Wie GNNs den Weg zur automatisierten Analyse im Bauwesen ebnen – Einblicke in aktuelle Forschung beim Forum Bauinformatik in Hamburg.
Vom 18. bis 20. September 2024 fand das Forum Bauinformatik im Hamburg Innovation Port (HIP) statt. Die traditionsreiche Nachwuchstagung wird jährlich organisiert, um den wissenschaftlichen Austausch junger Forschender im Bereich der Bauinformatik zu fördern. In diesem Jahr nahmen 112 Teilnehmende aus dem gesamten deutschsprachigen Raum an der Veranstaltung teil.
Neben drei Keynotes wurden 64 Fachbeiträge präsentiert. Die Themen reichten von Künstlicher Intelligenz und Maschinellem Lernen über Robotik, Sensorik, Nachhaltigkeit, digitales Planen und Building Information Modeling (BIM) bis hin zu Simulation und Optimierung.
Optimierte Analysemodelle mit GNNs
In der Session „Digital Twins“ stellte Toni Nabrotzky, Promotionsstudent am Institut für Hochbau, Baukonstruktion und Bauphysik der HTWK Leipzig, sein Forschungspapier
„Presentation of an optimized process for generating analysis models in structural engineering using Graph Neural Networks“
vor. Darin präsentiert er einen KI-gestützten Workflow zur automatisierten Erstellung von statischen Analysemodellen im Tragwerksentwurf.
Die Idee: Anstelle klassischer, regelbasierter Algorithmen, die oft an komplexen Geometrien scheitern, wird ein Graph Neural Network (GNN) eingesetzt. Es verarbeitet ein BIM-Modell im IFC-Format und erkennt tragende Bauteile. Diese werden als Knoten in einem strukturellen Graphen abgebildet. Die „Link Prediction“ sagt anschließend voraus, welche Elemente miteinander Lasten übertragen – diese Beziehungen werden als Kanten ergänzt.
Das Ergebnis: Ein automatisiert erzeugter, konsistenter Modellgraph, der fehlerhafte Analysemodelle korrigieren oder vollständig neue Modelle generieren kann. Damit wird der manuelle Nachbearbeitungsaufwand reduziert – ein klarer Mehrwert für die Ingenieurpraxis.
Forschung sichtbar machen
Das vorgestellte Paper wurde im Tagungsband des Forums Bauinformatik 2024 veröffentlicht und leistet einen Beitrag zur Diskussion über digitale Modellbildung im Bauwesen. Die HTWK Leipzig dankt dem Institut für Digitales und Autonomes Bauen (IDAC) der TU Hamburg für die gelungene Organisation der Veranstaltung.
