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Der Planungsprozess im Konstruktiven Ingenieurbau ist gekennzeichnet durch drei sich zyklisch wiederholende Phasen: die Phase der Aufgabenverteilung, die Phase der parallelen Bearbeitung mit entsprechenden Abstimmungen und die Phase der Zusammenführung der Ergebnisse. Die verfügbare Planungssoftware unterstützt überwiegend nur die Bearbeitung in der zweiten Phase und den Austausch der Datenbestände durch Dokumente. Gegenstand der Arbeit ist die Entwicklung einer Systemarchitektur, die in ihrem Grundsatz alle Phasen der verteilten Bearbeitung und unterschiedliche Arten der Kooperation (asynchron, parallel, wechselseitig) berücksichtigt und bestehende Anwendungen integriert. Das gemeinsame Arbeitsmaterial der Beteiligten wird nicht als Dokumentmenge, sondern als Menge von Objekt- und Elementversionen und deren Beziehungen abstrahiert. Elemente erweitern Objekte um applikationsunabhängige Eigenschaften (Features). Für die Bearbeitung einer Aufgabe werden Teilmengen auf Basis der Features gebildet, für deren Elemente neue Versionen abgeleitet und in einen privaten Arbeitsbereich geladen werden. Die Bearbeitung wird auf Operationen zurückgeführt, mit denen das gemeinsame Arbeitsmaterial konsistent zu halten ist. Die Systemarchitektur wird formal mit Mitteln der Mathematik beschrieben, verfügbare Technologie beschrieben und deren Einsatz in einem Umsetzungskonzept dargestellt. Das Umsetzungskonzept wird pilothaft implementiert. Dies erfolgt in der Umgebung des Internet in der Sprache Java unter Verwendung eines Versionsverwaltungswerkzeuges und relationalen Datenbanken.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Produktmodell erstellt, dass unter Anwendung des Programmes Autodesk Revit 2011 eine objektorientierte Bearbeitung ermöglichte, um alle im Modell vorhanden Informationen vielseitig nutzen zu können. Eine formale Beschreibung der Bauteilklassen, der vorliegenden Eisenbahnbrücke, mit Hilfe der Modellierungssprache SysML, diente als Ausgangsbasis für die Umsetzung der relevanten Familien und deren Parameter zum endgültigen Produktmodell. Außerdem wurde das Attribut „Bauverfahren“ hinzugefügt. Dadurch können jedem Objekt, welches durch das Attribut „Bauverfahren“ ergänzt wurde, weitere Daten entnommen und es kann ebenso vervollständigt werden. Dies sind z.B. Prozessabläufe, Kostenwerte, Zeitauf-wandswerte und Ressourcenerfordernisse. Die Notation in SysMl der zu gebrauchenden Information und Daten um das Produkt generieren zu können, ist ein wichtiger erleich-ternder Prozess, der direkt nachvollziehen lässt, in welchem Zusammenhang manche Ob-jekte und Klassen stehen und durch welche Operationen diese gekennzeichnet sind. Au-ßerdem ist somit eine gute Übersicht gegeben welche Parameter einer Familie angehören. Ein wichtiger Faktor, um optimale Ziele im Baugeschehen und der objektorientierten Betrachtung zu erreichen, ist dabei die ständige Aktualisierung und Aufbereitung der Daten, was durch die Nutzung technischer Datenbanken realisiert wird. Dabei sind gerade die projektunabhängigen Informationen sehr wertvoll, da diese immer wieder auf andere Projekte angewandt werden können und somit keine Arbeitswiederholungen erfolgen müssen, wie dies sehr oft der Fall in der Baupraxis ist, da Kalkulationen von Preisen und Terminpläne meist in separaten Planungsprozessen entstehen. Ebenfalls sollten all diese beschreibenden Eigenschaften im konstruierten Produktmodell schon enthalten sein, um daraus ein Ablaufmodell generieren zu können. Das Ziel, keine redundanten Datengene-rierungen und Bearbeitungsschritte durch eine modellbasierte Ausrichtung des Ablaufes der Objekte zu haben, ist derzeit meist noch nicht der Anwendungsfall. Daher bedarf ei-nem prinzipiellen Umdenken in der Baubranche, und digitale 3D-Modelle sollten mehr an Bedeutung gewinnen, da Vorteile, wie • Visualisierung • Renderings • Clash Detection • keine Medienbrüche • zeichnungsorientierte Bauablaufplanung und Ausführung, dafür sprechen.

Bauwerke sind in der Regel Unikate, für die meist eine komplette und aufwändige Neuplanung durchzuführen ist. Der Umfang und die Verschiedenartigkeit der einzelnen Planungsaufgaben bedingen ein paralleles Arbeiten der beteiligten Fachplaner. Darüber hinaus ist die Bauplanung ein kreativer und iterativer Prozess, der durch häufige Änderungen des Planungsmaterials und Abstimmungen zwischen den Fachplanern gekennzeichnet ist. Mithilfe von speziellen Fachanwendungen erstellen die Planungsbeteiligten verschiedene Datenmodelle, zwischen denen fachliche Abhängigkeiten bestehen. Ziel der Arbeit ist es, die Konsistenz der einzelnen Fachmodelle eines Bauwerks sicherzustellen, indem Abhängigkeiten auf Basis von Objektversionen definiert werden. Voraussetzung dafür 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 unterstützt, das ohne Schreibsperren auskommt. Weiterhin wird die Historie des Planungsmaterials gespeichert und die Definition von rechtsverbindlichen Freigabeständen ermöglicht. Als Vorbild für die Systemarchitektur diente das Softwarekonfigurationsmanagement, dessen Versionierungsansatz meist auf einem Client-Server-Modell beruht. Die formale Beschreibung des verwendeten Ansatzes wird über die Mengenlehre und Relationenalgebra vorgenommen, so dass er allgemeingültig und technologieunabhängig ist. Auf Grundlage dieses Ansatzes werden Konzepte für 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 für die Effizienz und Akzeptanz von Software im praktischen Einsatz. Bestehende Fachanwendungen können durch geringen Entwicklungsaufwand einfach in die verteilte Umgebung integriert werden, ohne sie von Grund auf programmieren zu müssen.