Ergonomiegestützte Multiagentensimulation von Montageprozessen im Baubetrieb : Entwurf und Erprobung eines Vorgehensmodells zur Modellierung, Experimentation und den Datenaustausch

Die Potentiale der Simulation und Ergonomie für die Planung, Kontrolle und Steuerung von Leistungserstellungsprozessen bleiben derzeit im Baubetrieb ungenutzt. Um die Hemmnisse für deren Nutzung abzubauen, wird im Rahmen dieser Arbeit ein Vorgehensmodell zur Nutzung einer agentenbasierten Simulation unter Einbeziehung ergonomischer Erkenntnisse zur Leistung und Ermüdung von Bauarbeitskräften formuliert. Dieses baubetriebliche Vorgehensmodell gliedert die Simulation in zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe Simulationsexperten ein experimentierfähiges Bauablaufmodell aufstellen, das dann in der zweiten Stufe von Domänenexperten des Baubetriebs genutzt wird. Damit ist es möglich die Forderung der Baupraxis nach einem effizient einsetzbaren Simulationswerkzeug zu erfüllen. In der ersten Stufe werden die Montageprozesse basierend auf einer arbeitswissenschaftlichen Beschreibung in ein agentenbasiertes Simulationsmodell überführt. Dabei werden ergonomische Erkenntnisse über ein baubetriebliches Leistungs-Ermüdungsmodell integriert. Parallel wird für den Datenaustausch die Terminologie einer Ontologie aufgestellt. Die zweite Stufe beschreibt die Nutzung des agentenbasierten Bauablaufmodells zur Durchführung von Simulationsexperimenten. Sie dienen der Planung, Kontrolle und Steuerung der Montageprozesse auf Baustellen. Hierzu werden im Rahmen der Arbeitsvorbereitung Experimente zur Szenarien des Bauablaufs durchgeführt um Daten für die Optimierung und das Risikomanagement zu erhalten. Plan-Soll-Ist-Prognose- Vergleiche sowie die Simulation möglicher Steuerungsmaßnahmen dienen der Kontrolle und Steuerung während der Bauausführung. Die Umsetzbarkeit und der Nutzen des Vorgehensmodells im Baubetrieb wurden anhand der Montageprozesse einer modularen Fassadenbekleidung beispielhaft überprüft und bewertet. Dabei zeigte sich, dass die ergonomiegestützte Multiagentensimulation und das baubetriebliche Vorgehensmodell die Effizienz und Effektivität der Termin- und Ressourcenplanung sowie Bauprozesssteuerung erhöhen.

The potentials of simulation and ergonomics for the planning, monitoring and controlling of production processes are not used in construction management nowadays. In order to overcome the obstacles for using them, the author of this dissertation designed a process model for the use of agent-based simulation including ergonomic insights about the performance and fatigue of construction workers. The process model for construction management divides the simulation in two phases. In phase one simulation experts elaborate a model of construction sequence which lends itself to the experimentation of domain experts in construction management described in phase two. Hereby the demand of the construction industry for a simulation tool that can be used efficiently can be fulfilled. In the first phase the assembly processes described using work science techniques are transformed in an agent-based simulation model. Doing so ergonomic insights are integrated using a performance-fatigue model for construction management. At the same time the terminology for an ontology is defined in order to ease information exchange. The second phase describes the use of the construction sequence model to execute simulation experiments that serve the planning, control and steering of assembly processes on construction sites. Experiments about scenarios of the construction sequence are executed during the production planning to gain data for optimization and risk management. For the monitoring and controlling during the construction project plan-target-actual-forecast comparisons are carried out and scenarios for control measures are tested. The usability and advantages of the process model for construction management have been reviewed simulating the assembly processes of a façade system. Thus it could be shown that the multi-agent simulation based on ergonomics and the process model for construction management increase both the efficiency and effectiveness of the scheduling and controlling of assembly processes on construction sites.