Sven-Eric Schapke

A distributed multi-model-based Management Information System for simulation and decision-making on construction projects

The conceptual development of a Management Information System to support decision making on construction projects across all management levels within the owner and the contractor organizations is introduced. The system is designed as a distributed information and service platform. The backbone of the system is a layered ontology framework. Along with the information system, a novel approach to process and multi-model driven construction management is developed that allows for sharing distributed, yet interrelated, engineering and management application models in so called multi-models. A major challenge of the system is the management of the information and model logistics as well as the interdependencies among the application models. In order to support the retrieval of information from different project phases, domains and organizations and their combination in coherent multi-models, an ontology framework is developed. It defines the overall information space of the application models describing the application models content and their links in multi-models as well as the collaboration processes within the virtual organization of the project. The proposed system represents a paradigm shift. The information space is no longer product-model-centric. Central to the model-based information space is the process model that interrelates application model views contained in multi-models required for specific planning, production and analysis tasks. The activities are considered the enabler to semi-automatically combine dedicated information pieces of existing application models in new multi-models. Therefore we have identified the instantiation of activities and their combination to valid process chains to be the bottleneck to make the process and multi-model driven construction management efficient. As a consequence, we develop a new process and multi-model generation method, which is based on process modules formalized in description logics. The process modules combine distinct methods of Reference Process Modelling and Business Process Objects. In the generated processes, related application models, and populated multi-models are hierarchically structured (1) to support the utilization of project information by different actors of the hierarchical project organization and (2) to handle engineering and management knowledge and decisions piecewise during process generation in accordance to the hierarchy levels of the involved decision makers, thereby reducing the overall complexity of decision making. The paper discusses: (1) the main components of the system for interlinking and sharing models and information, (2) the ontology-based multi-model framework and the basics for the hierarchical structuring of the models, and (3) the generation of integrated process models.

Risk Treatment Templates for Configurable Reference Modeling in the Construction Industry

Numerous risks impact construction projects and cause changes in their management plans. Unfortunately, not all of them can be identified in advance. Hence, risk management in construction requires proactive as well as reactive treatment. Among the other risk management tasks, risk treatment requires a sound methodology to rapidly develop concrete change actions and alter the corresponding project management plans. In this paper, process modeling techniques are used to develop configurable treatment templates, which describe how treatment can change the schedule plan. Such templates can contribute in structuring configurable reference models which in turn can be tailored and assembled to form up-to-date project schedules. Risk data as a part of reference repository may serve as means of knowledge management by providing all available risk-related information as response to critical events.

Methoden für den prozessorientierten Einsatz verteilter Multimodelle

Um die verteilte und kombinierte Bearbeitung der Fachmodelle im Multimodell zu ermoglichen, mussen die bestehenden Methoden zum Erstellen, Prufen, Auswerten und Weiterverwenden von Modelldaten erweitert werden. Ausgehend von einem fiktiven Kollaborationsszenario werden zuerst die grundlegenden Phasen und Aufgaben fur den verteilten Einsatz der Multimodelle identifiziert und die erforderlichen Operationen zur Bearbeitung von Fach-, Link- und Multimodellen definiert. Grundlagen sind zum einen das Konzept des generischen Multimodells und die elementaren Operationen der Datenmanipulation aus der Datenbanktheorie. Zum anderen werden die verwendeten Methoden zur Referenzmodellierung und die fachsemantischen Festlegungen der Multimodellontologie vorgestellt. Die systematische Aufstellung wichtiger Operationen fur Multimodelle zeigt neue Moglichkeiten auf, Projektinformationen gezielt anzufragen, zu verlinken, auszutauschen, zu visualisieren, zu uberprufen, zu detaillieren, zu aggregieren und zu filtern.

Prozessgesteuerter Einsatz und Annotation von Multimodellen und Multimodellvorlagen

Multimodellcontainer ermoglichen den projektweiten Austausch und gezielten Einsatz integrierter, fachubergreifender Informationen. Anhand von Fachmodellspezifikationen konnen differenzierte Vorgaben fur die Inhalte eines Multimodells formuliert, in einer Vorlage gespeichert und so kann die verteilte Bearbeitung durch unterschiedliche Projektteilnehmer geplant und koordiniert werden. Der Multimodellcontainer wird dabei als Geschaftsobjekt angesehen, das sowohl Eingangsinformationen als auch Ergebnisse einzelner Aufgaben zusammenfasst. Das Multimodell eignet sich damit besonders gut zur prozessbasierten Planung und Steuerung von Bauprojekten.

Multimodell und Multimodellcontainer

Mit dem generischen Multimodell wird eine allgemeine Methode zur Abbildung verknupfter, heterogener Fachmodelle vorgestellt und mit dem Multimodellcontainer wird ein hierzu korrespondierendes, allgemeines Datenformat zum Austausch von Multimodellen prasentiert. Multimodelle und Multimodellcontainer werden anschliesend fur die Domane des Bauprojektmanagements weiter spezialisiert. Dabei kommen Vokabulare zur Beschreibung von Fach- und Linkmodellen zum Einsatz. Diese Informationen uber Modelldomane, Projektphase, Detaillierung und Status werden als Metadaten gespeichert. Mit dieser Methode lassen sich auch Multimodellvorlagen erstellen, die Spezifikationen fur die zu erzeugenden Multimodelle darstellen.

Prozessgesteuertes Bauprojektmanagement mit Multimodellen

Es werden ein Uberblick und eine Einfuhrung in die neue prozessbasierte Arbeitsweise gegeben, die durch den Multimodellansatz ermoglicht wird. Die informatorische Grundlage ist die formale Modellierung der Prozesse in Business Process Modelling Notation, BPMN, erweitert um das Konstrukt Multimodell. Fur mehrere Projektphasen werden die Prozesse in BPMN und die Informationslogistik mit Multimodellen modelliert. Sie werden jeweils fur eine Projektphase in einem separaten Unterkapitel vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt auf der Prozessmodellierung in BPMN, wahrend die detaillierte Modellierung und die Verwendung der Multimodelle in den Kapiteln der Band 2, Teile I und II sowie die Methoden zu Bearbeitung und Management von Multimodellen in den Kapiteln der Teile I und II vertieft behandelt werden.

Multimodellbasierte Zusammenarbeit in Bauprojekten

Die Zusammenarbeit von Auftraggeber und Auftragnehmer wird bis heute durch die Heterogenitat ihrer Informationssysteme behindert. Vor diesem Hintergrund wurde ein Managementfuhrungssystem fur das partnerschaftliche, prozessgesteuerte und risikokontrollierte Bauen entwickelt.

Eine intelligente Plattform für die verteilte Zusammenarbeit

Bei der interdisziplinaren Organisation von Bauprojekten spiegelt sich die Spezialisierung der Projektbeteiligten auch in der Diversifizierung der verwendeten proprietaren Fachsoftware wider, die zu einem Interoperabilitatsproblem mit eingeschrankter Kommunikation, begrenztem Dokumentenzugriff und Versionsproblemen fuhrt. Es entstehen Informationsinseln. Um diese aufzubrechen und die Interoperabilitat durch eine gemeinsame Kommunikations- und Informationsbasis zu unterstutzen, wird im Projekt Mefisto der Ansatz der serviceorientierten Architektur, SOA, verfolgt. Uber Webserviceschnittstellen werden Softwarebausteine externalisiert und den Projektpartnern zur Verfugung gestellt. Die Informationen uber die dezentralen Dienste werden gemeinsam mit Informationen uber die verwendeten Multimodellcontainer auf der Mefisto Plattform gebundelt. Zentrale Dienste dienen der Verwaltung eines einheitlichen Vokabulars fur die semantische Beschreibung der Multimodelle durch Metadaten, die Verwaltung der Projektbeteiligten sowie die verteilte Prozesssteuerung. Es werden die Metadaten der Multimodelle und Multimodellvorlagen durch zentrale Plattformdienste verwaltet sowie das Multimodellmanagement und die Dienstorchestrierung unterstutzt. Die Verknupfung der Geschaftsanwendungen uber die Mefisto Plattform und die Multimodellmethode ermoglicht den Projektbeteiligten eine effiziente, unternehmensubergreifende, standortverteilte Kooperation.

Semi-automatic process generation with reusable process and knowledge modules

This paper addresses an essential problem in construction process management. Currently, due to their complexity and dynamicity construction processes are handled in conventional manner and are only weakly integrated with engineering models of the building, the construction site, the supply chain and other relevant information and knowledge. Process concurrency is also insufficiently supported. To enable the comprehensive modelling of construction processes it is fundamental to provide an approach that is capable of highly flexible and efficient designing as well as adaptation of already designed processes for similar projects. In the paper we describe the main concepts of a novel approach based on the idea of reusable process knowledge modules enabling the semiautomatic generation of construction schedules. It carries on further the concepts process matrix and business process object (BPO) developed by the authors and others, extending the BPO concept towards reusable process knowledge modules and allocating them to the relevant phases of the reference modelling process.