BauVoGrid

Eine Grid-basierte Plattform für die virtuellen Organisationen im Bauwesen

 

Die hybride BauVOGrid-Systemarchitektur mit den Schlüsselanwendungen Mängel-, Medien- und Prozessmanagement

BauVOGrid entwickelt eine Plattform, die (1) an ausgewählten Schlüsselanwendungen der Baubranche die Vorteile des Grids aufzeigt und so der Grid-Nutzung einen Durchbruch im realen Industrieumfeld verschafft, (2) die flexible Anwendung der entwickelten bauspezifischen Service-Infrastruktur für künftige projektbasierte virtuelle Organisationen ermöglicht und (3) ein Framework zur Erweiterung der Bauportal-Geschäftsidee für die gesamte Bau-Community zur Verfügung stellt.

Grundvoraussetzung für den Erfolg jeder virtuellen Organisation (VO) ist die effektive IT-Integration der beteiligten Unternehmen. Dies gilt ganz besonders für das Bauwesen, das durch die Einmaligkeit jedes Bauwerks und die Einmaligkeit jedes Projektes geprägt ist. Projekt- bzw. Arbeitsgemeinschaften aus mehreren Unternehmen (darunter viele KMUs) schließen sich im Bauwesen zeitlich begrenzt zusammen, um komplexe Projektaufgaben bewältigen zu können. Nach Ende der gemeinsamen Arbeit zerfallen diese temporären VOs und können im nächsten Projekt ganz anders zusammengesetzt werden. Dadurch entstehen Infrastrukturen, die durch komplizierte vertragliche Bindungen, sich oft ändernde Aufgaben und Zuständigkeiten sowie hohe Abhängigkeit von externen Faktoren (Wetter, Transport, sozial-politische Aspekte) geprägt sind. Die Bewältigung solcher industriespezifischen Anforderungen zeichnet die erarbeitete BauVOGrid-Lösung aus und unterscheidet diese gleichzeitig von den meisten wissenschaftlichen, stärker themenorientierten Grid-Communities.

BauVOGrid hat eine hybride Grid-/Web-Service basierte Architektur entwickelt, die die Grundlage für die nächste Generation von VO-Services und Portal-Lösungen im Bauwesen bildet. Ziel ist es dabei, die Struktur, Funktionsweise und Operabilität der vielfältigen Arten von Arbeitsgemeinschaften (Baukonsortien, ARGEn, BOT, PPP etc.) durch ein verteiltes IT-System auf der Basis von Semantic Web und Grid-Technologien nachhaltig zu verbessern. Damit soll ermöglicht werden:

  • Zuständigkeits- und Autorisierungsstrukturen beherrschbar auf Rollenbasis abzubilden
  • Informationen aus unterschiedlichen Quellen (Dokumente, Zeichnungen, Photos, Videos) schnell, flexibel und sicher sowohl im Büro als auch mobil auf der Baustelle zur Verfügung zu stellen
  • Den Informationsaustausch zwischen den verschiedenen Projekträumen und Projektpartnern sowie die mobile Erfassung von Prozess- und Produktzuständen zu unterstützen, so dass schnellere und effizientere Entscheidungen getroffen werden können.

Die Grid-Technologie erlaubt es, projektweit gesicherte, unternehmensübergreifende Subnetzwerke im Internet aufzubauen, wie sie heute nur firmenintern möglich sind. Um dies zu erreichen, müssen jedoch diverse technische und wirtschaftliche Probleme gelöst werden. Dementsprechend wird bei der Erarbeitung der BauVOGrid-Plattform eine besondere Strategie verfolgt, die es ermöglicht, die Grid-Idee in die Praxis zu etablieren, das Vertrauen in die Technologie zu steigern und einen reibungslosen Übergang von den derzeit vorherrschenden Client-Server Lösungen zu echten verteilten Systemen mit weit höheren Möglichkeiten und Kapazitäten zu verwirklichen.

Diese Strategie beruht auf den folgenden drei Säulen:

  • Integration von Grid- und Ingenieursemantik durch eine Schicht semantischer Anwender-Dienste, die über der Grid-Middleware positioniert sind und die wichtige Trennung von Grid-basierter Authentifizierung und Projekt-basierter Autorisierung, und somit die ingenieurgerechte Abbildung von Nutzerrollen in der Hierarchie Firma-Projekt-Person ermöglichen
  • Stufenlose Migration zu einer für die Bauindustrie akzeptablen Grid-Infrastruktur durch den hybriden Einsatz von existierenden MS Windows Anwendungen, Web Services und portal-basierten Grid Services mit durchgängiger Unterstützung rollenbasierter Zugriffskonzepte auf der Basis von VOMS, YAGSI und der entwickelten BauVOGrid-Ontologie
  • Virtualisierung der benutzten Ressourcen und Services, so dass Projektportale auf eine breite Ressourcenbasis zurückgreifen können, jedoch gleichzeitig sensible firmeninterne Daten geschützt und nur unter strengen Sicherheitsrichtlinien benutzt werden.

Die entwickelten Schlüsselanwendungen wurden mit dem Ziel des unmittelbaren Nutzens für das Projektkonsortium sowie dem höheren Anspruch, den Weg zur Grid-Technologie für die Baubranche zu ebnen, gewählt. Diese sind:

  1. das mobile Mängelmanagement,
  2. das Mediendatenmanagement und
  3. das dynamische Prozessmanagement,

wobei das Mängelmanagement die zentrale, integrierende Rolle sowie die kurzfristig konkret verwertbare Geschäftsidee repräsentiert.

Das Augenmerk der Entwicklung liegt dabei auf der Grid-basierten Virtualisierung von Ressourcen und dem ontologie-basierten Prozess- und Informationsmanagement, aufbauend auf der ARIS Methodologie für Business Engineering.

Die bisher erreichten Ergebnisse umfassen:
Die Spezifikation eines harmonisierten, idealtypischen Mängelmanagementablaufs, der in 20 Prozessbausteine formalisiert, die Basis für die ad hoc Definition von Prozessen auf der Baustelle bildet.
Ein Ontologie-Framework, das aus vier erweiterbaren Kernontologien (Prozess, Rollen/Organisation, Ressourcen und Services) besteht, alle Komponenten der BauVOGrid-Plattform in formaler Logik erfasst und als Grundlage für die Services und ihre Integration dient. Dieses Framework wird durch domänen-spezifische Erweiterungen für den Bereich des Mängel- und Mediendatenmanagements ergänzt.

  • Mobile Services für lokale Ortung, RFID-basierte Mängelidentifikation, Barcode-Generierung und automatische Barcode-Erkennung in e-Photos für die Zuordnung von Media- zu Mängeldaten mittels Grid-Auswertung.
  • Ein zentraler Mängel- und ein zentraler Mediendatenmanagementservice, die durch eine Reihe von Anfrage-, Bearbeitungs-, Such- und Filterfunktionen die Integration bestehender, proprietärer Mängelmanagementsysteme bewerkstelligen und so die Kooperation Bauherr – Generalunternehmer – Nachunternehmer DV-technisch ermöglichen.
  • Ein Methodenbaukasten zur flexiblen, dynamischen Zusammensetzung komplexer Prozessketten auf Basis der ARIS-Methodologie und der entwickelten Ontologie der Business Process Objects.
  • Weiterentwicklung des Grid Workflow Execution Service (GWES) zur Überführung von Business Prozessen in ausführbaren Grid-Workflows mit dem Transformator APML » EPML » GWDL.

BauVOGrid wird an einem praxis-relevanten Pilotprojekt demonstrieren, wie drei getrennte, proprietäre Mängelmanagementsysteme mit Hilfe der entwickelten Services effizient und prozesszentriert in einem sicheren VO-Netzwerk integriert und durch weitere Simulations- und Präsentationswerkzeuge ergänzt werden können. Dies wird sowohl der Baupraxis als auch Software-Providern neue Geschäftsperspektiven überzeugend aufzeigen.