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Ein Kooperationsmodell für die Kontrolle divergierender Planungszustände Matthias Weise TU Dresden, Lst. Computeranwendung im Bauwesen. Forschungsschwerpunkt. Ziel Unterstützung der asynchronen parallelen Projektbearbeitung unter Verwendung unterschiedlicher Datenmodelle. Schwerpunkte
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Ein Kooperationsmodell für die Kontrolle divergierender PlanungszuständeMatthias WeiseTU Dresden, Lst. Computeranwendung im Bauwesen
Forschungsschwerpunkt Ziel • Unterstützung der asynchronen parallelen Projektbearbeitung unter Verwendung unterschiedlicher Datenmodelle • Schwerpunkte • Modellsichten und Modelltransformationen • Änderungsmanagement und Modellvergleich • Zusammenführen divergierender Planungsstände
Stand der Forschung und Entwicklung • Forschungsarbeiten und Entwicklungen • Verschiedene Projekte zum Themenkomplex des SPPs (Combi, Combine 2, ToCEE, Blis, GLOBEMEN, ...) • STEP/IFC + Modellverwaltungssysteme (EDM, Eurostep, STEP Tools, Ecco Toolkit, IFC-Server, ...) • Theorien/Methoden zu objektorientierten Modellen (deep compare, Syntaxbaumvergleich, ...) Bisher: konzeptionelle Modelle + grundlegende Methoden Offen: Managementmethoden + Verknüpfung von Produkt und Prozess, Konzepte zur Datenverwaltung
Stand der Forschung und Entwicklung • Spezielle Probleme • Datenmodelle der „Wirklichkeit“ sind i.d.R. nicht auf Erfordernisse der Datenverwaltung optimiert • Durchgehende Datenhaltung bei Zulassung temporär divergierender Datensätze (Merging) • Skalierbarkeit der Lösungen - Modellierungskonzept- Modellgröße- Datenumfang
Lösungsansatz Prozessphase Koordinationspunkt T2 T0 T1 TN Tragwerksplaner SOFiSTiK SlabDesigner Modell: IFC2x2 (ST-View) Partialmodell TW 2 Partialmodell TW 1 Nachrechnung der neuen Lasten Nutzungs-änderung für Raum 5.11 IFC2x2-Modell G2.1merged IFC2x2-Modell G2.2merged IFC2x2-Modell G1 T1 T2 Lüftungsdimensionierung TGA-Planer Olof Granlund RIUSKA Modell: IFC2.0 (HVAC-View) Partialmodell TGA 1 Partialmodell TGA 2 Planungsfortschritt Teilmengenbildung/Modelltransformation Modellvergleich Modellvereinigung
Lösungsansatz - Verteilte Modelle Tragwerksplaner SOFiSTiK SlabDesigner Modell: IFC2x2 (Structural-View) Arbeitsbereich des Tragwerksplaners T1 T2 Arbeitsbereich des TGA-Planers TGA-Planer Olof Granlund RIUSKA Modell: IFC2.0 (HVAC-View) Datenverwaltung Projekt-DatenserverModell: IFC2x2 (Gesamtmodell)
Lösungsansatz - Konsistenz Architekt Architekt TGA TGA Tragwerksplaner Tragwerksplaner ... IfcHeatTransferDevice L 5.8 IfcSpace R 5.11 S S S S S S W W WD WD 5.12 5.12 5.14 5.14 5.13 5.13 5.2 5.2 (L) (L) IfcStructuralPlanarAction IfcRelConnectsStructuralActivity D D R R L L 5.11 5.11 IfcStructuralFaceMember 4.3 4.3 5.8 5.8 IfcRelAssignsToStructuralMembers S S S S S S W W AD AD IfcSlab D 4.3 4.13 4.13 4.14 4.14 4.12 4.12 4.2 4.2 5.11 5.11 Abhängigkeiten auf Ingenieurontologie Verknüpfung der Datenstruktur • Konsistenzsicherung: • Syntaktische + semantische Konsistenz auf der Basis der Modell-Definition durch Datenverwaltung • Semantik + Inhalt durch Werkzeuge zur Modellverifikation (Solibri Model Checker, CORENET project, ...) • Änderungszustimmung durch anderer Fachplaner
Lösungsansatz - Produktmodell Datenmodell - IFC-Modell als Anwendungsziel • Harmonisiertes Projektmodell für das Bauwesen- "wesentliche" Daten unterschiedlicher Fachbereiche sind abbildbar Verwendung als "Kernmodell", das zu unterschiedlichen Fachmodellen transformiert werden kann • Für Datenverwaltung nicht optimal geeignet- Beschreibungsvielfalt- nicht jedes Objekt besitzt eine Objekt-ID • Modellbeschreibungssprache - EXPRESS • Standardisierte Modellbeschreibungssprache, die zur Abbildung unterschiedlicher Datenmodelle genutzt wird
Lösungsansatz - kooperative Bearbeitung • Kooperationsstrategie • Optimistische Kooperationsstrategie auf der Basis einer Versionsverwaltung (keine Einbringsperren) • Eingebrachte Änderungen (Vorschläge) werden durch die Zustimmung von "Verantwortlichen" (rechts-)wirksam asynchroner Vorschlag-Zustimmungs-Zyklus • Steuerung der Vorgänge erfolgt über Prozesskoordinierunga) Projektsteuererb) Ableitung der Verantwortlichkeit aus der Entstehungsgeschichte
Zwischenergebnisse - Modellvergleich Teilmengen Preprozessor GenerischerVergleich Deltavergleich Merging Plugin Pre- proz. IFC2x Objekt-ID=?... Anwendung Delta-IFC Konfigurieren • Konzeptionelle Trennung in: • Generischer Modellvergleich auf Basis der Datenstruktur • Inhaltlicher Vergleich der strukturellen Differenzen • Aufbereitung der Ergebnisse für das Zusammenführen Konfiguration der Teillösungen zu einem modellabhängigen Vergleichsprozess PMV1 ? PMV2 Verwendung von Objekt- und Differenzmengen
Teilmengenbildung GMSD Teilmengenspezifikation • Regeln für die Teilmengenbildung • Information für das Zusammenführen
Struktureller Modellvergleich Vorgehensweise • Bei partiell vorhandenen Objekt-IDs: Idee des „Syntax(baum)vergleichs“ + Deep Compare - über Wichtung der Strukturinformationen (1:1, 1:n -> List, Set, Bag) und der Baumtiefe heuristische Regeln - kombinierter inkrementeller Algorithmus bestehend aus: a) Objektvergleich b) Auffinden und Herstellen von Versionsbeziehungen • Bei unverknüpften Objektmengen: Vergleich/Zuordnung auf Basis der Attributbelegung- über „flache“ und „tiefe“ Hashcodes
Struktureller Modellvergleich IfcWall15 IfcWall15 IfcLocalPlacement IfcLocalPlacement IfcLocalPlacement IfcRectangle... IfcRectangle... IfcRectangle... IfcRectangle... IfcPolyline IfcRectangle... Problemstellungen: Objektevolution IfcWall14 IfcWallStandardCase14 Kardinalität von Versionsbeziehungen Zuordnung von Objektmengen Beschreibungsvielfalt
Struktureller Modellvergleich Ausblick: Stabilität und Optimierung der Qualität und Rechenzeit Konfiguration von Vergleichsprozessen für Anwendungsbeispiele modellabhängiger Preprozessor und inhaltlicher Vergleich (IFC2x) Erfahrungen: Tests mit IFC 1.5.1 (ca. 10000 Datenobjekte)(ca. 50% der IFC-Entities besitzen laut Definition eine Objekt-ID ca. 20% der Instanzen eines konkreten Modells) vollständige Erkennung der Versionsbeziehungen und Differenzen Probleme hinsichtlich Erkennung, Stabilität und Skalierbarkeit bei großen Objektmengen
Ausblick Anwendungsmöglichkeiten: Modelltransformation zu einem Referenzmodell (Normalisierung) Modelltransformation zu Ingenieurontologie um Objektselektion durchzuführen Einsatz in einer Peer to Peer - Umgebung
Problematik: Mapping zu semantisch reicheren Modellen Prozessphase Koordinationspunkt T2 T0 T1 TN Partialmodell TW 1.0 Partialmodell TW 2 Partialmodell TW 1.1 IFC2x2-Modell G2merged IFC2x2-Modell G1 T1 T2 Planungsfortschritt
Struktureller Modellvergleich Problemstellungen: • Zulässige Kardinalität einer Versionsbeziehung (object sharing) IfcPoint2 IfcPoint1 IfcPoint3 • Objektevolution IfcWall14 IfcWallStandardCase14 • Beschreibungsvielfalt rectangle = = polyline