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Die Bauwirtschaft sieht sich gegenwärtig und wohl auch in naher Zukunft mit einer großen Nachfrage nach Baumaßnahmen zur Schaffung von Wohnungen und Infrastruktur konfrontiert. Diesem Bedarf stehen ein nicht zu übersehender Mangel an Fachkräften und zunehmende Regularien und Qualitätserwartungen während des gesamten Bauprozesses gegenüber. Verglichen mit anderen Wirtschaftsbereichen hat die Baubranche zudem erheblichen Nachholbedarf im Hinblick auf ihre Produktivitätsentwicklung. So zeigen dahingehend nahezu alle Industrie- und Dienstleistungsbereiche einen mehr oder weniger kontinuierlich ansteigenden Trend, wohingegen die Produktivität in der Bauwirtschaft seit Jahrzehnten stagniert. Um diesen Anforderungen erfolgreich begegnen zu können, bieten die aktuell in allen Bereichen diskutierten Digitalisierungsansätze auch bei Baumaßnahmen und Baumaschinen nicht unerhebliches Potenzial. Dennoch gibt es bisher nur eine vergleichsweise geringe Durchdringung des Marktes mit industriell tauglichen Digitalisierungslösungen in der Bauwirtschaft. Vor diesem Hintergrund entstand das vorliegende Gutachten zum Thema „Automatisierte Baumaschinen und Robotik“, welches im Wesentlichen auf die Möglichkeiten und Grenzen der Automatisierung etablierter Baumaschinen durch die Integration verfügbarer Technologien zielt. Darüber hinaus werden neuartige und für den Einsatz in der Bauwirtschaft speziell konzipierte Technologien und Maschinen betrachtet. Dabei gewährt das Gutachten einen freien Blick auf den aktuellen Stand angewandter Technologien, Prozesse und Maschinen, zeigt weiterführend erkennbare Entwicklungstrends auf und klassifiziert Potenziale zur Effizienz-, Qualitäts- und Produktivitätssteigerung.

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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.

Der Leichtbau zählt zu den Schlüsseltechnologien vieler Industriebranchen und favorisiert ressourcen- und energieeffiziente Strukturbauteile und Konstruktionen mit belastungs- und funktionsgerechten Eigenschaften. Unabhängig vom Einsatzgebiet besteht der Anspruch des Leichtbaus darin, Systeme zu gestalten und herzustellen, die sich infolge Ausnutzung aller Varianten von Tragstrukturen, Werkstoffen und Herstellungs-technologien durch ein geringeres Gewicht bei gleichzeitiger Verbesserung der Eigenschaften bzw. Erhöhung der Gebrauchsgüte auszeichnen. Entscheidende Voraussetzungen für die Anwendung des Leichtbaus sind leichte und hochbelastbare Werkstoffe, innovative filigrane Konstruktionen, sowie integrierte Systeme zur Erfassung von Beanspruchungen. An der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung werden im Forschungsbereich Leichtbau im Bauwesen faser- und textilverstärkte, funktionsintegrierte Leichtbautragwerke entwickelt, gefertigt und prüftechnisch verifiziert und validiert. Dabei stehen die Methoden Materialleichtbau, Strukturleichtbau und Systemleichtbau im Vordergrund. Diese können auf unterschiedliche Art miteinander kombiniert werden. Die Substitution von Werkstoffen höherer Dichte durch leichtere Materialien und Werkstoffkombinationen unter Beibehaltung bzw. Steigerung von Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften wird als Materialleichtbau bezeichnet. Dabei erfolgt die Gewichtsreduzierung der Konstruktion durch das verwendete Material. Beim Strukturleichtbau werden Produkte unter Nutzung von neuen Strukturen leichter ausgeführt, was eine Ermittlung und Optimierung der Art, Anzahl und Anordnung der Bauteile, aus denen die tragende Struktur mit minimalem Gewicht gebildet wird, umfasst. Der Systemleichtbau favorisiert die leichtbaugerechte Optimierung der Tragkonstruktion. Ziel ist es, leichte hochbeanspruchte Konstruktionen und neue Gestaltungsvarianten für filigrane Tragwerke mit hoher Funktionsintegration zu entwickeln und gemeinsam mit Architekten, Planern und Bauunternehmen auf den Markt zu bringen, denn wir forschen für die Praxis. In der vorliegenden Veröffentlichung wird das Forschungsprojekt „Neue leichtbaugerechte Strukturkomponenten und Verarbeitungstechnologien für Anwendungen in Tragwerken“ von der Idee bis zum Referenzobjekt beschrieben.