KI‐Methoden zur Integration tragwerksplanerischen Wissens in frühe Phasen des Gebäudeentwurfsprozesses

Abstract

Eine frühe Integration der tragwerksplanerischen Expertise in den Prozess des Gebäudeentwurfs ermöglicht eine effiziente Unterstützung der hochkomplexen Planungsentscheidungen. Zur Bereitstellung und Verwendung des dafür geeigneten Erfahrungswissens des Ingenieurwesens wurde ein wissensbasiertes System (WBS) entwickelt. Dieses kann durch den Einsatz von entwicklungsstufenbezogenen unscharfen Wissensbanken sowie zugehöriger Inferenzsysteme eine Beurteilung von Tragstrukturen und Vorschläge von Entwurfsoptionen leisten. Das Entwicklungsstufensystem enthält eine Bewertung von Tragsystemen basierend auf der Possibilitätstheorie und umfasst Konzepte der adaptiven Entwicklungsstufen. Durch den Einsatz der leicht verständlichen Formulierung von Regeln im Modus Ponens und von Inferenzmechanismen der Fuzzy Logic wird dabei die Nachahmung des menschlichen Entscheidungsverhaltens ermöglicht. Zur Akquise des Wissens werden Parameterstudien mit der Berechnung und Bemessung von Tragelementen des Stahlbetonbaus durchgeführt. Praxiserfahrungen bestimmen die für die im üblichen Hochbau zu erwartenden Strukturen zu berücksichtigenden Wertebereiche. Mechanismen zur Berücksichtigung einer möglichen Ungewissheit von Entwurfsgrößen werden bereitgestellt. Das resultierende WBS ermöglicht schließlich eine Steigerung der Effizienz des Planungsprozesses bereits in frühen Planungsphasen.

Moderne Konzepte im Massivbau – über Potenziale von Methoden der künstlichen Intelligenz

“…Durch Methoden der Fuzzy Logic werden natürlichsprachliche unscharfe Wissensbanken für Ingenieurschätzungen einbezogen. Basierend auf der Possibilitätstheorie werden Bewertungen von Tragstrukturen eingebunden, die aus Ingenieurerfahrung entstehen [1, 12].…”

“…to [9] Akquiriertes Ingenieurwissen kann den Entwurfsstufen zugeordnet durch KI-Methoden formalisiert und angewandt werden. Intelligente Ersatzmodelle umfassen die Wissensbanken sowie zugehörige Inferenzsysteme, sodass eine wissensbasierte Erhöhung der Entwurfsstufe geleistet werden kann [1,12].…”

“…Zur Entwurfsunterstützung ist der tragwerksplanerische Erfahrungsschatz besonders wertvoll, da er geeignetes Entwurfswissen enthält und zu einer entsprechenden Expertise befähigt. Die Bereitstellung dieses Wissens erfordert eine verwendbare Wissensformalisierung und den Einsatz von Systemen, die eine Verarbeitung und Empfehlung von Entwurfsinformationen leisten können [12].…”

“…Gegenstand des DFG‐Projekts „Intelligente Ersatzmodelle in der Tragwerksplanung“ der Forschergruppe FOR 2363 ist die frühe Bereitstellung von tragwerksplanerischem Wissen zur Unterstützung des Gebäudeentwurfs unter Einsatz von KI‐Methoden. Wesentliche Aspekte sind u. a. eine hohe Transparenz für den multidisziplinären Entwurfsprozess, die Berücksichtigung spezifischer Entwurfsstufen und die Verarbeitung unscharfer Informationen in frühen Entwurfsphasen [1, 12].…”

“…Enthaltene Bewertungen von Tragwerksentwürfen, Vorschläge von Entwurfsoptionen sowie die Verarbeitung von Entwurfsänderungen stellen eine hilfreiche Unterstützung komplexer Entwurfsentscheidungen dar. Diese Entwurfsunterstützung bietet eine hohes Potenzial zur Steigerung der Effizienz des Entwurfsprozesses sowie für den Entwurf leistungsfähiger, effizienter und nachhaltiger Bauwerke [1, 12].…”