Die Wissenschaft hinter Metabuild

Unsere Cloud-Plattform basiert auf einem neuen simulationsbasierten Optimierungsalgorithmus, der speziell für die Bedürfnisse der Bauindustrie entwickelt wurde.

Bei der Entwicklung perfekter Gebäude geht es darum, sicherzustellen, dass Gebäude auch für die nächsten Jahre einsatzbereit bleiben, ein hohes Maß an Komfort bieten, die Umweltbelastung minimieren und die Betriebskosten niedrig halten.

Aber bei der Vielzahl der heute verfügbaren Gestaltungsmöglichkeiten gibt es für jedes Bauvorhaben Milliarden von Konfigurationsmöglichkeiten. Mit den heutigen Tools ist es unmöglich, alle diese Optionen zu testen und die optimale Konfiguration zu finden. Deshalb verlassen sich die meisten Experten auf Erfahrung und Bauchgefühl – was nicht unbedingt zu einem optimalen Gebäudeentwurf führt.

Der Algorithmus von Metabuild wurde entwickelt, um optimale Gebäudeentwürfe zu identifizieren, indem Tausende von Designoptionen für jedes Projekt getestet werden.

Die komplette Übersicht: Alle relevanten Gebäudedaten sind in Metabuild enthalten

Metabuild verbindet künstliche Intelligenz, BIM und Gebäudesimulation.

Im Bereich der künstlichen Intelligenz, ein evolutionärer Algorithmus eine Bestandteil der evolutionären Optimierung. Evolutionäre Algorithmen verwenden Mechanismen, die von der biologischen Evolution inspiriert sind, wie Reproduktion, Mutation, Rekombination und Selektion für komplexe Optimierungsaufgaben.

Der evolutionäre Algorithmus von Metabuild wurde speziell auf die Bedürfnisse von BIM und Gebäudesimulation zugeschnitten. Seine einzigartigen Funktionen ermöglichten es uns, die erste Plattform zu schaffen, die evolutionäre multikriterielle Optimierung mit der Leistungsfähigkeit von Gebäudesimulation und Cloud Computing verbindet.

Nach einem hybriden Optimierungsansatz führt der Algorithmus von Metabuild die Optimierung in zwei Phasen durch: einer deterministischen und einer stochastischen. Die Rolle der ersten Phase (die Vorbereitungsphase) besteht darin, eine gute Auswahl an Lösungen vorzubereiten und diese der zweiten Phase (die Phase des genetischen Algorithmus) als Ausgangspopulation zuzuführen, anstatt mit einer Zufallsstichprobe zu beginnen. Eine gute Auswahl an Lösungen wird durch die Verwendung eines einzieligen sequentiellen quadratischen Programmieralgorithmus vorbereitet. Dieser Algorithmus minimiert eine Zielfunktion und verwendet die andere als Einschränkung.

Unter Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen wird die Minimierung mehrfach wiederholt. Nach diversen und nicht dominierenden Konzepten werden die Minimierungsergebnisse sortiert und eine gute Sammlung von Lösungen ausgewählt. In der zweiten Phase wird dann ein kontrollierter elitärer genetischer Algorithmus verwendet. Um den Verlust guter Lösungen während der zweistufigen Optimierung zu vermeiden, wird die aktive Archivierung zur Speicherung der ausgewerteten Lösungen eingesetzt. Dieser zweistufige Ansatz eliminiert die negativen Eigenschaften des zufälligen Verhaltens von genetischen Algorithmen und liefert optimale Lösungen mit einer deutlich geringeren Anzahl von Simulationen.

Bewährte Simulations-Engine

Metabuild nutzt EnergyPlus als Kern-Simulationsmaschine. EnergyPlus implementiert detaillierte bauphysikalische Simulationsalgorithmen für Wärmeübertragung, Strahlung, Konvektion sowie Luft- und Feuchtigkeitstransport, Lichtverteilung und Wasserströme. EnergyPlus hat seine Effektivität in Tausenden von Projekten bewiesen und wird in der Branche als eine der fortschrittlichsten Gebäudesimulationsmaschinen anerkannt.

Zukunftsweisende Technologie. Gestützt durch die Wissenschaft.

 

  • Unsere Software wurde von führenden Wissenschaftlern auf dem Gebiet der Gebäudesimulation und -optimierung entwickelt.
  • Studien über die Wirkung unseres Algorithmus wurden in den führenden peer-reviewed Journalen veröffentlicht.
  • Unsere Partnerschaften mit der TU-Berlin und der NTNU Trondheim ermöglichen es uns, unsere Software ständig zu verbessern.
  • Im Rahmen von EU-finanzierten Projekten arbeiten wir aktiv mit führenden Experten der Bauindustrie zusammen.