System und Methode zur Planung von Produktionssystemen auf Basis der 3D-Digitalisierung bestehender Strukturen mit Farbinformation

Abstract

Produzierende Unternehmen erweitern ihr Angebot auf durch Abnehmermacht gekennzeichneten Absatzmärkten ständig, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern. Dieser Trend impliziert eine Verkürzung der Produktionsdauer und eine Verbreiterung der Angebotspalette. Dabei sehen sich Unternehmen gezwungen, Fertigungsressourcen für mehrere Produktgenerationen sowie für unterschiedliche Produkte einzusetzen. Im Zuge dessen werden neue Produkte und Fertigungstechnologien zunehmend in existierende Produktionssysteme (Brownfields) integriert, um diese effizient zu betreiben. Somit avancieren Integrationen zur Hauptaufgabe der Planung. Ein zeitversetzter Marktstart verschiedener Produkte impliziert eine permanente Anlaufsituation der Produktion. All diese Effekte resultieren in einem steigenden Qualitätsanspruch an die Planung. Während der Absicherung produktionstechnischer Konzepte gewinnt Effizienz an Bedeutung. Die vorliegende Abhandlung erarbeitet in einem ersten Schritt Defizite etablierter Vorgehensweisen in der Phase Grundlagenermittlung und in der Interaktion zwischen verschiedenen Parteien. Ausgehend davon wird in einem zweiten Schritt eine innovative Methode entworfen, um die Planung von Integrationen zu verbessern. Die 3D-Digitalisierung mittels stationären 3DLaserscannern mit Foto-Funktion wird appliziert, um ein aktuelles geometrisches Modell eines bestehenden Produktionssystems aufzunehmen. Dies erfolgt unter dem Gebot hoher Effizienz und Genauigkeit. Die resultierende farbige Punktwolke dient als Modell für sämtliche nachfolgenden Schritte. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass das Modell von zahlreichen Disziplinen genutzt werden kann und dass die Disziplinen untereinander interagieren können. Im Anschluss an die Konzeption und Umsetzung der Methode erfolgt eine Validierung anhand realer Planungsfälle an Standorten weltweit. Zur Unterstützung wird ein informationstechnisches System konzipiert, das die Datenverwaltung und die Visualisierung leistet.

To stay competitive, manufacturers are constantly expanding their supply on buyer markets which are characterized by customer power. This trend involves a shortening of the production period, at the same time producers are broadening their assortment. Companies are forced to utilize manufacturing resources for multiple generations and for various products. As a result, new products and manufacturing technologies are progressively being integrated into existing production systems (brownfields) for efficient operation. Thus, integrations become the main task in planning. A differed market launch of different products implies a permanent start-up situation of production. All these effects result in an increasing quality demand to the planning. While confirming manufacturing concepts, efficiency gains in importance. In a first step, this thesis elaborates deficits of established procedures in the phase establishment of the project basis and in the interaction between different parties. Based on this, in a second step, an innovative method is designed to improve the planning of integrations. The 3D digitalization using stationary 3D laser scanners with photo function is applied to acquire a current geometric model of an existing production system. This is performed, taking into account high efficiency and accuracy. The coloured point cloud which results serves as a model for all subsequent steps. The advantage of this method is that numerous disciplines are able to use the model and that the disciplines may interact with each other. Following the conception and realization of the method, validation takes place based on real planning cases at sites worldwide. To enable this, an information technology system is designed which performs data management and visualization.