durch eine numerische (computergest{\"u}tzte) Simulation evaluiert, meist auf Basis der Finite-Elemente-Methode. Mehrere Faktoren f{\"u}hren dazu, dass heute oft viele Revisionen eines Simulationsmodells durchlaufen werden: Zum einen ergeben sich oft Planungs{\"a}nderungen, zum anderen ist oft die Untersuchung von Planungsalternativen und die Suche nach einem Optimum w{\"u}nschenswert. In dieser Arbeit soll f{\"u}r ein vorhandenes Finite-Elemente-Framework die sequentielle Datei-Eingabeschnittstelle durch eine Netzwerkschnittstelle ersetzt werden, die den Erfordernissen einer interaktiven Arbeitsweise entspricht. So erlaubt die hier konzipierte Schnittstelle interaktive, inkrementelle Modell{\"a}nderungen sowie Status- und Berechnungsergebnis-Abfragen durch eine bidirektionale Schnittstelle. Die Kombination aus interaktiver numerischer Simulation und Interoperabilit{\"a}t durch die Anwendung von Konzepten zur Bauwerks-Informations-Modellierung im Tragwerksentwurf ist Ziel dieser Dissertation. Die Beschreibung der Konzeption und prototypischen Umsetzung ist Gegenstand der schriftlichen Arbeit.}, subject = {Interaktive numerische Simulation}, language = {de} } @phdthesis{Stein, author = {Stein, Peter}, title = {Procedurally generated models for Isogeometric Analysis}, publisher = {Universit{\"a}tsverlag}, address = {Weimar}, isbn = {978-3-86068-488-7}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1848}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130212-18483}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {82}, abstract = {Increasingly powerful hard- and software allows for the numerical simulation of complex physical phenomena with high levels of detail. In light of this development the definition of numerical models for the Finite Element Method (FEM) has become the bottleneck in the simulation process. Characteristic features of the model generation are large manual efforts and a de-coupling of geometric and numerical model. In the highly probable case of design revisions all steps of model preprocessing and mesh generation have to be repeated. This includes the idealization and approximation of a geometric model as well as the definition of boundary conditions and model parameters. Design variants leading to more resource-efficient structures might hence be disregarded due to limited budgets and constrained time frames. A potential solution to above problem is given with the concept of Isogeometric Analysis (IGA). Core idea of this method is to directly employ a geometric model for numerical simulations, which allows to circumvent model transformations and the accompanying data losses. Basis for this method are geometric models described in terms of Non-uniform rational B-Splines (NURBS). This class of piecewise continuous rational polynomial functions is ubiquitous in computer graphics and Computer-Aided Design (CAD). It allows the description of a wide range of geometries using a compact mathematical representation. The shape of an object thereby results from the interpolation of a set of control points by means of the NURBS functions, allowing efficient representations for curves, surfaces and solid bodies alike. Existing software applications, however, only support the modeling and manipulation of the former two. The description of three-dimensional solid bodies consequently requires significant manual effort, thus essentially forbidding the setup of complex models. This thesis proposes a procedural approach for the generation of volumetric NURBS models. That is, a model is not described in terms of its data structures but as a sequence of modeling operations applied to a simple initial shape. In a sense this describes the "evolution" of the geometric model under the sequence of operations. In order to adapt this concept to NURBS geometries, only a compact set of commands is necessary which, in turn, can be adapted from existing algorithms. A model then can be treated in terms of interpretable model parameters. This leads to an abstraction from its data structures and model variants can be set up by variation of the governing parameters. The proposed concept complements existing template modeling approaches: templates can not only be defined in terms of modeling commands but can also serve as input geometry for said operations. Such templates, arranged in a nested hierarchy, provide an elegant model representation. They offer adaptivity on each tier of the model hierarchy and allow to create complex models from only few model parameters. This is demonstrated for volumetric fluid domains used in the simulation of vertical-axis wind turbines. Starting from a template representation of airfoil cross-sections, the complete "negative space" around the rotor blades can be described by a small set of model parameters, and model variants can be set up in a fraction of a second. NURBS models offer a high geometric flexibility, allowing to represent a given shape in different ways. Different model instances can exhibit varying suitability for numerical analyses. For their assessment, Finite Element mesh quality metrics are regarded. The considered metrics are based on purely geometric criteria and allow to identify model degenerations commonly used to achieve certain geometric features. They can be used to decide upon model adaptions and provide a measure for their efficacy. Unfortunately, they do not reveal a relation between mesh distortion and ill-conditioning of the equation systems resulting from the numerical model.}, subject = {NURBS}, language = {en} } @phdthesis{Tauscher2011, author = {Tauscher, Eike}, title = {Vom Bauwerksinformationsmodell zur Terminplanung - Ein Modell zur Generierung von Bauablaufpl{\"a}nen}, isbn = {978-3-86068-452-8}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1466}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20110927-15572}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2011}, abstract = {Die effiziente und zielgerichtete Ausf{\"u}hrung von Bauvorhaben wird in hohem Maße von der zugrunde liegenden Bauablaufplanung beeinflusst. Dabei ist unter Verwendung herk{\"o}mmlicher Methoden und Modelle die Planung des Bauablaufs ein zumeist aufw{\"a}ndiger und fehlertr{\"a}chtiger Prozess. Am Ende der gegenw{\"a}rtig {\"u}blichen Vorgehensweise f{\"u}r die Planung eines Bauablaufs erfolgt lediglich die Dokumentation des Endergebnisses. M{\"o}gliche Ablaufalternativen, die im Verlauf der Planung betrachtet wurden, sind im resultierenden Bauablaufplan nicht enthalten und gehen verloren. Eine formale Kontrolle des geplanten Bauablaufs hinsichtlich seiner Vollst{\"a}ndigkeit ist nur begrenzt m{\"o}glich, da beispielsweise existierende Methoden der 4D-Visualisierung derzeit nicht ausreichend in den Prozess der Planung von Bauabl{\"a}ufen integriert sind. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines neuen Modells f{\"u}r die Unterst{\"u}tzung der Bauablaufplanung. Daf{\"u}r wird der gr{\"o}ßtenteils manuelle Vorgang der Bauablaufplanung auf Basis verf{\"u}gbarer Bauwerksinformationsmodelle (BIM) weitestgehend automatisiert und die Methodik der 4D-Animation in den Prozess der Bauablaufplanung integriert. Ausgehend von in einer Erfahrungsdatenbank gespeicherten Informationen werden auf Basis einer {\"A}hnlichkeitsermittlung Bauteilen des betrachteten BIM geeignete Vorg{\"a}nge zugeordnet und mittels Algorithmen der Graphentheorie ein Workflowgraph aller m{\"o}g\-lichen Bauablaufvarianten generiert. Aufgrund der vorgenommenen Kopplung des Bauablaufplans mit Bauteilen eines BIM und der visuellen Darstellung des Bauablaufs kann vom Planer im Rahmen der Modellierungsgenauigkeit des BIM auf die Vollst{\"a}ndigkeit des Bauablaufplans geschlossen werden. Dies erm{\"o}glicht dem Anwender ein hohes Maß an Kontrolle des geplanten Bauablaufs bereits innerhalb der Planungsphase. Weiterhin unterst{\"u}tzt das entwickelte Modell die Integration von Ablaufvarianten, was deren Gegen{\"u}berstellung erm{\"o}glicht und die Wiederverwendbarkeit bereits geplanter Bauabl{\"a}ufe durch eine entsprechend ausgerichtete Abbildung des Modells. Die Anwendbarkeit des erarbeiteten Modells wird anhand einer prototypischen Implementierung nachgewiesen und anhand eines Praxisbeispiels verifiziert.}, subject = {Terminplanung}, language = {de} } @inproceedings{TheilerTauscherTulkeetal., author = {Theiler, Michael and Tauscher, Eike and Tulke, Jan and Riedel, Thomas}, title = {Boolesche Operationen f{\"u}r die Visualisierung von IFC-Geb{\"a}udemodellen}, series = {Forum Bauinformatik 2010}, booktitle = {Forum Bauinformatik 2010}, editor = {Kr{\"a}mer, Torsten}, publisher = {Shaker Verlag}, address = {Aachen}, isbn = {978-3-8322-9456-4}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1815}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130107-18151}, pages = {251 -- 258}, abstract = {Die Planung von komplexen Bauwerken erfolgt zunehmend mit Planungswerkzeugen, die den Export von Bauwerksinformationen im STEP-Format auf Grundlage der IFC (Industry Foundation Classes) erlauben. Durch die Verf{\"u}gbarkeit dieser Schnittstelle ist es m{\"o}glich, Bauwerksinformationen f{\"u}r die weiterf{\"u}hrende Verarbeitung zu verwenden. Zur Visualisierung der geometrischen Daten stehen innerhalb der IFC verschiedene geometrische Modelle f{\"u}r die Darstellung von Bauteilen zur Verf{\"u}gung. Unter anderem werden f{\"u}r das „Ausschneiden" von {\"O}ffnungen aus Bauteilen (z.B. f{\"u}r Fenster und T{\"u}ren) geometrische boolesche Operationen ben{\"o}tigt. Gegenstand des Beitrags ist die Vorstellung eines Algorithmus zur Berechnung von booleschen Operationen auf Basis eines triangulierten B-Rep (Boundary Representation) Modells nach HUBBARD (1990). Da innerhalb von IFC-Geb{\"a}udemodellen Bauteile oft das Resultat mehrerer boolescher Operationen sind (z.B. um mehrere Fenster{\"o}ffnungen von einer gegebenen Wand abzuziehen), wurde der Algorithmus von Hubbard angepasst, sodass mehrere boolesche Operationen gleichzeitig berechnet werden k{\"o}nnen. Durch diese Optimierung wird eine deutliche Reduzierung der ben{\"o}tigten Berechnungen und somit der Rechenzeit erreicht.}, subject = {IFC}, language = {de} } @misc{Theiler, author = {Theiler, Michael}, title = {Documentation and conceptual development of software components for the execution of geometric Boolean set operations on the basis of Java3D}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1943}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130603-19430}, pages = {50}, abstract = {Complex buildings and other structures are cumulatively planned with software that supports the export of building information in the STEP-format on the basis of the IFC (Industry Foundation Classes). Because of the availability of this interface, it is possible to use the data of a building for further processing. Within the IFC, several geometrical models for the visualization of building elements are provided. Among others, geometric Boolean set operations are needed to "subtract" openings from building elements (e.g. for windows or doors) - CSG (Constructive Solid Geometry). Therefore, software components based on the algorithms [Laidlaw86] and [Hubbard90] were developed at the professorship Informatik im Bauwesen that support these functionalities on the basis of Java3D. However, it turned out in praxis, that these components are numerically instable and that there is no acceptable robustness or tolerance of errors. This is caused by mistakes in the implementation (bugs) as well as the insufficient handling of numerical inaccuracies. Further, a verification and, where applicable, a correction of qualitative substandard initial data is missing. Prior to this student research project, the implementation of a self-contained application for a visual error control was initiated. This tool visualizes several program steps and their corresponding data. With use of this tool, the implemented algorithms can be analyzed in detail. The papers [Laidlaw86] and [Hubbard90] are unsatisfactory describing some essential steps of the algorithm as well as implementation details to execute Boolean set operations on the basis of a B-rep (Boundary Representation) model. Hence, the algorithm should be documented comprehensible with the help of figures and pseudo code. Moreover, problems within the existing implementation shall be identified and possible solution strategies shall be provided.}, subject = {Boolean Operations}, language = {en} } @misc{Theiler, type = {Master Thesis}, author = {Theiler, Michael}, title = {Interaktive Visualisierung von Qualit{\"a}tsdefiziten komplexer Bauwerksinformationsmodelle auf Basis der Industry Foundation Classes (IFC) in einer webbasierten Umgebung}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1786}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20121214-17869}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {93}, abstract = {Der inhaltlichen Qualit{\"a}tssicherung von Bauwerksinformationsmodellen (BIM) kommt im Zuge einer stetig wachsenden Nutzung der verwendeten BIM f{\"u}r unterschiedliche Anwen-dungsf{\"a}lle eine große Bedeutung zu. Diese ist f{\"u}r jede am Datenaustausch beteiligte Software dem Projektziel entsprechend durchzuf{\"u}hren. Mit den Industry Foundation Classes (IFC) steht ein etabliertes Format f{\"u}r die Beschreibung und den Austausch eines solchen Modells zur Verf{\"u}gung. F{\"u}r den Prozess der Qualit{\"a}tssicherung wird eine serverbasierte Testumgebung Bestandteil des neuen Zertifizierungsverfahrens der IFC sein. Zu diesem Zweck wurde durch das „iabi - Institut f{\"u}r angewandte Bauinformatik" in Zusammenarbeit mit „buildingSMART e.V." (http://www.buildingsmart.de) ein Global Testing Documentation Server (GTDS) implementiert. Der GTDS ist eine, auf einer Datenbank basierte, Web-Applikation, die folgende Intentionen verfolgt: • Bereitstellung eines Werkzeugs f{\"u}r das qualitative Testen IFC-basierter Modelle • Unterst{\"u}tzung der Kommunikation zwischen IFC Entwicklern und Anwendern • Dokumentation der Qualit{\"a}t von IFC-basierten Softwareanwendungen • Bereitstellung einer Plattform f{\"u}r die Zertifizierung von IFC Anwendungen Gegenstand der Arbeit ist die Planung und exemplarische Umsetzung eines Werkzeugs zur interaktiven Visualisierung von Qualit{\"a}tsdefiziten, die vom GTDS im Modell erkannt wurden. Die exemplarische Umsetzung soll dabei aufbauend auf den OPEN IFC TOOLS (http://www.openifctools.org) erfolgen.}, subject = {BIM}, language = {de} } @inproceedings{TheilerTauscherTulkeetal., author = {Theiler, Michael and Tauscher, Eike and Tulke, Jan and Riedel, Thomas}, title = {Visualisierung von IFC-Objekten mittels Java3D}, series = {Forum Bauinformatik 2009}, booktitle = {Forum Bauinformatik 2009}, editor = {von Both, Petra and Koch, Volker}, publisher = {Universit{\"a}tsverlag}, address = {Karlsruhe}, isbn = {978-3-86644-396-9}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1814}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130107-18149}, pages = {149 -- 159}, abstract = {Die Planung komplexer Bauwerke erfolgt zunehmend mit rechnergest{\"u}tzten Planungswerkzeugen, die den Export von Bauwerksinformationen im STEP-Format auf Grundlage der Industry Foundation Classes (IFC) erm{\"o}glichen. Durch die Verf{\"u}gbarkeit dieser Schnittstelle ist es m{\"o}glich, Bauwerksinformationen f{\"u}r eine weiterf{\"u}hrende applikations{\"u}bergreifende Verarbeitung bereitzustellen. Ein großer Teil der bereitgestellten Informationen bezieht sich auf die geometrische Beschreibung der einzelnen Bauteile. Um den am Bauprozess Beteiligten eine optimale Auswertung und Analyse der Bauwerksinformationen zu erm{\"o}glichen, ist deren Visualisierung unumg{\"a}nglich. Das IFC-Modell stellt diese Daten mit Hilfe verschiedener Geometriemodelle bereit. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Visualisierung von IFC-Objekten mittels Java3D. Er beschr{\"a}nkt sich dabei auf die Darstellung von Objekten, deren Geometrie mittels Boundary Representation (Brep) oder Surface-Model-Repr{\"a}sentation beschrieben wird.}, subject = {IFC}, language = {de} } @phdthesis{Richter2009, author = {Richter, Torsten}, title = {Konzepte f{\"u}r den Einsatz versionierter Objektmodelle im Bauwesen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1413}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100115-14935}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Bauwerke sind in der Regel Unikate, f{\"u}r die meist eine komplette und aufw{\"a}ndige Neuplanung durchzuf{\"u}hren ist. Der Umfang und die Verschiedenartigkeit der einzelnen Planungsaufgaben bedingen ein paralleles Arbeiten der beteiligten Fachplaner. Dar{\"u}ber hinaus ist die Bauplanung ein kreativer und iterativer Prozess, der durch h{\"a}ufige {\"A}nderungen des Planungsmaterials und Abstimmungen zwischen den Fachplanern gekennzeichnet ist. Mithilfe von speziellen Fachanwendungen erstellen die Planungsbeteiligten verschiedene Datenmodelle, zwischen denen fachliche Abh{\"a}ngigkeiten bestehen. Ziel der Arbeit ist es, die Konsistenz der einzelnen Fachmodelle eines Bauwerks sicherzustellen, indem Abh{\"a}ngigkeiten auf Basis von Objektversionen definiert werden. Voraussetzung daf{\"u}r ist, dass die Fachanwendungen nach dem etablierten Paradigma der objektorientierten Programmierung entwickelt wurden. Das sequentielle und parallele Arbeiten mehrerer Fachplaner wird auf Basis eines optimistischen Zugriffsmodells unterst{\"u}tzt, das ohne Schreibsperren auskommt. Weiterhin wird die Historie des Planungsmaterials gespeichert und die Definition von rechtsverbindlichen Freigabest{\"a}nden erm{\"o}glicht. Als Vorbild f{\"u}r die Systemarchitektur diente das Softwarekonfigurationsmanagement, dessen Versionierungsansatz meist auf einem Client-Server-Modell beruht. Die formale Beschreibung des verwendeten Ansatzes wird {\"u}ber die Mengenlehre und Relationenalgebra vorgenommen, so dass er allgemeing{\"u}ltig und technologieunabh{\"a}ngig ist. Auf Grundlage dieses Ansatzes werden Konzepte f{\"u}r den Einsatz versionierter Objektmodelle im Bauwesen erarbeitet und mit einer Pilotimplementierung basierend auf einer Open-Source-Ingenieurplattform an einem praxisnahen Szenario verifiziert. Beim Entwurf der Konzepte wird besonderer Wert auf die Handhabbarkeit der Umsetzung gelegt. Das betrifft im Besonderen die hierarchische Strukturierung des Projektmaterials, die ergonomische Gestaltung der Benutzerschnittstellen und der Erzielung von geringen Anwortzeiten. Diese Aspekte sind eine wichtige Voraussetzung f{\"u}r die Effizienz und Akzeptanz von Software im praktischen Einsatz. Bestehende Fachanwendungen k{\"o}nnen durch geringen Entwicklungsaufwand einfach in die verteilte Umgebung integriert werden, ohne sie von Grund auf programmieren zu m{\"u}ssen.}, subject = {Computer Supported Cooperative Work}, language = {de} } @phdthesis{Tulke2009, author = {Tulke, Jan}, title = {Kollaborative Terminplanung auf Basis von Bauwerksinformationsmodellen}, isbn = {978-3-86068-416-0}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1424}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20100805-15135}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2009}, abstract = {Im Rahmen des sich derzeit vollziehenden Wandels von der segmentierten, zeichnungsorientierten zur integrierten, modellbasierten Arbeitsweise bei der Planung von Bauwerken und ihrer Erstellung werden Computermodelle nicht mehr nur f{\"u}r die physikalische Simulation des Bauwerksverhaltens, sondern auch zur Koordination zwischen den einzelnen Planungsdisziplinen und Projektbeteiligten genutzt. Die gemeinsame Erstellung und Nutzung dieses Modells zur virtuellen Abbildung des Bauwerks und seiner Erstellungsprozesse, das sog. Building Information Modeling (BIM), ist dabei zentraler Bestandteil der Planung. Die Integration der Terminplanung in diese Arbeitsweise erfolgt bisher jedoch nur unzureichend, meist lediglich in der Form einer nachgelagerten 4D-Simulation zur Kommunikation der Planungsergebnisse. Sie weist damit im Verh{\"a}ltnis zum entstehenden Zusatzaufwand einen zu geringen Nutzen f{\"u}r den Terminplaner auf. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die tiefere Einbettung der Terminplanung in die modellbasierte Arbeitsweise. Auf Basis einer umfassende Analyse der Rahmenbedingungen und des Informationsbedarfs der Terminplanung werden Konzepte zur effizienten Wiederverwendung von im Modell gespeicherten Daten mit Hilfe einer Verkn{\"u}pfungssprache, zum umfassenden Datenaustausch auf Basis der Industry Foundation Classes (IFC) und f{\"u}r das {\"A}nderungsmanagement mittels einer Versionierung auf Objektebene entwickelt.Die f{\"u}r die modellbasierte Terminplanung relevanten Daten und ihre Beziehungen zueinander werden dabei formal beschrieben sowie die Kompatibilit{\"a}t ihrer Granularit{\"a}t durch eine Funktionalit{\"a}t zur Objektteilung sichergestellt. Zur zielgenauen Extraktion von Daten werden zudem Algorithmen f{\"u}r r{\"a}umliche Anfragen entwickelt. Die vorgestellten Konzepte und ihre Anwendbarkeit werden mittels einer umfangreichen Pilotimplementierung anhand von mehreren Praxisbeispielen demonstriert und somit deren praktische Relevanz und Nutzen nachgewiesen.}, subject = {Terminplanung}, language = {de} }