🏭💡 Fabrikmodell als Basis für eine 3D-Planungswelt: Die Nutzung des 3D-Modells der Fabrik eröffnet neue Möglichkeiten für eine visuell unterstütze Planung! 💻🌟 Der renommierte Landmaschinenhersteller Claas und der Trailer—und Aufbautenhersteller Schmitz Cargobull stehen vor der Herausforderung, bestehende Anlagen umzuplanen und die Produktionsumgebung laufend zu optimieren. Dank des Forschungsprojekts „Datenfabrik.NRW“ in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik (IEM) wurde eine mögliche Lösung gefunden. Der Clou: Durch den 3D-Scan der bestehenden Anlagen kann ein vollständiges 3D-Modell der Fabrik erzeugt werden und so aufwendige Nachkonstruktionen reduziert werden. Der Einsatz von geeigneten Tools unterstützt die Planung hierbei mit Hilfe von künstlicher Intelligenz.

Claas, unter anderem mit einem Fabrikareal in Harsewinkel, produziert eine Vielzahl von Landmaschinen und erwirtschaftete im Jahr 2022 einen Umsatz von 4,9 Milliarden Euro. In Harsewinkel untersucht das Unternehmen die Visualisierung der Fabrikumgebung mithilfe der 3D-Layoutplanung. Die Umstellung von 2D auf 3D stellt jedoch eine spezielle Herausforderung dar, wie Matthias Meyer, Projektleiter für die Transformation Area 1 bei Claas, erklärt. Die Verfügbarkeit von Modellen ist dabei eine entscheidende Voraussetzung. Während das 3D-Modell des Produktes und die Standardausrüstung in der Produktion wie Schrauber oder Transportwagen gezeichnet und in einer Bibliothek verfügbar gemacht werden können, gestaltet sich die Bereitstellung von 3D-Daten für individuelle Anlagen oft schwierig, insbesondere bei älteren Anlagen und Fabrikbereichen.

Schmitz Cargobull geht mit seiner Datenfabrik.NRW Leuchtturmfabrik in Vreden ebenfalls neue und moderne Wege in Hinblick auf die Zukunft der Fabrikplanung. So wird die digitale Fabrikplanung bei Schmitz Cargobull inzwischen übergreifend, vom Neubau einer neuen Montagelinie in einer 140 x 32,5 m großen Halle, bis tief in bestehende Hallen und Prozesse hinein, genutzt. Eine der Herausforderungen vor denen Schmitz Cargobull dabei u.a. steht, ist die Neuplanung von Vormontagebereichen mit all Ihren Störgeometrien in den bestehenden Hallen. „Dabei gehen wir für uns komplett neue Wege. So lassen wir aktuell eine Halle von einer Fachfirma scannen und die aus dem 3D-Scan erhaltenen Daten mittels eines Dienstleisters und künstlicher Intelligenz aufbereiten. Aufbauend auf dieser Grundlage sind wir dann in der Lage für die weitere Arbeitsplatzgestaltung in die virtuelle Realität abzutauchen.“, so Christopher Herick, Spezialist für die digitale Fabrikgestaltung bei Schmitz Cargobull.

Von der Planung der Arbeitsplätze in der virtuellen Realität verspricht man sich bei Schmitz Cargobull viel, zumal die Planer durch dieses Vorgehen dazu befähigt werden, Layouts und Prozesse in der virtuellen Welt neuzugestalten, während die Fertigung parallel weiterläuft. Zudem ergeben sich durch dieses Vorgehen weitere Vorteile. „Durch die neue Vorgehensweise bei der Arbeitsplatzgestaltung können wir z. B. die Inhalte aus Cardboard-Workshops und Ergonomie-Betrachtungen weitestgehend in die virtuelle Welt verlagern und gelangen dadurch sehr effizient und vor allem schnell zu Ergebnissen. Zeitgleich werden unsere Planung und die damit einhergehenden Prozesse durchgehend durch die in der Software hinterlegten Standards und die Möglichkeit der frühzeitigen Einbindung von Mitarbeitern aus der Linie abgesichert.“, so Lukas Ptock, Koordinator für die Datenfabrik.NRW bei Schmitz Cargobull.

Claas, Schmitz Cargobull und das Fraunhofer IEM haben daher gemeinsam erforscht, ob Scan-Methoden ein aussagekräftiges digitales 3D-Abbild der Produktion liefern können. Ein solches digitales Abbild der Fabrik bietet zahlreiche Vorteile, von der Planung der Linien und Anlagen bis hin zur Erhöhung der Sicherheit der Mitarbeiter, beispielsweise durch die digitale Abbildung von fahrerlosen Transportsystemen (FTS).

Die Wissenschaftler des Fraunhofer IEM haben drei unterschiedliche Scan-Technologien getestet: Laser-Scan, Photogrammetrie und Structured Light 3D-Scanner. Als vielversprechend hat sich für Claas der Laser-Scan mithilfe der LIDAR-Methode erwiesen. LIDAR ermöglicht die genaue Messung von Objekten in allen drei Achsen. Besonders praktisch: Der Scan kann mit einem Tablet durchgeführt werden, was es allen Mitarbeitern ermöglicht, neue Anlagen schnell und unkompliziert zu scannen. Matthias Meyer merkte dazu an: „Wir verfolgen das Ziel einen Arbeitsplatz innerhalb eines Tages zu visualisieren. Dafür stellt diese effiziente Scan-Technologie einen wichtigen Baustein dar.“

Die weiteren Schritte beinhalten die Verarbeitung und Einbindung der Daten. Für die Layoutplanung und einfache Kollisionsuntersuchungen reicht zunächst die direkte Einbindung der Punktewolke in die 3D-Modelle aus. Für detailliertere Untersuchungen, wie das Erkennen und Verschieben einzelner Objekte innerhalb der Punktewolke, ist eine weitere Verarbeitung notwendig. Unternehmen wie das Aachener Start-Up RIIICO setzen künstliche Intelligenz ein, um Objekte in der Punktewolke zu erkennen und innerhalb ihrer eigenen 3D-Umgebung zu verschieben.

Durch den 3D-Scan ergänzen Claas und Schmitz Cargobull die 3D-Abbildung der Fabrik und schaffen so eine Grundlage für weitere Anwendungen zur Optimierung der Produktion. Im Rahmen des Datenfabrik.NRW-Konsortiums werden auch datengetriebene Lösungen für den Shopfloor, die Werkslogistik und die vorausschauende Wartung untersucht. Dabei wird eine ganzheitliche Herangehensweise verfolgt, um Insellösungen in der IT-Landschaft zu vermeiden.

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