Stickel, Sebastian (2016)
Analyse zur Eignung von Spiele-Entwicklungsumgebungen als Simulationsgrundlage.
Technische Universität Darmstadt
Bachelorarbeit, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

Jährlich sterben in Deutschland zwischen 350 und 400 Menschen an den direkten oder indirekten Folgen von Bränden in Gebäuden. Während Building Information Modelling, kurz BIM, als neues Werkzeug im Begriff ist die Planungsqualität der verschiedenen Gewerke entscheidend zu revolutionieren, verlässt man sich bei der Planung und Auslegung von Flucht- und Rettungswegen nach wie vor auf die klassisch analogen Methoden – technische Regelwerke und empirische Erfassungen. Ziel dieser Bachelor-Thesis ist es, einen neuen Weg der frühen Überprüfung von Entfluchtungskonzepten mittels Echtzeit-Simulationen aufzuzeigen. Moderne Entwicklungs- und Laufzeitumgebungen für Videospiele bieten nicht nur nahezu fotorealistische Darstellung virtueller Szenen, sondern auch komplexe künstliche Intelligenz für im Spiel agierende Charaktere. Diese so genannten Agenten können autonom und in großer Zahl den Weg zu einem Ziel in der virtuellen Umgebung suchen, mit dieser und anderen Agenten interagieren und dabei stetig Rückmeldung über ihren aktuellen Status liefern. Damit eignen sie sich hervorragend zur vereinfachten Modellierung von realen Personen in einem Entfluchtungsszenario. Speziell für diesen Anwendungsfall entworfene Agenten verfügen über ein demographisches Modul, das ihre Anatomie, Alter, Gehgeschwindigkeit und weitere Parameter generiert. Somit lassen sich beliebige Szenarien und Populationen mit diverser demographischer Struktur nachstellen. Die für die Funktionalität der Umgebung notwendigen Komponenten wie Treppen, Fluchtpunkte und Räume lassen sich voll parametrisch abbilden. Dadurch kann mit geringem Aufwand aus einem digitalen Gebäudemodell mit zugehörigem Entfluchtungskonzept eine vollwertige Testumgebung generiert werden. Die mittels Simulationen gewonnenen statistischen Daten geben so Aufschluss über die Qualität des Konzeptes. Auf diese Weise kann in Echtzeit und parallel zu den übrigen Planungsvorgängen eine Optimierung und Überprüfung erfolgen. Verifiziert wurde das Simulationstool anhand von den in der Richtlinie für Mikroskopische Entfluchtungsanalysen vorgegebenen Standardtests. Die Tests dienen der Überprüfung der einzelnen Simulationskomponenten sowie ihres Zusammenspiels in unterschiedlich komplexen Szenarien. Diese reichen von einem geraden Gang zur Validierung der Einhaltung einer konstanten Geschwindigkeit bis hin zu dreistöckigen Gebäuden als realistischer Projektmaßstab. Die Durchführung dieser Tests und der Vergleich mit den Resultaten vorangegangener Arbeiten wie dem „Serious Human Rescue Game (SHRG)“ und verifizierter kommerzieller Software (PedGo) zeigt eine gute rgebnisqualität. So läuft die Echtzeitsimulation selbst bei einem Vielfachen der gleichzeitig berechneten Agenten deutlich stabiler als vorherige Ansätze und es kommt nicht zu schwerwiegenden Fehlern wie dem Verlassen der Umgebungsgeometrie. Ansatzpunkte für eine weitere Entwicklung über den Rahmen dieser Bachelorarbeit hinaus werden in einer weiter vereinfachten Erstellung oder dem Import einer vorhandenen 3D-Umgebung gesehen. Denkbar wäre zukünftig die Integration einer IFC-Schnittstelle in die Simulation, mittels derer ein direkter Import von digitalen Gebäudemodellen ohne Umweg über Lösungen von Drittanbietern möglich ist. Weiterhin bietet die Umsetzung der künstlichen Intelligenz der Agenten noch viel Spielraum für die Erweiterung um komplexe V erhaltensmuster und die Untersuchung von deren Auswirkung auf die Entfluchtung.

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