Intelligent Link-Management for the Support of Integration in Building Life Cycle

The processes in the life cycle of buildings are characterised by highly distinct teamwork. The integration of all the distributed working participants, by providing an environment, which especially supports the communication and collaboration between the actors, is a fundamental step to improve the efficiency of the involved processes and to reduce the total costs. In this article, a link based modelling approach and its “intelligent” link management is introduced (1). This approach realises an integration environment based on a special building model that acts as a decision support system. The link-based modelling is characterised by the definition and specialisation of links between partial models. These intelligent managed links enable a very flexible and task specific data access and exchange between all the different views and partial models of the participants

Aspekte der verteilten Bauwerksmodellierung in kooperativen Entwurfsumgebungen auf Basis dynamischer Objektstrukturen

Entwurfsprozesse im Bauwesen sind hochgradig kooperative Prozesse mit alternierenden Phasen asynchroner und synchroner Teamarbeit. Die Informationen über den aktuellen Entwurfsgegenstand können als Objektstrukturen modelliert werden, die in entsprechenden Modellverwaltungssystemen gespeichert werden. Bei der Realisierung von kooperativ nutzbaren Umgebungen für den Bauwerksentwurf sind jedoch bei der Auswahl von Basistechniken spezifische Anforderungen von CSCW-Applikationen zu beachten, die bestimmte traditionelle Verfahren nicht erfüllen. Neben verschiedenen Auswirkungen auf das Interaktionsverhalten der Entwurfsumgebung spielt die cooperation awareness der eingesetzten Mechanismen eine bedeutende Rolle. Mechanismen zur Zugriffskontrolle sind in netzwerkbasierten Mehrbenutzerumgebungen essentiell, jedoch sind herkömmliche Verfahren zu unflexibel und nicht hinreichend ausdrucksstark. Eine adaptierte und erweiterte Variante des Matrixverfahrens ist für die Anwendung in Modellverwaltungssystemen geeignet. Ebenso muss bei der Auswahl von Mechanismen zur Nebenläufigkeitskontrolle Augenmerk auf dessen Eignung in Groupware-Systemen gelegt werden. Bei der Unterstützung asynchroner Kooperation können Lock-Verfahren auf die Informationen in Modellverwaltungssystemen angewandt werden. Für die Applikationen für synchrone Teamarbeit müssen derartige Mechanismen auf die gemeinsamen Informationsbestände sowie auf Systemressourcen der Entwurfsumgebung angewendet werden. Hierfür sind floor-passing'-Verfahren geeignet; die Anwendbarkeit von Transformationsverfahren sollte für die konkret umzusetzende Applikation geprüft werden

Intelligentes Verknüpfungsmanagement am Beispiel einer 3D-Visualisierung

Bauprojekte sind in immer stärkerem Maße durch räumlich verteilt und zeitlich variant tätige hochspezialisierte Fachplaner auf Basis stark differenzierter Hard- und Softwaresysteme gekennzeichnet. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer durchgängig computergestützten prozeßübergreifenden Informationsbereitstellung. Eine deklarativ orientierte integrierte Arbeits- und Planungsumgebung auf Basis eines digitalen Bauwerksmodells bietet das Potential zur Realisierung des erforderlichen Informationsaustausches. Der im Sonderforschungsbereich 524 entwickelte verknüpfungsbasierte Bauwerksmodellierungsansatz stellt einen derartigen Ansatz dar und bietet adäquate Möglichkeiten zur Modellintegration und zur modellübergreifenden Navigation im Gesamtdatenbestand auf Basis dynamisch manipulierbarer Verknüpfungen zwischen Modellelementen. Die Erstellung von Verknüpfungen stellt einen komplizierten Prozeß dar. Um ein effizientes dynamisches Definieren von Verknüpfungstypen zu gewährleisten sind unterstützende Tools im Sinne eines intelligenten Verknüpfungsmanagements notwenig. Die Hauptaufgabe dieser Hilfsmittel besteht darin, die Partialmodelle zielgerichtet zu analysieren und entsprechende Vorschläge für die Elemente eines Verknüpfungstyps zu generieren und diese auch entsprechend zu verarbeiten. Hierzu wird ein regelbasierter Ansatz mit Visualisierungsmethoden zur Erhöhung der Transparenz des Verknüpfungsmanagements kombiniert. Die Wissensbasis stellt dabei das objektorientiert strukturiert vorgehaltene Domänenwissen in den jeweiligen Partialmodellen dar. Der deklarativen Wissensabbildung folgend steht zur Erkennung von Zusammenhängen zwischen Elementen verschiedener Partialmodelle ein explizit definierter und extern vorgehaltener Regelapparat zur Verfügung. Am Beispiel einer 3D-Visualiserung der Elemente eines Partialmodells Architektur werden die entwickelten Konzepte evaluiert

BENUTZERADÄQUATE NAVIGATIONS- UND RECHERCHETECHNOLOGIEN FÜR VERTEILTE DYNAMISCHE DIGITALE BAUWERKSMODELLE

Hinsichtlich der Integration einzelner Bauwerkslebensphasen und der verschiedenen Beteiligten, insbesondere innerhalb von Bauplanungs- und Revitalisierungsprozessen, bestehen aktuell entscheidende Defizite. Die generelle Zielstellung der in diesem Beitrag vorgestellten Forschungsarbeiten besteht in der Unterstützung und Verbesserung der Integration durch die disziplin- und lebensphasenübergreifende Bereitstellung sämtlicher bauwerksbezogener Informationen. Dies erfordert einerseits geeignete Ansätze zur Modellierung und Integration der vielfältigen disziplinspezifischen Daten, andererseits geeignete Lösungen, die einen globalen Zugriff, Navigation und Recherche im Gesamtdatenbestand ermöglichen. Die Modellierung und Verwaltung bauwerksbezogener Daten ist seit längerem Gegenstand diverser Forschungsarbeiten. Im Rahmen des SFB 524 wurde ein eigener Ansatz basierend auf einem laufzeitdynamischen Partialmodellverbund entwickelt. Dieser wird in den wesentlichen Grundzügen anderen Ansätzen gegenübergestellt. Den Schwerpunkt dieses Beitrags bildet jedoch die Entwicklung einer geeigneten flexiblen Navigations- und Rechercheschicht zu Realisierung projektglobaler Informationsrecherche. Aus der Sicht der Modellierung und Datenverwaltung wie auch aus der Sicht der Informationsrecherche und Informationspräsentation in Planungsprozessen ergeben sich verschiedene Anforderungen an derartige Recherchewerkzeuge, wobei der wesentlichste Grundsatz maximale Flexibilität hinsichtlich verfügbarer Darstellungstechniken und deren freie Kombination mit Techniken formaler Suchanfragen ist. Das entwickelte Systemkonzept basiert auf einem Framework, welches verschiedene Grundtypen von Recherchemodulen und deren Interaktionsprinzipien vorgibt. Einzelne Recherchemodule werden als Ausprägungen dieser Modultypen realisiert und können je nach Bedarf laufzeitdynamisch in die Navigationsschicht integriert werden. Die technische Realisierung des Systems erfolgt im Umfeld vorhandener Prototypen aus vorangegangenen Forschungsaktivitäten. Dieses technische Umfeld gibt verschiedene Rahmenbedingungen vor, welche im Vorfeld prototypischer Implementierungen verschiedene Adaptionen des generellen Systemkonzepts notwendig machen. Der vorliegende Beitrag stellt den aktuellen Entwicklungsstand der Systemlösung aus konzeptioneller und technischer Sicht sowie erste prototypische Realisierungen von Recherchemodulen vor

FLEXOB - Entwicklungstool für dynamische, modellbasierte CAD-Systeme

Objektorientierte Modellierungstechniken werden gegenwärtig vor allem Entwicklern von CAD-Systemen angeboten. Sie erzeugen über die Schritte OO-Modellanalyse und OO-Softwaredesign OO-Programme, die mit ihrer Compilation das durch den Softwareingenieur gefundene Modell festschreiben. Generell, aber insbesondere im Bauwerksdesign, ist dieses Vorgehen unbefriedigend, da hier eine Normung von Modellen nicht gelingt, der Entwurfsprozeß vergleichsweise lang ist und eine Kooperation von Ingenieurgewerken mit verschiedenen Modelldomänen die Regel sind. Darüber hinaus weisen die Modelle in frühen Phasen ein hohes Maß an Unschärfe und Abstraktion auf. CAD-Tools, die diese Phasen unterstützen, benötigen deshalb: statt eines genormten Produktmodells ein einheitliches, kognitiv begründetes Modellstrukturierungsparadigma, für das mit der Objektorientierung eine mögliche Ausprägung gegeben ist, ein explizites, verfügbares Domänenmodell zur fortwährenden Interpretation von Bauwerksmodellen, deskriptive Elemente, die die Interpretation von Objekten und Attributen erleichtern, ein Konzept zur Behandlung von Unschärfe und Abstraktion. Hieraus ergeben sich für die Entwicklung von CAD-Systemen folgende Forderungen : Explizite Verfügbarkeit von Klassenobjekten und deren Erzeugung und Veränderung zur Laufzeit, Vererbung auf Klassen- und Instanzniveau, Erweiterte Attributkonzepte (Facetten), Unterstützung der Aggregation als einer wesentlichen Modellstrukturierungsrelation, Verfügbarkeit von OO-Schnittstellen zum Aufbau von CAD-Systemen aus Tools einerseits, sowie zur Trennung von Modellverwaltung und Modellrepräsentation andererseits. Als ein herausragendes Merkmal des Objektorientierten Paradigmas wird die Anwendungsnähe genannt, da Erscheinungen der behandelten Domäne sich analog in Modellen und Programmen wiederfinden (sollen). Unter der Grundannahme, daß dieses Paradigma auch durch den Anwender zur Erstellung seiner Modellwelten verwendet wird, will FLEXOB eine homogene Umgebung schaffen, die die Modellwelt des Softwareingenieurs zu Analysezwecken dem Anwender zur Verfügung stellt und die die Erweiterung dieser Modellwelt auf deskriptivem Niveau ermöglicht. Das Tool FLEXOB und einige wesentliche Implementationsdetails werden im Beitrag vorgestellt. Es handelt sich bei diesem Tools um eine C++ Klassenbibliothek, die entweder als Objektmodul oder als Windows-DLL verwendet werden kann. Aspekte des Nutzungsregimes solch flexibler Modellverwaltungen werden im Beitrag ebenfalls angespochen

Intelligent Link-Management for the Support of Integration in Building Life Cycle

The processes in the life cycle of buildings are characterised by highly distinct teamwork. The integration of all the distributed working participants, by providing an environment, which especially supports the communication and collaboration between the actors, is a fundamental step to improve the efficiency of the involved processes and to reduce the total costs. In this article, a link based modelling approach and its “intelligent” link management is introduced (1). This approach realises an integration environment based on a special building model that acts as a decision support system. The link-based modelling is characterised by the definition and specialisation of links between partial models. These intelligent managed links enable a very flexible and task specific data access and exchange between all the different views and partial models of the participants

Relationen zwischen Domänenmodellen Ansatz zur Schaffung einer integrierenden computergestützten Bauplanungsumgebung

Die zunehmend erforderliche Kooperation verschiedener Beteiligter unterschiedlicher Fachbereiche und der Einsatz hochspezialisierter Fachapplikationen in heterogenen Systemumgebungen unterstreichen die Bedeutung und Notwendigkeit neuer Konzepte und Möglichkeiten zur Schaffung einer computergestützten Integrationsebene. Ziel einer computergestützten Integrationsebene ist die Verbesserung der Kooperation und Kommunikation unter den Beteiligten. Grundlage dafür ist die Etablierung eines effizienten und fehlerfreien Daten- und Informationsaustausches zwischen den verschiedenen Fachplanern und -applikationen. Die Basis für die Datenintegrationsebene bildet ein digitales Bauwerksmodell im Sinne eines >virtuellen Bauwerks<, welches alle relevanten Daten und Informationen über ein zu planendes oder real existierendes Bauwerk zur Verfügung stellt. Bei der Verwirklichung einer Bauwerksmodell-orientierten Datenintegrationsebene und deren Modellverwaltung erweist sich speziell die Definition des Bauwerksmodells also die Spezifikation der relevanten auszutauschenden Daten als äußerst komplex. Der hier vorzustellende Relationen-orientierte Ansatz, d.h. die Realisierung des Daten- und Informationsaustauschs mittels definierter Relationen und Beziehungen zwischen dynamisch modifizierbaren Domänenmodellen, bietet Ansätze zur: * Verringerung und Beherrschung der Komplexität des Bauwerksmodells (Teilmodellbildung) * Realisierung eines effizienten Datenaustauschs (Relationenmanagement) Somit stellt der Relationenorientierte Ansatz einen adäquaten Lösungsweg zur Modellierung eines digitalen Bauwerksmodells als Datenintegrationsebene für den Lebenszyklus eines Bauwerkes dar

Vorgehensmodelle als Basis der Gestaltung durchgaengiger CAD-Systeme

Für die Gestaltung einer durchgängigen Unterstützung des Entwurfsprozesses stehen gegenwärtig deskriptive Modelle der Entwurfsobjekte im Mittelpunkt der Untersuchungen. Diese Modelle gestatten das Ableiten von Repräsentationen sowie eine Weitergabe von Entwurfsergebnissen. Pragmatische Gliederungen des Entwurfsprozesses unterteilen diesen nach organisatorischen und betriebswirtschaftlichen Aspekten (Planbarkeit und Abrechenbarkeit) in eine Sequenz von Entwurfsphasen (HOAI). Diese Gliederungen berücksichtigen nicht das WIE des eigentlichen modellkreierenden Schaffensprozesses. Für ein echtes CADesign bildet dessen Klärung jedoch die erforderliche Voraussetzung. Im Beitrag wird dazu von einem vereinheitlichten Set generischer Entwurfsaktionen ausgegangen. Auch dann, wenn die verschiedenen Entwurfsphasen und die Entwurfshandlungen der einzelnen Ingenieurgewerke mit spezifische Entwurfsmodellen verbunden werden, besteht damit eine Grundlage zur methodischen Fundierung entsprechender CAD-Tools. Die methodische Verfahrensweise ähnelt der, die in Form von Styleguides zur Gestaltung von 'Graphical User Interfaces' vorgeschlagen wird. Wesentliche praktische Benutzungen solche Basisaktivitäten ergeben sich für: die Systematisierung computergestützter Entwurfshandlungen, insbesondere durch Erweiterung des deskriptiven um ein operationales Modell sowie deren erweiterte Interpretierbarkeit die Erzeugung wissensbasierter Werkzeuge zur automatischen Modellgenerierung/-konfiguration die Implementation von leistungsfähigen UNDO- bzw. TMS-Mechanismen

Entwicklung eines verteilbaren und kooperativ nutzbaren objektorientierten CAAD-Produktmodellierkerns

Der Fokus des Projektes liegt auf einer besseren Unterstützung der kooperativen Aspekte im Bauwerksentwurf und der Anwendung von ComponentWare-Techniken in der Architektur des Entwurfssystems. Es muß festgestellt werden, daß die Kooperation der Beteiligten im Entwurfsprozeß von Bauwerken durch die heute praktizierten Datenaustauschverfahren nicht oder nur unbefriedigend unterstützt wird und das keine Lösung dieses Problems durch die Weiterentwicklung von filebasierten Datenaustauschformaten zu erwarten ist. Im Rahmen des Projektes wird mit einer CORBA-Umgebung für Smalltalk-80 ein verteilbares Objektsystem realisiert. Als Architektur des Systems wurde eine hybride Herangehensweise gewählt, bei der allgemeine Informationen auf einem zentralen Server verwaltet werden und die eigentlichen Projektinformationen bei Bedarf repliziert werden. Wie allgemein in GroupWare - orientierten Systemen notwendig, müssen effektive Mechanismen der Nebenläufigkeitskontrolle und zur Sperrung bestimmter Modellbereiche realisiert werden. Wichtig ist für kooperative Entwurfssysteme die Systemunterstützung der Beseitigung der Folgen von kollidierenden Entwurfsintensionen durch die Bearbeiter. Dazu werden unter anderem Remote-Pointer-Mechanismen realisiert. In Abhängigkeit von der Rolle eines Bearbeiters werden diesem Sichten auf des Objektmodell (Partialmodelle) zugeordnet. Es werden Mechanismen zur Autorisierung des Zugriffs auf Partialmodelle implementiert, zu diesem Zweck erfolgt eine Nutzerauthentifizierung. Beziehungen zwischen Partialmodellen werden durch eine spezielle Relation im Objektsystem abgebildet. Die Konzeption des Objektsystems lehnt sich an die PREPLAN-Philosophie an. Das impliziert die Unterstützung von Entwurfshandlungen sowohl in Bottom-Up- als auch in Top-Down - Richtung. Benutzer können das Objektsystem um eigene Klassen erweitern bzw. existierende Klassen modifizieren und Attribute mit Defaultwerten belegen, um das System inkrementell mit Domänenwissen anreichern zu können. Von großer Bedeutung für kooperative Entwurfssysteme sind eine Versionsverwaltung und die Bereitstellung von Undo - und Redo - Mechanismen. Es ist möglich, multimediale Daten im Objektmodell abzulegen und diese in Abhängigkeit von ihrem Format wiederzugeben bzw. zu bearbeiten. Das beschriebene System befindet sich derzeit in der Implementierung

Techniken der Verwaltung dynamischer digitaler Bauwerksmodelle für Revitalisierungsvorhaben

Modellverwaltungssysteme sind eine geeignete technologische Basis zum Management digitaler Bauwerksmodelle bei Planungstätigkeiten für den Neubau als auch für die Revitalisierung von Bauwerken. Die Unterstützung von Revitalisierungsprozessen impliziert für den Entwurf integrierter Planungsumgebungen spezifische Anforderungen wie die Repräsentation von Informationen, die mit verschiedenen Typen von Vagheit behaftet sind, die Notwendigkeit, den Soll- sowie den Ist- Zustand des Bauwerks abzubilden und die Fähigkeit des Umgangs mit temporal inkonsistenten Modellzuständen. Die erforderliche Dynamik der Domänenmodelle und die erforderliche Nutzbarkeit in Virtual Enterprises stellen weitere Ansprüche an die Realisierungsbasis der Modellverwaltungssysteme. Zur Implementierung derartiger Systeme erweist es sich als vorteilhaft, Eigenschaften objektorientierter Programmiersprachen mit nichtstatischen Typsystemen auszunutzen, da diese durch die vorhandene Metaebene sowie Introspektions- und Reflektionsmechanismen eine effiziente Realisierungsbasis bereitstellen. Zur effektiven Unterstützung synchroner kooperativer Planungstätigkeiten innerhalb einzelner Fachdisziplinen wurde ein Benachrichtigungsmechanismus realisiert, der an das Modellverwaltungssystem angekoppelte Fachapplikationen über nebenläufig vorgenommene Modifikationen am zugehörigen Domänenmodell oder an Projektinformationen informiert. Weiterhin existiert ein Mechanismus zur vereinfachten Anbindung von existierenden Applikationen, die auf statischen Partialmodellen beruhen oder standardisierte, modellbasierte Austauschformate unterstützen. Abschließend wird eine aus einem zentralen Projektserver, Domänenservern und Domänenclients bestehende hybride Systemarchitektur vorgestellt, die geeignet ist, unter den Randbedingungen kooperativer und geographisch verteilter Arbeit bei Revitalisierungsvorhaben in Virtual Enterprises eingesetzt zu werden