Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken mittels KI zur Generierung von Digital Twins (BIMKIT)

Abstract

Im BIMKIT-Projekt wurden KI- und Cloud-Technologien entwickelt, um Informationen zu Gebäuden und Infrastrukturbauwerken wie z.B. 2D-Pläne, Bilder, Punktwolken oder Textdokumente auszuwerten, daraus bauliche Strukturen und technische Bauelemente zu generieren und diese dann einem BIM-basierten Bestandsmodell zuzuführen. BIM steht für die Nutzung von 3D-Modellen im gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks. Alle Informationen zum Bauwerk werden geometrisch sowie semantisch mit Hilfe eines BIM-Modells beschrieben. Essentiell sind Informationen zu Bauteilen, Bauteilgruppen, Verbindungen, technischen Systemen und der Umgebung. Auch das Bauen im Bestand und der Betrieb von Bauwerken können durch BIM optimiert werden. Hierzu werden 3D-Bauwerksmodelle vom Bestand (Bestandsmodelle) benötigt. Auch sind Bestandsmodelle für das Immobilienmanagement von großer Bedeutung. Die Instandhaltung und Instandsetzung von Gebäuden sowie die Wartung und Optimierung technischer Ausrüstungen, das ganzheitliche Energiecontrolling, die Sicherstellung der Barrierefreiheit und die Planung von Neu-, Um- und Erweiterungsbauten profitieren von digitalen Informationen. Bestandsmodelle von Gebäuden und Infrastrukturen sind somit Voraussetzung für eine Vielzahl von Aufgaben und Dienstleistungen in der Bau- und Immobilienwirtschaft. Deshalb wurden im BIMKIT-Projekt wissenschaftliche und technische Arbeiten durchgeführt, um folgende sechs Ziele zu erreichen:

Entwicklung von KI-Verfahren zur Auswertung von heterogenen Bestandsinformationen, Generierung von Bestandsmodellen und Bereitstellung als Dienste, Entwicklung von Konzepten zur Kombination und Bewertung von KI-Verfahren für detaillierte, vollständige und aktuelle BIM-Bestandsmodelle, Generierung von Ansätzen zur Konfiguration von KI-Verfahren für die anwendungsspezifische Erstellung und Prüfung von Bestandsmodellen, Aufbau eines offenen Ökosystems auf Basis von GAIA-X unter Berücksichtigung von existierenden Standards und bestehenden BIM-Systemen, Entwicklung von Konzepten zur dezentralen Verwendung von existierenden Datenquellen unter Berücksichtigung von Datensouveränität und Datensicherheit, Entwicklung von standardisierten Vorgehensweisen für die Integration von weiteren BIM-Anwendungen und KI-Verfahren.

Der Nutzen der Ergebnisse für das Gebäudemanagement und das Erhaltungsmanagement von Brücken wurde anhand mehrerer Anwendungsfälle evaluiert, für die mehr als 50 KI-Dienste entwickelt und insgesamt sieben Demonstratoren für den Hochbau und den Tiefbau umgesetzt wurden.