Planung und Simulation von Bau-, Logistik- und Verkehrsprozessen

Zu den wesentlichen Ingenieuraufgaben gehören die Planung, die Erstellung und der Betrieb von Bauwerken und Infrastrukturen. Die Herausforderung ist hierbei, diese Bauwerke und Infrastrukturen möglichst effizient hinsichtlich materieller und personeller Ressourcen zu planen, zu erstellen und zu betreiben. Um diese Herausforderungen zu lösen, sind verlässliche Informationen und Vorhersagen über die komplexen Prozessabläufe in den Planungs-, Erstellungs- und Betriebsphasen unabdingbar. Auf Grund der Komplexität der Prozesse sind diese Informationen und Vorhersagen nur durch numerische Simulationen zu erzielen. Wir arbeiten mit Methoden der angewandten Informatik, um diese Prozesse rechnergerecht zu modellieren und anwendungsspezifische Simulations- und Optimierungsmodelle zu entwickeln.

Die von uns entwickelten bzw. angepassten Methoden und Algorithmen basieren auf verschiedenen theoretischen Grundlagen aus den Bereichen der Mathematik, der Informatik und der Ingenieurwissenschaften. Die Graphentheorie wird von uns zur Navigation von Verkehrsteilnehmern oder zur Optimierung von Transportrouten eingesetzt. Farbige, stochastische, hierarchische Petri-Netze werden als spezielle Graphensysteme für die Modellierung und Simulation komplexer Prozessabläufe angepasst. Zur Lösung von vielfältigen Optimierungsproblemen und zur Kalibrierung der verschiedenen numerischen Modelle passen wir evolutionäre Algorithmen an die jeweiligen anwendungsspezifischen Anforderungen an. Auf Basis der Entscheidungstheorie werden Modelle zur Abbildung der Entscheidungsfindung unter Unsicherheit entwickelt, die beispielsweise bei der Modellierung des Verhaltens von Verkehrsteilnehmern erfolgreich eingesetzt werden.

Einen besonderen fachlichen Schwerpunkt bildet bei uns die Entwicklung bzw. Weiterentwicklung von Bewegungsmodellen für die Verkehrsdynamik in großräumigen Verkehrsnetzen. Beispielsweise wird von uns das Soziale-Kräfte-Modell auf die Beschreibung aller Verkehrsarten auf innerstätischen Knotenpunkten erweitert. Das Soziale-Kräfte-Modell haben wir um ein mehrstufiges Konfliktlösungsmodell erweitert, um die unbeeinflusste Bewegung, die vorrausschauende sowie die unmittelbare Konfliktlösung der verschiedenen Verkehrsteilnehmer abbilden zu können.

Im Rahmen von zahlreichen Forschungs- und Industrieprojekten haben wir grundlegende Methoden zur Modellierung und Optimierung von Prozessen entwickelt und softwaretechnisch umgesetzt. Hierbei werden die Planungs-, Erstellungs- und Betriebsprozesse für exemplarische Anwendungsbereiche aus dem Hochbau, der Logistik und des Verkehrs modelltechnisch abgebildet, simuliert und optimiert.