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Engineering 4.0 als Wettebewerbsvorteil

Von 6-D-Datenmodellen bis Virtual Reality
Engineering 4.0 als Wettbewerbsvorteil

Der Wettlauf um die Zukunft im Bereich Engineering wird in einem rasanten Tempo geführt. Mit Building Information Modelling, dem Hinzufügen zusätzlicher Datendimensionen zur grafischen Anlagenplanung, Drohnentechnologie, Laserscannern oder Virtual-Reality-Anwendungen lassen sich gerade im GxP-Bereich Anlagenbauvorhaben schnell und effizient umsetzen.

Bei VTU greifen Erfahrung in Prozesssimulation, Planung, Industrieanlagenbau sowie Validierung und Computer System Validation (CSV) ineinander. Das Unternehmen konzentriert sich dabei auf innovative, neue Arbeitsmethoden wie Building Information Modelling (BIM). BIM ist ein Prozess zur Erstellung von Informationsmodellen, die sowohl grafische als auch nicht-grafische Informationen in einer gemeinsamen Datenumgebung (Common Data Environment, genannt CDE) enthalten – sozusagen ein gemeinsames Repository für digitale Projektinformationen. Die erstellten Informationen werden im Laufe des Projekts immer detaillierter. Durch das Hinzufügen zusätzlicher validierter Datendimensionen erhält man ein umfassenderes Verständnis des Bauvorhabens – wie es geliefert wird, was es kosten wird, wie es gewartet werden soll und vieles mehr.

3-D ist nicht genug

3-D-BIM ist wohl das BIM, das am geläufigsten ist, bestehend aus grafischen und nicht-grafischen Informationen. 4-D-BIM fügt einem Projektinformationsmodell eine zusätzliche Informationsdimension in Form von Planungsdaten hinzu. Mithilfe dieser Informationen können genaue Programminformationen und Visualisierungen erstellt werden, die zeigen, wie sich das Projekt sequenziell entwickeln wird.

5-D-BIM liefert genaue Kosteninformationen aus den Komponenten des Informationsmodells, dazu zählen Kapitalkosten, die damit verbundenen Betriebskosten und die Kosten für die Erneuerung bzw. den Ersatz im Laufe der Zeit. Diese Informationen vereinfachen die Ermittlung der Gesamtkosten.

Das Modell ermöglicht es, Kosten in dreidimensionaler Form zu sehen, Benachrichtigungen über Änderungen zu erhalten und Komponenten bzw. Systeme, die mit einem Projekt verbunden sind, automatisch zu erfassen. Doch nicht nur Budgetverantwortliche profitieren von der Berücksichtigung der Kosten im Rahmen des BIM-Prozesses. Ausgehend von 4-D-Programmdaten und einem klaren Verständnis des Auftragsvolumens sind prognostizierte und tatsächliche Ausgaben im Verlauf eines Projekts leichter verfolgbar. Dies ermöglicht eine regelmäßige Kostenberichterstattung und Budgetierung und damit Effizienzsteigerungen sowie das Einhalten der Budgettoleranzen.

Das Bauwesen konzentriert sich traditionell auf die Investitionskosten für den Bau. Eine Verlagerung dieses Schwerpunkts hin zu einem besseren Verständnis der Lebenszykluskosten von Vermögenswerten, wo das meiste Geld anteilig ausgegeben wird, sollte zu besseren Entscheidungen im Vorfeld führen. Hier kommt GxP-konformes 6-D-BIM ins Spiel. Es beinhaltet die Einbeziehung von Informationen zur Unterstützung des Facility Managements und des Anlagenbetriebs, um bessere Unternehmensergebnisse zu erzielen. Diese Daten können u. a. Informationen über den Hersteller einer Komponente, das Installationsdatum, die erforderliche Wartung und Validierung und Details zur Konfiguration enthalten.

Einsatz von Drohnen

Der Einsatz von Drohnen während eines Bauvorhabens ermöglicht eine umfassende Aufzeichnung aller Aktivitäten, senkt die Planungs- und Kontrollkosten, steigert die Effizienz sowie Genauigkeit und verhindert Ungewissheiten über den aktuellen Projektstatus. Ein Drohnenprogramm ist daher derzeit eine hervorragende Investition für Bauunternehmen.

Haupteinsatzzweck ist die Vermessung und Überwachung. Mit den nach unten gerichteten Sensoren wie RGB-, Multispektral-, Wärmebild- oder Lidar-Sensoren erfassen Drohnen innerhalb kurzer Zeit eine große Anzahl von Luftbilddaten. Bei einer Drohnenvermessung aus der Luft mit einer RGB-Kamera werden der Untergrund, seine Strukturen und Gebäude mehrfach aus verschiedenen Blickwinkeln fotografiert. Jedes Bild wird mit Koordinaten versehen. Diese hoch detaillierten, mit Geotags versehenen Bilder dienen der Bestandsaufnahme und Inspektion, beispielsweise dann, wenn es um Gebäudedächer oder schwer zugängliche Bereiche geht. Sie werden auch zur Fernüberwachung von Bereichen wie Vegetationsreihen, Straßen und Bahnlinien eingesetzt. Mithilfe einer Fotogrammetrie-Software werden georeferenzierte 2-D-Karten, Höhenangaben und 3-D-Modelle erstellt. Diese liefern Informationen wie genaue Entfernungen, Oberflächen- und Volumenmessungen.

3-D-Laserscanner-Technologie

Tragbare 3-D-Laserscanner werden dank ihrer kurzen Erfassungsdauer, ihrer Handlichkeit und ihrer Benutzerfreundlichkeit im Vergleich zu Koordinatenmessgeräten (KMG) immer beliebter. Sie funktionieren häufig auf der Grundlage von stereoskopischem Sehen und Triangulation: Das Gerät besteht aus einer oder zwei Kameras, die das Sichtfeld triangulieren und verarbeiten, um eine 3-D-Nachbildung zu erstellen. Bei der Lasertechnologie werden eine oder mehrere Laserlinien auf das Ziel projiziert, deren Verformung von den Kameras überwacht wird, sodass der Scanner die räumliche Position der verformten Linien bestimmen kann. Nach Abschluss der Datenerfassung wird eine Punktwolke oder ein Netzwerk erzeugt, das die Oberfläche des gescannten Objekts darstellt. Mithilfe der 3-D-Laserscanner-Technologie können wesentlich mehr und deutlich präzisere Informationen erfasst und diese in einem kürzeren Zeitrahmen fertiggestellt werden.

VR und intelligente Datenbrillen

Virtual Reality (VR) ist ein brandaktuelles Thema in der Architektur – aus gutem Grund. Eine VR-Architektur-Präsentation bietet eine vollständige 360°-Ansicht, die dem Besucher ein Gefühl für Raum und Design vermittelt und den tatsächlichen Umfang eines Projekts vor Augen führt. Die lebensechte Simulation erleichtert die Detailbesprechung mit allen Beteiligten. Virtual Reality ist auch ein Schulungsinstrument, das Schulungen ansprechender und effektiver gestaltet als traditionelle Schulungsmethoden.

Schließlich kann der Anwender mit einer Datenbrille seine Routinetätigkeiten freihändig ausführen, während er zeitgleich die Möglichkeit hat, mit einem Ingenieur zu interagieren, der sich an einem völlig anderen Ort befindet. Sie können beide dasselbe sehen und Anweisungen zur Durchführung einer bestimmten technischen Tätigkeit oder zur Dokumentennavigation befolgen, indem ein Bild geteilt wird. Auch herkömmliche Funktionen sind machbar, z. B. das Aufnehmen eines Fotos, das zu einer Testphase hinzugefügt werden kann, oder das Registrieren eines Videos.

Kombination der Technologien

Für Unternehmen, die diese Möglichkeiten nutzen, wird Engineering 4.0 schnell zu einem Wettbewerbsvorteil. Das jüngste Kundenbeispiel von VTU Engineering zeigt die positiven Effekte des kombinierten Einsatzes der genannten Technologien: Bei der Produktionserweiterung einer Anlage setzte das Unternehmen von Beginn an auf das 5-D-BIM-Modell. Darin inbegriffen: das bestehende und das neue Gebäude, die Parkplätze, innerbetriebliche Straßen und die Innenräume – inklusive Geräte, HLK-Kanäle, Rohrleitungen, Kabeltrassen, Räume, Gänge usw. – sowie die Zeit- und Kostenauswirkungen. Anschließend wurde ein kurzes Video inklusive Drohnenbilder erstellt. Mit diesen Informationen konnten das Technikteam und die Projektleitung gemeinsam schneller die richtigen Entscheidungen treffen. Probleme wie mögliche Kollisionen oder Platzmangel wurden von Beginn an vermieden und damit wertvolle Ressourcen eingespart.

VTU Engineering GmbH, Grambach, Österreich


Autor: Rudi Wierer

Geschäftsführer,

VTU Engineering Italia


Autor: Herbert Andert

Division Manager Automation & Industrial Digitalisation,

VTU Engineering

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