Entwicklung einer agentenbasierten Methodik zur Terminplanoptimierung im Bauwesen unter Berücksichtigung ressourcenabhängiger Prozesslängen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Willibald A. Günthner
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234929837

Im vorliegenden Forschungsvorhaben soll ein neuartiger, auf ereignis-diskreten Agenten basierender Ansatz verfolgt werden mit dem Ziel die Produktivität von Bauvorhaben zu steigern, indem optimierte Ablaufpläne unter Berücksichtigung sämtlicher Randbedingungen und Zielgrößen generiert werden.Großprojekte im Bauwesen sind gekennzeichnet durch eine große Anzahl teilnehmender Akteure und eine Vielzahl interner sowie externer Abhängigkeiten. Die manuelle Erstellung von Bauablaufplänen unter Berücksichtigung aller Randbedingungen stößt hierbei an ihre Grenzen, so dass entweder großzügige Pufferzeiten eingeplant oder essentielle Abhängigkeiten außer Acht gelassen werden.Eine exakte Lösung des NP-harten Problems zur Minimierung der Bauzeit bei definierten Ressourcen ist jedoch für übliche Projektgrößen nicht in annehmbarer Zeit möglich - bestehende Verfahren berücksichtigen oft nur Teilbereiche der Optimierungsmöglichkeiten. Infolgedessen soll ein Multi-Agenten-System (MAS) entworfen werden, welches auf die Erzeugung und Optimierung von Projektplänen unter Berücksichtigung verschiedener Zielgrößen spezialisiert ist. Zielgrößen sind neben der Ermittlung der kürzesten Bauzeit auch die Minimierung der auf der Baustelle vorgehaltenen Ressourcen, um ein definiertes Fertigstellungsdatum zu erreichen sowie die Minimierung der durch den Ressourceneinsatz verursachten Kosten, die je nach Ressourceneigenschaften, Anzahl und Einsatzdauer variieren.Im Zentrum des zu entwickelnden Agentensystems steht eine Börse (Verhandlungsprotokoll) zu deren Verhandlungen Ressourcen- und Prozessagenten zugelassen sind. In Abhängigkeit der Zielgrößen werden verfügbare Ressourcen den kritischen Bauabläufen zugewiesen und gleichartige Ressourcen so verteilt, dass sich ein Gesamtoptimum für den Ablauf der Baumaßnahme ergibt.Durch den Einsatz intelligenter, autonomer Agenten ergeben sich zudem weiterführende Optimierungspotentiale für die Projektplanerstellung, so zum Beispiel die Rückstellung von Ressourcen für potenziell wichtigere Prozesse, die in den bisherigen heuristischen Ansätzen nicht verfolgt werden. Ferner ist der Einfluss variabler Ressourcenzuweisungen auf die Prozessdauer und die entsprechenden Arbeitsketten sowie deren Konsequenzen für das Gesamtprojekt von besonderem Interesse.Die Bauausführung unterliegt zudem vielfältigen äußeren, schwer planbaren Einflüssen, welche die Güte des Terminplans negativ beeinflussen können. Daher soll zusätzlich die Möglichkeit geschaffen werden, den gegenwärtigen Ist-Zustand des Bauprojekts aufwandsarm abzubilden und die Restlaufzeit auf Basis aktueller Daten erneut auszulegen.Ergebnis ist eine Methodik für die gezielte Nutzung wissensbasierter Entitäten in einem dynamischen Multi-Agenten-System zur Ermittlung eines optimierten Bauablaufplans unter Berücksichtigung sämtlicher Abhängigkeiten sowie betriebsmittelspezifischer Prozessdauern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen