Gemischte Realitäten – die Zukunft der Fabrikplanung

Digitale Fabrikplanung bedeutet heute mehr, als das statische Abbild einer Fabrik zu erstellen. Vielmehr geht es darum, deren Lebenszyklus auch nach der Planungsphase komplett digital zu begleiten. Genau dabei helfen neue Technologien wie IoT, Virtual Reality oder die erweiterte Realität. von Sergej Schachow

Zwar liest und hört man heute vieles über Industrie 4.0, digitale Fabriken und digital Twins. Doch auch wenn Automobilkonzerne solche Konzepte bereits vor Jahren umgesetzt haben, trifft dies auf die vielen Mittelständler noch lange nicht zu. Hier erfolgt beispielsweise die Fabrikplanung noch immer oft auf Basis von einfachen 2D-Plänen oder mittels Excel-Listen. Entsprechend „analog“ und wenig vernetzt fällt auch die Dokumentation der Anlagen über den gesamten Lebenszyklus aus.

Es soll bezahlbar bleiben

Die Digitalisierung fängt bei einer detaillierteren Planung an. Statt einer fehleranfälligen 2D-Planung sollte hier ein Übergang auf 3D erfolgen. Das ist natürlich mit entsprechenden Kosten verbunden. Software muss angeschafft, die Fabrik digital erfasst und nachmodelliert werden. Es gilt, Modelle aus allen Bereichen zu beschaffen. Schnell ist dabei ein Projektbudget von 20.000 Euro zusammen. Aber wenn die Umstellung der Planung nur einige Fehler auf der Baustelle und damit Stillstandzeiten und Ausfälle erspart, dann spielen diese Kosten kaum noch eine Rolle.

Existiert schließlich die 3D-Abbildung der Fabrik mit den dazugehörigen Informationen, kann über weitere Schritte in Richtung der Digitalisierung nachgedacht werden. Hier einige Beispiele.

1. Den Interessenten überzeugen

Der Lebenszyklus fängt noch vor der Planung an. Denn bevor ein Projekt Realität werden kann, gilt es, einen externen oder internen Interessenten zu überzeugen. An dieser Stelle helfen neue Technologien der virtuellen Realität – denn die Personen mit Budgetverantwortung haben oft nicht in aller Tiefe die technischen Kenntnisse, um die Pläne einer Anlage zu verstehen. Daher ist es hilfreich, wenn sie in dieser frühen Phase eine neue Anlage oder Fabrik erleben können. Um einen Eindruck von den angebotenen Leistungen zu vermitteln, lässt der Anbieter den Interessenten dabei in eine Beispiel-Anlage eintauchen.

Neben den Technologien aus der virtuellen Realität kommt an dieser Stelle auch die erweiterte Realität zur Anwendung. Erweiterte Realität dient dazu, Maschinen in eine bestehende Halle einzublenden oder diese auf einer Messe digital zu präsentieren.

2. Angebot mit Erlebnisfaktor

Dienstleister im Bereich der Fabrikplanung oder Anbieter kompletter Anlagen geben jährlich viele Angebote ab, für die Sie mit einer umfassenden Planung in Vorleistung gehen müssen. Viele verzichten auch aus zeitlichen Gründen auf eine 3D-Planung. Dabei bieten gerade heutige 3D-Layout-Werkzeuge die Möglichkeit, mit Hilfe von Katalogen die Planung detailliert und trotzdem schnell vorzunehmen. Selbst für die Kalkulation benötigte Listen werden dabei automatisch erzeugt.

Durch eine 3D-Planung ergeben sich zudem weitere Möglichkeiten, um den Kunden seine neue Fabrik oder Anlage wirklich erleben zu lassen wie unter Punkt 1 beschrieben. Die 3D-Planung lässt sich in der virtuellen Realität zum Leben erwecken und der Kunde kann sich bei einer direkten Begehung in der Anlage bereits in der Angebotsphase ein Bild machen. Beispielsweise reicht die Performance heutiger Smartphones nebst verfügbarer Apps aus, dieses Szenario umzusetzen. Mit speziellen Lösungen sind aber auch gemeinsame Begehungen in der virtuellen Realität möglich. Durch solch ein Erlebnis-Angebot kann der Kunde direktes Feedback liefern.

3. Detailplanung

Eine Fabrik im Detail zu planen bedeutet immer, dass nicht nur die Layoutplanung vorgenommen, sondern auch die Abläufe innerhalb der Fabrik optimiert werden müssen. Hier kommen verfügbare 3D-Layout- und Simulationslösungen zum Einsatz. Daneben muss eine durchgehende Kommunikation mit dem Kunden stattfinden. Gerade an dieser Stelle gibt es jedoch noch erheblichen Nachholbedarf.

Mittels Breitbandverbindungen lassen sich mit heutigen Applikationen Planungsdaten direkt zum Kunden streamen und im virtuellem Raum präsentieren. Planer und Kunden besichtigen gemeinsam aktuelle Stände. Cloudapplikationen sorgen dafür, dass die Planungsdaten weltweit und sicher gemeinsam genutzt werden können.

4. Die digitale Baustelle

Heute liegen Planungsdaten auf der Baustelle oft nur in Papierform vor. Auch hier gilt es, die digitalen Planungsdaten integriert weiter zu verwenden. Der Zugriff auf 3D- und 2D-Planungsdaten sowie weitere Detailinformationen kann beispielsweise über einen gesicherten Cloud-Zugriff erfolgen. Die Verantwortlichen auf der Baustelle haben stets aktuelle Daten über ihr Smartphone oder Tablet im Blick.

Wird beispielsweise eine neue Maschine geliefert, kann ein QR-Code auf dieser zu den Aufstelldaten leiten. Der Verantwortliche scannt den Code ein und bekommt automatisch die passende Position in der Halle angezeigt und kann anhand dieser Information die Maschine positionieren. Das führt besonders bei Greenfield-Projekten zu großen Zeitersparnissen, da für jedes Teil sofort ersichtlich ist, an welche Position es gehört.

5. Eine integrierte Wartung

Auch die Wartung kann bereits heute durch den Einsatz mobiler Endgeräte und Cloud-Technologien optimiert werden. Bei einer auftretenden Störung erhält ein in der Nähe befindlicher Wartungsmitarbeiter zentral verwaltete Livedaten direkt auf sein Mobilgerät und wird bei Bedarf durch Indoor-Navigation auf dem schnellsten Weg zur Störungsquelle geleitet. Er bekommt zudem die Art der Störung angezeigt und das System schlägt mögliche Handlungsmaßnahmen vor. Auch kann durch eine Integration mit ERP-Systemen direkt eine Anfrage für ein benötigtes Ersatzteil erfolgen.

6. Lagerhaltung optimieren

Auch die Lagerhaltung lässt sich durch Einsatz von Augmented Reality (AR) optimieren. Mit AR-Brillen ausgestattet, erhalten die Mitarbeiter beispielsweise Informationen zu Lagermaterialien. Dazu erfasst eine in die Brille integrierte Kamera den Barcode von Produkten. Lagerentnahmen kann der Mitarbeiter so einfach bestätigen. Zudem leitet eine Indoor-Navigation den Arbeiter auf schnellsten Weg zum Bestimmungsort des Materials. Da GPS-Signale in einer Halle meist nicht vorhanden sind, helfen beispielsweise sogenannte Beacons (kleine Bluetoothsender) bei der genauen Indoor-Navigation.

Bereits heute umsetzbar

Die Beispiele zeigen, dass sich selbst mit bereits vorhandenen Technologien eine Fabrik- oder Anlagenlebenszyklus digital aufbauen lässt, der durchaus erschwinglich ist. Dabei sind alle benötigten Geräte und Applikationen verfügbar. Jedoch gilt es, diese Soft- und Hardware und die damit verbundenen Prozesse individuell auf ein Unternehmen abzustimmen.

Der Einsatz solcher Technologien zahlt sich schnell aus. Beispielsweise kann ein Dienstleister, der Anlagen oder ganze Fabriken projektiert, die digitale Abbildung dazu nutzen, um sie dem Kunden vor der Fertigstellung vorzuführen. Diese Präsentation ist mit übersichtlichem Aufwand in der virtuellen Realität verbunden. Auf Basis der Dokumentation lassen sich zudem für Wartungsarbeiten Applikationen erstellen, die IoT-Technologien nutzen, um Echtzeit-Informationen über einzelne Maschinen oder ganze Anlagen zu liefern. jbi |

Sergej Schachow ist Business Development Manager bei CAD Schroer in Moers.

  • Die digitale Fabrikplanung ermöglicht es beispielsweise, neue Produktvarianten zunächst auf dem virtuellem Ab- bild der Anlage einzufahren. Bild: CAD Schroer
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