Entwicklung eines Augmented Reality Interface für TGA-Abnahme

Abstract

Die Bauwirtschaft befindet sich im radikalen Transformationsprozess hin zu Digitalisierung und Vernetzung. Der Aufstieg neuer Technologien, wie z.B. Building Information Modeling (BIM), ist eine Chance für die Branche, die bestehenden Prozesse in allen Projektphasen neu zu gestalten - von der Ausschreibung über die Planung, die Ausführung bis hin zum Facility Management. Eine der Technologien mit dem größten Einflusspotential auf die Bauwirtschaft ist die Augmented Reality (AR, Erweiterte Realität). In dieser Diplomarbeit wird untersucht, wie diese Technologie bei der Inspektion und Abnahme der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) eingesetzt werden kann, um die bestehenden Abnahmeprozesse zu verbessern und zu beschleunigen. Die Diplomarbeit beginnt mit einer detaillierten Analyse der aktuellen Entwicklungstrends in der Bauwirtschaft und verfolgt das Ziel, AR in einem breiteren Kontext der digitalen Transformation zu präsentieren. Der Stand der Technik bei Soft- und Hardware sowie die einzuhaltenden Normen und gesetzlichen Vorschriften werden vorgestellt. Interviews mit Experten aus dem Bereich der Örtlichen Bauaufsicht (ÖBA) bilden die Grundlage für die Analyse des aktuellen Standes der Abnahme- und Inspektionsprozesse. Diese Prozesse werden in Workflow-Diagrammen mit Hilfe von Business Process Model and Notation (BPMN) dokumentiert. Die von den Interviewpartnern zur Verfügung gestellten Unterlagen haben die Entwicklung eines Klassifizierungssystems für Mängel, die am häufigsten bei der Installation der TGA auf einer Baustelle auftreten, ermöglicht. Das vorgeschlagene Klassifizierungssystem auf Basis des IFC-Standards kann direkt in ein AR- Tool zur Verbesserung der bestehenden Prozesse implementiert werden. Der Schwerpunkt dieser Diplomarbeit liegt auf der Analyse bestehender Prozesse und der konzeptionellen Gestaltung eines AR-basierten Tools für die Kontrolle und Abnahme der TGA. Der Entwurf folgt den Regeln des User Centered Design (UCD) und ist in mehrere Stufen unterteilt. Zuerst werden die Strategie und die Ziele des AR-basierten Tools ausgearbeitet. Anschließend werden diese Ziele in konkrete Funktionalitäten umgesetzt, die innerhalb des Tools vorhanden sein müssen. Schließlich werden die vorgeschlagenen Funktionen in einem Navigationsschema zusammengefasst und mit Hilfe von grafischen Mockups des Interfaces visualisiert. Die Mockups wurden in iterativen Feedbackrunden mit den Interviewpartnern verbessert.

The construction industry is undergoing a radical transformation towards digitization and interconnectedness. The rise of new technologies, such as Building Information Modeling (BIM), is an opportunity for the industry to redesign the existing processes in all project phases, from tendering to planning to execution to facility management. One of the technologies with the highest potential for influencing the construction industry is Augmented Reality (AR). The objective of this diploma thesis is to analyze how this technology can be applied in the inspection and supervision of technical building equipment to improve and accelerate the existing inspection processes. The diploma thesis begins with a detailed analysis of the current trends reshaping the construction industry and aims to present AR in a wider context of the digital transformation. The state of the art solutions, both in the terms of software and hardware, are presented along with the codes and legal regulations that need to be complied with. Interviews with experts from the field of construction supervision build a basis for analyzing the status quo of supervision and inspection processes. These processes are documented in workflow diagrams with the use of Business Process Model and Notation (BPMN).Documentation supplied by the interview partners allowed for creating a classification system for most common defects occurring during the installation of technical building equipment on a building site. The proposed classification system based on the IFC standard can be directly implemented in any AR-based solution for improving the existing processes. The main part of this diploma thesis is dedicated to the analysis of existing processes and the conceptual design of an AR-based tool for technical building equipment inspection and supervision. The design follows the rules of User Centered Design (UCD) and is split into multiple stages. First, the strategy and objectives of the AR-based tool are elaborated upon. Then, these objectives are translated into concrete functionalities that need to be supplemented within the tool. Lastly, the proposed features are put together in a navigation scheme and visualized using graphical mockups of the tools interface. The mockups were improved during iterative feedback rounds with interview partners. The interface of the AR-based tool binds together all of the results of this diploma thesis. The proposed solution can be integrated seamlessly into the existing supervision processes, and the defect classification system can be implemented in the AR-based tool to provide the user with relevant suggestions.