Einsatzmöglichkeiten digitaler Werkzeuge im Fabrikplanungsprozess

Paul Aurich, Robin Stöber, Andreas Nitsche und Malte Stonis

Durch den Einsatz digitaler Werkzeuge im Fabrikplanungsprozess kann die Planungsqualität verbessert und die Projektdauer signifikant verkürzt werden. Um diese Potentiale ausschöpfen zu können, muss im gesamten Planungsprozess eine Datendurchgängigkeit gewährleistet werden. In diesem Beitrag werden, am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) eingesetzte, digitale Fabrikplanungswerkzeuge vorgestellt sowie deren Einsatzmöglichkeiten und Anforderungen diskutiert.

Durch die immer höhere Nachfrage der Industrie nach beschleunigten Planungsprozessen mit einer geringeren Anzahl an Planungsfehlern lässt sich der Trend zu der Digitalen Fabrik und damit auch zu der digitalen Fabrikplanung erkennen [1]. Bei der Betrachtung des Planungsprozesses der synergetischen Fabrikplanung, welcher insbesondere das Zusammenspiel verschiedener an der Planung beteiligter Akteure beschreibt, werden besonders die komplexen Anforderungen an die Bereitstellung, Verarbeitung und Weitergabe diverser Planungsdaten und deren Vernetzung deutlich [2]. Die Integration digitaler Werkzeuge in die einzelnen Planungsphasen folgt in der aktuellen industriellen Praxis keinem Standard bzgl. Aktualität, Vollständigkeit und Konsistenz der bereitzustellenden Daten [3]. Insbesondere für die notwendige Datendurchgängigkeit fehlt es im Datenmanagement an konzeptionellen Ansätzen, welche an der Möglichkeit des Datenexports und -imports, der Komplexität der Datenverarbeitung sowie der gemeinsamen Bearbeitungsmöglichkeit gemessen werden. Ausgehend von diesen Anforderungen sollen im Folgenden, die am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) erprobten oder im Rahmen von industriellen Dienstleistungen eingesetzten digitalen Werkzeuge vorgestellt und den Phasen des Fabrikplanungsprozesses zugeordnet werden. Des Weiteren wird deren Nutzen hinsichtlich der erreichbaren Datendurchgängigkeit kurz diskutiert. 


Der Fabrikplanungsprozess

Gemäß VDI 5200 lässt sich der Fabrikplanungsprozess in sieben aufeinander aufbauende Phasen untergliedern [4]. Ausgangspunkt bildet eine Analyse mit der Zielfestlegung und Grundlagenermittlung, welche der Festlegung von gewichteten Projektzielen sowie der Informationsbeschaffung und Datenauswertung dient. Die anschließende Konzeptphase beinhaltet die Entwicklung des idealisierten sowie realen Entwurfs mehrerer Groblayoutvarianten und deren Bewertung auf Basis der Projektziele. Erst in der Detailplanung werden diese Varianten umsetzungsgerecht spezifiziert. Darauf aufbauend folgen die Phasen der Realisierungsvorbereitung und -überwachung sowie die abschließende Hochlaufbetreuung. Bestandteil dieser Phasen ist die Erstellung von Umsetzungskonzepten und Ausführungsunterlagen sowie eine finale Projektbewertung.

Bild 1: Der digitaler Fabrikplanungstisch ermöglicht eine
interaktive zwei- und dreidimensionale Fabriklayoutplanung


Photogrammetrie – Phase 2 

Die Photogrammetrie, auch Bildmessung genannt, ist ein Verfahren, welches zur Erstellung von dreidimensionalen Fabrikmodellen genutzt wird. Diese Technik nutzt Videos oder eine große Anzahl von Fotos der abzubildenden Objekte. Die Bildaufnahmen aus möglichst vielen verschiedenen Perspektiven werden in einer Software zu einer dreidimensionalen Punktwolke verknüpft und anschließend zu einem Mesh (Netz) verbunden. Im letzten Schritt der softwaregestützten Modellerstellung erfolgt die Übertragung der Bild-Texturen (Farben) auf das Mesh. Das nun erstellte dreidimensionale Modell ist ein virtuelles Abbild der realen Fabrik und kann somit als Maß-Grundlage zur CAD-Zeichnungserstellung genutzt werden. Durch den Einsatz von Photogrammetrie können somit sehr aufwändige manuelle Messvorgänge vermieden werden. Die dreidimensionalen Modelle können mit Standard-Software betrachtet und vermessen werden. Der Vorgang des Vermessens ist in einem CAD-Programm am einfachsten zu realisieren. Der Einsatz der Photogrammetrie innerhalb der Grundlagenermittlung wird vom IPH im Rahmen des IGF-Forschungsprojekt Instant Factory Maps (19170N) untersucht. Ziel des Projekts ist es, die Grundlagenermittlung zu beschleunigen und zu automatisieren. Durch den Einsatz einer Drohne werden relevante geometrische Daten u. a. mit Hilfe der Photogrammetrie aufgenommen und direkt für den CAD-Einsatz vorbereitet. Eine weitere vom IPH bei einem Lebensmittelhersteller umgesetzte Möglichkeit der Bildaufnahme, ist die Verwendung eines mobilen Stativwagens. Diese Variante der Aufnahme wird bei Fabrikhallen mit geringer Deckenhöhe genutzt, da ein Drohnenflug nicht möglich ist.

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