FOR 5672:  Das Informationsrückgrat des robotisierten Bauens auf der Basis von mehrskalig verzahnten Produkt-Prozess-Modellierungsmethoden

• Fachliche Zuordnung: Bauwesen und Architektur
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517965147

Diese Forschungsgruppe soll die methodischen Grundlagen für ein cyber-physisches Framework schaffen, das sowohl die Planung und Simulation des robotergestützten Bauens in virtuellen Umgebungen als auch den Einsatz und die Steuerung von Robotern auf realen Baustellen ermöglicht. Der angestrebte nahtlose Übergang von der virtuellen zur realen Welt wird die Entwicklungszyklen und die praktische Umsetzung der Baurobotik signifikant beschleunigen. Die Schaffung eines solchen Frameworks erfordert koordinierte methodische Entwicklungen, die zu neuartigen Ansätzen führen, welche die besonderen Herausforderungen berücksichtigen, die das Bauen von der Produktion in anderen Industriezweigen unterscheiden – der Unikatcharakter von Bauprojekten und die dynamische Natur von Baustellen als Produktionsorte. Um über den Stand der Wissenschaft hinauszugehen, zielt die Forschungsgruppe darauf ab, zwei getrennte wissenschaftliche Forschungsrichtungen zu verbinden, die sich in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt haben: datengestützte Bauplanung (BIM, Bausimulation, ...) und allgegenwärtige robotergestützte Produktionsplanung (Industrie 4.0). Die Forschungsgruppe hat sich entsprechend zum Ziel gesetzt, einen integrierten Ansatz in Form eines Frameworks für die Planung und Simulation von Roboterbaustellen zu entwickeln, der die Koordinierung inhomogener Roboterflotten in Interaktion mit menschlichen Facharbeitern ermöglicht, die unter dynamischen, schwer vorhersehbaren und sich ständig verändernden Baustellenbedingungen zusammenarbeiten. Um die Komplexität robotergestützter Bauproduktion auf verschiedenen Skalen in Raum und Zeit beherrschbar zu machen, wird das cyber-physische Framework im Kern auf mehrskaligen Verfahren und Methoden für die Modellierung von Robotersystemen, zu bauenden Strukturen und Baustellenbedingungen auf verschiedenen Abstraktionsebenen basieren. Als integraler Bestandteil des Frameworks ermöglicht das Information Backbone die Repräsentation aller relevanten Datenstrukturen und Datenflüsse, um die Simulation und später die Ausführung der robotergestützten Baustelle zu ermöglichen. Das Framework wird aus verschiedenen Abstraktionsschichten bestehen, die prozessorientierte und produktorientierte Repräsentationen von Bauprojekten umfassen, sowie Schnittstellen und Datenmodelle definieren, um wohldefinierte Anknüpfungspunkte für Simulationsmodelle von automatisierten Bausystemen einschließlich Sensorik, Aktorik sowie Steuerungs- und Regelungseinrichtungen bereitzustellen und die Integration von Verarbeitungsketten und Automatisierungsmodellen zu ermöglichen. Alle Teilprojekte werden sich in die Ausarbeitung des Frameworks einbringen und sich dabei mit spezifischen Aspekten auseinandersetzen, wie die detaillierte Modellierung von robotischen Bauvorgängen, die Multi-Robot-Kollaboration, die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern sowie die Logistikplanung.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Fabrikationsdatenverarbeitung und Robotermodellierung (Antragsteller Bruckmann, Tobias )
• Generisches Framework für die Simulation und Ausführung von robotisierten Bauprozessen - Generelle Architektur und Information Backbone (Antragsteller Borrmann, André )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Borrmann, André )
• Methoden für die strategische Planung von Baustellen und Lieferketten des robotisierten Bauens (Antragsteller Hartmann, Timo )
• Multi-Roboter-Kollaboration für Monitoring und Inspektionen von Ingenieurbauwerken (Antragsteller Smarsly, Kay )
• Planung und Simulation kooperativer Prozesse von Mensch-Roboter-Teams im Bauwesen (Antragstellerin Dörfler, Kathrin )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. André Borrmann