Reaktive Bauablaufplanung auf Basis baulogistischer Ist-Kenndaten
Final Report Abstract
Die Bauablaufplanung definiert die einzelnen Bauprozesse inkl. Termine, Reihenfolgen und notwendigen Ressourcen, die zur Ausführung der definierten Bauleistungen festgelegt werden. Aufgrund von aktuellen Informationen über den Baufortschritt kann der Bauablaufplan auch zur Analyse von möglichen Terminabweichungen verwendet werden. Abweichungen können zum Beispiel entstehen, wenn logistische Prozesse nicht wie geplant ausgeführt werden. Logistische Störungen können beispielsweise durch nicht verfügbare Personalressourcen, Verspätungen bei der Lieferungen von Materialien oder durch Ausfälle von wichtigen Baumaschinen auftreten. Welche Auswirkungen logistische Störungen auf den gesamten Bauablauf haben können, kann nur auf Basis des aktuellen Baufortschritts und dem zugrundliegenden Bauablaufplan ermittelt werden. Falls identifiziert wird, dass bestimmte Termine auf Grund von logistischen Problemen nicht eingehalten werden können, sollte der Bauablaufplan geeignet angepasst werden. Hierbei können verschiedene Maßnahmen, wie zum Beispiel Überstunden, zusätzliche Baumaschinen oder die Änderung von bestimmten Prozessreihenfolgen, in Betracht gezogen werden. Wird ein sogenannter Soll-Bauablaufplan auf Grund von aktuellen Informationen angepasst, kann von einer reaktiven Bauablaufplanung gesprochen werden. Aktuell ist die Erfassung von aktuellen baulogistischen Informationen und deren Integration in den vorhandenen Soll-Bauablaufplan ein überwiegend manueller und sehr aufwendiger Vorgang. Des Weiteren werden in der Regel die inhärenten Unsicherheiten in den erfassten Ist-Kenndaten nicht ausreichend analysiert. Im Rahmen des abgeschlossenen Forschungsprojektes wurde erstmalig ein Konzept für eine reaktive, simulationsgestützte Bauablaufplanung für den Hochbau unter Verwendung aktueller baulogistischer Ist-Kenndaten entwickelt. Dieses ermöglicht eine systematische und transparente Aktualisierung und Anpassung von Bauablaufplänen. Die baulogistischen Ist-Kenndaten, welche Informationen über verfügbare und qualifizierte Ressourcen liefern, werden unter Einsatz geeigneter AutoID-Techniken erfasst. Abhängig vom Erfassungszeitpunkt können die baulogistischen Informationen mit gewissen Unsicherheiten behaftet sein. Daher wurden Methoden zur regelbasierte und interaktiven Aufbereitung dieser Unsicherheiten entwickelt. Anschließend werden diese Ist-Kenndaten in methodisch abgesicherter Art und Weise in ein Ereignis-diskretes Bauablaufsimulationsmodell als modifizierte Ressourcenrestriktionen integriert. Mit Hilfe von Simulationsstudien können die baulogistischen Ist-Kenndaten bzgl. möglicher Terminabweichungen bewertet werden. Falls signifikante Abweichungen ermittelt wurden, kann eine systematische simulationsgestützte Anpassung bzw. Optimierung des Bauablaufplans erfolgen. Hierzu wurden Methoden entwickelt, so dass der Bauablaufplan so gezielt und gering wie möglich aktualisiert wird. Durch die Formalisierung von zusätzlichen Restriktionen, können bestimmte Abschnitte und spezielle Eigenschaften des Bauablaufplans relaxiert bzw. fixiert werden. Des Weiteren ist es möglich, verschiedene Optimierungskriterien für die Anpassung des Bauablaufplans zu definieren. Hierzu gehören zum Beispiel die Minimierung von Terminabweichungen, zusätzlichen Kosten oder Reihenfolgenänderung von geplanten Prozessen. Die simulationsgestützte Anpassung ist somit ein multikriterielles Optimierungsproblem, welches unter Verwendung eines evolutionären Algorithmus näherungsweise gelöst werden kann. Auf Grund der Komplexität des Optimierungsproblems wurde ein Cloud-Dienst entwickelt, um Lösungen in einer verteilten Umgebung ermitteln zu können. Ein solcher reaktiv angepasster Ablaufplan kann anschließend als neuer Soll-Bauablaufplan zur Steuerung des Bauprojektes verwendet werden.
Publications
- (2012): Adjusted recombination operator for simulationbased construction schedule optimization, in: Proceedings of the Winter Simulation Conference 2012, Berlin, 09.-12. Dezember 2012
Szczesny, K.; Hamm, M.; König, M.
(See online at https://doi.org/10.1109/WSC.2012.6465225) - (2013): Integration of uncertain real-time logistics data for reactive scheduling using fuzzy set theory, in: Proc. of the 30th International Symposium of Automation and Robotics in Construction and Mining (ISARC 2013), Montréal, Kanada, 11.-15. August 2013, S. 691-698
Szczesny, K.; König, M.; Laußat, L.; Helmus, M.
- (2013): Modellierung und Simulation unscharfer und unsicherer baulogistischer Randbedingungen auf Basis der Fuzzy-Theorie, in: Simulation in Produktion und Logistik. Entscheidungsunterstützung von der Planung bis zur Steuerung, Tagungsband zur 15. ASIM Fachtagung, HNI-Verlagsschriftenreihe, Paderborn, Bd. 316, 09.-11. Oktober 2013, S. 549-558
Szczesny, K.; König, M.; Laußat, L.; Helmus, M.
- (2013): Processes of ID-based linking of structural relevant construction phase data to planning phase data using auto-ID techniques, in: Research and Applications in Structural Engineering, Mechanics and Computation, Tagungsband zur 5. SEMC-Konferenz, Kapstadt, Südafrika, 02.-04. September 2013, S. 1807-1812
Laußat, L.; Kelm, A.; Meins-Becker, A.; Helmus, M.
- (2013): Uncertain and real-time construction logistic data for proactive-reactive simulation-based scheduling, in: New Developments in Structural Engineering and Construction, Tagungsband zur ISEC-Konferenz 07, Honolulu, USA, 18.- 23. Juni 2013, Research Publishing, S. 1273-1278
Laußat, L.; Helmus, M.
- (2013): RFID und BIM - Konsistente Datenerkennung in modellbasierten Planungs-, Arbeitsvorbereitungs- und Logistikprozessen, in: Bauingenieur, Jahresausgabe 2013/2014, S. 91-100
Helmus, M.; Bredehorn, J.; Kelm, A.; Laußat, L.; Meins-Becker, A.
- (2014): Formalizing a Procedure for Generating Uncertain Resource Availability Assumptions Based on Real Time Logistic Data Capturing with Auto-ID Systems for Reactive Scheduling, in: Proceedings of the XII. International Conference on Civil Engineering (ICCE), Venedig, Italien, 13.-14. November 2014, International Science Index Vol. 8 No. 11 Part II, eISSN 1307-6892, S. 404-409
Laußat, L.; Helmus, M.; Szczesny, K.; König, M.
(See online at https://doi.org/10.5281/zenodo.1096640) - (2014): Reactive Adaptation Of Construction Schedules By Applying Simulation-based Optimization, in: 31st International Symposium of Automation and Robotics in Construction and Mining (ISARC 2014) Proceedings, Sydney, Australien, 09.- 11. Juli 2014, S. 632-639
Szczesny, K.; König, M.
(See online at https://doi.org/10.22260/ISARC2014/0084) - (2015): Reactive scheduling based on actual logistics data by applying simulation-based optimization, Visualization in Engineering, 3(10), 2015
Szczesny, K.; König, M.
(See online at https://doi.org/10.1186/s40327-015-0020-8)
