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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
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