Voraussetzungen

Relationale Prozeßmodellierung in kooperativer Gebäudeplanung

Institut für BauinformatikUniversität Hannover

Prof. Dr.-Ing. R. DamrathDipl.-Ing. M. KönigDipl.-Ing. A. Klinger

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Relationale Prozeßmodellierung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003

Institut für Bauinformatik Universität Hannover

Planungsakteur:

Person, Gruppe, Team, Büro,

Institut, Unternehmen

Planungsaktivität:

Aufgabenbezogene Tätigkeit für einen

Planungsakteur mit einem gewissen

Zeitaufwand

Planungszustand:

Aktuelle Planungsergebnisse für ein

Element der Gebäudestruktur

Prozeßmanagement:

Software (Agent) für das

Management des dynamischen

Prozessmodells


Prozeßmodell

Relationale Prozeßmodellierung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003

Organisationsstruktur

Planungsakteur

Prozeß-manage-

ment

Verweise Produktmodell

Prozeßstruktur

Planungsaktivität

Gebäudestruktur

Planungszustand

Planungsablauf

• Aktivitäten und Transitionen

• Asynchronisation und Synchronisation

bei Aktivitäten

• Entscheidungen und Begegnungen

bei Transitionen

Bipartiter Graph: Workflow-Graph

• Anfangs- und Endtransition

• Erreichbarkeit

• Zyklenfreiheit

• Strukturelle Korrektheit

Relationale Prozeßstruktur

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Relationale Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003


Aktivität Transition Beziehung

Asynchronisation : AND-Split

Synchronisation : AND-Join

Entscheidung : OR-Split

Begegnung : OR-Join

Anfang Ende



Instanzgraph

• Ein Instanzgraph beschreibt einen

möglichen Planungsablauf

• Bei jeder Entscheidung ist genau eine

Möglichkeit realisiert

• Die relationale Prozeßstruktur ist

rekursiv in ihre Instanzgraphen

zerlegbar

Instanzgraphen

Strukturelle Korrektheit



*) van der Aalst, Hirnschall, Verbeek: An Alternative Way to Analyze Workflow Graphs; Springer-Verlag; Berlin 2002

Strukturelle Korrektheit*)

• Die relationale Prozeßstruktur ist

strukturell korrekt, wenn jeder

Instanzgraph korrekt ist

• Ein Instanzgraph ist korrekt, wenn er

enthält

Begegnung

unvollständige Synchronisation

unvollständige Synchronisation

1. keine Begegnung und

2. keine unvollständige

Synchronisation

Hierarchischer Planungsablauf

• Prinzip: Komposition und

Dekomposition

• Dekomposition von Aktivitäten

• Dekomposition von Transitionen

• Gliederung in Ebenen

Hierarchischer bipartiter Graph

• Bipartite Struktur

• Kompositionsabbildung

• Strukturelle Konsistenz

• Strukturelle Korrektheit

Hierarchische Prozeßstruktur

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Hierarchische Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003


Aktivität

Transition

Beziehung

Kompositionsabbildung

Wurzel

Ebene 1

Ebene 2

Strukturelle Konsistenz

• Eine hierarchische Prozeßstruktur ist

strukturell konsistent, wenn:

zugeordnet ist.

• Jede Entscheidung/Begegnung auf

einer höheren Ebene ist mit einer

Entscheidung/Begegnung auf der

unteren Ebene assoziiert. Die

Umkehrung gilt nicht allgemein.



Strukturelle Konsistenz

1. bei der Dekomposition jeder

Beziehung auf einer höheren

Ebene mindestens eine Beziehung

auf der unteren Ebene und

2. bei der Komposition jeder

Beziehung auf einer unteren

Ebene genau eine Beziehung auf

der oberen Ebene

Hierarchische Instanzgraphen



Hierarchischer Instanzgraph

• Ein hierarchischer Instanzgraph

beschreibt einen möglichen

hierarchischen Planungsablauf

und ist strukturell konsistent

• Die hierarchische Prozeßstruktur ist

rekursiv in ihre Instanzgraphen

zerlegbar

Strukturelle Korrektheit

• Die hierarchische Prozeßstruktur ist

strukturell korrekt, wenn jeder

hierarchische Instanzgraph korrekt ist

• Ein hierarchischer Instanzgraph ist

korrekt, wenn er keine Begegnung und

keine unvollständige Synchronisation

enthält

Bewertete Prozeßstruktur

• Bewertung der Aktivitäten mit einer

Zeitdauer

• Bewertung der Transitionen mit einem

Zeitversatz

• Konsistenz der Bewertung:

Der kritische Weg auf einer oberen

Ebene ist immer eine obere Schranke

eines kritischen Weges auf einer

unteren Ebene

Methoden der Netzplantechnik

• Bestimmung des kritischen Weges

• Zeit- und Terminplanung

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Methoden DFG-SPP 1103 Herrsching 2003


4 0 8 0 12 0 4

00 8 0 3 0 5

04070

0

60

0

Kritischer Weg obere Ebene L = 28

Kritischer Weg untere Ebene L = 26

Markierte Prozeßstruktur

• Bool'sche Markierung der Aktivitäten

und Transitionen

• Konsistenz der Markierung:

Eine verfeinerte Aktivität ist beendet,

wenn alle Aktivitäten der

Dekomposition beendet sind

Methoden der Petri-Netze

• Bedingungs-/Ereignis Netz

• Ereignisorientierte Benachrichtigung

und Kommunikation

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Methoden DFG-SPP 1103 Herrsching 2003


Aktivität nicht beendet

Transition nicht aktiv

Aktivität beendet

Transition aktiv

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Prozeßstruktur DFG-SPP 1103 Herrsching 2003


Hierarchische Prozeßstruktur mit Bewertung und Markierung

G = (A, T; R, Q; , W, M)

A Menge von Aktivitäten

T Menge von Transitionen

R A T Beziehungen Aktivität Transition

Q T A Beziehungen Transition Aktivität

: (A T) (A T) Kompositionsabbildung

W: (A T) Bewertung

M : (A T) {0, 1} Markierung

Methoden

• Definition der Prozeßstruktur

• Prüfung der Konsistenz

• Prüfung der Korrektheit

• Algorithmen der Netzplantechnik

• Algorithmen der Petri-Netze

Dynamischer Aufbau

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Planungsfortschreibung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003


Anfang EndePlanungsphasen

Verfeinerung

Erweiterung

Dynamischer Aufbau

• Planungsphasen:

Initialisierung des Planungsprozeßes

(z.B. Grobplanung nach HOAI)

• Verfeinerung:

Dekomposition einer Aktivität mit

ihren Transitionen

• Erweiterung:

Hinzufügen von neuen Aktivitäten und

Transitionen

• Beachtung der strukturellen

Konsistenz und der strukturellen

Korrektheit

Varianten

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Planungsentscheidung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003


Varianten

• Planungsaufgaben der Varianten

werden im Rahmen von Aktivitäten

bearbeitet

• Nach der Bearbeitung erfolgt die

Bewertung der Varianten und die

Entscheidung für eine Variante

Alternativen

• Es wird nur eine Alternative im

Rahmen einer Aktivität bearbeitet

• Die Auswahl einer Alternative erfolgt

vor der Bearbeitung

Variante B

Variante A

Alternative A

Alternative B

Alternativen

Bewertung und Entscheidung

Entscheidung

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Planungsänderung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003


Planungsänderungen

• Fester Bestandteil der kooperativen

Gebäudeplanung

• Änderungen führen zu Versionen und

Nachträgen

• Planungsänderungen haben

Auswirkungen auf die Organisations-,

Gebäude- und Prozeßstruktur

Behebung eines Planungskonflikts

Meldung

Änderung

Nachtrag

Drei-Schichten-Architektur

Voraussetzungen DFG-SPP 1103 Hannover 2003Informationstechnische Umsetzung DFG-SPP 1103 Herrsching 2003


Prozeßmodell-

Editor

CAD-System …

Fachanwendungsschicht

Prozeßmodell-daten

IFC-Produktdaten

Datenschicht

IFC-Modell

Modellschicht

Relationales Prozeßmodell

• Organisationsstruktur

• Gebäudestruktur

• Prozeßstruktur

Netzwerk

Netzwerk

Netzwerkgestützte kooperativeArbeitsumgebung

• Datenschicht: Speicherung der

Produkt- und Prozeßmodelldaten

• Modellschicht: Zugriff auf die

Produkt- und Prozeßmodelldaten.

Bereitstellung von Methoden zum

Arbeiten mit dem relationalen

Prozeßmodell

• Fachanwendungsschicht:

Anwendungen der Fachplaner mit

entsprechenden Schnittstellen zur

Modellschicht

Gebäudestruktur



Prozeßstruktur





Ausblick

• Aufgabenorientierte Planung

• Aufbau der äußeren Verknüpfung zwischen

Organisations-, Gebäude- und Prozeßstruktur

• Planungsfortschreibung, -entscheidung und -

änderung

• Informationstechnische Umsetzung

• Kooperation mit Industriepartner

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