Die Engineering-Branche befindet sich in einem rasanten Entwicklungsprozess, der durch die Einführung fortschrittlicher Technologien beschleunigt wird. Insbesondere im Bereich der pharmazeutischen Anlagenbauprojekte spielen innovative Ansätze wie BIM (Building Information Modelling), Drohnentechnologie, 3-D-Laserscanner und Virtual Reality eine immer bedeutendere Rolle.
Building Information Modelling (BIM) umfasst die Erstellung von Informationsmodellen, die sowohl grafische wie auch nicht-grafische Daten in einer gemeinsamen Datenumgebung (Common Data Environment: CDE) zusammenführen. Diese Umgebung fungiert als zentraler Speicher für alle digitalen Projektinformationen, die im Verlauf des Projekts kontinuierlich erweitert und detailliert werden. Das Hinzufügen von validierten Datendimensionen ermöglicht ein tiefgreifendes Verständnis des Bauvorhabens, einschliesslich der Lieferdetails, Kostenschätzungen und Wartungsanforderungen. Dieses Verständnis erlaubt dem Planungsteam, potenzielle Herausforderungen frühzeitig zu erkennen und proaktiv Lösungen zu entwickeln, wodurch die Effizienz und Genauigkeit der gesamten Planung erheblich gesteigert werden.
BIM-Evolution: von 3-D zu 6-D
Das weit verbreitete 3-D-BIM-Modell umfasst grafische und nicht-grafische Informationen und bildet die Grundlage für viele Planungs- und Ausführungsprozesse. Die Weiterentwicklung hin zu 4-D-BIM fügt dem Modell zusätzlich die zeitliche Dimension hinzu, wodurch detaillierte Planungsabläufe und deren Visualisierung ermöglicht werden. Dies hilft dabei, die phasenweise Entwicklung des Projekts präzise darzustellen und besser zu steuern. Durch den Einsatz von 4-D-BIM erstellen Projektmanager realistische Zeitpläne, die den tatsächlichen Bauablauf widerspiegeln und potenzielle Zeitverzögerungen frühzeitig identifizieren.
Mit 5-D-BIM wird das Modell um präzise Kosteninformationen erweitert, welche Investitions-, Betriebs- und Instandhaltungskosten umfassen. Diese detaillierten Daten ermöglichen eine umfassende Verfolgung der Aufwendungen und vereinfachen die Budgetüberwachung. Sie bieten auch die Grundlage für eine detaillierte Kostenanalyse, um Einsparpotenziale zu identifizieren und strategische Entscheidungen zur Optimierung zu treffen. Regelmässige Kostenberichte und Anpassungen werden dadurch deutlich vereinfacht, was Budgetüberschreitungen vorbeugt und zur Effizienzsteigerung beiträgt.
Eine weitere Stufe, das 6-D-BIM, integriert umfassende Informationen für das Facility Management und den Betrieb von Anlagen. Dies umfasst Daten wie Herstellerangaben, Installationsdetails, Wartungspläne und Konfigurationsinformationen. Durch diese Erweiterung können Facility Manager eine proaktive Wartungsstrategie entwickeln und langfristige Betriebskosten präziser planen. Das führt zu einer verbesserten Verwaltung und Optimierung der Betriebsressourcen und trägt zur Verlängerung der Lebensdauer der Anlage bei.
Drohnen: Effizienz und Präzision
Drohnen haben sich als unverzichtbare Werkzeuge im Bauwesen etabliert. Ihr Einsatz ermöglicht eine umfassende und präzise Dokumentation aller Aktivitäten auf der Baustelle. Sie tragen zur Reduzierung von Planungs- und Kontrollkosten bei, erhöhen die Effizienz der Projektüberwachung und verbessern die Genauigkeit der Datenerfassung. Drohnen sind mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, darunter RGB-, Multispektral-, Wärmebild- und Lidar-Sensoren, die detaillierte Luftbilddaten schnell und zuverlässig erfassen. Diese hochauflösenden, georeferenzierten Bilder sind besonders wertvoll für die Inspektion schwer zugänglicher Bereiche oder zur Überwachung umfangreicher Flächen wie Vegetationsreihen, Strassen und Bahnanlagen.
Durch den Einsatz von Photogrammetrie-Software können diese Luftbilder in präzise 2-D-Karten, Höhenprofile und 3-D-Modelle umgewandelt werden. Diese Modelle liefern nicht nur genaue Informationen über Entfernungen, Oberflächen und Volumina, sondern auch über die Beschaffenheit und den Zustand der erfassten Bereiche. Das unterstützt die detaillierte Analyse und Planung und ermöglicht eine präzise Überwachung des Baufortschritts sowie eine zeitnahe Identifizierung von möglichen Problemen.
3-D-Laserscanner für präzise Datenerfassung
3-D-Laserscanner erfreuen sich aufgrund ihrer schnellen Erfassungszeit, ihrer hohen Genauigkeit und ihrer Benutzerfreundlichkeit immer grösserer Beliebtheit. Diese Geräte nutzen häufig stereoskopisches Sehen und Triangulation, um präzise 3-D-Modelle von Objekten zu erstellen. Der Scanner projiziert Laserlinien auf das Zielobjekt, und die Verformung dieser Linien wird von Kameras erfasst, um die räumliche Position der Objekte genau zu bestimmen. Das Ergebnis ist eine Punktwolke oder ein Netz, das die Oberfläche des gescannten Objekts detailliert abbildet. Diese Technologie ermöglicht eine umfassende und präzise Datenerfassung innerhalb kürzester Zeit und bietet eine unvergleichliche Detailgenauigkeit für die Modellierung und Analyse von Bauprojekten.
VR und Datenbrillen für Planung und Schulung
Virtual Reality (VR) hat sich als bedeutendes Werkzeug in der Architektur und Bauplanung etabliert. VR-Präsentationen ermöglichen es, Projekte in einer realitätsnahen 360°-Ansicht darzustellen, was den Beteiligten ein tiefes Verständnis für Raum und Design vermittelt. Diese immersive Darstellung erleichtert nicht nur die Besprechung von Details, sondern auch die Durchführung umfassender Risikoanalysen und fördert eine fundierte Entscheidungsfindung. VR dient zudem als leistungsfähiges Schulungsinstrument, das eine ansprechende, sichere und effektive Lernumgebung bietet und traditionelle Schulungsmethoden erheblich verbessert.
Intelligente Datenbrillen erweitern dieses Spektrum, indem sie es ermöglichen, freihändig zu arbeiten und gleichzeitig mit Ingenieuren an entfernten Standorten zu kommunizieren. Diese Brillen erlauben den Nutzern, ein Bild in Echtzeit zu sehen und Anweisungen sowie Feedback direkt auszutauschen. Sie unterstützen nicht nur die Durchführung technischer Aufgaben, sondern auch das Aufnehmen von Fotos und Videos zur Dokumentation. Diese Funktionalitäten tragen erheblich dazu bei, den Kommunikationsfluss zu verbessern und die Effizienz von Arbeitsabläufen zu erhöhen.
Synergie der Technologien als Wettbewerbsvorteil
Der integrierte Einsatz mehrerer dieser fortschrittlichen Technologien bietet Unternehmen im Bereich Engineering 4.0 einen wesentlichen Wettbewerbsvorteil. Ein konkretes Beispiel aus der Pharmaindustrie zeigt im nächsten Absatz, wie ein Projekt von der Kombination dieser Technologien profitieren kann.
Bei der Erweiterung einer Produktionsanlage wurde von Beginn an ein 5-D-BIM-Modell verwendet. Dieses Modell umfasste sowohl das bestehende wie auch das neue Gebäude, Parkplätze, interne Verkehrswege und Innenräume, einschliesslich aller technischen Details und der Zeit- sowie Kostenauswirkungen. Zur Unterstützung des Projekts wurden zusätzlich Drohnenvideos erstellt, die wertvolle visuelle Informationen lieferten. Diese Aufzeichnungen ermöglichten dem Technikteam und der Projektleitung, schneller fundierte Entscheidungen zu treffen und eine präzisere Steuerung des Bauablaufs zu gewährleisten. Probleme wie potenzielle Kollisionen oder Platzmangel konnten frühzeitig identifiziert und proaktiv behoben werden, was zu erheblichen Ressourceneinsparungen und einer Optimierung des gesamten Projektverlaufs führte. Dies illustriert die Bedeutung einer integrierten Nutzung moderner Technologien zur Effizienzsteigerung und zur Kostenkontrolle in komplexen Bauprojekten.
VTU nutzt umfassende Fachkenntnisse in den Bereichen Prozesssimulation, Planung, Industrieanlagenbau sowie Validierung und Computer System Validation (CSV) und setzt auf moderne Arbeitsmethoden wie BIM.
Konrad Schaefer, Division Manager Operational Expert, VTU Group
