Erwarteter Nutzen

Die zunächst allgemeingültigen software-unabhängigen formalen Ebenen des integativen Safety-Awareness-Modells (iSAM) sollen mit geeigneten ausgewählten Software-Methoden im Sinne eines Demonstrators umgesetzt und die Funktionsweise des Systems in einem realitätsnahen Zielszenario validiert werden.

Die Modell-Komponenten der einzelnen Ebenen des iSAM sowie die Erkenntnisse aus den Verifikationstests mittels Demonstrator sollen dahingehend gespeichert und dokumentiert werden, dass eine Übertragbarkeit und eine Weiterentwicklung gewährleistet sind.

Die Grund- bzw. intelligente Backgroundstruktur des iSAM soll dabei so angelegt werden, dass die beinhalteten Daten für spätere Anwendungsfälle zur Verfügung gestellt werden können. Speziell die Safety-Interaktions-Beziehungen und die zugehörigen Referenzprozesse stellen dabei eine allgemein anwendbare Datengrundlage für von Sicherheitsaspekten geprägte Anwendungen auf Baustellen dar.

Sowohl die entwickelten Modell-Komponenten als auch die Daten sollen in Zukunft die Grundlage für ganzheitliche Frühwarnsysteme sein, durch die potentielle Gefährdungs-situationen auf Baustellen rechtzeitig erkannt und die Betroffenen entsprechend gewarnt werden können.

Handlungs- und Organisationsfehler während des Bauplanungs- und Herstellungsprozesses können durch ein solches System idealerweise ausgeschlossen werden.

Somit leistet die Entwicklung eines integrativen Safety-Awareness-Modell einen Beitrag zu einer positiven Entwicklung der Unfallzahlen auf Baustellen und für einen sichereren Arbeitsplatz für am Bau Beschäftigte.

http://isam.iib.tu-darmstadt.de

Technische Universität Darmstadt

Institut für Numerische Methoden

und Informatik im Bauwesen

Franziska-Braun-Str. 7, 64287 Darmstadt

Tel. +49 6151 16 34 44

Fax +49 6151 16 55 52

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Rüppel

sekretariat@iib.tu-darmstadt.de

Dipl.-Ing. Michael Kreger

kreger@iib.tu-darmstadt.de

Institut für Numerische Methoden undInformatik im Bauwesen

iSAM

integratives Safety-Awareness-Modellzur Vermeidung von Unfällen auf Baustellen

Gefördert durch die

iSAM - Flyer - v0.2 2014118

Forschungshintergrund und Ziel

Die Unfallzahlen auf deutschen Baustellen sind zwar seit Jahren rückläufig, dennoch ereigneten sich im Jahr 2013 insgesamt 105.248 Arbeitsunfälle, 83 davon waren sogar tödlich*. Gerade im Bereich baunaher Dienstleistungen sind Arbeiter im Vergleich zur Gesamtwirtschaft einem deutlich höheren Risiko ausgesetzt. Die Gründe liegen vor allem an den ständigen Veränderungsprozessen auf Bau-stellen mit vielen gleichzeitig ablaufenden Arbeits-prozessen unterschiedlicher Gewerke.

Im Bereich der Unfallprävention stehen vor allem organisatorische Maßnahmen wie Schulungen und das Verfassen von Regelwerken im Vordergrund. Aber auch die Bestellung von Sicherheits- und Gesundheitsschutz-koordinatoren, wodurch direkt in die Herstellungsprozesse von Bauwerken eingegriffen wird, verbessern den Arbeitsschutz auf Baustellen.

Dennoch entstehen insbesondere durch Fehlverhalten auf Baustellen gefährliche Situationen, die allerdings nicht immer auf menschliches Versagen zurückgeführt werden kön-nen. Oft stehen ökonomische Gründe im Vordergrund, wie beispielsweise der Verzicht auf Sicherungssysteme um Zeit und Kosten einzusparen. Gerade dieses Fehlverhalten führt immer wieder zu, teilweise schweren, Unfällen und Berufskrankheiten. Weitere Faktoren sind unzureichende Planung überschneidender Prozesse, Defekte an Geräten und externe Ein-flüsse, wie beispielsweise das Wetter.

Gesamtziel des, von der DFG ge-förderten, Forschungsvorhabens inte-gratives-Safety-Awareness-Modell (iSAM), ist es, ein neues integratives Modell zu erforschen, mit dem sicherheitsrelevante Aktivitäten in Echtzeit detektiert und bewertet werden können.

Gegenstand des Forschungsvorhabens

Um die Sicherheit auf Baustellen zu erhöhen gibt es für viele Bereiche Speziallösungen, mit Fokus auf nur einem Einzelproblem. Es fehlt jedoch ein integratives Modell für eine ganzheitliche Überwachung sicherheits-relevanter Prozesse auf Baustellen im Sinne eines Frühwarnsystems.

Im hier vorgestellten Projekt wird der Ansatz verfolgt, mit der Weiterentwicklung von Prozessmodellen um Safety-Interaktions-Beziehungen mit sensoraler Ereignis-erfassung auf der Basis von Multiagentensystemen, ein integratives software-unabhängiges formales Safety-Awareness-Modell (iSAM) für Bauprozesse zu erforschen. Hierbei sollen unter anderem bestehende Speziallösungen,

wie Rückfahrkameras u.ä., auf ihre Integrationsfähigkeit als Sensor in einem Gesamtsystem geprüft und das System durch geeignete zusätzliche Sensoren ergänzt werden. Eine besondere Bedeutung haben im beschriebenen Zusammenhang Sensoren, die eine Verortung und Erkennung von Objekten und Prozessen ermöglichen. Die Verknüpfung der Sensoren und Sensorergebnissen mit dem herzustellenden Bauwerk bzw. dem Bauplatz erfolgt über ein digitales Gebäudemodell (BIM).

Bei den genannten Objekten handelt es sich sowohl um Maschinen und Baumaterialien, aber auch um Personen, folglich um Gefährdungsquellen und/oder Schutzzielen, die an den Arbeitsprozessen einer Baustelle beteiligt sind und überwacht werden sollen.

Multiagentensystem

Die Überwachung der Objekte und Prozesse soll mit virtuellen Akteuren (Agenten) realisiert werden. Agenten im Sinne von Software-Agenten sind Programme, die autonom auf Zustandsänderungen eines Systems, reagieren, zuvor festgelegte oder auch kognitive Entscheidungen treffen und proaktiv handeln können. Die Entscheidungsfindung erfolgt in der Regel sehr viel schneller als bei menschlichen Akteuren, insbesondere dann, wenn Agenten für bestimmte Aufgaben spezialisiert werden. Die Überwachung erfolgt so im Kollektiv mehrerer spezialisierter Einheiten.

Für das „Sicherheitsbewusstsein“ des iSAM-Systems wird spezialisierten Agenten für Sensoren und Objekte ein weiterer Agententyp übergeordnet, die Awareness Agenten. Sie handeln auf Basis der bereitgestellten Infor-mationen anderer Agenten und einer semantischen, interprozessualen Be-ziehungsstruktur und sind letzt-endlich auch die Alarmgeber des Systems.*Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft;

Jahresbericht 2013, Berlin, August 2014 Integratives Safety-Awareness-Modell (iSAM)

Safety-Interaktions-Beziehungen

Prozessmodell

Objekt-Agenten

Awareness-Agenten

Sensor-Agenten

Baustelle

Ontologie

M B

Arbeitssystem

i§

Gesetze, Regeln,DIN, ...

Vorgangs-planung

Gebäudemodell

Temperatur-sensor

RFID-Reader/Tags

Kamera

Wetter-sensoren Laser-

scanner

Mikrofon Ortungs-system(e)

weitereSensoren

Sensoren

Vorgangserkennung

vergangeneEreignisse

erkannteGefährdungen

Warnung /Alarmierung