Construction Simulation Toolkit

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CST-Construction Simulation Toolkit

Simulation, Visualisierung, Analyse und Optimierung von

Produktions- und Logistikprozessen für Bauprojekte CST ist ein prozess-basierte Simulationsbaukasten für Bauindustrie. CST ermöglicht es eine schnelle

und realitätsnahe Modellierung der Unikatprozesse im Bauwesen und bietet verschiedenen Import

und Export Datenschnittstellen und Validierung & Verifikationsmethoden.

CST wurde im TU Dresden-Institut für Bauinformatik- im Rahmen des Forschungsprojektes MEFISTO

(http://www.mefisto-bau.de) entwickelt.

Nutzen: Erhöhte Planungsqualität und Steigerung der Ressourcenauslastung

Strategische Entscheidungsunterstützung

Ausnahmebehandlung: Optimale Reaktion auf Störereignisse

Frühzeitige Identifikation von Engpässen

Analyse von Logistikvorgängen (Anliefervorgänge, Fahrwege, Lagerflächen)

Merkmalen Simulation hochkomplexer Bauprozessen und Steuerstrategien

Die Simulationsmodells werden schnelle erstellt

Die Montage- und Logistikprozessen sind zusammen in einer einheitlich Umgebung

gekoppelt

Die Simulationsbausteine sind generisch und können für verschiedene Domäne benutzt

(Rohbau, Ausbau, Tunnelbau, usw.), für jede Domain werden Prozesskataloge erstellet.

Aussagekräftige 2D- und 3D Visualisierung

Online-Schnittstellen für effektive Kommunikation und Kollaboration zwischen den Simulant

und den Fachplaner.

Integration mit dem IFC Standard für BIM-Modelle

Integration mit dem Mefisto-Multimodell-Container

Prozess-basierte Simulationsmethode

CST ist prozess-basierte Simulationsbaukasten. Die Bauprozessvorlagen werden verwendet,

um die logischen Abfolgen, Randbedingungen, und den benötigten Ressourcen für typische

Bauprozesse für verschiedene Domäne zur Verfügung zu stellen. Die grafische

Spezifikationssprache “Business Process Model and Notation" (BPMN) wird für Ihre Semantik

und grafischen Darstellung Unterstützung benutzt. Die Prozessvorlagen diesen als Wissen

Datenbank für Standard und firmenspezifischen Bauverfahren. Die große Vorteil hier ist die

Möglichkeit die dynamischen Aspekte der Bauprozessen durch die "Control Flow Patterns“

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effektive abzubilden und die klare Übersichtdurch die grafische Darstellung der

Prozessmodelle. Momentan unterstützt CST den folgenden Patteren:

Sequence, Parallel, Split, Synchronization, Exclusive Choice, Simple Merge, und Arbitrary

Cycles. (Definition vom Patteren: http://www.workflowpatterns.com/patterns/control)

Prozessvorlage in BPMN: Wanderstellen nach dem Material (Ortbeton, Fertigteil, Mauer)

Die BPMN Prozessvorlagen werden automatisch in dem Simulationsmodel übernommen.

Process model Transformation Simulation model

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Implementierung Die CST Bausteinbibliothek wird auf Grundlage des Simulationswerkzeuges „Plant Simulation“ von

Siemens PLM entwickelt.

Eingabe-Bausteine Ausgabe-Bausteine

Bauelemente (BIM-Daten)

Mefisto Multimodell-Container (Import-Schnittstelle)

Prozesskataloge

Ressourcenpool

Aufgabenliste

Baustellenmodell

Etageneditor

Strategien

Prozesspool

2D-Animation

Projektmonitor

4D- Visualizer

Terminplan (Gantt-Diagramme)

WebSIM online-Interface

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Der Etage-Editor Baustein bietet einen einfachen 2D-Graphikeditor um die

Bauwerksmodelldaten neu zu erstellen oder die Daten die aus einem Bauwerksmodell

importiert wurden zu ändern. Beispielsweise um eine große Decke in verschiedene

Abschnitte zu teilen oder die Daten einer Referenz-Etage mehrere Male zu erzeugen.

Das Ziel liegt hier eindeutig auf der Anpassung von Daten und einen schnellen Einstieg

in die Simulation, falls die BIM-Daten nicht zur Verfügung stehen.

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4D Visualizer Dieser Baustein bietet die Möglichkeit, den Bauzustand zu einem

bestimmten Zeitpunkt als 3D-Modell in das Standardformat COLLADA zu exportieren. Die

Exportfunktion kann automatisiert nach bestimmten Zeitintervallen, z.B. tageweise

aufgerufen werden, wobei jeder Zeitschritt in einem eigenen Layer gespeichert wird.

Ebenso können Baugeräte wie Kräne und andere Elemente wie Baustraßen dargestellt und

animiert werden.

Projektmonitor Hierbei kann man die Auslastung z.B. von Arbeitskräften und

Baumaschinen darstellen und verschiedene Szenarien miteinander vergleichen. Diese

Auslastung kann als Histogramm oder als Balken mit relativen Anteilen der einzelnen

Auslastungen an der gesamten Bauzeit dargestellt werden.

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Terminplan: Ein wichtiger Bestandteil der Ausgabedaten ist die Darstellung der

Simulationsergebnisse als detaillierter Terminplan. Durch Zusammenfassen der

Einzelvorgänge zu Sammelvorgängen erhält der Terminplan eine hierarchische Struktur. Es ist

auch möglich, diesen detaillierten Terminplan für eine weitere Analyse als Excel Tabelle/MS

Project zu exportieren und mit ein andre zu Vergleichen.

Ressourcen Pool: Ein Verwalter für die vorhandenen Ressourcen(Arbeitskräfte,

Materialien, Baugeräte) und ihre Kapazitäten als Konstant oder dynamisch durch

Anlieferungslisten.

Turmdrehkran Simulationsbaustein

Drag & Drop

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Draw Panel: Mit diesem 2D-Animationsbaustein können 2D grafische Darstellungen

erstellt werden. Jeder Bauprozess wird mit einer grafischen Darstellung versehen, die den

simulierten Arbeitsfortschritt durch verschiedene Farben abbildet. Der Abbildungen können

als Serie von Einzelbildern gespeichert werden, um die visuelle Überprüfung des Ablaufs

unabhängig von der Simulation wiederholen zu können.

Projektvorlage: Die Eingabe- und Ausgabebausteine sind als Projektvorlage

zusammengefasst. Dadurch ist es möglich, ein Simulationsmodell schnell zu erstellen,

gemeinsame Ressourcen in mehreren Projekten zu verwenden, und verschiedene

Varianten eines Projekts zu vergleichen

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ProSIM: Die ProSIM Web-basierte Schnittstelle ermöglicht es, die Simulationsmodelle

mit allen Eingaben Daten, der Simulationsszenarien und ihre Ergebnisse online verfügbar

darzustellen. Das macht die Kollaboration zwischen den Fachplaner und dem Simulanten

viel einfacher und schafft eine höhere Transparenzebene.

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Demonstration Projekten Auf der Grundlage von realen Bauprojekten und die Zusammenarbeit mit dem Industrie Partnern des

MEFISTO Projektes ED. Züblin AG. und Max Bögel GmbH & Co. KG wurden zwei Simulationsszenarien

zur Untersuchung der Montageprozesse und Materiallogistik aufgestellt:

Demonstrationsprojekt Mefisto-Hochhaus: Rohbauarbeit

Demonstrationsprojekt Mefisto-Flughafen: Rohbauarbeit und Baustellelogistik

Die Simulationsmodelle und ausgewählten Simulationsszenarien und deren Ergebnissen sind für

Interessierte verfügbar:

Mefisto-Hochhaus: http://bci52.cib.bau.tu-dresden.de:3001/simweb

Mefisto-Flughafen: http://bci52.cib.bau.tu-dresden.de:3000/sim_models/3