BIMKIT - Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken Mittels KI zur Generierung von Digital Twins

Zielsetzung

Building Information Modeling (BIM) steht für die Nutzung von 3D-Modellen im Lebenszyklus eines Bauwerks. Die meisten BIM-Anwendungen erfordern als Grundlage ein digitales Bestandsmodell, z.B. für die Optimierung der Instandhaltung, die Erneuerung von Infrastrukturen oder den Rückbau von Gebäuden. Darüber hinaus ermöglichen digital auswertbare Informationen zu einem Bauwerk einen effizienten und nachhaltigen Betrieb. Trotz aller Vorteile des digitalen Planens, Bauens und Betreibens stehen 3D-Modelle insbesondere zu Bestandsbauten nicht zur Verfügung. Dadurch wird nicht nur die Einführung von BIM verzögert, sondern es fehlen für die gesamte Bau- und Wohnungswirtschaft verlässliche Daten zur Optimierung des Lebenszyklus eines Bauwerks.

BIMKIT hat sich zum Ziel gesetzt, Künstliche Intelligenz und Cloud-Technologien als Schlüsseltechnologien der Digitalisierungsstrategie der Bundesregierung für die Bauwirtschaft nutzbar zu machen. Informationen zu Gebäuden und Infrastrukturbauwerken, z.B. 2D-Pläne, Bilder, Punktwolken oder Textdokumente, sollen mittels KI-Verfahren ausgewertet, bauliche und technische Bauelemente generiert und konsistent sowie transparent einem BIM-basierten Bestandsmodell zugeführt werden. Gleichermaßen soll die Aktualisierung eines vorhandenen Bestandsmodells automatisiert werden. Besonders das Bauen im Bestand und der Betrieb von Bauwerken können durch BIM optimiert werden. BIMKIT hilft so, die dazu benötigten open-BIM Bestandsmodelle automatisiert, schnell und transparent zu generieren.

Die Daten und KI-Dienste werden dezentral mit Hilfe von offenen Standards und bestehenden BIM-Systemen auf Basis von GAIA-X zur Verfügung gestellt. Datensouveränität und Datensicherheit werden insbesondere berücksichtigt, da auch sicherheitsrelevante Informationen zu Bauwerken ausgewertet werden. Es entsteht ein Ökosystem, welches eine fundamentale Basis für BIM-Anwendungen bildet.

Mehrwert

Bei der Erstellung von Bestandsmodellen sind Aspekte wie Datensicherheit und Datensouveränität sehr wichtig. Mit BIMKIT werden bestimmte Informationen zur Verarbeitung nicht erst an externe IT-Anbieter übertragen, sondern möglichst direkt bei dem jeweiligen Nutzer mittels KI-Verfahren in Bestandsmodelle überführt. Hierbei ist die strukturierte Darstellung der durchzuführenden Prozessschritte sowie auch die reibungslose Verknüpfung von kompatiblen Diensten mit Modellen besonders hilfreich. Mit BIMKIT wird die Generierung des Digital Twins für Bauwerke zur Realität.

Gegenwärtiger Stand

In der Anfangsphase des Projekts wurden innerhalb der Anforderungsanalyse LOIN-Tabellen (LOIN = Level of Information Need) und Anwendungsfälle erarbeitet. Im Bereich Infrastruktur fokussiert sich BIMKIT auf die Abbruchplanung von Brücken und die Instandsetzung von Lärmschutzwänden. Im Bereich Hochbau wurden zudem die Wartung der technischen Gebäudeausrüstung, die Optimierung des Flächennutzungsgrades und die Optimierung des Energieverbrauchs als Unteranwendungsfälle bestimmt.

Auf dieser Basis werden aktuell einzelne KI-Dienste entwickelt: 

• KI-Auswertung von Bildern/Punktwolken
  • Z.B. Erkennung von Brandschutzanlagen in Bildern (Mit Hilfe der KI-Methoden können z. B. die Anzahl der Feuerlöscher in einem Bild sowie weitere wichtige semantische Informationen zu den Objekten extrahiert werden.)
  • z.B. Erkennung von Beton-Schäden: Segmentierung von Schäden (Risse, Abplatzungen, etc.). Größe und Form der Schäden können mit Hilfe der KI erfasst werden.
• KI-Auswertung von 2D-Plänen
• KI-Auswertung von Texten

Im weiteren Verlauf des Projektes werden diese Dienste auf Basis von GAIA-X bereitgestellt und für die Demonstratoren und die spätere Anwendung orchestriert.

BIMKIT-Projektfilm: verfügbar auf YouTube.