A Framework for Managing Data in Multi-actor Fabrication Processes

Skoury, Lior; Amtsberg, Felix; Yang, Xiliu; Wagner, Hans Jakob; Menges, Achim; Wortmann, Thomas

doi:10.1007/978-3-031-13249-0_47

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“…Die beschriebenen Methoden und entwickelten Tools wurden in ersten praktischen Studien zur Integration von Handwerker:innen und verschiedenen Schwerlast-Industrieroboter-Setups in komplexe adaptive Fabrikationsprozesse erfolgreich getestet und evaluiert [21][22][23]37] (Bild 9). Die Forschung wird im Rahmen des ZukunftBau-Forschungsprojekts MRK II [38] industrienah untersucht.…”

Section: Einsatzunclassified

Multi‐Akteur‐Fabrikation im Bauwesen

Amtsberg,

Yang,

Skoury

et al. 2023

Bautechnik

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Die aktuelle Generation von Planern ist mit der Aufgabe konfrontiert, neue, nachhaltigere Bausysteme zu entwickeln, um der Problematik der Ressourcenknappheit, der Verstädterung, dem Klima‐, aber auch dem demografischen Wandel entgegenzuwirken. Hierbei ist die Frage nach deren effizienter Herstellung unter Nutzung nachwachsender Rohstoffe in den Fokus der Forschungsbemühungen gerückt. In den letzten Jahren hat der Automatisierungsgrad in der Vorfertigung unter der Agenda der produktbasierten Bausysteme zugenommen, die ein hohes Potenzial aufweisen, aber in Umgebungen, wo eine höhere Flexibilität erforderlich ist, nur bedingt zielführend sind. Die Realisierung ressourcensparender Entwürfe führt unweigerlich zu kleinen Losgrößen und einmalig zu produzierenden Bauelementen, die für eine effiziente Fabrikation anpassungsfähige Vorfertigungsanlagen für eine Vielzahl von Lösungen erfordern. Am Exzellenzcluster Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC) werden Methoden erforscht, welche mittels Mensch‐Maschine‐Kollaboration eine Steigerung von Flexibilität und Adaptivität der Vorfabrikation und Konstruktion von Bauwerken anstreben. Dazu werden neben der Durchführung von Untersuchungen zur Augmented‐Reality‐Technologie‐unterstützten Integration und Kommunikation von Mensch und Maschine auch auf maschinellem Lernen basierende Trainingsmethoden und Vorhersagemodelle entwickelt.

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Section: Einsatzunclassified

Multi‐Akteur‐Fabrikation im Bauwesen

Amtsberg,

Yang,

Skoury

et al. 2023

Bautechnik

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“…The methods used in this research extend a framework for managing data in multi-actor fabrication processes developed in Skoury et al (2022). This framework features a uniform task data model that represents the different processes in the fabrication procedure while maintaining a link to the design elements.…”

Section: Fabrication Managermentioning

confidence: 99%

Multi-Actor Fabrication for Digital Timber Construction

Amtsberg,

Yang,

Skoury

et al. 2023

Proceedings of the 41st International Conference on Education and Research in Computer Aided Architectural Design in Europe (eC

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yang|lior.skoury|thomas.wortmann|Achim.menges }@icd.unistuttgart.de 2 {Aimee. Sousa-Calepso|Michael.Sedlmair}@visus.uni-stuttgart.de The research presented in this paper focusses on the prefabrication of wood building systems using human craft and robotic machines as equal actors in collaborative fabrication processes. It uses self-developed components such as a data managing framework system to generate and exchange fabrication data between the design elements and the fabrication environment. Human robot collaboration via augmented reality (AR) technology is facilitated through a software framework and applied in the prefabrication of timber structures. Based on previous research, this iteration uses the concept of multiactor fabrication and extends the number of human actors in the fabrication process. A case study was conducted for the collaborative fabrication of a timber structure. Five actors (four humans and one 7-axis robotic system) received instructions based on their individual skill set and collectively manufactured a timber structure in an organized workflow.

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“…In diesem Kontext ist die Kooperation zwischen einzelnen Baurobotern und zwischen Robotern und Menschen eine besondere Herausforderung [28]. Zusätzliche Flexibilität in den Abläufen, erhöhte Anzahl der Freiheitsgrade und dynamische Interaktionen müssen berücksichtigt werden.…”

Section: Regelungstechnikunclassified

“…Kontrolle von robotischen Teams in der Montage[26,27] (Bild 3). IntCDC plant auch, mit automatisierter Planung eine Reihenfolge von Bauaufgaben abzuleiten und diese möglichst an Maschinen oder andernfalls an Menschen zu verteilen[28]. Neben symbolischen KI-Methoden wie Wissensgraphen und automatisierter Planung forscht IntCDC auch an subsymbolischen KI-Methoden.4 Subsymbolische KI-MethodenSubsymbolische KI-Methoden, bzw.…”

unclassified

“…Die Schließung des Regelkreises erfordert einerseits die Koordination und Überwachung von Bau-und Montageaufgaben, andererseits muss eine Rückkopplungsschleife die Aufgaben anpassen bzw. regeln, wenn die Sensordaten der Baumaschinen unerwartete Abweichungen im Bauprozess anzeigen (Bild 7).In diesem Kontext ist die Kooperation zwischen einzelnen Baurobotern und zwischen Robotern und Menschen eine besondere Herausforderung[28]. Zusätzliche Flexibilität in den Abläufen, erhöhte Anzahl der Freiheitsgrade und dynamische Interaktionen müssen berücksichtigt werden.…”

unclassified

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AI for AEC: KI für Bauplanung und Bau

et al. 2022

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Bei KI denkt man heute v. a. an Methoden des maschinellen Lernens und insbesondere an Deep Learning -maschinelles Lernen mit neuronalen Netzen, die aus vielen Lagen aufgebaut sind [1]. Fortschritte (1) im Vorhandensein von Trainingsdaten (z. B. durch das Internet und das Internet der Dinge), (2) in der zum Training nötigen Rechenkapazität (z. B. spezialisierte Grafikkarten und Rechenzentren in der Cloud) und (3) in der entsprechenden Datenverarbeitung (z. B. Open-Source-Pakete wie Tensorflow oder PyTorch) haben zu wichtigen Durchbrüchen mit diesem subsymbolischen, datengetriebenen Ansatz geführt. Allerdings werden in vielen Industrien schon länger symbolische, wissensgetriebene KI-Methoden wie Expertensysteme, Bahnplaner oder Produktionsplaner eingesetzt [2]. Insofern kann man zwei KI-Paradigmen unterscheiden: ein symbolisches, modellbasiertes und wissensgetriebenes Paradigma und ein subsymbolisches, funktionsbasiertes und datengetriebenes Paradigma.

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A Framework for Managing Data in Multi-actor Fabrication Processes

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Multi‐Akteur‐Fabrikation im Bauwesen

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