BIMKIT - Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken Mittels KI zur Generierung von Digital Twins

Die Anwendung der BIM-Methode für das Bauen im Bestand wird aktuell vor allem dadurch erschwert, dass Bauwerksinformationen lediglich in Form von Rohdaten (z.B. 2D-Pläne, Bilder, Punktwolken oder Textdokumente) vorliegen und manuell in ein BIM-Modell überführt werden müssen. Im Projekt BIMKIT werden KI-Verfahren entwickelt, mit denen Wissen über das Gebäude oder Infrastrukturbauwerk automatisch aus diesen Bestandsunterlagen extrahiert werden kann. Die extrahierten geometrischen und semantischen Informationen über die Bauteile werden konsistent und transparent einem BIM-basierten Bestandsmodell zugeführt. Vorhandene Bestandsmodelle können auf gleiche Weise aktualisiert und angereichert werden. Die Daten und KI-Dienste werden unter Berücksichtigung von offenen Standards und etablierten BIM-Systemen auf Basis von GAIA-X dem Nutzer zur Verfügung gestellt.

Zielsetzung

Building Information Modeling (BIM) steht für die Nutzung von 3D-Modellen im Lebenszyklus eines Bauwerks. Die meisten BIM-Anwendungen erfordern als Grundlage ein digitales Bestandsmodell, z.B. für die Optimierung der Instandhaltung, die Erneuerung von Infrastrukturen oder den Rückbau von Gebäuden. Darüber hinaus ermöglichen digital auswertbare Informationen zu einem Bauwerk einen effizienten und nachhaltigen Betrieb. Trotz aller Vorteile des digitalen Planens, Bauens und Betreibens stehen 3D-Modelle insbesondere zu Bestandsbauten nicht zur Verfügung. Dadurch wird nicht nur die Einführung von BIM verzögert, sondern es fehlen für die gesamte Bau- und Wohnungswirtschaft verlässliche Daten zur Optimierung des Lebenszyklus eines Bauwerks.

BIMKIT hat sich zum Ziel gesetzt, Künstliche Intelligenz und Cloud-Technologien als Schlüsseltechnologien der Digitalisierungsstrategie der Bundesregierung für die Bauwirtschaft nutzbar zu machen. Informationen zu Gebäuden und Infrastrukturbauwerken, z.B. 2D-Pläne, Bilder, Punktwolken oder Textdokumente, sollen mittels KI-Verfahren ausgewertet, bauliche und technische Bauelemente generiert und konsistent sowie transparent einem BIM-basierten Bestandsmodell zugeführt werden. Gleichermaßen soll die Aktualisierung eines vorhandenen Bestandsmodells automatisiert werden. Besonders das Bauen im Bestand und der Betrieb von Bauwerken können durch BIM optimiert werden. BIMKIT hilft so, die dazu benötigten open-BIM Bestandsmodelle automatisiert, schnell und transparent zu generieren.

Die Daten und KI-Dienste werden dezentral mit Hilfe von offenen Standards und bestehenden BIM-Systemen auf Basis von GAIA-X zur Verfügung gestellt. Datensouveränität und Datensicherheit werden insbesondere berücksichtigt, da auch sicherheitsrelevante Informationen zu Bauwerken ausgewertet werden. Es entsteht ein Ökosystem, welches eine fundamentale Basis für BIM-Anwendungen bildet.

Mehrwert

Bei der Erstellung von Bestandsmodellen sind Aspekte wie Datensicherheit und Datensouveränität sehr wichtig. Mit BIMKIT werden bestimmte Informationen zur Verarbeitung nicht erst an externe IT-Anbieter übertragen, sondern möglichst direkt bei dem jeweiligen Nutzer mittels KI-Verfahren in Bestandsmodelle überführt. Hierbei ist die strukturierte Darstellung der durchzuführenden Prozessschritte sowie auch die reibungslose Verknüpfung von kompatiblen Diensten mit Modellen besonders hilfreich. Mit BIMKIT wird die Generierung des Digital Twins für Bauwerke zur Realität.

Gegenwärtiger Stand

In der Anfangsphase des Projekts wurden innerhalb der Anforderungsanalyse LOIN-Tabellen (LOIN = Level of Information Need) und Anwendungsfälle erarbeitet. Im Bereich Infrastruktur fokussiert sich BIMKIT auf die Abbruchplanung von Brücken und die Instandsetzung von Lärmschutzwänden. Im Bereich Hochbau wurden zudem die Wartung der technischen Gebäudeausrüstung, die Optimierung des Flächennutzungsgrades und die Optimierung des Energieverbrauchs als Unteranwendungsfälle bestimmt.

Auf dieser Basis werden aktuell einzelne KI-Dienste entwickelt: 

  • KI-Auswertung von Bildern/Punktwolken
    • Z.B. Erkennung von Brandschutzanlagen in Bildern (Mit Hilfe der KI-Methoden können z. B. die Anzahl der Feuerlöscher in einem Bild sowie weitere wichtige semantische Informationen zu den Objekten extrahiert werden.)
    • z.B. Erkennung von Beton-Schäden: Segmentierung von Schäden (Risse, Abplatzungen, etc.). Größe und Form der Schäden können mit Hilfe der KI erfasst werden.
  • KI-Auswertung von 2D-Plänen
  • KI-Auswertung von Texten

Im weiteren Verlauf des Projektes werden diese Dienste auf Basis von GAIA-X bereitgestellt und für die Demonstratoren und die spätere Anwendung orchestriert.

 

BIMKIT-Projektfilm: verfügbar auf YouTube.

 

Beteiligte Organisationen

A+S Consult GmbH

A+S Consult GmbH ist ein Ingenieur- und Softwareunternehmen mit zwei Bürostandorten, internationalen Repräsentanzen und über 20 Jahren Erfahrung. Zu den Kernkompetenzen gehören die Verkehrsinfrastrukturplanung, Softwareentwicklung und Beratung sowie Bau- und Projektmanagementleistungen.

A+S verfügt über langjähriges Wissen bei der Erstellung Digitaler Zwillinge auf Basis komplexer heterogener vernetzter Daten, umfangreiche praktische Erfahrung bei der Durchführung und dem Management von Großprojekten in der Phase Planung bis Bauausführungsvorbereitung sowie eine Vielzahl von geometrischen Bibliotheken für den Bereich der Infrastruktur.

Durch eigene Softwareentwicklung stellt A+S eine BIM-Plattform bereit, welche neben ingenieurtechnischen Anforderungen zusätzlich den aufkommenden Anforderungen räumlich-interaktiver Planung gerecht wird. Zur Implementierung der Plattform bietet A+S Professional Services an, bei denen neue Technologien in Projekten und der Praxis zusammengeführt werden.

  • Dresden
  • Elchingen
eTASK Immobilien Software
eTASK Immobilien Software bietet Ihnen spezialisierte Softwareprodukte für die Prozesse im Betrieb Ihrer Immobilie. Als verbindender Daten – Standard und treibende Kraft bei der Digitalisierung des Immobilienbetriebs ist BIM, Building Information Modeling, eine wesentliche Basis unserer Lösungen. BIM und die Softwareprodukte aus dem Exposé von eTASK ermöglichen unseren Kunden aus Wirtschaft und Öffentlicher Verwaltung eine sichere und zielführende Investition in die Digitalisierung der Immobilienprozesse.
  • Köln
Fraunhofer HHI, Abteilung Vision & Imaging Technologies

Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) widmet seine Forschung der Digitalisierung der Gesellschaft sowie der Wirtschaft und hat langjährige Erfahrung in den Bereichen Computer Vision/Graphics, 3D-Videoverabreitung und KI. Es beschäftigt sich mit Verfahren des maschinellen Lernens in verschiedensten Anwendungsbereichen, mit erklärbarer KI sowie mit innovativen Aufnahme-, Verarbeitungs-, Visualisierungs- und Interaktionstechnologien (z.B. AR/VR).

Die Technologien im Bauwesen reichen von Lösungen für die visuelle Inspektion über Bild-basierte Methoden zur hochgenauen und robusten Vermessung, Analyse und 3D Erfassung von komplexen Bauteilen sowie Gebäuden und Räumen bis hin zu Augmented Reality Technologien und Mensch-Maschine Interaktion zur Assistenz und Unterstützung von Workflows.

  • Berlin
Hottgenroth Software AG

Hottgenroth blickt auf jahrelange Erfahrung in der Entwicklung technischer, bauphysikalischer und kaufmännischer Software zurück. Mittlerweile verstärken Standorte in ganz Deutschland sowie in Österreich das Kölner Softwarehaus. Heute sind mehr als 200 Mitarbeiter für das Unternehmen tätig.
Den aktuellen Anforderungen an energieeffizientes Bauen und nachhaltige Gebäudeplanung geschuldet wird das Software-Portfolio kontinuierlich erweitert. Die fachliche Zusammenarbeit mit Planungsbüros, Normausschüssen und Hochschulinstituten bildet die Grundlage für Produktinnovationen.
Die BIM-konformen Lösungen basieren auf der Generierung eines digitalen Gebäudemodells in dem hauseigenen CAD-Tool HottCAD. Hier kann die Software auf verschiedene Datenquellen zurückgreifen: vom Einlesen vorhandener Bestandspläne über das Gebäudeaufmaß via App bis zum mobilen 3D-Laserscanning mit den 3D-Raumscannern HottScan und OneShot.

  • Köln
NT Neue Technologie AG (NT.AG)

Die NT Neue Technologie AG, mit Hauptsitz im Herzen Thüringens, ist seit mehr als 20 Jahren als solides und innovatives IT-Unternehmen aktiv. Die besondere Expertise der NT.AG liegt in der Digitalisierung von Geschäftsprozessen und der Neugestaltung von Wertschöpfungsketten durch digitale Transformation. Unser Portfolio reicht dabei von der Softwareentwicklung bis hin zu Managed IT- und Hosting Services in einem hochmodernen Rechenzentrum. Die Mitarbeit in zahlreichen Forschungsprojekten, unter anderem BIMKIT, bringt der NT.AG eine neue Qualität im Handling von modernen Technologien.

Themen: Softwareentwicklung, Rechenzentrum, Gaia X, Künstliche Intelligenz, Cloud-Technologie, Datensicherheit, Datensouveränität

  • Erfurt
planen-bauen 4.0 GmbH

Die planen-bauen 4.0 ? Gesellschaft zur Digitalisierung des Planens, 
Bauens und Betreibens mbH übernimmt beim Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Planen und Bauen die Aufgabe war und damit die Kommunikation und den Wissenstransfer zu und mit den zentralen Verbänden der Bau- und Immobilienwirtschaft.planen-bauen 4.0 wurde von allen relevanten Verbänden und Kammerorganisationen der Wertschöpfungskette Planen, Bauen und Betreiben in Deutschland mit dem Ziel gegründet, digitale, den gesamten Lebenszyklus von Bauwerken sowie Immobilienprojekten abbildenden Geschäftsprozesse einzuführen.So sieht sich die planen-bauen 4.0 auch als Plattformgesellschaft und als zentraler Gesprächspartner im Bereich Forschung, Regelsetzung und Marktimplementierung von Building Information Modeling (BIM).

Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften / Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen

Der Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen (IIB) der Ruhr-Universität Bochum, geleitet von Prof. Dr.-Ing. Markus König, befasst sich im Rahmen der Forschung mit Methoden zur Digitalisierung im Bauwesen. Bereits seit 2010 beschäftigt sich der Lehrstuhl mit dem Einsatz von digitalen Bauwerksmodellen zur Unterstützung von Planungs-, Ausführungs- und Betriebsprozessen. Die Schwerpunkte am IIB liegen auf den Forschungsthemen Datenmanagement, künstliche Intelligenz und Sensorik & Visualisierung.
Zur Optimierung der Verfügbarkeit, Zugänglichkeit und Qualität von Daten für die Planung, den Bau und den Betrieb von Bauwerken, werden unter anderem graphenbasierte Modellierungstechnologien, Blockchain-basierte Smart Contracts und Digital Twins eingesetzt.
Im Bereich künstliche Intelligenz konzentrieren sich die Forschungsvorhaben auf Technologien, welche die Planung, den Bau und die Überwachung von Bauwerken intelligenter, sicherer und kostengünstiger machen. Ziel ist es maschinelles Lernen mit modernem Datenmanagement in der Bauindustrie und BIM-Systemen zu verknüpfen.
Computer Vision birgt hier ein enormes Potenzial für den Bausektor. Die Fähigkeit der Objekterkennung sorgt dafür, dass zahlreiche Datenquellen wie Punktwolken, Bilder und Videoaufnahmen in Echtzeit untersucht werden können. Mittels weiterer KI-Verfahren können z.B. Materialien ermittelt, Bauteile rekonstruiert und Schäden detektiert werden. 
Weitreichendes Wissen wird auch im Bereich Sensorik & Visualisierung gewonnen. Dort wird in Projekten geforscht, in denen digitale Modelle für die Simulation von Produktions- und Logistikprozessen sowohl in Hoch-, Tief- als auch Tunnelbau verwendet werden.
Aktuell wird an der Weiterentwicklung von digitalen Modellen und der Generierung sowie Nutzung von digitalen Zwillingen durch die Integration von Echtzeit- und Nutzungsdaten für die Betriebsphase geforscht. Um die Potentiale dieser neuen digitalen Technologien voll auszuschöpfen, entstehen am IIB neue Visualisierungstechniken und Schnittstellen, um auch Augmented und Virtual Reality effizient zu nutzen und neue Ansätze für die Mensch-Modell Interaktion zu kreieren.

  • Bochum
Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH

Schüßler-Plan ist ein inhabergeführtes, unabhängiges Ingenieurunternehmen mit 1000+ Mitarbeiter*innen an 20 Bürostandorten. Wir sind ein Team aus Generalisten und Spezialisten, aus unterschiedlichen Nationen und Disziplinen, mit einem Anspruch: die Entwicklung der optimalen Lösung für die Realisierung Ihrer Projekte ? technisch, wirtschaftlich und ökologisch.

Mit BIM und der einhergehenden Digitalisierung der Planungs- und Baubranche setzen wir auf: Integration, Automation, Kooperation und Kommunikation. Wir bieten unseren Kund*innen und Auftraggeber*innen ein 360° BIM-Know-how und integrale Lösungen in der Planung und Beratung, im Management sowie im Bereich Forschung und Entwicklung. Unsere Abteilung "Digitale Vernetzung" stellt dabei sicher, dass wir unsere digitalen Arbeits- und Planungsprozesse kontinuierlich hinterfragen, ausbauen und optimieren.

  • Düsseldorf

News

BIMKIT - Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken Mittels KI zur Generierung von Digital Twins
Wie ist Künstliche Intelligenz in der Bauwirtschaft einsetzbar? BIMKIT-Jahrestagung 2022
07.06.2022
Am 24. Juni 2022 bietet sich die Möglichkeit, das Forschungsprojekt BIMKIT vor Ort kennenzulernen.
Freitag24.06.202209:00-17:30
Forum Digitale Technologien (Salzufer 6, 10587 Berlin)
BIMKIT - Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken Mittels KI zur Generierung von Digital Twins
KI-basierte Erzeugung von digitalen Bauwerkszwillingen für die Bauwirtschaft
20.04.2022
Kann Künstliche Intelligenz dabei helfen das Bauen im Bestand zu verbessern? Dieser Frage widmet sich das Forschungsprojekt BIMKIT mit Partnern aus Forschung und Industrie. Erfahren Sie in diesem Beitrag welche Ziele sich BIMKIT setzt und an welchen Lösungen gearbeitet wird.
BIMKIT - Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken Mittels KI zur Generierung von Digital Twins
Referentenvorstellung - Angelina Aziz beim BIM-Wintermeeting online
08.02.2022
Am 24. Februar 2022 findet um 16:00 Uhr das BIM-Wintermeeting online statt. Angelina Aziz von der Ruhr-Universität Bochum referiert zum Thema der KI-gestützten Bestandserfassung. Wir stellen sie vorab vor.
Donnerstag24.02.202216:00-17:00
Online
BIMKIT - Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken Mittels KI zur Generierung von Digital Twins
Jetzt anmelden zum BIM-Wintermeeting
08.02.2022
Am 24. Februar 2022 findet um 16:00 Uhr das BIM-Wintermeeting online statt. Angelina Aziz von der Ruhr-Universität Bochum referiert zum Thema der KI-gestützten Bestandserfassung. Seien Sie dabei und melden sich jetzt an.
Donnerstag24.02.202216:00-17:00
Online

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