Mit dem Übergang von bauwerksorientierter zu prozessorientierter Arbeitsweise erlangt die domänenübergreifende Bereitstellung von Informationen wachsende Bedeutung. Das betrifft bspw. die Erstellung von Controlling-Kennwerten, die Vorbereitung von Simulationen oder die Betrachtung neuer Aspekte wie Energieeffizienz. Aktuelle Datenformate und Erschließungsmethoden können diese Herausforderung jedoch nicht befriedigend bewältigen. Daher bedarf es einer Methode, welche interdisziplinäre Bauinformationsprozesse uneingeschränkt ermöglicht. Vorhandene Kommunikationsprozesse und Fachanwendungen sollen dabei beibehalten und weitergenutzt werden können. Mit der Multimodell-Methode wird ein Lösungsansatz für die strukturellen Probleme interdisziplinärer Bauinformationsprozesse vorgestellt. Multimodelle bündeln heterogene Fachmodelle unterschiedlicher Domänen und erlauben die Verbindung ihrer Elemente in externen, ID-basierten Linkmodellen. Da die Fachmodelle unberührt bleiben, wird auf diesem Weg eine lose und temporäre Kopplung ermöglicht. Durch den Verzicht auf ein führendes oder integrierendes Datenschema werden keine Transformationsprozesse benötigt, können etablierte und heute übliche Datenformate weitergenutzt und die verlinkten Fachmodelle neutral ausgetauscht werden. Die in Multimodellen verknüpften Daten bieten einen informationellen Mehrwert gegenüber alleinstehenden Fachmodellen. Zusammengehörende Informationen können über die persistenten Links automatisch ausgewertet werden, anstelle manuell vom Menschen immer wieder flüchtig neu zugeordnet werden zu müssen. Somit erscheint ein Multimodell gegenüber einem Benutzer wie ein einziger abgeschlossener Informationsraum. Um solche datenmodell-, datenformat- und domänenübergreifenden Informationsräume komfortabel erstellen und filtern zu können, wird die deklarative Multimodell-Abfragesprache MMQL eingeführt. Diese erlaubt einen generischen Zugriff auf die Originaldaten und bildet die Kernkonzepte der Multimodell-Erschließung - mehrwertige Linkerzeugung und strukturelle Linksemantik - ab. Ein zugehöriger Interpreter ermittelt den Lösungsweg für konkrete Anweisungen und führt diesen auf realen Daten aus. Die Umsetzung und Bereitstellung der Konzepte als IT-Komponenten auf verschiedenen Ebenen - von der Datenstruktur über Bibliotheken und Services bis hin zur alleinstehenden, universellen Multimodell-Software M2A2 - erlaubt die sofortige und direkte Anwendung der Multimodell-Methode in der Praxis. / With the transition of building-oriented to process-oriented work, the provision of cross-domain information gained growing importance - for example in the creation of controlling parameters, the preparation of simulations or when considering new aspects such as energy efficiency. However, current data formats and access methods cannot cope with this challenge satisfactory. Therefore, a method is required, that enables interdisciplinary construction information processes fully. Thereby existing communication processes and domain applications have to be retained and continued to be used as possible. With the multi-model method, an approach to structural problems of such interdisciplinary construction information processes is presented. Multi-models combine heterogeneous models of different domains and allow the connection of their elements in external ID-based link models. As the domain models remain unaffected, a loose and temporary coupling is possible in this way. By not using a leading or integrating data schema, no transformation processes are required, common established data formats can be retained and the linked domain models can be exchanged neutrally. The linked data in multi-models offer an additional value of information over single domain models. Information belonging together can be automatically evaluated by the persistent links - instead of being repeatedly reassigned by people in a volatile way. Thus, a multi-model appears to a user as a single self-contained information space. In order to create and filter such cross-format and cross-domain information spaces comfortably, the declarative multi-model query language MMQL is introduced. It allows for generic access to the original data and integrates the core concepts of the multi-model development - n-ary link generation and structural link semantics. An associated interpreter determines the approach for specific instructions and executes it on real data. The implementation and deployment of the concepts as IT components at various levels - from the data structure via libraries and services, to the universal multi-model software M2A2 - allows an immediate and direct application of the multi-model method in practice.

Die Planung und Ausführung von Bauwerken basiert auf Informationsprozesse, in denen verknüpfte Fachmodelle verschiedener Baudomänen als fachübergreifende Informationsräume verwendet werden. Dabei führen erhöhte Anforderungen an spezialisierte Arbeitsschritte sowie die wachsende Komplexität der Bauprojekte zu einem Anwachsen der Menge, des Umfangs und der Komplexität der ausgetauschten Informationsräume. Bei der Betrachtung des Informationsbedarfs der Bauinformationsprozesse lässt sich eine Kontextabhängigkeit erkennen, in der verschiedene Aspekte des Bearbeitungskontextes sowohl die Menge und Qualität als auch die Ausschnitte und Verknüpfungstiefe der erforderlichen Informationsräume determinieren. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der kontextgerechten Informationsversorgung von Informationsprozessen im Bauwesen. Auf der Grundlage multimodellbasierter Informationsräume wird ein Ansatz vorgestellt, der die Kontextabhängigkeit des Informationsbedarfs durch kontextadaptive Multimodellvorlagen formalisiert und entsprechende kontextgerechte Informationsräume erzeugt. Dafür werden in einem ersten Schritt der Bearbeitungskontext von Bauinformationsprozessen betrachtet sowie informationslogistisch relevante Kontextaspekte identifiziert und durch ein Kontextmodell abgebildet. Für die Formalisierung der unterschiedlichen Einflüsse verschiedener Kontextaspekte auf die Ausgestaltung des Informationsbedarfs wird ein Regelsystem entwickelt, mit dem kontextadaptive Multimodellvorlagen definiert werden können. Durch Auswertung dieser Vorlagen zum Anwendungszeitpunkt lässt sich ein situativer Informationsbedarf antizipieren, auf dessen Basis ein kontextgerechtes Multimodell erzeugt werden kann. Dieser Ansatz ermöglicht die Realisierung einer kontextbewussten Informationslogistik, die den Projektpartnern im Bauwesen genau die Informationsräume bereitstellt, die in einer konkreten Bearbeitungssituation benötigt werden. Für die Bearbeitung regelbasierter Kontextwirkrelationen wird ein Editor vorgestellt, der die Erzeugung kontextadaptiver Multimodellvorlagen unterstützt. Außerdem wird anhand einer Architektur zur Erzeugung kontextgerechter Informationsräume die Vorgehensweise der informationslogistischen Kontextintegration beschrieben, mit der ein kontextbasierter Informationsbedarf antizipiert und ein entsprechendes kontextgerechtes Multimodell erzeugt werden kann. Der Einsatz des vorgestellten Ansatzes wird abschließend anhand eines Beispielszenarios aus der Planungsphase evaluiert, in der im Rahmen verschiedener asynchroner Bauinformationsprozesse Informationsräume gemeinsam bearbeitet werden. / The planning and creating of structures and buildings is based on building information processes, in which linked specialized models of different domains are used as multidisciplinary information spaces. Thereby increased requirements for specialized work processes, and the growing complexity of construction projects lead to an increase in the amount, scope and complexity of the exchanged information spaces. When considering the information requirements of building information processes, a contextdependence is revealed that determines the quantity and quality as well as the cutouts and linking depth of the required information spaces depending on various aspects of the processing context. This thesis addresses contextoriented information supply for collaborative information processes in the construction industry. Based on multimodel information spaces, an approach is presented that formalizes the context dependency of information requirements by contextadaptive multimodel templates and generates corresponding contextoriented information spaces. In a first step different aspects of the process context of building information processes are considered and logistically relevant information are identified and mapped by a context model. For the description of the different influences of various context aspects on the configuration of information needs a regulating system is developed, which can be used to define contextadaptive multi model templates. By evaluating these templates at time of use, situative information requirements can be anticipated and an adequate contextoriented multimodel can be generated. This approach enables the implementation of a contextaware information logistics, which accurately provides the information spaces for the project partners in the construction industry, which are needed in a concrete working situation. For the processing of rulebased context active relations an editor, which supports the generation of contextadaptive multi model templates, is presented. Based on architecture for generating contextappropriate information spaces, the approach of information logistics context integration is described, which allows to anticipate contextbased information needs and to generate a corresponding contextoriented multimodel. The use of the approach is finally evaluated using an example scenario from the planning phase, in which various asynchronous building information processes jointly process an information space.

Mit dem Übergang von bauwerksorientierter zu prozessorientierter Arbeitsweise erlangt die domänenübergreifende Bereitstellung von Informationen wachsende Bedeutung. Das betrifft bspw. die Erstellung von Controlling-Kennwerten, die Vorbereitung von Simulationen oder die Betrachtung neuer Aspekte wie Energieeffizienz. Aktuelle Datenformate und Erschließungsmethoden können diese Herausforderung jedoch nicht befriedigend bewältigen. Daher bedarf es einer Methode, welche interdisziplinäre Bauinformationsprozesse uneingeschränkt ermöglicht. Vorhandene Kommunikationsprozesse und Fachanwendungen sollen dabei beibehalten und weitergenutzt werden können. Mit der Multimodell-Methode wird ein Lösungsansatz für die strukturellen Probleme interdisziplinärer Bauinformationsprozesse vorgestellt. Multimodelle bündeln heterogene Fachmodelle unterschiedlicher Domänen und erlauben die Verbindung ihrer Elemente in externen, ID-basierten Linkmodellen. Da die Fachmodelle unberührt bleiben, wird auf diesem Weg eine lose und temporäre Kopplung ermöglicht. Durch den Verzicht auf ein führendes oder integrierendes Datenschema werden keine Transformationsprozesse benötigt, können etablierte und heute übliche Datenformate weitergenutzt und die verlinkten Fachmodelle neutral ausgetauscht werden. Die in Multimodellen verknüpften Daten bieten einen informationellen Mehrwert gegenüber alleinstehenden Fachmodellen. Zusammengehörende Informationen können über die persistenten Links automatisch ausgewertet werden, anstelle manuell vom Menschen immer wieder flüchtig neu zugeordnet werden zu müssen. Somit erscheint ein Multimodell gegenüber einem Benutzer wie ein einziger abgeschlossener Informationsraum. Um solche datenmodell-, datenformat- und domänenübergreifenden Informationsräume komfortabel erstellen und filtern zu können, wird die deklarative Multimodell-Abfragesprache MMQL eingeführt. Diese erlaubt einen generischen Zugriff auf die Originaldaten und bildet die Kernkonzepte der Multimodell-Erschließung - mehrwertige Linkerzeugung und strukturelle Linksemantik - ab. Ein zugehöriger Interpreter ermittelt den Lösungsweg für konkrete Anweisungen und führt diesen auf realen Daten aus. Die Umsetzung und Bereitstellung der Konzepte als IT-Komponenten auf verschiedenen Ebenen - von der Datenstruktur über Bibliotheken und Services bis hin zur alleinstehenden, universellen Multimodell-Software M2A2 - erlaubt die sofortige und direkte Anwendung der Multimodell-Methode in der Praxis.:1. Einleitung 1 1.1. Motivation 1 1.2. Ausgangspunkt 2 1.3. Zielsetzung 3 1.4. Lösungsansatz 5 1.5. Aufbau der Arbeit 7 2. Informationsräume im Bauwesen 9 2.1. Grundlagen der Datenmodelle 10 2.2. Baufachmodelle 17 2.3. Domänenübergreifende Bauinformationsräume 25 2.4. Resümee 39 3. Das Multimodellkonzept 41 3.1. Das Multimodell-Paradigma 42 3.2. Multimodellbasierte Arbeitsweise 48 3.3. Prinzip und Aufbau von Multimodellen 55 3.4. Anwendbare Fachmodelle 67 3.5. Multimodell-Spezialisierung 72 3.6. Multimodell-Operationen 78 3.7. Resümee 81 4. Die Multimodell-Abfragesprache MMQL 83 4.1. Konzeption 84 4.2. Zugriff auf Originaldaten 90 4.3. Multimodell-Filtern 102 4.4. Linkmanipulation 118 4.5. Resümee 124 5. Interpretation von MMQL-Anweisungen 127 5.1. Grundlagen der Ausführung der Sprache 128 5.2. Ermittlung von Multimodell-Views 134 5.3. Links erstellen 148 5.4. Links löschen 153 5.5. Diskussion und Resümee 153 6. Implementierung und Anwendung 159 6.1. Universelle Multimodell-Software M2A2 160 6.2. Multimodell-Spezialisierung für das Bauprojektmanagement 165 6.3. Multimodellbasierte Ermittlung von Zahlungsplänen 167 6.4. Bewertung und Resümee 174 7. Fazit 177 7.1. Zusammenfassung 177 7.2. Ergebnisdiskussion 178 7.3. Ausblick 183 A. Datenmodelle und Spezifikationen 185 A.1. Das Generische Multimodell 185 A.2. Fachmodell Dokumentencontainer 187 A.3. MMQL: Formale Sprachbeschreibung 188 B. Elementarmodell-Vokabulare 191 B.1. Domain 191 B.2. Phase 192 B.3. Level of Detail 196 B.4. Status 196 C. Implementierungsdetails 197 C.1. Liste der in M2A2 implementierten Baufachmodelle 197 C.2. Implementierte Erweiterungen der M2A2-Plattform 198 C.3. XML-Schema des Mefisto-Multimodell-Containers 199 Literaturverzeichnis 201 / With the transition of building-oriented to process-oriented work, the provision of cross-domain information gained growing importance - for example in the creation of controlling parameters, the preparation of simulations or when considering new aspects such as energy efficiency. However, current data formats and access methods cannot cope with this challenge satisfactory. Therefore, a method is required, that enables interdisciplinary construction information processes fully. Thereby existing communication processes and domain applications have to be retained and continued to be used as possible. With the multi-model method, an approach to structural problems of such interdisciplinary construction information processes is presented. Multi-models combine heterogeneous models of different domains and allow the connection of their elements in external ID-based link models. As the domain models remain unaffected, a loose and temporary coupling is possible in this way. By not using a leading or integrating data schema, no transformation processes are required, common established data formats can be retained and the linked domain models can be exchanged neutrally. The linked data in multi-models offer an additional value of information over single domain models. Information belonging together can be automatically evaluated by the persistent links - instead of being repeatedly reassigned by people in a volatile way. Thus, a multi-model appears to a user as a single self-contained information space. In order to create and filter such cross-format and cross-domain information spaces comfortably, the declarative multi-model query language MMQL is introduced. It allows for generic access to the original data and integrates the core concepts of the multi-model development - n-ary link generation and structural link semantics. An associated interpreter determines the approach for specific instructions and executes it on real data. The implementation and deployment of the concepts as IT components at various levels - from the data structure via libraries and services, to the universal multi-model software M2A2 - allows an immediate and direct application of the multi-model method in practice.:1. Einleitung 1 1.1. Motivation 1 1.2. Ausgangspunkt 2 1.3. Zielsetzung 3 1.4. Lösungsansatz 5 1.5. Aufbau der Arbeit 7 2. Informationsräume im Bauwesen 9 2.1. Grundlagen der Datenmodelle 10 2.2. Baufachmodelle 17 2.3. Domänenübergreifende Bauinformationsräume 25 2.4. Resümee 39 3. Das Multimodellkonzept 41 3.1. Das Multimodell-Paradigma 42 3.2. Multimodellbasierte Arbeitsweise 48 3.3. Prinzip und Aufbau von Multimodellen 55 3.4. Anwendbare Fachmodelle 67 3.5. Multimodell-Spezialisierung 72 3.6. Multimodell-Operationen 78 3.7. Resümee 81 4. Die Multimodell-Abfragesprache MMQL 83 4.1. Konzeption 84 4.2. Zugriff auf Originaldaten 90 4.3. Multimodell-Filtern 102 4.4. Linkmanipulation 118 4.5. Resümee 124 5. Interpretation von MMQL-Anweisungen 127 5.1. Grundlagen der Ausführung der Sprache 128 5.2. Ermittlung von Multimodell-Views 134 5.3. Links erstellen 148 5.4. Links löschen 153 5.5. Diskussion und Resümee 153 6. Implementierung und Anwendung 159 6.1. Universelle Multimodell-Software M2A2 160 6.2. Multimodell-Spezialisierung für das Bauprojektmanagement 165 6.3. Multimodellbasierte Ermittlung von Zahlungsplänen 167 6.4. Bewertung und Resümee 174 7. Fazit 177 7.1. Zusammenfassung 177 7.2. Ergebnisdiskussion 178 7.3. Ausblick 183 A. Datenmodelle und Spezifikationen 185 A.1. Das Generische Multimodell 185 A.2. Fachmodell Dokumentencontainer 187 A.3. MMQL: Formale Sprachbeschreibung 188 B. Elementarmodell-Vokabulare 191 B.1. Domain 191 B.2. Phase 192 B.3. Level of Detail 196 B.4. Status 196 C. Implementierungsdetails 197 C.1. Liste der in M2A2 implementierten Baufachmodelle 197 C.2. Implementierte Erweiterungen der M2A2-Plattform 198 C.3. XML-Schema des Mefisto-Multimodell-Containers 199 Literaturverzeichnis 201

Die Planung und Ausführung von Bauwerken basiert auf Informationsprozesse, in denen verknüpfte Fachmodelle verschiedener Baudomänen als fachübergreifende Informationsräume verwendet werden. Dabei führen erhöhte Anforderungen an spezialisierte Arbeitsschritte sowie die wachsende Komplexität der Bauprojekte zu einem Anwachsen der Menge, des Umfangs und der Komplexität der ausgetauschten Informationsräume. Bei der Betrachtung des Informationsbedarfs der Bauinformationsprozesse lässt sich eine Kontextabhängigkeit erkennen, in der verschiedene Aspekte des Bearbeitungskontextes sowohl die Menge und Qualität als auch die Ausschnitte und Verknüpfungstiefe der erforderlichen Informationsräume determinieren. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der kontextgerechten Informationsversorgung von Informationsprozessen im Bauwesen. Auf der Grundlage multimodellbasierter Informationsräume wird ein Ansatz vorgestellt, der die Kontextabhängigkeit des Informationsbedarfs durch kontextadaptive Multimodellvorlagen formalisiert und entsprechende kontextgerechte Informationsräume erzeugt. Dafür werden in einem ersten Schritt der Bearbeitungskontext von Bauinformationsprozessen betrachtet sowie informationslogistisch relevante Kontextaspekte identifiziert und durch ein Kontextmodell abgebildet. Für die Formalisierung der unterschiedlichen Einflüsse verschiedener Kontextaspekte auf die Ausgestaltung des Informationsbedarfs wird ein Regelsystem entwickelt, mit dem kontextadaptive Multimodellvorlagen definiert werden können. Durch Auswertung dieser Vorlagen zum Anwendungszeitpunkt lässt sich ein situativer Informationsbedarf antizipieren, auf dessen Basis ein kontextgerechtes Multimodell erzeugt werden kann. Dieser Ansatz ermöglicht die Realisierung einer kontextbewussten Informationslogistik, die den Projektpartnern im Bauwesen genau die Informationsräume bereitstellt, die in einer konkreten Bearbeitungssituation benötigt werden. Für die Bearbeitung regelbasierter Kontextwirkrelationen wird ein Editor vorgestellt, der die Erzeugung kontextadaptiver Multimodellvorlagen unterstützt. Außerdem wird anhand einer Architektur zur Erzeugung kontextgerechter Informationsräume die Vorgehensweise der informationslogistischen Kontextintegration beschrieben, mit der ein kontextbasierter Informationsbedarf antizipiert und ein entsprechendes kontextgerechtes Multimodell erzeugt werden kann. Der Einsatz des vorgestellten Ansatzes wird abschließend anhand eines Beispielszenarios aus der Planungsphase evaluiert, in der im Rahmen verschiedener asynchroner Bauinformationsprozesse Informationsräume gemeinsam bearbeitet werden.:Kapitel 1 Einleitung 1 1.1 Das Bauwesen im Informationszeitalter 1 1.2 Probleme der Informationsversorgung in Bauprojekten 2 1.3 Zielsetzung und Thesen 4 1.4 Kontextintegration als Lösungsansatz 7 1.5 Aufbau der Arbeit 8 Kapitel 2 Kollaborative Bauinformationsprozesse 11 2.1 Bauspezifische Rahmenbedingungen 11 2.1.1 Besonderheiten des Bauwesens 11 2.1.2 Domänenspezifische Fachmodelle 16 2.1.3 Interoperabilität der Informationslogistik im Bauprojekt 30 2.1.4 Zusammenfassung 35 2.2 Anforderungen an eine kontextgerechte Informationslogistik 37 2.2.1 Kollaborative Informationsprozesse 37 2.2.2 Kontextabhängigkeit der Informationslogistik 42 2.2.3 Anforderungen an die Informationsversorgung 47 2.2.4 Zusammenfassung 50 2.3 Stand der Entwicklung 51 2.3.1 Kollaborationsunterstützung im Bauwesen 51 2.3.2 Entwicklungsbedarf 55 2.3.3 Abgrenzung verwandter Arbeiten 57 2.3.4 Zusammenfassung 62 Kapitel 3 Grundlagen kontextgerechter Informationsräume 63 3.1 Multimodellbasierte Informationsräume 63 3.1.1 Interdisziplinäre Informationsräume 64 3.1.2 Der generische Multimodellansatz 68 3.1.3 Semantische Beschreibung von bautypischen Multimodellen 72 3.1.4 Multimodellvorlagen 79 3.1.5 Bauspezifische Informationsräume 81 3.1.6 Zusammenfassung 87 3.2 Kontextmodellierung 88 3.2.1 Generische Kontextinformationen 88 3.2.2 Ansätze der Kontextmodellierung 95 3.2.3 Möglichkeiten der Kontextintegration 102 3.2.4 Informationslogistische Kontextaspekte 108 3.2.5 Bauspezifische Kontextausprägungen 116 3.2.6 Zusammenfassung 119 3.3 Kontextgerechte Multimodelle 120 3.3.1 Grundkonzept adaptiver Multimodelle 121 3.3.2 Methodik der Informationsraumadaptivität 122 3.3.3 Die Kontextabhängigkeit des Informationsbedarfs 126 3.3.4 Der Einfluss des Kontextes auf die Informationssemantik 129 3.3.5 Formalisierung von Wirkrelationen 131 3.3.6 Zusammenfassung 134 Kapitel 4 Konzept einer kontextbewussten Informationslogistik 135 4.1 Ontologie-Framework für kontextbewusste Projektkollaboration 135 4.1.1 Konzeption des Ontologie-Frameworks 136 4.1.2 Kernontologien der Informationslogistik 141 4.1.3 Die generische Projektkollaborationsontologie 149 4.1.4 Eine bauspezifische Ausprägung 156 4.1.5 Zusammenfassung 161 4.2 Formalisierung von Kontextwirkrelationen 162 4.2.1 Die Regelsprache ContextScript 163 4.2.2 Verwendung und Auswertung von ContextScript-Regeln 165 4.2.3 Regelauswertung 167 4.2.4 Zusammenfassung 168 4.3 Architektur zur Erzeugung kontextgerechter Informationsräume 169 4.3.1 Konzept des Gesamtsystems 169 4.3.2 Kontextwertschöpfung und Verwaltung 173 4.3.3 Kontextbasierte Annotation 178 4.3.4 Kontextanalyse zur Bedarfsermittlung 179 4.3.5 Erzeugung kontextgerechter Informationsräume 181 4.3.6 Zusammenfassung 186 Kapitel 5 Prototypische Umsetzung 187 5.1 Editor zur Beschreibung adaptiver Informationsräume 188 5.1.1 Konzeption des Kontextwirkeditors CATED 188 5.1.2 Techniken der Implementierung 191 5.1.3 Aufbau der Benutzungsoberfläche 193 5.1.4 Erstellen kontextadaptiver Multimodellvorlagen 193 5.1.5 Zusammenfassung 196 5.2 Informationslogistik einer kontextbewussten Kollaborationsplattform 197 5.2.1 Plattformkomponenten und Implementierungstechniken 197 5.2.2 Ontologie-Plattformdienst 206 5.2.3 Plattformdienste der Kontextwertschöpfung 210 5.2.4 Plattformdienst der Bedarfsevaluation 212 5.2.5 Plattformdienst für die Multimodellerzeugung 214 5.2.6 Zusammenfassung 219 5.3 Evaluierungsszenario 220 5.3.1 Erstellen einer kontextadaptiven Multimodellvorlage 221 5.3.2 Auswerten des situativen Informationsbedarfes 222 5.3.3 Erzeugen des kontextgerechten Multimodells 225 5.3.4 Zusammenfassung 230 Kapitel 6 Schlussbetrachtung 231 6.1 Zusammenfassung 231 6.2 Ergebnisse der Arbeit 234 6.3 Ausblick 239 Anhang 241 Abbildungsverzeichnis 253 Tabellenverzeichnis 257 Definitionsverzeichnis 258 Abkürzungsverzeichnis 260 Literaturverzeichnis 262 / The planning and creating of structures and buildings is based on building information processes, in which linked specialized models of different domains are used as multidisciplinary information spaces. Thereby increased requirements for specialized work processes, and the growing complexity of construction projects lead to an increase in the amount, scope and complexity of the exchanged information spaces. When considering the information requirements of building information processes, a contextdependence is revealed that determines the quantity and quality as well as the cutouts and linking depth of the required information spaces depending on various aspects of the processing context. This thesis addresses contextoriented information supply for collaborative information processes in the construction industry. Based on multimodel information spaces, an approach is presented that formalizes the context dependency of information requirements by contextadaptive multimodel templates and generates corresponding contextoriented information spaces. In a first step different aspects of the process context of building information processes are considered and logistically relevant information are identified and mapped by a context model. For the description of the different influences of various context aspects on the configuration of information needs a regulating system is developed, which can be used to define contextadaptive multi model templates. By evaluating these templates at time of use, situative information requirements can be anticipated and an adequate contextoriented multimodel can be generated. This approach enables the implementation of a contextaware information logistics, which accurately provides the information spaces for the project partners in the construction industry, which are needed in a concrete working situation. For the processing of rulebased context active relations an editor, which supports the generation of contextadaptive multi model templates, is presented. Based on architecture for generating contextappropriate information spaces, the approach of information logistics context integration is described, which allows to anticipate contextbased information needs and to generate a corresponding contextoriented multimodel. The use of the approach is finally evaluated using an example scenario from the planning phase, in which various asynchronous building information processes jointly process an information space.:Kapitel 1 Einleitung 1 1.1 Das Bauwesen im Informationszeitalter 1 1.2 Probleme der Informationsversorgung in Bauprojekten 2 1.3 Zielsetzung und Thesen 4 1.4 Kontextintegration als Lösungsansatz 7 1.5 Aufbau der Arbeit 8 Kapitel 2 Kollaborative Bauinformationsprozesse 11 2.1 Bauspezifische Rahmenbedingungen 11 2.1.1 Besonderheiten des Bauwesens 11 2.1.2 Domänenspezifische Fachmodelle 16 2.1.3 Interoperabilität der Informationslogistik im Bauprojekt 30 2.1.4 Zusammenfassung 35 2.2 Anforderungen an eine kontextgerechte Informationslogistik 37 2.2.1 Kollaborative Informationsprozesse 37 2.2.2 Kontextabhängigkeit der Informationslogistik 42 2.2.3 Anforderungen an die Informationsversorgung 47 2.2.4 Zusammenfassung 50 2.3 Stand der Entwicklung 51 2.3.1 Kollaborationsunterstützung im Bauwesen 51 2.3.2 Entwicklungsbedarf 55 2.3.3 Abgrenzung verwandter Arbeiten 57 2.3.4 Zusammenfassung 62 Kapitel 3 Grundlagen kontextgerechter Informationsräume 63 3.1 Multimodellbasierte Informationsräume 63 3.1.1 Interdisziplinäre Informationsräume 64 3.1.2 Der generische Multimodellansatz 68 3.1.3 Semantische Beschreibung von bautypischen Multimodellen 72 3.1.4 Multimodellvorlagen 79 3.1.5 Bauspezifische Informationsräume 81 3.1.6 Zusammenfassung 87 3.2 Kontextmodellierung 88 3.2.1 Generische Kontextinformationen 88 3.2.2 Ansätze der Kontextmodellierung 95 3.2.3 Möglichkeiten der Kontextintegration 102 3.2.4 Informationslogistische Kontextaspekte 108 3.2.5 Bauspezifische Kontextausprägungen 116 3.2.6 Zusammenfassung 119 3.3 Kontextgerechte Multimodelle 120 3.3.1 Grundkonzept adaptiver Multimodelle 121 3.3.2 Methodik der Informationsraumadaptivität 122 3.3.3 Die Kontextabhängigkeit des Informationsbedarfs 126 3.3.4 Der Einfluss des Kontextes auf die Informationssemantik 129 3.3.5 Formalisierung von Wirkrelationen 131 3.3.6 Zusammenfassung 134 Kapitel 4 Konzept einer kontextbewussten Informationslogistik 135 4.1 Ontologie-Framework für kontextbewusste Projektkollaboration 135 4.1.1 Konzeption des Ontologie-Frameworks 136 4.1.2 Kernontologien der Informationslogistik 141 4.1.3 Die generische Projektkollaborationsontologie 149 4.1.4 Eine bauspezifische Ausprägung 156 4.1.5 Zusammenfassung 161 4.2 Formalisierung von Kontextwirkrelationen 162 4.2.1 Die Regelsprache ContextScript 163 4.2.2 Verwendung und Auswertung von ContextScript-Regeln 165 4.2.3 Regelauswertung 167 4.2.4 Zusammenfassung 168 4.3 Architektur zur Erzeugung kontextgerechter Informationsräume 169 4.3.1 Konzept des Gesamtsystems 169 4.3.2 Kontextwertschöpfung und Verwaltung 173 4.3.3 Kontextbasierte Annotation 178 4.3.4 Kontextanalyse zur Bedarfsermittlung 179 4.3.5 Erzeugung kontextgerechter Informationsräume 181 4.3.6 Zusammenfassung 186 Kapitel 5 Prototypische Umsetzung 187 5.1 Editor zur Beschreibung adaptiver Informationsräume 188 5.1.1 Konzeption des Kontextwirkeditors CATED 188 5.1.2 Techniken der Implementierung 191 5.1.3 Aufbau der Benutzungsoberfläche 193 5.1.4 Erstellen kontextadaptiver Multimodellvorlagen 193 5.1.5 Zusammenfassung 196 5.2 Informationslogistik einer kontextbewussten Kollaborationsplattform 197 5.2.1 Plattformkomponenten und Implementierungstechniken 197 5.2.2 Ontologie-Plattformdienst 206 5.2.3 Plattformdienste der Kontextwertschöpfung 210 5.2.4 Plattformdienst der Bedarfsevaluation 212 5.2.5 Plattformdienst für die Multimodellerzeugung 214 5.2.6 Zusammenfassung 219 5.3 Evaluierungsszenario 220 5.3.1 Erstellen einer kontextadaptiven Multimodellvorlage 221 5.3.2 Auswerten des situativen Informationsbedarfes 222 5.3.3 Erzeugen des kontextgerechten Multimodells 225 5.3.4 Zusammenfassung 230 Kapitel 6 Schlussbetrachtung 231 6.1 Zusammenfassung 231 6.2 Ergebnisse der Arbeit 234 6.3 Ausblick 239 Anhang 241 Abbildungsverzeichnis 253 Tabellenverzeichnis 257 Definitionsverzeichnis 258 Abkürzungsverzeichnis 260 Literaturverzeichnis 262

Building Information Modelling (BIM) as a Model-based design facilitates to investigate multiple solutions in the infrastructure planning process. The most important reason for implementing model-based design is to help designers and to increase communication between different design parties. It decentralizes and coordinates team collaboration and facilitates faster and lossless project data exchange and management across extended teams and external partners in project lifecycle. Infrastructure are fundamental facilities, services, and installations needed for the functioning of a community or society, such as transportation, roads, communication systems, water and power networks, as well as power plants. Geospatial Information Systems (GIS) as the digital representation of the world are systems for maintaining, managing, modelling, analyzing, and visualizing of the world data including infrastructure. High level infrastructure suits mostly facilitate to analyze the infrastructure design based on the international or user defined standards. Called regulation1-based design, this minimizes errors, reduces costly design conflicts, increases time savings and provides consistent project quality, yet mostly in standalone solutions. Tasks of infrastructure usually require both model based and regulation based design packages. Infrastructure tasks deal with cross-domain information. However, the corresponding data is split in several domain models. Besides infrastructure projects demand a lot of decision makings on governmental as well as on private level considering different data models. Therefore lossless flow of project data as well as documents like regulations across project team, stakeholders, governmental and private level is highly important. Yet infrastructure projects have largely been absent from product modelling discourses for a long time. Thus, as will be explained in chapter 2 interoperability is needed in infrastructure processes. Multimodel (MM) is one of the interoperability methods which enable heterogeneous data models from various domains get bundled together into a container keeping their original format. Existing interoperability methods including existing MM solutions can’t satisfactorily fulfill the typical demands of infrastructure information processes like dynamic data resources and a huge amount of inter model relations. Therefore chapter 3 concept of infrastructure information modelling investigates a method for loose and rule based coupling of exchangeable heterogeneous information spaces. This hypothesis is an extension for the existing MM to a rule-based Multimodel named extended Multimodel (eMM) with semantic rules – instead of static links. The semantic rules will be used to describe relations between data elements of various models dynamically in a link-database. Most of the confusion about geospatial data models arises from their diversity. In some of these data models spatial IDs are the basic identities of entities and in some other data models there are no IDs. That is why in the geospatial data, data structure is more important than data models. There are always spatial indexes that enable accessing to the geodata. The most important unification of data models involved in infrastructure projects is the spatiality. Explained in chapter 4 the method of infrastructure information modelling for interoperation in spatial domains generate interlinks through spatial identity of entities. Match finding through spatial links enables any kind of data models sharing spatial property get interlinked. Through such spatial links each entity receives the spatial information from other data models which is related to the target entity due to sharing equivalent spatial index. This information will be the virtual properties for the object. The thesis uses Nearest Neighborhood algorithm for spatial match finding and performs filtering and refining approaches. For the abstraction of the spatial matching results hierarchical filtering techniques are used for refining the virtual properties. These approaches focus on two main application areas which are product model and Level of Detail (LoD). For the eMM suggested in this thesis a rule based interoperability method between arbitrary data models of spatial domain has been developed. The implementation of this method enables transaction of data in spatial domains run loss less. The system architecture and the implementation which has been applied on the case study of this thesis namely infrastructure and geospatial data models are described in chapter 5. Achieving afore mentioned aims results in reducing the whole project lifecycle costs, increasing reliability of the comprehensive fundamental information, and consequently in independent, cost-effective, aesthetically pleasing, and environmentally sensitive infrastructure design.:ABSTRACT 4 KEYWORDS 7 TABLE OF CONTENT 8 LIST OF FIGURES 9 LIST OF TABLES 11 LIST OF ABBREVIATION 12 INTRODUCTION 13 1.1. A GENERAL VIEW 14 1.2. PROBLEM STATEMENT 15 1.3. OBJECTIVES 17 1.4. APPROACH 18 1.5. STRUCTURE OF THESIS 18 INTEROPERABILITY IN INFRASTRUCTURE ENGINEERING 20 2.1. STATE OF INTEROPERABILITY 21 2.1.1. Interoperability of GIS and BIM 23 2.1.2. Interoperability of GIS and Infrastructure 25 2.2. MAIN CHALLENGES AND RELATED WORK 27 2.3. INFRASTRUCTURE MODELING IN GEOSPATIAL CONTEXT 29 2.3.1. LamdXML: Infrastructure Data Standards 32 2.3.2. CityGML: Geospatial Data Standards 33 2.3.3. LandXML and CityGML 36 2.4. INTEROPERABILITY AND MULTIMODEL TECHNOLOGY 39 2.5. LIMITATIONS OF EXISTING APPROACHES 41 INFRASTRUCTURE INFORMATION MODELLING 44 3.1. MULTI MODEL FOR GEOSPATIAL AND INFRASTRUCTURE DATA MODELS 45 3.2. LINKING APPROACH, QUERYING AND FILTERING 48 3.2.1. Virtual Properties via Link Model 49 3.3. MULTI MODEL AS AN INTERDISCIPLINARY METHOD 52 3.4. USING LEVEL OF DETAIL (LOD) FOR FILTERING 53 SPATIAL MODELLING AND PROCESSING 58 4.1. SPATIAL IDENTIFIERS 59 4.1.1. Spatial Indexes 60 4.1.2. Tree-Based Spatial Indexes 61 4.2. NEAREST NEIGHBORHOOD AS A BASIC LINK METHOD 63 4.3. HIERARCHICAL FILTERING 70 4.4. OTHER FUNCTIONAL LINK METHODS 75 4.5. ADVANCES AND LIMITATIONS OF FUNCTIONAL LINK METHODS 76 IMPLEMENTATION OF THE PROPOSED IIM METHOD 77 5.1. IMPLEMENTATION 78 5.2. CASE STUDY 83 CONCLUSION 89 6.1. SUMMERY 90 6.2. DISCUSSION OF RESULTS 92 6.3. FUTURE WORK 93 BIBLIOGRAPHY 94 7.1. BOOKS AND PAPERS 95 7.2. WEBSITES 101