Virtual Reality vereinfacht den Anlagenbau und erlaubt die Schulung der Betriebsmannschaft im Vorfeld

Der Kolonnensprung erfordert starke Nerven

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Die Computerspiele-Industrie hat die virtuelle Welt längst für sich entdeckt. Auch die Anlagenbauer der BASF haben das Potenzial dieser Technologie erkannt und mit einem Pilotprojekt im Salpetersäure-Verbund erste positive Erfahrungen gesammelt. So konnte die Engineering-Zeit verkürzt und die Betriebsmannschaft schon vor Inbetriebnahme geschult werden. Und auch die Instandhalter kamen zu Wort: Eine virtuelle Begehung der Anlage erlaubte den Blick auf Schwachstellen bereits in der Planungsphase.

Sanft und ruhig bewegt Ralf Buhse den Flystick in seiner Hand. Er möchte vermeiden, dass einem seiner Besucher in dem abgedunkelten Raum schlecht wird. Vorbei schwebt er an virtuellen Rohren, Pumpen und Armaturen, die lustige Spezialbrille mit den sechs Kugelstäbchen auf der Nase. Der BASF-IT-Manager aus dem Bereich Engineering & Maintenance ist vollständig eingetaucht in die Welt des virtuellen Anlagenbaus.

Auf die sechs Quadratmeter große Leinwand vor ihm werfen zwei Hochleistungsprojektoren ein stereoskopisches Bild, das, mit der 3-D-Brille betrachtet, einen räumlichen Eindruck vermittelt. Vier High-Tech-Rechner verarbeiten die rund 200 Gigabyte großen Dateien und kombinieren im Hintergrund die Bits und Bytes zu einer Traumwelt. Beobachtet wird Buhse während seiner Reise durch die Chemieanlage von zwei Kameras, die jede Bewegung seines Kopfes über die Spezialbrille mit dem Koordinatensystem erfassen.
Die Besucher stehen hinter Buhse. Ihr Gleichgewichtssinn bereitet ihnen Schwierigkeiten. „Das ist normal beim ersten Flug“, erklärt Buhse. Beim Schweben durch die virtuelle Anlage nimmt das Auge horizontale und vertikale Bewegungen wahr, der Beobachter steht aber felsenfest auf dem Teppich. Eine Situation, die das Gehirn irritiert. Aber es geht noch schlimmer: „Den richtigen Kick bekommt man, wenn man von der Kolonne springt“, sagt Buhse mit einem Lächeln. Einige in der Gruppe stöhnen, aus Erfahrung.
Virtual Reality soll zukünftig den gesamten Lebenszyklus einer Anlage begleiten: „Mittelfristig wollen wir jede Anlage zu jedem Zeitpunkt in ihrem aktuellen Bauzustand darstellen können, um bei Anlagenänderungen oder -erweiterungen sofort mit der Planung beginnen zu können“, sagt Dr. Frank-Michael Korgitzsch, Leiter der BASF-Einheit Piping. Darüber hinaus können sich die Mitarbeiter des Produktionsbetriebs mithilfe des neuen 3-D-Instruments künftig bereits vor der Inbetriebnahme mit der Anlage vertraut machen und in Schulungen Instandhaltungsarbeiten oder kritische Arbeitsabläufe simulieren. „Virtual Reality ist deshalb nicht nur für unsere Planer ein wertvolles Werkzeug, sondern erleichtert auch den Dialog mit unseren Kunden – den Betriebsleitern, Meistern und Mitarbeitern, die die Anlage letztendlich bedienen müssen“, ergänzt Korgitzsch. Zwar war bisher auch der versierte 2-D-Planer in der Lage, aus mehreren Ansichten im Geiste ein fiktives 3-D-Bild zu erstellen, dem ungeübten Betrachter fehlt jedoch in der Regel diese Vorstellungskraft.
Vom Plastikmodell zur 3-D-Animation
In den Anfängen des modernen Anlagenbaus wurden noch detaillierte Plastikmodelle im Maßstab 1:25 benutzt. Zur Illustration waren diese Modelle hervorragend geeignet, allerdings konnten spätere Änderungen nur schwer oder gar nicht eingepflegt werden. „Rohrleitungen kleiner DN 50 wurden meist vor Ort geplant und fehlten in den Modellen ganz“, erklärt Buhse. Seit 2000 nutzt der BASF-Anlagenbau erfolgreich das PDMS-Tool von Aveva. Damit war das Einpflegen von Änderungen an den Anlagen zwar kein Problem mehr, die Anlagen ließen sich aber nur zweidimensional darstellen. „In Kombination mit dem Virtual-Reality-Tool ist jetzt eine Planungslösung entstanden, die wieder eine dreidimensionale Darstellung der realen Anlage sicherstellt, wie wir es früher von den Plastikmodellen gewohnt waren“, erläutert Buhse.
Eine Methode, die die Virtual-Reality-Technologie perfekt ergänzt, ist das Laserscanning. Hierzu tastet ein Laser eine bestehende Anlage von mehreren Punkten aus dreidimensional ab. Jedes Hindernis liefert dabei zahlreiche Reflexionspunkte, die ein grobes Bild der bisherigen Anlage, die sogenannte Punktewolke, erzeugt. Dieses Rohbild der Altanlage lässt sich im CAD-System erfassen und mit den wichtigsten Bauteilen verfeinern. In der virtuellen Ansicht erkennt der Betrachter dann sehr leicht, wo alte Rohre verlaufen oder Hindernisse sind. Dadurch erleichtert sich der Umbau bereits im Vorfeld, Kollisionen mit Einbauten in der alten Anlage werden vermieden. Dies spart Zeit und Geld.
Erfolgreiches Pilotprojekt im Salpetersäure-Verbund
Das BASF-Kompetenzzentrum Engineering & Maintenance hat die Anwendungsmöglichkeiten von Virtual Reality im Anlagenbau in einem Pilotprojekt getestet – mit vielversprechendem Ergebnis. Im HNO3-Verbund der BASF werden drei Produkte hergestellt: Salpetersäure, hochkonzentrierte Salpetersäure und Stickstoffmonoxid (NO). Im Abgas, das dem Betrieb zugeführt wird, ist auch Lachgas (N2O) enthalten. Robert Lenz, stellvertretender Leiter des Salpetersäureverbunds, erläutert: „Bisher wurde das Lachgas im Betrieb zerstört. Da demnächst allerdings eine neugebaute Anlage das Lachgas weiterverarbeitet, haben wir uns entschieden, eine Lachgasisolierung zu bauen.“
Die Lachgasisolierung ist seit Juni 2009 in Betrieb. Bereits im April, also noch während der Bauphase, wurde im Gebäude N416 eine mobile Virtual-Reality-Anlage aufgestellt. An ihr wurde die Betriebsmannschaft geschult und auf die neue Anlage vorbereitet. „Nur durch die intensive Schulung im Vorfeld sind wir in der Lage, mit der gleichen Betriebsmannschaft eine vierte Anlage zu fahren“, erklärt Lenz.
Durch die virtuelle Begehung der Anlage konnten auch einige Fehler entdeckt werden. So zeigte sich, dass an einer Kolonne der Mannlochdeckel falsch herum angeschlagen war. Dieser Fehler konnte rechtzeitig korrigiert werden, sodass das Mannloch jetzt für die Instandhalter optimal zugänglich ist.
In Summe hat sich Virtual Reality bei diesem Projekt bewährt, da sind sich alle Beteiligten einig. Und so darf Buhse auch in Zukunft mit seinen Besuchern den Sprung von der Kolonne wagen, sofern sie es wollen. (br)
Online-Info www.cav.de/1109404
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