Expertensysteme und industrielle Facharbeit: ein Gutachten über denkbare qualifiktorische Auswirkungen von Expertensystemen in der fertigenden Industrie ; erstellt im Auftrag der Enquete-Kommission "Technikfolgenabschätzung und -bewertung" des Deutschen Bundestages

Zwar liegen bisher keine einigermaßen gesicherten empirischen Befunde über die Folgen des Einsatzes von Expertensystemen auf die - direkt oder indirekt - betroffenen Fachkräfte in der Industrie vor. Doch besteht ein hohes arbeits- und technologiepolitisches Interesse daran, möglichst früh den 'Korridor' denkbarer Effekte abzustecken, um genügend Zeit für eventuell wünschbare steuernde Interventionen zu gewinnen. Zu diesem Zweck postuliert das Gutachten, das im Auftrag des Enquete-Ausschusses des Deutschen Bundestages erstellt wurde, daß (1) der Einsatz von Expertensystemen Bestandteil und Fortführung betrieblicher Rationalisierungspolitiken und -maßnahmen tayloristischer oder auch nicht-tayloristischer Art ist (genauer: sein wird), und daß (2) Innovationseuphorie, Einführungsdruck sowie das Fehlen einer realistischen Konzeption der Qualifikation industrieller Fachkräfte ein verbreitetes Risiko überschätzter Leistungsfähigkeit von Expertensystemen begründen. Auf der Grundlage dieser beiden Annahmen werden vier 'immaginäre Fallbeispiele' konstruiert, mit deren Hilfe dann - verallgemeinernd - vor allem die Gefahr von nicht-intendierten und unerwarteten Folgewirkungen zu demonstrieren ist, die zumeist sowohl die Fachkräfte wie die Betriebe treffen würden

Contribution to solving engineering design tasks using evolutionary algorithms

In der vorliegenden Arbeit erfolgt die Anwendung Evolutionärer Algorithmen an baupraktischen Problemen. Der Einfluss unterschiedlicher Selektionsmethoden, Rekombinationsmethoden sowie der Einfluss von Mutation und Populationsgröße auf Sucheffizienz und Ergebnis werden erörtert. Die erzielten Erkenntnisse fliessen in die Definition Evolutionärer Strategiewerte ein, die als Grundlage für die Formulierung eines robusten Evolutionären Algorithmus dienen. Evolutionäre Algorithmen werden mit einem wachstumsorientierten Algorithmus erweitert (hybride Evolutionäre Algorithmen), um eine Steigerung der Effizienz bei der Lösungssuche zu erzielen. An ausgewählten Stahlkonstruktionen - Hallen, Wassertank, Dachkonstruktion - wird die Leistungsfähigkeit von robusten Evolutonären Algorithmen und den entwickelten hybriden Evolutionären Algorithmus überprüft.In the dissertation the application of evolutionary algorithms on practical construction problems is discussed. Here, the results of different methods of selection and recombination as well as mutation and population size are compared with the aim to show how they influence the efficiency and results. The insight gained are used for the definition of evolutionary strategy parameters, which form the basis of a robust evolutionary algorithm. In order to increase the efficiency of the search for solutions, evolutionary algorithms are extended with a growth oriented algorithm (hybrid evolutionary algorithm). At selected steel structures - halls, water tank, roof structure - the efficiency by the robust evolutionary algorithms and the developed hybrid evolutionary algorithms is examined

Plausibility in the Planning Process, Conversion and Reuse as Optimization Tasks

Die Bauaufgaben der Zukunft liegen in der Auseinandersetzung mit bestehender Architektur. Die planerische Herausforderung besteht im Verzicht auf den Neubau durch die Umnutzung und den Umbau existenter Gebäude. Umnutzung und Umbau sind Werterhaltungsstrategien, die den Lebenszyklus eines Gebäudes als integralen Bestandteil der Planung betrachten und deren Ziel es ist, ungenutzte Bestandsgebäude durch keine oder wenige bauliche Eingriffe so zu verändern, dass sie einer Weiternutzung zugeführt werden können. Die Umnutzung unterliegt der Prämisse, dass an den Gebäuden keine baulichen Veränderungen vorgenommen werden, wohingegen der Umbau bauliche Eingriffe gestattet. Als Alternative zum Neubau ist der Erfolg beider Strategien entscheidend davon abhängig, dass der Architekt schon zu Beginn der Planung zu der Entscheidung gelangt, ob sich ein Gebäude unter Anwendung einer der beiden Strategien weiternutzen lässt. Diese Entscheidung wird vom Architekten in der Praxis durch einen Vergleich des Soll-Zustands (Raumprogramm) mit dem Ist-Zustand (Bestandsgrundriss) des Gebäudes getroffen. Die Analyse und Bewertung des Bestandes erfolgt in dieser frühen Phase der Planung in Form von Vorentwurfsskizzen, welche die organisatorischen oder baulichen Veränderungen der Gebäudegrundrisse im Falle einer Weiternutzung darstellen. In dieser Arbeit wird die Hypothese aufgestellt, dass der Vergleich des Raumprogramms mit dem Gebäudegrundriss im Wesentlichen eine kombinatorische Problemstellung darstellt. Unter dieser Annahme wird untersucht, ob durch den Einsatz von Optimierungsverfahren in der Grundrissplanung Lösungen für Umbau- und Umnutzungsaufgaben automatisiert erzeugt werden können. Ziel ist es, durch den computergestützten Einsatz dieser Verfahren zu plausiblen Planungslösungen, die dem Architekten als Grundlage für die weitere Bearbeitung der Planung dienen, zu gelangen.Future building tasks will be focused on the examination of existent architecture. The planner is challenged to forego the design of new buildings in favor of change of use and conversion of present structures. Change of use and conversion are strategies for conserving value that regard the life cycle of a building as an integral part of planning. Their aim is to alter unused structures through no or few architectural changes in such a way that they can again be put to good use. Change of use is limited by the premise that there will be no structural changes to the buildings, whereas conversion permits such alterations. In order to present successful alternatives to new buildings, both strategies strongly depend on the architect, when beginning to plan, to come to a conclusion on whether a building can be used applying one of the strategies. This decision is made by comparing the desired state (room program) of the building with its current state (existing floor plan). In this early stage of planning, the analysis and evaluation of existing buildings is executed in the form of pre-design sketches, which show the organizational or structural changes of the floor plans should the building continue to be used. In this research paper, a hypothesis is proposed which states that the comparison of the room program with the floor plans of a building is essentially a combinatorial problem. Under this assumption it is examined whether solutions for conversion and change-of-use tasks can be produced automatically by the use of optimization processes in floor plan design. The objective is to obtain feasible planning solutions by means of these computer-based processes, which will serve the architect as a basis for the further editing of the plans

Building damage prophylaxis as contribution for quality assurance during the execution of construction

Grundlage der Arbeit bilden eigene aktuelle Bauschadensuntersuchungen in Deutschland. Die jährlichen Mängel- und Schadensbeseitigungskosten betragen auf der Basis ausgewerteter Gutachten 4,1 % der Bauinvestitionen und liegen höher als die bisherigen Angaben der Bauschadensberichte der Bundesregierung. Eine Verbesserung der Bauqualität ist trotz Einführung von Qualitätsmanagementsystemen in den letzten Jahren nicht feststellbar. Diagnose-Werkzeuge aus der stationären Industrie zur Feststellung einer mangelnden Übereinstimmung der geforderten Qualität mit der erreichten Qualität während der Bauausführung sind nicht unmittelbar anwendbar. Aufbauend auf neuen Ansätzen zur interaktiven und interdisziplinären Verdichtung aller Prüfungen wird in dieser Arbeit ein System zur Qualitätssicherung in der Bauausführung aufgezeigt. Dieses wird als System der „Helfenden Prüfungen“ bezeichnet. Grundbausteine sind die Anwendung der „Fehler-Möglichkeits- und -Einfluss-Analyse“ unter Berücksichtigung prozessspezifischer Erfahrungen sowie Prophylaxekriterien, hergeleitet aus Fehlern, Baumängeln und Bauschäden. Das System der „Helfenden Prüfungen“ ist ein dynamisches System zur baubegleitenden Qualitätssicherung in der Bauausführung. Es ermöglicht die Verkettung der Prüfungen verschiedener am Bau Beteiligter aufbauend auf einer Eigenüberwachung durch die Ausführenden. Automatische Vergleiche der Prüfergebnisse und die Transparenz des Systems schaffen mehr Vertrauen zwischen den am Bau Beteiligten. Bei konsequenter Durchführung der abgestimmten Prüfverfahren kann nur ein aktueller Informations- und Wissensstand die Fortführung der Bauleistungen in den Teilprozessen ermöglichen. Die Verifizierung des Systems der „Helfenden Prüfungen“ erfolgte im Rahmen der Forschungsarbeit als baubetriebliches Kommunikationsmodell.Basis of the dissertation are current building damage investigations in Germany. The annual lack and damage repair costs amount to on the basis of evaluated appraisals 4.1 % of the building investments and lie more highly than the past data of the building damage reports of the Federal Government. An improvement of the building quality cannot be recognized despite introduction of quality management systems in the last years. Diagnostic tools from the stationary industry for the statement of an agreement lacking of the demanded quality with the reached quality during the execution of construction are not directly applicable. Constructing on new beginnings for the interactive and interdisciplinary compression of all examinations in this work a system is pointed out for quality assurance in the execution of construction. This is called system of the "helping examinations". Basic modules are deduced from the application of the possibility of “Failure Mode Effects Analyse” with consideration of process specific experiences as well as prophylaxis criteria, from errors, lack of building and building damage. The system of the "helping examinations" is a dynamic system for build-accompanying quality assurance in the execution of construction. It makes the concatenation possible of the examinations more differently at the building of participants constructing on a self-monitoring by the implementing. Automatic comparisons of the inspection results and the transparency of the system create more confidence between at the building took part. At the time of consistent execution of the co-ordinated testing methods only up-to-date information and knowledge conditions can make possible the continuation of building works and supplies in the sub processes. The verification of the system of the "helping examinations" took place in the context of the research work as build-operational communication model

Diagrammatic modelling in design : towards an epistemology of BIM

Die Dissertation befasst sich mit einer erkenntnistheoretischen Untersuchung der Gebäudedatenmodellierung bzw. von building information modelling (BIM) als Entwurfsmedium in der Architektur. Hierzu wird zuerst die Geschichte von BIM als transdisziplinäre, non-lineare Geschichte nachgezeichnet, in der der Transfer von Konzepten und Modellen zwischen Architektur und Informatik den Fokus der Betrachtung abgibt. Sodann wird das architektonische Entwerfen als Erkenntnisprozess beschrieben. Den theoretische Rahmen hierfür bilden die Wissensforschung, der semiotische Pragmatismus und die Urteilstheorie des Modells. In diesem Setting wird dann eine Heuristik von sechs charakteristischen Merkmalen des BIM-basierten Entwerfens herausgearbeitet. Im Anschluss an diese Bestandsaufnahme wird das BIM-basierte Entwerfen als diagrammatisches Modellieren charakterisiert. Dabei wird zuerst die Transformation des architektonischen Entwurfsmodells vom analogen Skalenmodell zum digitalen Informationsmodell beschrieben, und ein pragmatischer Modell-Begriff eingeführt, mit dem die Bedingungen der Beurteilung eines BIM- Modells als Entwurfsmodell analysiert werden. Zum zweiten wird das Interface des BIM-Modells als Diagramm interpretiert. Hierbei wird der Diagramm-Begriff des semiotischen Pragmatismus in Stellung gebracht gegenüber dem des Poststrukturalismus, der vor dem Aufkommen von BIM in der Architektur in den architekturtheoretischen Debatten leitend war, und bis heute fortwirkt.The thesis consists of an epistemological investigation of building information modeling (BIM) as a design medium in architecture. The first part traces the development of BIM from the point of view of a trans-disciplinary, non-linear history. This historical approach is centered around the transfer of concepts, models, and techniques between architecture and informatics. Second, architectonical design is described as an epistemological practice in the framework of knowledge research, semiotic pragmatism, and model theory. Within this framework, a heuristics of six characteristics of BIM-based design is layed out. Following this inventory-taking, in the third part, BIM-based design is described as a process of diagrammatic modeling. First, the historical development from the analogue scale-model to the digital information-model is sketched out, and the BIM-model is analyzed as a design-model based on a pragmatistic model concept where the question about the conditions of the assessment of something as a model for something else is at centre stage. And second, the interface of the BIM-model is interpreted as a diagram in the framework of current diagrammatological research. On this base it is argued for the digram concept of semiotic pragmatism against the diagram concept of post-modernism that was directive in architecture already before the advent of BIM, and continues to be influential to this day