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J. Reisinger, S. Kugler, I. Kovacic, M. Knoll:
"Parametric Optimization and Decision Support Model Framework for Life Cycle Cost Analysis and Life Cycle Assessment of Flexible Industrial Building Structures Integrating Production Planning";
Buildings of MDPI, 12 (2022), 162; 23 S.

Die meisten Industriegebäude haben eine sehr kurze Lebensdauer, da sich die Produktionsprozesse häufig ändern. Die tragende Struktur schränkt die Flexibilität von Industriegebäuden stark ein und trägt wesentlich zu deren Kosten, Kohlenstoffbilanz und Abfall bei. In diesem Beitrag wird ein parametrisches Optimierungs- und Entscheidungsunterstützungsmodell (POD) vorgestellt, das eine automatisierte Strukturanalyse und die gleichzeitige Berechnung von Lebenszykluskosten (LCC), Ökobilanz (LCA), Recyclingpotenzial und Flexibilitätsbewertung ermöglicht. Eine Methode zur Integration der Produktionsplanung in die frühe Strukturplanung erweitert den Rahmen, um die Auswirkungen veränderter Produktionsprozesse auf den Fußabdruck von Gebäudestrukturen bereits in einem frühen Planungsstadium zu berücksichtigen. Durch die Einführung eines neuartigen Bewertungssystems können Planungsteams die Leistung verschiedener Gebäudevarianten schnell vergleichen, um die Entscheidungsfindung zu verbessern. Der POD-Modellrahmen wird anhand einer Variantenstudie an einem Pilotprojekt aus einer Lebensmittel- und Hygieneproduktionsanlage getestet. Die Ergebnisse zeigen die Effektivität des Rahmens bei der Identifizierung potenzieller wirtschaftlicher und ökologischer Einsparungen, bei der Festlegung alternativer Baumaterialien und bei der Suche nach umweltfreundlichen industriellen Strukturen und Einhausungsvarianten. Beim Vergleich der untersuchten Gebäudevarianten wurden signifikante Unterschiede in Bezug auf die LCC (63 %), das Treibhauspotenzial (62 %) und die Flexibilität (55 %) der Baukonstruktionen festgestellt. In zukünftigen Forschungsarbeiten soll ein multikriterieller Optimierungsalgorithmus implementiert werden, um die Entwurfssuche zu automatisieren und damit den Entscheidungsprozess zu verbessern.

Most industrial buildings have a very short lifespan due to frequently changing production processes. The load-bearing structure severely limits the flexibility of industrial buildings and is a major contributor to their costs, carbon footprint and waste. This paper presents a parametric optimization and decision support (POD) model framework that enables automated structural analysis and simultaneous calculation of life cycle cost (LCC), life cycle assessment (LCA), recycling potential and flexibility assessment. A method for integrating production planning into early structural design extends the framework to consider the impact of changing production processes on the footprint of building structures already at an early design stage. With the introduction of a novel grading system, design teams can quickly compare the performance of different building variants to improve decision making. The POD model framework is tested by means of a variant study on a pilot project from a food and hygiene production facility. The results demonstrate the effectiveness of the framework for identifying potential economic and environmental savings, specifying alternative building materials, and finding low-impact industrial structures and enclosure variants. When comparing the examined building variants, significant differences in the LCC (63%), global warming potential (62%) and flexibility (55%) of the structural designs were identified. In future research, a multi-objective optimization algorithm will be implemented to automate the design search and thus improve the decision-making process.

decision-making support; life cycle assessment; life cycle cost analysis; flexibility assessment; parametric performance-based design; integrated design; industrial building design

http://dx.doi.org/10.3390/buildings12020162

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_303309.pdf