Voith baut auf Laserscanning in der Anlagenplanung

Laserscanning findet in der Bestandsdokumentation und zunehmend auch in Gebieten des Anlagenbaus Anwendung. Dabei wird eine Umgebung inkrementell gitterförmig und in konstanten Winkelschritten abgetastet und jeweils die Entfernung vom Scannerstandort zum Objekt bestimmt. Daraus geht eine dreidimensionale Punktwolke hervor, mit der ein Volumenmodell erzeugt werden kann. Eine objektive Messgröße zur Beurteilung einer notwendigen Schattenfreiheit der Punktwolke bezogen auf die Aufgabenstellung gibt es nicht: Wie viele Scan-Standorte zur Erstellung der Punktwolke notwendig sind, hängt heute maßgeblich von der Erfahrung der Ausführenden ab.

Aus der Praxis

Nicht immer muss ein 3D-CAD System involviert sein, um die Laserscanning-Daten zu nutzen. Bei einem kleineren Umbau innerhalb einer Produktionsanlage mit engen Platzverhältnissen wurde die herkömmliche Planungsweise verglichen mit dem Einsatz des Laserscannens. Dabei wurden zuerst die Scan-Daten erzeugt und mit der freien Software des Scannerherstellers aufbereitet und beurteilt. Daraufhin erfolgte die Verlaufsplanung der Rohrleitungen über das Ausmessen der Eckpunkte in der photorealistischen Punktewolke. Parallel dazu wurden die Eckkoordinaten in ein Isometrieprogramm eingeben, um den Rohrleitungsverlauf darzustellen und die anschließende Detailplanung auszuführen. Die Rohrleitung wurde aus dem Isometrieprogramm über eine VRML-Datei exportiert und in die Punktewolke eingelesen. So können die Planer visuell beurteilen, wie die neue Rohrleitung in der Punktwolke verläuft und auf mögliche Kollisionen überprüfen. Dabei kann das Ausmessen vor Ort durch die Montagefirma entfallen.

In einem zweiten Fall sollte während einer Umbaumaßnahme in einem produzierenden Betrieb eine Straße weiter produkzieren. Zu Beginn des Projekts wurde über ca. 120 Scannerstandpunkte eine Punktwolke erzeugt. In unterschiedlichen Bereichen der Anlage fanden während der Rohrleitungsdetailplanung Teildemontagen statt. Insbesondere die zu demontierenden Rohrleitungen, Kabeltrassen und Hilfskonstruktionen können vor dem Scannen mit einer Kennzeichnung versehen werden, die im anschließenden Scan darstellbar wird. Damit kann das Planungsergebnis hinsichtlich Betrieb, Instandhaltung und freier Platzverhältnisse ohne den Aufwand einer Segmentierung oder Attributierung der Objekte in der Punktewolke beurteilt werden. Alternativ oder unterstützend kann ein wiederholter Scan nach der Demontage erfolgen, um die Vor-Ort-Situation zu diesem Zeitpunkt mit der entstandenen Planung zu vergleichen - das muss aber vorab in der Projektablaufplanung berücksichtigt werden.

In Projekten, in denen Umbaumaßnahmen bereits nach dem Scannen im Vorgriff der Rohrleitungsdetailplanung erfolgen, stellt die Punktwolke nicht mehr die „As-Built“-Situation dar. So offensichtlich dieser Zusammenhang ist, umso erstaunlicher ist der Umgang damit. Vereinzelt nimmt man den erhöhten Aufwand für Vor-Ort-Aufnahmen durch das Engineering-Unternehmen in Kauf, anstatt in diesen Teilbereichen den ein oder anderen Scan nach erfolgter Maßnahme zu wiederholen. Sicherlich kann der direkte Kostenvergleich zu solch einer Entscheidung führen - dabei sind jedoch die indirekten Kosten über den gesamten Detailplanungsprozess von allen Projektbeteiligten zu berücksichtigen. In größeren Unternehmen wird sich jede Fachabteilung hinsichtlich der eigenen Belange vor Ort ein Bild machen wollen - und das sowohl von der Auftraggeber- als auch der Auftragnehmerseite. Ein gemeinsam nutzbares Laserscan-Modell kann hier sicherlich den einen oder anderen Weg zur Anlage einsparen.

Soll in Altbeständen mit fehlender oder unzureichender Dokumentation der Baustrukturen ein komplexer Umbau stattfinden, kann es sein, dass die vorhandene Dichte der Rohrleitungen eine ausreichende Schattenfreiheit des Scans für die Stahlbaustruktur verhindert. Dann muss im Zeitraum der Demontage ein geeigneter Zeitpunkt für das Scannen in der Projektabwicklung gefunden werden, um die Vorteile hinsichtlich Planungssicherheit bei Großleitungen nutzen zu können.

Wirtschaftliche Aspekte

Eine generelle Aussage der Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Laserscanning-Daten im Engineeringprozess kann heute noch nicht getroffen werden. Dazu liegen noch keine ausreichenden Erfahrungswerte vor. Festhalten lässt sich, dass das unter bestimmten Voraussetzungen auf das Nachmessen vor Ort verzichtet werden kann. Weitere Effekte, die einen wirtschaftlichen Einfluss haben, sind das Einsparen von Wegezeiten bei der Vor-Ort-Planung sowie eine verbesserte Arbeitsvor- und Nachbereitung. Auch die Störkantenaufnahme zur Störkantenmodellierung im 3D-CAD ist händisch deutlich aufwändiger. Dem gegenüber steht eine umfangreich angebotene Schnittstellen- und Software-Vielfalt der Scannerhersteller, die es geschickt zu nutzen gilt. Daher ist es sinnvoll, zukünftig Bestrebungen einer Standardisierung der Scandatenmodelle für den Engineeringprozess in die Wege zu leiten.

Voith Industrial Services Engineering GmbH
Dr.-Ing. Heiko Jopp
Leiter Region Süd