Bereits seit über zehn Jahren befasst sich Thomas Riedel bei KHS mit der dreidimensionalen Darstellung und Planung von Maschinen und Anlagen. „Schon 2009 haben wir anlässlich der drinktec auf unserer ersten Powerwall, einer stereoskopischen 3D-Wand, nicht nur ein realistisches und plastisches Bild einer Anlage präsentiert, sondern auch die haargenaue Visualisierung, wie die Maschinen sich vor Ort mittels 3D-Laserscans in die vorhandene Umgebung einpassen.“ Wie das Scan-Verfahren im Detail funktioniert, darauf kommt Riedel später zurück.

Dreidimensional dargestellt werden alle Layouts für Aufträge sowie – ab einem gewissen Zeitpunkt der Planung – für ausgewählte Kundenangebote. Unerlässlich ist in diesem Zusammenhang – gerade mit Blick auf zunehmende Standardisierung –, dass die 3D-Layoutprogramme und -daten mit der Angebotssoftware und dem Angebotsgenerator intelligent verknüpft sind.

„Der Entwicklungsfortschritt wird in einem Design-Review mit dem Kunden an den so genannten Powerwalls von KHS durchgeführt“, erläutert Riedel. „Hier werden der Linienverlauf und die Aufstellung der Maschinen optimal geplant. Zum Beispiel erkennen wir bereits im Vorfeld gemeinsam Höhenfehler oder Kollisionen mit Fremdgewerken, die bei der Einbindung einer Linie in eine Halle auftreten könnten.“

Qualitätskontrolle nach erfolgter Montage durch Zusammenfügen der Planungsdaten mit dem as-built Laserscan. Die farbigen Kompo­nenten zeigen die 3D-Planung.
Qualitätskontrolle nach erfolgter Montage durch Zusammenfügen der Planungsdaten mit dem as-built Laserscan. Die farbigen Kompo­nenten zeigen die 3D-Planung.

Im mobilen Einsatz

In der Vergangenheit bestand diese Möglichkeit nur an den deutschen Standorten Dortmund, Bad Kreuznach und Worms sowie international in Mexiko, Brasilien und Indien. Dank der relativ kostengünstigen Verfügbarkeit von „3D“, selbst für Endverbraucher, kommen heute ­zusätzlich portable, mobile VR-Systeme (Virtual Reality) zum Einsatz – für die nur ein Notebook und ein Beamer oder eine 3D-Brille benötigt werden. So muss der Kunde für das Review nicht einmal mehr einen der KHS-Stand­orte besuchen.

Die für diese Darstellung benötigten Konstruktions- und Planungsdaten werden sowohl auf den Powerwalls als auch auf einfachen 3D-CAD-Viewern natürlich auch KHS-intern genutzt – in der Konstruktion, Werksmontage sowie bei der Montage der Anlage beim Kunden, im Training und Service. „So kommunizieren unsere VR-Systeme miteinander und unsere internationalen Designteams profitieren bei der standortübergreifenden Entwicklung von KHS-Maschinen von der Technik.“

Die 3D-Planung mag sich mit ihrem klaren Blick auf Details und ihrer leichten Verständlichkeit in der Planung mit stets wachsendem Automationsgrad nach außen relativ einfach darstellen. In der Realität jedoch sind das 3D-Laserscannen zur Erfassung der Kundenumgebung sowie die Bereitstellung und Verwaltung der Planungsdaten sehr komplexe Vorgänge.

»Der Anlagenplaner ist mit dem Konstrukteur ver­bunden – und Planungs­fehler werden ausgeschlossen.«

Thomas Riedel,
Head of Simulation and Virtual Reality

Riesige Datenmengen

Um ein vollständiges und lückenloses Bild der Kundenumgebung zu erhalten, arbeitet der 3D-Laserscan bei Einhaltung der Sicherheitsvorschriften für das Bedienpersonal der Anlage völlig gefahrlos und ohne dass der Produktionsbetrieb unterbrochen werden muss. Riedel erklärt: „Um auch die so genannten Schattenbereiche, die etwa durch Podeste verdeckt sind, zu erfassen, muss je nach Anlagengröße und Aufstellungskomplexität an 20 bis 200 Scan-Positionen gescannt werden.“ Dabei entsteht eine riesige Datenmenge: „Der Laserscanner, der sich um seine vertikale und horizontale Achse dreht und dabei alle sichtbaren Objekte einer Abfüllhalle registriert, erzeugt pro Scan etwa 20 Millionen Punkte. Nach deren Auswertung und Bereitstellung in Form von Planungsdaten entstehen hier je Projekt leicht 300 Gigabyte an Datenvolumen. Diese müssen sinnvoll archiviert, redundant gesichert und für den Planungsprozess bereitgestellt werden. Am Anfang war das für die IT-Abteilung eine große Herausforderung, aber heute haben wir das sicher im Griff.“

Wichtiger ist die Verwaltung und Bereitstellung der 3D-Planungsmodelle der Maschinen und Transportsysteme für die 3D-Anlagenplanung. „Wir müssen sicherstellen, dass wir für jedes einzelne 3D-Konstruktionsmodell des gesamten Maschinenprogramms von KHS das passende 3D-Planungsmodell vorhalten“, sagt Riedel. Dieses ist in seiner Datengröße dramatisch reduziert und repräsentiert die Maschine in jeder möglichen Ausprägung für alle Varianten und Bestelloptionen inklusive der Entwicklungshistorie.

„Besonders stolz sind wir auf unsere selbst entwickelten Konstruktionsmethoden, die über das PDM-System* halbautomatisch die Verknüpfung des Konstruktionsmodells mit dem Planungsmodell sicherstellen“, legt Riedel dar. „So werden konstruktive Änderungen im Planungsmodell sichtbar, automatisch der 3D-Planung mitgeteilt und per Mausklick aktualisiert. Dadurch ist der Anlagenplaner über das PDM-System direkt mit dem Konstrukteur verbunden – und Planungsfehler werden ausgeschlossen.“

Von der ganzheitlichen Planung, kombiniert mit einem frühzeitigen Review, profitieren sowohl die Kunden als auch KHS, indem die Planungsphase deutlich verkürzt wird. Offene Fragen eines Auftrags können schneller geklärt werden als ohne 3D-Planung, und die Montage erfolgt sehr viel schneller und effizienter. ­Riedel weist auf einen weiteren Nutzen hin: „Wir sind gerade dabei, Trainingsszenarien aufzubauen, in denen die VR-Simulation hilft, komplexe Inhalte einfach zugänglich zu machen und anschaulich zu visualisieren.“

*Anmerkung der Redaktion: PDM-System = Produktdatenmanagement-System

Ihr Ansprechpartner zum Thema

Thomas Riedel
Head of Simulation and Virtual Reality
KHS GmbH, Worms

Telefon: +49 (0)6247 97-3239
E-Mail: thomas.riedel@khs.com