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Hybride 3-D-Modelle - der Weg zur Digitalen Fabrik für den Mittelstand
Projektbearbeiter:
Dipl.-Ing. Gerd Wagenhaus, Dr.-Ing. Ulf Bergmann, Dirk Scheffter
Finanzierung:
Haushalt;
Die Digitale Fabrik, als Umsetzung konsequenter IT-Nutzung in der Fabrik, ist seit Jahren zentraler Ansatzpunkt innovativer Planer. Neben hoher Datenverfügbarkeit und Aktualität beschleunigt sich dabei vor allem der Fabrikplanungsprozess. Bei der Anwendung innovativer Planungsinstrumente zeigt sich jedoch, dass unterschiedliche und meist sehr heterogene Datenbestände als Eingangsgrößen für den Planungsprozess in den Unternehmen vorliegen. Insbesondere der Mittelstand stößt bei der Aufbereitung dieser Datenbestände häufig an zeitliche und vor allem kapazitive Grenzen. Mit dem Einsatz moderner Erfassungssysteme, wie dem LaserScanner der Firma FARO, sind Planer mittels 3-D-Scans in kürzester Zeit in der Lage, Bestandserfassung von Produktionssystemen durchzuführen. Die Technik ist hocheffizient und kann ohne Beeinträchtigung bei laufender Produktion grundlegende Layoutdaten und 3-D-Modelle vorhandener Maschinen erfassen. In der Praxis zeigte sich jedoch, dass Fabrikplaner häufig die vektorformatigen verwendungsfähigen Grunddaten für die Planungsaktivitäten erst schaffen müssen. Hierbei gilt, je höher die Datengenauigkeit, desto expotential höher der Aufwand und die benötigte Zeit.
Während beim Einsatz innovativer Scan-Technologien die physische Datenbeschaffung sehr gut gelöst ist (Erfassung der 3-D-Layout als Punktwolken), bleibt nach wie vor der zeitbestimmende Faktor für die Fabrikplanung die Datenaufbereitung. Die Magdeburger Forscher des IAF haben hierzu neben einem bisher kaum beschritten Weg, der Nutzung hybrider Daten je nach fabrikplanerischem Bedarf (level of detail), den Einsatz eines VR-Modellers zur Datenrückführung erprobt, welcher auf der Basis erfasster Punktwolken in der Lage ist, Datenrückführungen in Vektorformate durch Nutzung gemessener 3-D-Punkte zu ermöglichen. Hierbei wird auf die prinzipielle Kubatur der zu betrachtenden Objekte abgestellt, ein VR-fähiges, hinreichend genaues Modell für die Optimierung von Produktionssystemen erstellt. Mit diesem sind die Planer in der Lage, nach vorgegebenen Zielfunktionen (z.B. Minimierung der Investitionskosten, etc.) komplette Fabrikplanungen in kürzester Zeit durchzuführen. Mit fortschreitendem Planungsgeschehen steigt dann in aller Regel der Genauigkeitsbedarf der Daten. Die in groben Planungsphasen verwendeten Grundkubaturen können dann durch die Verbindung zur genauen Datenerfassung (beispielsweise die Punktwolke, oder 3-D-Konstruktion des Lieferanten) fallspezifisch ergänzt werden. So gelingt es, bedarfsgerechte, genaue und flüssige Darstellung zu jedem Zeitpunkt des Planungsgeschehens der Produktionssysteme auf vorhandener transportabler EDV-Technik zu ermöglichen. Am Beispiel der Planung eines Produktionssystems für eine Dachstuhlfertigung konnte nachgewiesen werden, dass ca. ein Drittel der Erfassungsaufwände vermieden werden konnten. Der Planungsprozess vom Planungsanstoß bis zur Bauübergabe wurde von ca. 6-8 Wochen auf 4-6 Wochen reduziert.

Schlagworte

3-D-Modelle, Fabrikplanung, KMU, Layoutdaten, Virtual Reality, factory planning, layout data

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