BIMKIT: Bestandsmodellierung von Gebäuden und Infrastrukturbauwerken mittels KI

Das Forschungsprojekt BIMKIT verfolgt das Ziel, BIM-Modelle von Gebäuden und Bauwerken der Infrastruktur automatisiert durch KI generieren zu lassen. Ein ebenso anspruchsvolles wie lohnendes Unterfangen.

Um Betrieb, Instandsetzung und Neubau bestehender Bauwerke effizient digital planen zu können, müssen aktuell BIM-Modelle unter Zuhilfenahme zahlreicher unterschiedlicher Datenquellen händisch modelliert werden. Das Forschungsprojekt BIMKIT verfolgt das Ziel, diesen immensen Arbeitsaufwand so weit wie möglich durch KI-Dienste zu automatisieren. Gefördert wird das große Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des „Innovationswettbewerbs Künstliche Intelligenz“. Projektleiter Markus König von der Ruhr-Universität Bochum gab zuletzt beim Online-Event „KI im Infrastrukturbau: Ausblick, Forschung und Praxis“ einen Einblick in das Lösungskonzept von BIMKIT sowie in einige KI-Dienste, die das große Expertenkonsortium bereits im Rahmen des Projekts entwickelt hat.

Markus König beschreibt das Lösungskonzept in drei Komponenten:

Ökosystem auf Basis der Gaia-X-Referenzarchitektur unter Berücksichtigung offener StandardsKI-Verfahren zur Auswertung von Bestandsinformationen und Generierung von BestandsmodellenIntegration von Expertenwissen und Nutzung von bestehenden BIM-Systemen

Als Prozess sieht die Lösung so aus: Die KI-Dienste sollen in Rohdaten (Fotos, Punktwolken, 2D-Pläne, Betriebsdaten, Berichte, Gutachten, Bestandsdokumente etc.) Objekte erkennen, Strukturen extrahieren sowie Zustandsdaten anreichern und so schließlich BIM-Modelle erzeugen. Letztere können anschließend in BIM-Anwendungen genutzt werden, die ihrerseits wieder neue Daten zur Auswertung durch die KI hervorbringen.

In der Rohdatenverarbeitung steht die Extraktion von Wissen aus 2D-Bestandsplänen im Vordergrund. Im Infrastrukturbau spielt dabei insbesondere die Identifizierung der Trasse durch Detektion von Höhenkoten und Bauwerksachse eine wichtige Rolle. Gleichwohl werden Punktwolken für die spätere Modellierung miteinbezogen. KI-Dienste erkennen in Vorverarbeitungsverfahren nicht nur Bauteile eines Bauwerks und deren Kategorien, sondern auch deren Bauteiltypen (also beispielsweise um welche Art von Widerlager es sich handelt) und deren Abmessungen. Diese Daten werden mit denen aus den Plänen automatisiert abgeglichen.

Die KI-generierten Daten werden anschließend in ALLPLAN Bridge eingegeben, wo aus den Parametern ein entsprechendes Brückenmodell generiert wird. Noch lassen sich zum aktuellen Entwicklungsstand bloß einfachere Brücken modellieren. Dabei erzielen die KI-Dienste vor allem im Überbau bereits gute Ergebnisse, während es bei Pfeilern und Gründung noch weiterer Entwicklung bedarf. Die große Herausforderung besteht dabei darin, den künstlichen Intelligenzen neben dem korrekten Erkennen von Objekten und Informationen auch das ingenieurstechnische Wissen zum Verständnis komplexer Zusammenhänge zu vermitteln.

Im Rahmen des Projekts wird KI auch dazu trainiert, unterschiedliche Schadensklassen (wie Abplatzung, Abplatzung mit Korrosion, Abplatzung mit freiliegender Bewehrung, Kiesnest etc.) in Bauwerken differenziert zu erkennen und diese als semantische Informationen in BIM-Modelle zu integrieren. Dabei wird ebenfalls das Ausmaß des Schadens erfasst. Besonders hilfreich in diesem Zusammenhang ist unter anderem die Erkennung von Rissrichtungen, die besseren Aufschluss über Schadensursache und mögliche Auswirkungen geben kann.

Die verschiedenen KI-Dienste von BIMKIT sollen sich in einem Ökosystem auf Basis der Gaia-X-Referenzarchitektur in einem Katalog abrufen (und perspektivisch auch einzeln abrechnen) lassen. Die BIMKIT-Beteiligten verwenden hierfür den sogenannten BIMSWARM-Marktplatz, der in einem früheren Projekt bereits zur Bereitstellung beliebiger Bau-Software entwickelt wurde. Über einen Composer können hier dann auch unterschiedliche Dienste miteinander zu einer digitalen Prozesskette verknüpft werden. Im folgenden Video können Sie sich den Vortrag auch nochmal in voller Länge ansehen.