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Die Bauwirtschaft stellt in Deutschland eine Schlüsselbranche dar. Die Öffentlichkeit erlebt hingegen den Sektor als Lärmbelastung, Verursacher von Umleitungen und Staus. Diverse Großprojekte, bei denen die Kosten explodieren bzw. die Bauzeit nicht planmäßig verläuft, tragen zu einem vorwiegend negativen Bild bei. Durch die Behebung der Defizite in Planung und Arbeitsvorbereitung können die Baukosten gesenkt und die Termintreue erhöht werden. Die Planung der Baustelleneinrichtung ist dabei ein essentieller Faktor der Arbeitsvorbereitung. Mit ihr werden alle notwendigen Elemente, die zur Errichtung des Bauwerks benötigt und am Bauende wieder entfernt werden, ausgewählt, dimensioniert und bestimmt. Obwohl es bereits einige Lösungen gibt diese Tätigkeit zu verbessern, werden immer noch Objekte vergessen, Falsche ausgewählt oder an einer falschen Position platziert. Darunter leiden die Planungsqualität und -geschwindigkeit. Eine häufige 2D-Planung und viele Beteiligte erschwert dies zusätzlich. Zentrales Ziel dieser Arbeit war es daher die Planung der Baustelleneinrichtung zu verbessern, indem ein Mehrbenutzersystem mit Virtual Reality Unterstützung konzipiert wurde. Dadurch können mehrere Teilnehmer unterschiedlicher Funktions- und Fachbereiche gleichzeitig am Planungsgeschehen teilhaben und sofort die Planungsergebnisse in Echtzeit durch die Darstellung mit Virtual Reality betrachten und überprüfen. Wichtige Funktionen zur Kollisions- und Arbeitsbereichskontrolle sowie die Integration von Planungshinweisen ergänzen das System. Mit solchen Planungssystemen ist eine effektivere Planung möglich. Die räumliche Darstellung hilft allen Beteiligten schnell ein hohes Planungsverständnis zu erreichen und beschleunigt damit Abstimmungsprozesse. Wichtig war zudem die Entwicklung geeigneter Interaktionskonzepte, die es mehreren Planern gleichzeitig ermöglichen das System benutzerfreundlich zu bedienen. Das konzipierte System besteht aus einem Teilsystem zur 2D-Planung sowie einem zur 3D-Visualisierung. Für die 2D-Planung stellt ein Monitor das Layout dar und die Multi-Touch-Technologie ermöglicht mehreren Benutzern gleichzeitig Eingaben. Dabei wurde eine Planungssoftware entwickelt, welche die Objekte in einer gewünschten Bibliothek organisiert und diese an eine geeignete Stelle verschieben lässt. Bei der Positionierung eines Elementes werden die Objektdaten durch eine Schnittstelle an eine VR-Software zur 3D-Darstellung an einen 3D-Monitor weitergegeben. Zur Interaktion mit der 3D-Umgebung soll dabei eine 3D-Maus eingesetzt werden. Des Weiteren wurde das Konzept mit Funktionen zur Planungsunterstützung erweitert, um dem Vergessen von Objekten entgegenzuwirken, die geeignete Positionsbestimmung zu erreichen sowie der Kollisions- und Reichweitenanalyse Rechnung zu tragen. Um das konzipierte Planungssystem durch eine Evaluation bewerten zu können, wurde es umgesetzt und ein Demonstrator entwickelt. In diesem Zusammenhang wurde auch die 2D-Planungssoftware und die Schnittstelle zur VR-Visualisierungssoftware entwickelt und die gewünschten Funktionen zur Planungsunterstützung integriert. Durch die durchgeführte Benutzerstudie wurde das Planungssystem mit einem Referenzsystem verglichen. Durch die Evaluation hat sich gezeigt, dass die Forschungshypothesen erfüllt werden konnten: Durch statistische Tests konnte sich ein signifikanter Unterschied zum Referenzsystem zeigen. Die Hypothesentests zeigen, dass die Planungszeit signifikant reduziert und die Planungsqualität signifikant erhöht wird. Letzteres liegt sicherlich auch an der Integration von Funktionen zur Kollisions- und Reichweitenanalyse der Maschinen. Zudem hat sich gezeigt, dass es mit dem Planungssystem einfacher ist, sich für das richtige Element zu entscheiden, aber auch die geeignete Position dafür zu finden. Des Weiteren zeigt die Evaluierung mit dem Referenzsystem, dass sich das Vorgehen, ein geeignetes Element auszuwählen und dieses zu platzieren, unterscheidet. Im Referenzsystem mit Papier wurde dies vorwiegend durch Diskussion erreicht, während mit dem Planungssystem verschiedene Varianten ausprobiert wurden. Trotzdem war die Kommunikationshäufigkeit mit dem Planungssystem signifikant höher. Das konzipierte Planungssystem zur Baustelleneinrichtungsplanung stellt damit ein geeignetes Werkzeug zur Durchführung der Einrichtungsplanung im Team dar. The construction industry is a key sector in Germany. On the other hand, the public perceives the sector as noise pollution, causing detours and traffic jams. Various large-scale projects, in which costs are exploded or the construction period is not planned, contribute to a predominantly negative picture. By eliminating the deficits in planning and preparation, construction costs can be reduced and the schedule can be increased. The planning of the building site is an essential factor of job preparation. It is used to select, dimension and determine all necessary elements necessary for the construction of the building and to be removed at the end of the building. Although there are already some solutions to improve this activity, construction site objects are still being forgotten, misplaced selected, or placed in an incorrect position. The quality and speed of planning is a problem. A frequent 2D planning and many involved parties make this more difficult. The main goal of this work was to improve the planning of the construction site by designing a multi-user system with virtual reality support. In this way, several participants in different functional areas can participate in the planning process at the same time and immediately view and check the planning results in real-time through the representation with Virtual Reality. The system complements important functions for collision and work area control as well as the integration of planning notes. With such planning systems, more effective planning is possible. The spatial representation helps all parties quickly to achieve a high degree of planning understanding and thus speeds up coordination processes. It was also important to develop suitable interaction concepts, which enable several planners to operate the system in a user-friendly manner. The designed system consists of a subsystem for 2D planning as well as one for 3D visualization. For 2D planning, a monitor represents the layout and the multi-touch technology allows multiple users to input at the same time. A planning software was developed, which organizes the objects in a desired library and places them in a suitable place. When positioning an element, the object data are passed on to a 3D monitor by means of an interface to a VR software for 3D display. In order to interact with the 3D environment, a 3D mouse is to be used. In addition, the concept was expanded with functions for planning support in order to counteract oblivion of objects, to achieve the appropriate position determination and to take account of the collision and range analysis. In order to be able to evaluate the planned planning system, it was implemented and a demonstrator was developed. In this context, the 2D planning software and the interface to the VR visualization software were also developed and the required functions for the planning support were integrated. Through the user study the planning system was compared with a reference system. The evaluation showed that the research hypotheses could be fulfilled: Statistical tests showed a significant difference to the reference system. The hypothesis tests show that the planning time is significantly reduced and the planning quality is significantly increased. The latter is certainly also due to the integration of functions for collision and range-wide analysis of the machines. It has also been shown that the planning system makes it easier to choose the right element, but also to find the right position for it. Furthermore, the evaluation with the reference system shows that the procedure for selecting and placing a suitable element is different. In the reference system with paper, this was predominantly achieved by discussion, while the planning system tried different variants. Nevertheless, the frequency of communication with the planning system was significantly higher. The designed planning system for construction site facility |
