GeoProduction 4.0

Cyberphysisch gesteuerter Produktionsprozess für geotechnische Inge-nieurbauwerke

Projektlaufzeit: 24 Monate (01.01.2018-31.12.2019)

Budget/Finanzierung: 1,36 Mio / 0,94 Mio (total), 0,272 Mio (CIB)

Ziel und Innovation:

Das Hauptthema von GeoProduction 4.0 ist, ein cyberphysisches System (CPS) für die dynamische Pro-duktionsanpassung bei der Produktion, d. h. beim Bau geotechnischer Bauwerke zu entwickeln, das in BIM eingebettet ist und das den Bau aller Arten von Grundbaubauwerken, wie tiefen Baugruben, Tunneln, U-Bahn-Röhren, Dükern etc. revolutionieren soll.

Die Neuigkeit ist durch ein hoch automatisiertes, manuell minimiertes IKT-Verfahren gegeben, mit dem viele, d. h. tausende von Szenarien, d. h. Modellvarianten automatisch generiert, berechnet und mit den Messungen kontinuierlich verglichen werden können. Bei diesen Modellvarianten werden die Materialgesetze und die zugehörigen Materialkennwerte variiert, d. h. es werden strukturmechanische Szenarien erzeugt und das beste Szenarium durch Vergleich mit den Messungen identifiziert.
Das System GeoProduction 4.0 ist eine Innovation von mehreren Komponenten aus unterschiedlichen Fachgebieten:

• eine neue simulationsbasierte Systemidentifikationsmethoden für dynamisch sich ändernde Systeme, wie es sich durch den Baufortschritt ergibt,
• ein neues hochgenaues Berechnungssystem für Strukturmechanik (CSD, Computational Solid Dynamics) mit vielen komplexen Materialgesetzen für die verschiedenen Boden- und Zustandsarten,
• ein hochgenaues Sensorensystem für hochpräzise Messung, das sich dynamisch dem Baufortschritt bzgl. der Lokation der Sensoren anpasst.
• ein hochflexibles Daten-, Informations- und Wissensmanagementsystem, um die Dynamik des Systems zu beherrschen. Hierzu wird ein Multimodellansatz gewählt, dessen dynamische Steuerung durch ein Ontologie-Framework bewerkstelligt wird.
• Einbetten des gesamten CPS-Systems in die BIM-Methoden, d. h. alle Information werden nicht nur in einem CPS-Dashboard-System dargestellt, das zwar eine wichtige Komponente u. a. für die Datenverwaltung darstellt, sondern das Informationssystem wird in ein modernes BIM-System eingebettet, das die neuesten buildingSMART- und ISO-Entwicklungen berücksichtigt. Hierdurch wird die hocheffektive Einbindung von weiteren Fachbereichen u. a. von Genehmigungs-institutionen erreicht. Die Visualisierung der Informationen erfolgt in einem virtuellen 3D-Modell, das das semi-graphische Dashboard ablöst bzw. ergänzt und schließt auch ein modernes transparentes Warnsystem mit ein.
• ein holistisches wissens- und algorithmenbasiertes Matching-Verfahren zur Bestimmung der besten Szenarien durch Vergleich von Simulation und Messung,
• ein Baustellen-Produktions-Simulationsprogramm, kombiniert mit dem CSD-Programm zur Simulation von Bauprozess- und Bauwerksänderungen für die Entscheidungsunterstützung für die auszuführenden Änderungen und zur Vorlage bzw. zum Nachweis im BIM-Format für die Genehmigung,
• nachhaltige Datenhaltung und Archivierung entsprechend der BIM-Methode, so dass die Daten während des gesamten Lebenszyklus zur Verfügung stehen und die jeweils relevanten Daten und Informationen durch BIM-Filter (Viewer etc.) abgerufen werden können.

Projektpartners:

ZPP Ingenieure AG (project coordinator)  www.zpp.de

Intermetric GmbH( http://www.intermetric.de

Safibra, s.r.o.www.safibra.cz

Cervenka Consulting s.r.o.http://www.cervenka.cz