Fabrikplanung mit Augmented Reality

Die Planung eines kompletten Werkes oder auch einzelner Produktionslinien hat einen maßgeblichen Einfluss auf Investitions- und Betriebskosten. Zudem sind auch die Auslastung sowie die Produktqualität selbst stark von guter Planung abhängig. Nach wie vor aber stimmen virtuelle Planung und Realität zu oft nicht überein. Daten im System veralten. Konstruktionsfehler erschweren komplexe Bauvorhaben. Fehlplanungen lassen Kosten in die Höhe schießen.
Aktuell ist, was sich im Feld befindet. Wie also können Produktionsumgebungen optimal geplant werden? Wie können Unternehmen neue Werksanlagen, Maschinen, Leitungen integrieren, ohne den laufenden Betrieb einzustellen? Und wie sehen künftige Arbeitsabläufe von Ingenieuren dabei aus?
Der AR-Experte Holo-Light hat sich zum Ziel gesetzt, mit Augmented Reality Software das Arbeiten mit CAD-Modellen auf eine neue Kollaborations- und Effizienzstufe zu heben. Das Unternehmen will mit seinem Augmented Reality Engineering Space (AR3S) die Lücke zwischen der virtuellen Planung und dem, was letztlich real ist, schließen. Ingenieur-Teams bei BASF haben die neue Art des AR Engineerings bereits in ihre tägliche Arbeitspraxis integriert: Sie gleichen mittels AR3S digitale Planungsdaten effizient mit der realen Fabrikumgebung ab und dokumentieren Veränderungen in Echtzeit vor Ort.

Von Papier zu Augmented Reality

Seit nun mehr als 30 Jahren machen Ingenieure Gebrauch von 3D-Renderings von CAD-Modellen, um sie auf ihre Herstellbarkeit hin zu überprüfen. Im klassischen Workflow arbeiten sie dabei in CAD-Systemen wie AutoCAD: auf 2D-Bildschirmen und im verkleinerten Maßstab. Der Abgleich mit der Realität erfolgt dann meist per Hand.
Das heißt, Ingenieure drucken Papierpläne aus, zeichnen weitere Daten aus dem CAD-Modell ein und prüfen anschließend – mit dem Klemmbrett ausgerüstet – die Entwürfe im Feld. Ein zeitintensiver und vor allem auch fehleranfälliger Prozess. So werden etwa Rohrleitungen falsch geplant oder nicht bedacht, Stromleitungen nicht eingeplant oder Lüftungskanäle nur mit grober Positionierung berücksichtigt. Gleiches gilt für Werksstrukturen, bereits vorhandene Kabelbäume, Maschinen, Zellen und ähnliches. Platzbedarf, Anschlüsse oder mögliche Kollisionen sind klare Herausforderungen bei Investitionsentscheidungen. So kann es leicht passieren, dass eine Fabrikanlage nachträglich kostenintensiv angepasst oder gar zeitweise stillgelegt werden muss.
Auch bei BASF erwies sich die Planung komplexer Anlagen und Rohrleitungen ohne reale Referenz auf einem 2D-Bildschirm oftmals als knifflig. Das Chemieunternehmen benötigte ein Tool, um Komponenten in den Fabriken – also vor Ort – maßstabsgetreu in der bestehenden Umgebung zu visualisieren und zu bearbeiten. Auch eine Rückführung der Daten für die weitere Planung sollte möglich sein. In Augmented Reality sieht BASF nun eine Schlüsseltechnologie für die vollständige Digitalisierung der Fabrikplanung und fördert den Einsatz von AR in der Praxis tatkräftig.

AR-Arbeitsplatz für Ingenieure

Konkret nutzen die BASF-Ingenieure für die Planung und Erweiterung von Zwischenproduktanlagen den Augmented Reality Engineering Space AR3S. In Kombination mit Microsofts AR-Brille HoloLens bietet die Software-Suite den Experten ein Tool, um CAD-Daten (z. B. aus PLM-Systemen) als Hologramme in realer Umgebung zu visualisieren, zu manipulieren und gemeinsam zu bearbeiten.
Mit Hilfe von AR3S holen sich die Ingenieure geplante Rohrleitungen und Baugruppen direkt an ihren vorgesehenen Zielort. Anhand des digitalen Zwillings lässt sich somit schnell feststellen, ob Planung und Realität vereinbar oder noch Änderungen im Projekt erforderlich sind. “Was-wäre-wenn”-Testszenarien verschaffen den Ingenieuren zudem ein besseres Verständnis ihrer geplanten Fabrikanlage. Und auch während der Engineering-Phase hilft die Kontrolle vor Ort, Abweichungen frühzeitig zu bemerken und zu beheben, bevor sie zu Folgeproblemen führen.
Diese Art der virtuellen Planung ist zudem eine gute Grundlage, um später über AR Wartungs- und Support-Prozesse zu unterstützen und zu realisieren. Etwa durch zusätzliche Schritt-für-Schritt-Anleitungen oder digitale Informationen, die Mitarbeiter mit AR-Brillen oder Mobile Devices am entsprechenden Ort in der Fabrikumgebung abrufen können.