3D-Modelle Fabrikplanung: Vorplanung mit fotorealistischen digitalen Zwillingen

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In der Industrielandschaft ist die Anpassung und Optimierung von Produktions­prozessen und -anlagen entscheidend. Denn: Mit den sich ständig ändernden Anforderungen an die Produktion stehen Unternehmen vor der Aufgabe, ihre bestehenden Fabriken effizient und effektiv umzugestalten und neue Wege der Fabrikplanung zu gehen.

Die Planung im Bestand wird zu einem zentralen Thema. Hierbei spielt der Einsatz von fortschrittlichen digitalen Tools eine zunehmend wichtige Rolle, um die Planung und Umsetzung solcher Veränderungen so günstig wie möglich zu vereinfachen und zu beschleunigen. Ein solches Tool ist die fotorealistische digitale Zwillingsplattform der Framence GmbH, die traditionelle Planungsmethoden ergänzt.

Bei Modernisierungs- und Renovierungsprojekten im Bestand haben Unternehmen aktuell zu kämpfen. Denn bereits in der Vorplanungsphase ist es notwendig, die Umgebung äußerst detailliert zu erfassen – und das so schnell und kostengünstig wie möglich. Traditionelle CAD-Systeme sind unerlässlich für die detaillierte Erstellung von technischen Zeichnungen und Modellen; Softwarelösungen wie AutoCAD bieten leistungsstarke Funktionen zur Erstellung präziser geometrischer Darstellungen. Das Verfahren ist jedoch insbesondere im Kontext der Vorplanung zeit- und kostenintensiv. Oftmals basieren diese Pläne oder Modelle auch auf älteren Daten, die nicht mehr den aktuellen Zustand des Gebäudes oder der Infrastruktur widerspiegeln. Dies kann zu Missverständnissen führen und die Effizienz des Planungsprozesses beeinträchtigen.

Digitale Zwillinge in der Fabrikplanung

Das Softwarehaus Framence GmbH aus dem südhessischen Bensheim hat eine Plattform entwickelt, die die reale Umgebung so realistisch wiedergibt wie nur möglich. Hierfür kommen fotorealistische digitale Zwillinge zum Einsatz, die die jeweilige Fabrik oder das jeweilige Gebäude wie in Google Street View abbilden.

Die Erstellung der Zwillinge ist denkbar leicht: Aus einfachen Fotos, die mittels handelsüblicher Digitalkameras gemacht werden, wird ein fotorealistischer digitaler Zwilling von ganzen Umgebungen, zum Beispiel Fabriken, errechnet. Die für die Erstellung verwendete Hardware ist auch der Grund für den niedrigen Kostenaufwand, den die Plattform mit sich bringt. Dank komplexer mathematischer Verfahren und Künstlicher Intelligenz (KI) wird der Digital Twin um eine cm-genaue Präzision ergänzt, wodurch Nutzer in der Lage sind, präzise Messungen direkt im digitalen Zwilling vorzunehmen. Framence ergänzt somit die vorhandenen CAD-Systeme, indem es eine schnelle und einfache Lösung bietet, die Umgebung präzise zu erfassen und für Vorplanungszwecke einzusetzen.

Unterstützung bei der Vorplanung

Durch die maßstabsgetreue Nachbildung können Unternehmen mit solch einem fotorealistischen digitalen Zwilling ganz einfach Modernisierungen und notwendige Umgestaltungen der Fabrik vorplanen, und zwar bevor sie einen Planer beauftragen.

Insbesondere in der Bestandsaufnahme und Analyse der Umgebung kann der fotorealistische Zwilling unterstützen. Mitarbeiter vor Ort können ganz einfach einen digitalen Zwilling der Fabrikumgebung erstellen und so die bereits erwähnte aktuelle, maßstabsgetreue Aufnahme einer Produktionsstätte erzeugen. Da die Aktualisierung des Zwillings on-the-go auch per Handy funktioniert, können Mitarbeiter direkt bei Änderungen diesen dokumentieren und so das Modell aktualisieren. Bei der Bestandaufnahme braucht das Unternehmen dann nur noch in den Zwilling schauen, um den aktuellen Zustand der Fabrik zu sehen. Die notwendigen Informationen wie Grundrisse, Gebäudestrukturen, Maschinenlayouts oder auch Versorgungsleitungen sind bereits im digitalen Abbild vorhanden und abrufbar.

Zur Vorplanung von Maßnahmen können Mitarbeiter des Unternehmens ein CAD-Modell eines neuen Objekts direkt aus einer CAD-Software im IFC- oder STEP-Format in den digitalen Zwilling integrieren. Diese Modelle können dann mit einem einfachen Mausklick in das Bildmodell platziert werden. Der Mitarbeiter sieht so seine Entwürfe in einem Kontext, der die realen Bedingungen nachahmt und somit eine realitätsnahe Beurteilung und Anpassung der Pläne ermöglicht. So erkennt der Mitarbeiter, ob die Anlage am neuen Ort Platz findet oder ob die Umgebung entsprechend angepasst werden muss. Dementsprechend können Unternehmen frühzeitig im Planungsprozess räumliche Konflikte erkennen und kritische Fragen zur Machbarkeit beantworten. Dies minimiert kostspielige Fehler, die entstehen können, wenn solche Probleme erst während der physischen Installation erkannt werden.

Zudem zeichnet sich die Software durch ihre Verfügbarkeit als Browseranwendung aus, wodurch sie geringe technische Anforderungen stellt. Handelsübliche PCs, Laptops oder sogar Tablets reichen für den Zugang zu den fotorealistischen digitalen Zwillingen aus. Diese Hardware-Anforderungen ermöglichen es Fachabteilungsmitarbeitern, die Vorplanungsprozesse unkompliziert, schnell und ohne die Notwendigkeit spezieller CAD-Systeme durchzuführen.

3D-Modelle aus Framence

Neben dem Import bestehender 3D-Modelle bietet Framence auch die Möglichkeit, direkt aus der Plattform heraus maßhaltige 3D-Modelle von Objekten zu generieren. Insbesondere für die Vorplanung von Retrofits, bei denen es um kleinteiligere Umbaumaßnahmen geht, eignet sich die Plattform für eine schnelle und kostengünstige Nachmodellierung einzelner Bereiche. Auch eine Aktualisierung des CAD-Modells bei der Fabrikplanung kann erfolgen: hierfür können Planer Informationen wie die Objektmaße im Zwilling als Grundlage nehmen, um die neuen Objekte in einer CAD-Software nachzumodellieren. Fachmitarbeiter können ebenfalls Tools der Plattform nutzen, um direkt im digitalen Zwilling 3D-Modelle der neuen Objekte zu erzeugen. Dabei können die generierten 3D-Modelle auch für weiterführende Planungszwecke in spezialisierte Planungstools exportiert werden.

Um den Entwicklungen im Lebenszyklus eines Bauwerks gerecht zu werden und diese umfassend zu dokumentieren, integriert das Unternehmen eine durchgängige Zeitschiene in seine Software. Sämtliche Aufnahmen werden nicht nur in einem 3D-Koordinatensystem verortet, sondern auch zeitlich klassifiziert. Bei Umbauten oder Modernisierungen werden neue Bilder gemacht, die die älteren ersetzen. Dabei werden die alten Bilder chronologisch archiviert und sind bei Bedarf jederzeit abrufbar. Mithilfe des Zeitschienenreglers haben Mitarbeiter die Möglichkeit, in vergangene Tage, Monate oder Jahre zurückzugehen und die Umgebung zu betrachten. So können bereits ausgetauschte Objekte oder mittlerweile hinter Wänden verborgene Installationen wie Rohrleitungen oder Sensorik erneut begutachtet werden. Auch verschiedene Versionen von CAD-Modellen können in die Plattform integriert und bei Bedarf abgerufen werden.

Fazit: Fabrikplanung remote

Kunden des Softwarehauses konnten eigenen Angaben nach eine Reduktion der notwendigen Reisezeit und -kosten von bis zu 50 Prozent verzeichnen, da Mitarbeiter aus dem Büro oder Homeoffice auf die Modelle zugreifen können, um ihre Vorplanung remote durchzuführen.

Framence gestaltet somit die Vorplanungsprozesse nicht nur effizienter und flexibler, sondern befähigt auch eine breitere Nutzerschaft, komplexe Aufgaben ohne spezielle Hardwareanforderungen durchzuführen.