BauKI

BauKI • Erfassung und Plausibilitätsprüfung von Bauplänen

Im Rahmen des »KI-Innovationswettbewerbs Baden-Württemberg« zur Erforschung und Entwicklung von Innovationen auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz startet die d-serv GmbH aus Tübingen im Verbundforschungsprojekt »KI4VPB – Virtuelles Planungsbüro« in das Frühjahr 2021. Zusammen mit den Entwicklungspartnern ist das Ziel des Projekts, eine KI-gestützte Erfassung und Plausibilitätsprüfung von Bauplänen zu entwickeln und bis voraussichtlich September 2021 als Prototyp beziehungsweise Grundlage für eine spätere Produktentwicklung bereitzustellen.

Während der Planungs- und Bauphase für Bauprojekte werden nicht selten mehrere tausend Pläne erstellt und müssen einer Vielzahl von Projektbeteiligten (Bauträger, Bauunternehmen, Handwerksunternehmen, Architekturbüros, Planungsämter) jederzeit zur Verfügung stehen. Die Anzahl der Pläne übersteigt dabei oftmals die zur Verfügung stehenden Kapazitäten, um das zum Teil heterogene Datenmaterial zu sichten und zu bewerten. Zu den zeitaufwendigsten Faktoren bei der Sichtung und Bewertung zählen die manuell vorzunehmenden Kategorisierungen und Strukturierungen der Baupläne und das Hinzufügen von beschreibenden Metainformationen.

Ein Ziel des Projekts ist es, die Prozesse durch den Einsatz einer KI-gestützten Erfassung und Plausibilitätsprüfung von Bauplänen zu vereinfachen und zu beschleunigen, indem Baupläne automatisch strukturiert, verschlagwortet und annotiert werden. Im optimalen Fall können auch neue, hinzukommende Pläne aufgrund einer Plausibilisierung und Validierung mit bereits bestehenden, erfassten Plänen verglichen werden, wodurch sich in Bauprojekten frühzeitig eventuelle Planungsfehlern erkennen lassen. Zudem soll die rasche Auffindbarkeit und einfache Nutzung der Baupläne für alle Beteiligten eines Bauprojekts ohne die sonst oftmals benötigte, zusätzliche Hilfe ermöglicht werden.

Aufgrund der nunmehr 20jährigen Software- und Produktentwicklung kann die d-serv GmbH vor allem ihre Erfahrungen und ihr Know-how über die digital bereitzustellenden und bearbeitbaren Pläne im PDF-Format einbringen, welche in Kombination mit dem Wissen der Entwicklungspartner eine webbasierte Softwarelösung zur Erfassung und Plausibilitätsprüfung von Bauplänen für Architekturbüros, Planungsämter und Bauträger bieten wird.

Entwicklungspartner

• The Chainless GmbH: Know-how im Bereich von Deep-Learning-basierten Klassifikation-, Regression- und semantischen Segmentierungs-Aufgaben, sowie in Clusterverfahren von hochdimensionalen Daten und bei der Entwicklung von Metric-Learning Verfahren (Few-shot) zur Reduktion der Trainingskomplexität.

• Loidl GmbH: Rolle des Beraters im Bereich digitales Bauen. In Verbindung mit den gestiegenen Anforderungen an die Realisierung von Gewerbebauten stellt Loidl als Daten-, Plan- und Projektmanager bei der Realisierung von großen und sehr großen Bauprojekten sein Fachwissen bereit.

• Uni Mannheim - Institut für Enterprise Systems (InES): Ziele des InES sind die Erzielung qualitativ hochwertiger Forschungsergebnisse unter Verfolgung eines interdisziplinären Forschungsansatzes und dem Wissenstransfer in die Praxis mit Fokus auf Hersteller und Anwender im KMU- und Enterprise-Bereich, sowie die Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses.

• bwcon research gGmbH: Die gemeinnützige Forschungsorganisation, die grundsätzlich keine wirtschaftlichen Interessen verfolgt, verfügt über die entsprechenden Methoden und Erfahrungen, um komplexe Projekte erfolgreich zu koordinieren. Darüber hinaus vermittelt sie sowohl Schulungen zum Denken in datenbasierten Geschäftsmodellen als auch assoziierte KI-Experten*innen.

Förderer

Diese Produktentwicklung wurde im Rahmen des »KI-Innovationswettbewerbs Baden-Württemberg« vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg gefördert. Alle anerkannten und geförderten Projekte wurden am 10. Januar 2021 offiziell bekanntgegeben; Nähere Informationen dazu finden sich auf der Website des Ministeriums unter: Wirtschaftsministerium fördert 44 Innovationsprojekte für mehr »KI - Made in Baden-Württemberg«

Ergebnis: Das »Virtuelle Planungsbüro«

Das webbasierte »Virtuelle Planungsbüro« - erhältlich als eigenständige SaaS-Lösung oder als vollständig integrierbare WhiteLabel-Lösung - kann Baupläne erfassen, auswerten, umfänglich kategorisieren und zeitnah bereitstellen, wobei die entwickelte »BauKI« zwischen Planinhalt und Plankopf differenziert.

Im Planinhalt erkennt die »BauKI« die spezifische Darstellungsart eines Plans und im Plankopf - unabhängig von seiner Positionierung im Plan- den Maßstab, den Index und einige Parameter mehr. Die gewonnenen Metadaten werden in einer Datenbank gespeichert und den jeweiligen Plänen zugeordnet.

Die Erfassung solcher Daten, die in der Praxis zeitintensiv, fehleranfällig und unvollständig sein kann, konnte somit deutlich optimiert werden. Zudem wird die Auffindbarkeit und Nutzung von Plänen beschleunigt beziehungsweise ohne zusätzliche Ressourcen ermöglicht.

Durch das »Virtuelle Planungsbüro« und seiner spezifischen »BauKI« können Baupläne umgehender bereitgestellt und umfänglicher kategorisiert werden, als gegenüber herkömmlichen Arbeitsweisen.

Funktionsweise

• Die »BauKI« kann in einem Plan zwischen Planinhalt und Plankopf differenzieren.
• Im Planinhalt erkennt sie die Darstellungsart eines Plans. Im Plankopf werden Informationen wie Beschreibung, Maßstab, Index etc. ausgelesen. Dabei ist die Position des Plankopfs im Plan nicht relevant.
• Die Planerkennung funktioniert auch mit gescannten Plänen, wodurch zum Beispiel Planbestände in Papierform erfasst und ausgewertet werden können.
• Die »BauKI« wertet die bereitgestellten Pläne einzeln aus und übergibt die ausgelesenen Metadaten zurück an die Datenbank vom »Virtuellen Planungsbüro«.
• Das »Virtuelle Planungsbüro« ordnet anschließend die Metadaten dem entsprechenden Plan zu.

Visualisierung

• Durch die Gradcam-Visualisierung werden die von der »BauKI« erfassten und analysierten Bereiche sichtbar.
• Die »BauKI« erkennt zum Beispiel, ob es sich um eine Ansicht und/oder einen Schnitt handelt.
• Werden mehrere Darstellungen erkannt, wird der analysierte Plan entsprechend mehrfach zugeordnet.

Planunterlagen wurden zur Verfügung gestellt durch: www.bgs-architekten.ch

Vorteile

• Mit dem »Virtuellen Planungsbüro« erhalten Anwender:innen den Zugang zur Verwaltung benötigter Pläne.
• Die »BauKI« analysiert hochgeladene Pläne und übermittelt anschließend die Ergebnisse ihrer Kategorisierungen und Auswertungen.
• Daraus ergeben sich folgende Vorteile:
  • Zentraler Speicherort alle Pläne.
  • Jederzeit zugänglich für alle Beteiligten.
  • Schnelle Erfassung großer Planbestände.
  • Kategorisierungen mehrerer Planarten.
  • Auswertungen in laufenden Projekten.
  • Deutlich niedrigere Fehlerquoten als bei manuell vorgenommenen Auswertungen.