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VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen      Basic Engineering    Detail Engineering     Bau & Retrofit     Inbetriebnahm...
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Virtual Reality im Anlagenbau: VDC-Whitepaper

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Überblick über Anwendungen von Virtual Reality und Virtual Engineering im Anlagenbau, erstellt vom Virtual Dimension Center (VDC) in Fellbach

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Virtual Reality im Anlagenbau: VDC-Whitepaper

  1. 1. Whitepaper Virtual Reality im Anlagenbau Anwendungen, Nutzen, Technologien von:© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 1
  2. 2. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Anlagenbau Umfeld: Der Anlagenbau als technisches Geschäftsfeld hat die Realisierung technischer Anlagen zum Ziel. Der Anlagenbau umfasst dazu verschiedene technische Disziplinen:  Verfahrenstechnik  Energie-/Elektrotechnik  Versorgungstechnik  Produktionstechnik  Anlagenplanung  Maschinenbau Bild: VRMMP © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 2
  3. 3. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Phasen im Entwicklungsprozess [Quelle: Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Anlagenbau ] 1. Verfahrens- bzw. Prozessentwicklung in Labor und Technikum sowie einer Hochrechnung auf den industriellen Maßstab ("Scale-Up") 2. Ermittlung der administrativen, wirtschaftlichen und technischen Rahmenbedingungen sowie der Anforderungen 3. Machbarkeitsuntersuchung mit technischem und wirtschaftlichem Vergleich verschiedener Konzepte 4. Konzeptphase ([Vorplanung]), d.h. Auswahl des endgültigen Konzeptes und erste Schätzungen des technischen Anlagenumfanges 5. Ausarbeitung des technisch und wirtschaftlich vorteilhaftesten Konzeptes und Ermittlung aller erwarteten Kosten 6. Genehmigungplanung zur Beschaffung der notwendigen Genehmigungen 7. Detaillierte Auslegung und Beschreibung aller notwendigen Komponenten und Maßnahmen (Ausführungsplanung oder Detail Engineering) 8. Anfrage der beschriebenen (spezifizierten) Komponenten und Leistungen 9. Angebotsvergleich und Bestellung 10. Bau der Anlage 11. Inbetriebnahme der Anlage 12. Nachweis der vereinbarten Leistungen der Anlage (Stoff- & Energieumsatz, Qualität, Garantiedaten) 13. Übergabe der Anlage an den Betreiber © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 3
  4. 4. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Kostenfestlegung vs. Kostenentstehung  Problematik verschärft mit Projektdauer und -komplexität Beispiel [Quelle: Munroe & Associates] © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 4
  5. 5. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Produktlebenszyklus vs. Fabriklebenszyklus  unterschiedliche Lebenszyklen erfordern Wandlungsfähigkeit der Produktionsmittel und integrative Planung Bild: Institut für industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb, Universität Stuttgart © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 5
  6. 6. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Einsatz über alle Planungsschritte hinweg Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Virtual Reality im Anlagenbau: über alle Planungsschritte hinweg Basic Engineering Grobe Prozessabfolge Detail Engineering Bau Bild: ESI IC.IDO  3D-Modell als Integrationsplattform Inbetriebnahme für verschiedene Gewerke Betrieb  3D-Modell als Kommunikationsplattform für verschiedene Disziplinen Um- und Rückbau  Dokumentation & Wissensmanagement © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 6
  7. 7. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Einsatz über alle Planungsschritte hinweg Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen 3D-Modell zur Integration und Kommunikation  Integration von Geometrie und Kinematik  Integration von Geometrie und Steuerung  Integration mit Materialfluss und Logistik Daimler, Rastatt: Robotik, Zuführung, Bild: Fraunhofer IPA Materialfluss  Integration von Geometrie und Physiksimulation (Struktur, Strömung)  Integration von Dokumentation Visualisierung Strömungsverhältnisse Bild: Fraunhofer IFF in Anlage Interaktive Dokumentation an Ausrüstung (Beispiel: Extruder-Schnecken, Bild: ESI IC.IDO Extricom GmbH, Lauffen) © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 7
  8. 8. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Basic Engineering: Virtual Reality-Anwendungsfelder  3D-Modell für Behördenplanung  Darstellung Anlagen und Gebäude im Gesamtkontext  Verwendung 3D-Modell für Planung Bild: VRMMP Gesamtsicht auf Anlage Generalbebauung: Geländemodell, Straßen, Bahnen, Bestandsgebäude  Planungsvarianten: längere Beibehaltung High-Lighten von Bereichen, z. B. von Varianten im Planungsprozess: Bild: VRMMP Varianten Festlegung erst, wenn notwendig  Virtuelle Begehungen, intuitive Darstellung des Planungsvorhabens für fremde Disziplinen und Fachfremde Bild: Fraunhofer IFF Virtual Walk-Through © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 8
  9. 9. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Basic Engineering Bild: Fraunhofer IPA Planungstisch für 2D-3D-Aufgaben Gesamtsicht mit Gelände, Straßen, Toren, Bild: VRMMP Kühlwasser-Reservoir © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 9
  10. 10. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Basic Engineering Unglücks- & Störfallbetrachtungen  Darstellung Ausbreitungsrichtung Schadstoffe im Zeitverlauf Schadstoff-Ausbreitung Bild: Visenso an Bohr-Plattform  Mit digitalem Geländemodell: Bild: Hydro Darstellung Umschwemmungsbereiche  Durchlauf Interpretation, Diagnose, Störstellensuche, Behebung Darstellung Überschwemmung Bild: VRMMP Bild: VirtualCitySystems in 3D-Geländemodell Bild links: Brand an Bilder: ESI für elektrischen Areva NP Komponenten Bild recht: Leckage Simulation Falltest (oben real, unten Simulation) Bild: VRMMP Bild: VRMMP © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 10
  11. 11. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Basic Engineering Unglücks- & Störfallbetrachtungen  Fluchtwegeplanung  Evaluation Ausschilderung Warnschilder Fluchtweg über Obergeschosse und Fluchtwege Bild: VRMMP  Darstellung unübersichtlicher Wege in mehreren Ebenen  Sichtverhältnisse bei Wetterlagen Sicht bei Schneefall: Bild: VRMMP das nächste Schild?  bei Störfall versperrte Wege (Feuer, Schadstoffe) Versperrter Fluchtweg Bild: Visenso bei Leckage / Brand © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 11
  12. 12. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Detail Engineering Konstruktionsunterstützung  Konstruktionsunterstützung, Geometrie- planung, Sicherstellung Kollisionsfreiheit Rohrleitungsbau  Vermeidung Mehrfachbelegung Bauraum Bild: VRMMP  Ein-/Ausbauuntersuchungen: Reihenfolgen, Hebezeuge, Berücksichtigung biegeschlaffe Zentrale Pumpstation Materialien (Schläuche, Kabel) im Bergwerk: Passiermöglichkeit Bild: Fraunhofer IPA für Seitenkipplader?  geometrische Integration verschiedener Gewerke: Virtual Mock-Up  Transportmittel, Fördertechnik Review an Produktions-  Variantenplanung Bild: ESI IC.IDO anlage, Gabler GmbH, Ettlingen © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 12
  13. 13. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Detail Engineering Simulation in 3D-Modellen  Prozesstechnik, Verfahrenstechnik  Struktur und Strömung: Darstellung Prozess-Simulation Sicherstellung Funktionsfähigkeit, Bild: VRMMP Optimierung  Automatisierungstechnik: Auslegung Automatisierungssystem Strömungssimulation Bild: Visenso in Zuführung Turbinen Bild: ESI für Skoda Power Speicherprogrammierbare Simulation Montageprozess Turbine unter Berücksichtigung Verformung durch Schweißprozess Bild: VDC Steuerung an 3D-Modell © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 13
  14. 14. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Detail Engineering Ergonomie und Bedienbarkeit  Belastungen, Sicht- und Greifräume Interaktive Montage- und Zugänglichkeits-  Usability, Verständlichkeit untersuchung mit Bild: ESI IC.IDO 3D-Menschmodell Noise/Vibration/Harshness, Geruchsbelastung  Überprüfung anhand von Simulationsmodellen Bild: VRMMP Virtuelle Anzeige Sicherheitstechnik, Unfallschutz  Überprüfung Greifräume  Überprüfung Trennsysteme, Absperrungen, Sensorik, Verarbeitung (Sicherheitskonzept) Bild: Fraunhofer IPA Sicherheitszelle © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 14
  15. 15. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Detail Engineering Sicherheitszelle mit Trennzäunen, Lichtschranken, Schaltern, Übergabefächern und einem Automatisierungssystem Bild: Fraunhofer IPA Bild: Fraunhofer IPA Bild: Fraunhofer IPA © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 15
  16. 16. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Bau & Retrofit: Virtual Reality-Anwendungsfelder  Rückführung des Realisierungsstands in Planungsunterlagen  Laserscan + 360°-Fotographie Laser-Scan  Unterstützung Projektcontrolling  Änderungsmanagement  Kombination Laserscan Bild: Scantec 3D und Geometrie für Laser-Scan, Bild: eSZett 360°-Fotographie Transportstudien Bild: Scantec 3D © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 16
  17. 17. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Bau & Retrofit: VR-Anwendungsfelder  Mischdatenverarbeitung  Augmented Reality (AR) Abgleich Realität & digitale 3D-Daten: Mischdatenverarbeitung: Laserscan plus Bild: Scantec 3D 3D-Geometrie  Einplanen neu konstruierter Objekte in Bestand  Überprüfung der digitalen AR-Einplanung Dokumentation in Bestand: Bild: metaio Infrastruktur AR-Einplanung in Bestand: Bild: Volkswagen neue Serie © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 17
  18. 18. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Bau & Retrofit: Virtual Reality-Anwendungsfelder AR-Einplanung in Bestand: Fördertechnik Messfunktion in AR Bild: Volkswagen Bild: TU München Bild: Volkswagen © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 18
  19. 19. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Inbetriebnahme  Anlaufunterstützung durch Teilsimulation  Hardware-in-the-Loop: Entwicklung und Evaluation Sensorik, Aktorik, Steuerung Bild: Fraunhofer IPA Gesamtschaubild System-Simulation  Abläufe, Not-Aus, Hochfahren, Herunterfahren Hardware-in-the-Loop: Steuerung gegen Modell, Steuerung an realer Bild: Fraunhofer IPA Anlage Integration Einzel- Gewerke: Roboter - Roboterzelle - Zelle Bild: Fraunhofer IPA mit Fördertechnik © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 19
  20. 20. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Inbetriebnahme Training und Qualifizierung Möglich zu verwaltende Wissensarten in Virtuellen Umgebungen:  Positionswissen Örtlichkeit und Aussage Bild: VRMMP einer Anzeige  Strukturwissen  Verhaltenswissen  Prozedurwissen Möglichkeiten des Lernens in Virtuellen Umgebungen: Funktionsweise Bild: VRMMP eines Prozesses  räumliches Explorieren  konzeptuelles Lernen  Erlernen motorischer Fähigkeiten  prozedurales Lernen Bedienung einer virtuellen Steuerung Bild: Fraunhofer IPA als Head-Up-Display © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 20
  21. 21. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Inbetriebnahme Training und Qualifizierung  Lernstufen: Erläutern, Begleiten, Prüfen  Einbringen von Dokumentation Funktionserläuertung Bild: ESI IC.IDO vor der Powerwall  Einbringen von Simulatoren  Szenarien-Simulation  Sichtbarmachen von Verborgenem Auszutauschendes Bild: VRMMP Element, Bezeichnung Bild: VRMMP Blick in die Turbine © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 21
  22. 22. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Inbetriebnahme Training und Qualifizierung: Beispiel Hochspannungs-Umschaltwerk  Vermittlung aller Stromkreise über 3D-Ansicht des interaktiven Schaltplan Bild: 5DT Umspannwerks  Isolatoren und Unterbrecher lassen sich im Schaltplan öffnen und schließen  im Hintergrund überprüft ein Schaltplan mit Hochspannungs-Sicherheitsprogramm Bild: 5DT räumlicher Zuordnung die Richtigkeit aller Operationen  im nächsten Schritt werden Operationen über simulierte Bedienerkonsole geführt simulierte Bild: 5DT Bedienerkonsole © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 22
  23. 23. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Inbetriebnahme Anlagen- Trainingssimulator Des Virtual Reality und Multimedia Parks Turin: Definition von Szenarien, Abarbeiten von Szenarien, gekoppelte 2D- und 3D-Sicht Bild: VRMMP © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 23
  24. 24. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Betrieb: Virtual Reality-Anwendungsfelder  Training und Qualifizierung  AR-Prozessunterstützung  Teleservice AR-unterstützt Werkzeugwechsel unter Kollisions- und Abgleit- Bild: ESI IC.IDO Bedingungen Sicherheitsbegehung der virtuellen Anlage in Bild: ESI IC.IDO Maßstab 1:1 Zusatzinformationen, über ein AR-Display Bild: Fraunhofer IPA eingeblendet © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 24
  25. 25. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Revamp & Revision: Virtual Reality-Anwendungsfelder  Rückführung Bestand und Realisierungsstand in Planungsunterlagen, Variantenbetrachtung  Unterstützung Projekt-Controlling Laserscan-Punktewolke  Änderungsmanagement Bild: Scantec 3D  Mischdatenverarbeitung: Scan plus Neu-Konstruktion  Unglücks-/Störfallbetrachtung Geometrieerzeugung Bild: Scantec 3D aus Laserscan  Aus-/Einbau-, Demontage- und Zugänglichkeits-Untersuchungen  AR-gestütze Einplanung Diskussion vor neuer Geometrien in Bestand Bild: ESI IC:IDO Powerwall (Visualisierter Laserscan & Geometrie) © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 25
  26. 26. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Übersicht der Einsatzgebiete  in den jeweiligen Planungsphasen © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 26
  27. 27. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen Nutzenpotenziale  Integratives 3D-Planungsmodell  Optimierung Ergonomie reduziert Abstimmungsfehler und Usability  Planungstransparenz,  Zusammenführung Realität schnellere Entscheidungsfindung und digitale 3D-Welt  Einbeziehung aller Fachdisziplinen  Schnelle, einfache, verständliche Dokumentation; Nutzung als  Kostenreduktion aufgrund Wissensmanagement-Plattform sinkender Fehlerfolgekosten  Training schon während  Verkürzung Stillstandzeiten Planung/ohne Belegung  Optimierte Transport- und der Anlagen/gefahrlos Fluchtwege-Planung mit Szenarien-Technik  Montage- und  Imagegewinn durch Demontageoptimierung moderne Technik © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 27
  28. 28. VDC-WhitepaperVR im AnlagenbauGrundlagen Basic Engineering Detail Engineering Bau & Retrofit Inbetriebnahme Betrieb Revamp & Revision Nutzen VDC-Mitglieder und -Partner im Thema VR-Anlagenbau © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 28
  29. 29. Das Thema interessiert Sie und Sie suchen nach Umsetzungspartnern? Sprechen Sie mit uns. VDC. Netzwerk für Virtual Engineering. Virtual Dimension Center (VDC) Auberlenstr. 13 70736 Fellbach Tel.: 0711 / 58 53 09-0 info@vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 29

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