Im Jahr 2023, als KI-Technologien aufkamen: Welche neuen praktischen Anwendungen hat die Kombination aus BIM und KI im Entwurf hervorgebracht?

Der folgende Artikel stammt aus der BIM-Industrieallianz, Autor: BIM-Superman

Der aktuelle Stand von BIM:Spieler in den unteren Rängen (Bronze und Silber) modellieren auf Grundlage der Pläne, koordinieren die Leitungsführung und lösen damit Planungs- und Bauprobleme. Spieler in den höchsten Rängen (Königsrang) propagieren dagegen das BIM-Forward-Design und beseitigen die früheren Schwachstellen sowie alle möglichen Problemsituationen bereits in der Planungsphase. Spieler in den mittleren Rängen (Platin und Stern) bewegen sich zwischen BIM-Modellierung und Forward-Design.

   

Die Definition, die Autodesk ursprünglich für BIM gab, entsprach „exakt“ den Funktionen der beiden soeben übernommenen Programme Revit und Buzzsaw. Die Prägung des Begriffs „BIM“ in der Anfangszeit war künstlich und diente in hohem Maße der Vermarktung durch die Softwareanbieter.

Derzeit befinden sich die meisten auf der unteren bzw. mittleren BIM-Stufe. Dabei stellen die Spieler der mittleren Stufe den größten Anteil in der Branche; die meisten von ihnen möchten bewusst eine Stufe überspringen und Außergewöhnliches erreichen, werden jedoch durch zahlreiche Beschränkungen eingeengt und können sich kaum weiter entfalten.

Nun wird man sich fragen, worin die konkreten Anwendungen der Kombination von KI und BIM bestehen. Im Folgenden möchte ich die Erkundung von „BIM + KI“ darlegen.    

Im Jahr 2023, in dem die KI-Technologien hervorbrachen, habe ich die derzeit zehn relevanten KI-Werkzeuge für das Bauwesen zusammengestellt; sie verteilen sich bereits auf die frühen, mittleren und späten Phasen des Bauprozesses – Planung.

In der Phase des Grundstückserwerbs gibt es DELVE und Giraffe;

In der Phase des Konzeptentwurfs gibt es Midjourney und Stable Diffusion;

Für die BIM-Modellierung gibt es Architechtures, Planfinder und HyparAI;    

Für Rendering und Nachbearbeitung gibt es ArkoAI, Veras und Adobe Firefly;

Für Ausführungspläne gibt es SWAPP;

In China jedoch ist die KI bereits leise in den ToB-Bereich vorgedrungen, in dem die Kommerzialisierungspfade klarer und das Entwicklungspotenzial größer sind – insbesondere in traditionelle Branchen mit Potenzial für eine „KI+“-Transformation wie das Bauwesen.

Im Bereich der Architekturplanung „ersetzt“ die KI vor allem die Planer, insbesondere bei jenen repetitiven Arbeiten, die kein kreatives Denken erfordern.    

Die Arbeit der Architekturplaner umfasst zwei Kategorien:stark mechanisierte, repetitive Tätigkeitenundkreative Arbeit. Nach brancheninternen Zeitstatistiken über Planungsabläufe verbringen die Planer etwa 73 % ihrer Arbeitszeit mit der Bearbeitung der Ersteren, während nur 27 % auf Kreativität sowie Koordination und Kommunikation entfallen.

So können beispielsweise Anordnungsvarianten, Rendering und Planprüfung in der Planungsphase sowie Prognosen und Energieverbrauchsberechnungen in der Bauphase vollständig von der KI übernommen werden; die KI kann zudem beim Zeichnen assistieren oder Module mit hohem Standardisierungsgrad automatisch generieren.

Durch die Einbettung von KI-Algorithmusmodulen in informationsgestützte Planungsplattformen wie CAD und BIM haben führende Architekturplanungsbüros bereits die automatisierte Planung einzelner Projektabschnitte in Ansätzen verwirklicht.

So kann etwa die zur Huashe Group gehörende AIRoad nach der parametrischen Modellierung von Brückentragwerken sowie der Festlegung der Bauteile und von Start- und Endpunkt automatisch ein Brückenmodell erzeugen und hochauflösende Renderings erstellen; zugleich ist sie mit Informationsplattformen wie BIM interoperabel, was die weitere Detailplanung erleichtert.

Darunter sind Xiaoku Technology, das sich auf die Entwurfsplanung vor der Investitionsphase konzentriert, Pinlan Technology, das sich auf die intelligente Erstellung von Ausführungsplänen spezialisiert hat, TransBIM (Third Dimension Technology), das einen intelligenten Generierungsservice für Ausführungspläne anbietet, Arko AI für Cloud-Rendering sowie Wanyi Technology, das sich auf die Planprüfung fokussiert.    

Die derzeit gängigen KI-Frameworks beherrschen vor allem Funktionen wie Bilderkennung, Spracherkennung sowie Schlussfolgerung und Analyse; allein aus der Bilderkennung lassen sich wiederum Anwendungen wie Texterkennung, Gesichtserkennung und Objekterkennung ableiten. Für diese Anwendungen existieren bereits relativ ausgereifte Systeme, weshalb die BIM-Technologie eine Verbindung mit der KI-Bilderkennung anstreben kann.

So erfordert etwa die Erstellung von Analyseplänen der lichten Höhen – die gängigste Anwendung in der BIM-Praxis – nach ihrer Fertigstellung eine erfahrene Person, die beurteilt, ob die lichte Höhe in einem Bereich den Anforderungen genügt; an manchen Stellen kann die lichte Höhe nach Abwägung von Baukosten und Bauausführung angemessen abgesenkt werden, um die Wirtschaftlichkeit und Zweckmäßigkeit zu betonen.

Die übliche Vorgehensweise besteht derzeit darin, zunächst einen Entwurf des Verteilungsplans der lichten Höhen oder eine Tabelle der lichten Höhen zu erstellen; nachdem die Beteiligten die lichten Höhen gemeinsam bestätigt haben, wird schließlich eine endgültige Fassung des Verteilungsplans der lichten Höhen angefertigt. Dieser Prozess kann zahlreiche Besprechungen sowie wiederholte Änderungen und Anpassungen umfassen. Genau diese erfahrene Person kann durch die Bilderkennungstechnologie der KI ersetzt werden.    

Mithilfe der KI-Bilderkennungstechnologie lassen sich aus dem Verteilungsplan der lichten Höhen Informationen wie die lichte Höhe von Fahrspuren, Aufzugsvorräumen und Gerätefluren extrahieren. In Kombination mit der maschinellen Trainingsfunktion der KI und dem Training über mehrere Projekte hinweg kann die KI Auskunft darüber geben, ob eine lichte Fahrspurhöhe von 2.2 m den Normvorgaben entspricht, ob andere Projekte ebenfalls nur eine lichte Höhe von 2.2 m vorsehen, wie hoch strengere Anforderungen sind und so weiter.

Auf diese Weise können BIM-Ingenieure direkt auf die Erfahrungen der KI zurückgreifen, um die BIM-Modelle und die Pläne der lichten Höhen so anzupassen, dass sie den meisten Anforderungen gerecht werden. Durch dieses Vorgehen lassen sich viele Besprechungen und Koordinationsrunden einsparen und die Kommunikationskosten senken.

Eine weitere aufstrebende BIM-Anwendung ist die Prüfung von BIM-Modellen, die ebenfalls mit künstlicher Intelligenz kombiniert werden kann. Mithilfe der Parameterinformationen des BIM-Modells lassen sich Programme schreiben, die beurteilen, ob die Parameterwerte den Normvorgaben entsprechen – etwa, dass die Fläche des Treppenvorraums öffentlicher Gebäude nicht kleiner als 6 m² sein darf oder dass die Geländerhöhe in Hochhaus-Wohngebäuden nicht unter 1.10 m liegen darf.

Derartige Normvorgaben lassen sich unmittelbar durch eine Abfrage des BIM-Modells überprüfen. Schwieriger zu beurteilen sind dagegen Fälle wie Formulierungen in Normen mit „beliebig“, „oberhalb von etwas“ oder „in der Nähe von etwas“ – viele solcher semantischen Aussagen entziehen sich einer direkten Beurteilung. Hier bietet sich eine Lösung mit KI an: Über die Sprachverständnistechnologie der KI kann eine Beurteilung erfolgen und die Genauigkeit der Modellprüfung erhöht werden.

Was die Tiefe anbelangt, kann die KI derzeit lediglich als unterstützendes Planungswerkzeug dienen; eine vollständige Autonomie ist noch nicht erreicht.

Die Datensätze, mit denen wir die KI derzeit füttern, reichen noch nicht aus; die Eingaben auf der Basisebene der KI hängen weiterhin vom subjektiven Willen und Wissensstand der Bediener ab, und diese Abhängigkeit wächst proportional zur Komplexität des Projekts. Nicht standardisierbare Arbeiten oder Geschäftsfelder lassen sich nur schwer ersetzen. Außerdem haben wir festgestellt, dass die KI im Planungsprozess leicht Fehler macht und mitunter menschliche Eingriffe und Korrekturen erfordert.

Alles in allem hege ich große Leidenschaft und Beharrlichkeit für die BIM-Beratungsbranche. In dieser Branche habe ich meine berufliche Entwicklungsrichtung gefunden und auch einige Erfolge erzielt. Ich bin überzeugt, dass diese Branche mit der stetigen Weiterentwicklung der BIM-Technologie noch weiter aufblühen wird. Ich danke allen für das Lesen meines Artikels und freue mich darauf, mit Ihnen weitere Themen rund um BIM zu diskutieren.    

          

          

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