CMT 40/2019

Schiffbauliche Unikatproduktion mit Erweiterter Realität (SUPER)

 

Fraunhofer Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Rostock
Prof. Dr.-Ing. Wilko Flügge, M.Sc. Anne Fischer, Dipl.-Wirt. Ing. Jan Sender

Technische Universität Hamburg, Institut für Produktionsmanagement und -technik (IPMT)
Prof. Dr.-Ing. habil. Hermann Lödding, Dr.-Ing. Axel Friedewald, M.Sc. Nikolaj Meluzov, M.Sc. Jan Robert Rost

 

Das IGF-Vorhaben 19181 BG der Forschungsvereinigung Center of Maritime Technologies e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages gefördert.

 

Der Bericht kann beim CMT bestellt werden. Bitte senden Sie eine E-Mail an igf(at)cmt-net.org

 

Zusammenfassung

Um eine höhere Produktivität in der Ausrüstungsmontage zu erreichen, wurden im Forschungsvorhaben SUPER Werkzeuge für ein Augmented-Reality-System (AR-System) entwickelt, welche die Informationsflüsse zwischen den direkten (Werker auf dem Shopfloor) und indirekten Bereichen (Qualitätsmanagement, Fertigungsplanung) deutlich verbessern. Der Einsatz des AR-System wurde im Bereich der späten Ausrüstungsmontage und bei Innenausbauarbeiten erfolgreich getestet.

Der Lösungsweg wurde dafür in vier Arbeitspakete aufgeteilt. Zunächst wurden Informationsflüsse zwischen den direkten und indirekten Bereichen aufgenommen und für eine anschauliche Darstellung strukturiert und graphisch aufbereitet. Die damit erlangte Transparenz über die einzelnen Informationstätigkeiten erlaubte eine gezielte Ableitung von Verbesserungspotenzialen für die Auswahl von AR-Systemen und den Einsatz in der Baustellenfertigung.

Aufbauend auf den Ergebnissen aus den vorhergehenden Untersuchungen wurden im Arbeitspaket 2 zunächst Methoden für das Tracking großer Umgebungen ausgearbeitet. Bestehende Strategien und der Einsatz stationärer Marker, können aufgrund der komplexen Verbausituation auf dem Schiff nur bedingt eingesetzt werden. Um den Anforderungen gerecht zu werden, wurden Prinzipien eines modularen Trackingbaukastens entwickelt. Für die Erfassung des Bauzustandes sowie die Rückmeldung der Daten an die indirekten Bereiche wurden unterschiedliche Technologien untersucht und für den Einsatz auf der Werft geprüft.

Im Rahmen des Arbeitspaketes 3 fanden die zuvor ausgewählten Technologien und Methoden in einem unter Realbedingungen einsetzbaren Demonstrator Anwendung. Die entwickelte anwendergerechte Benutzeroberfläche stellt die Schnittstelle zwischen dem Anwender und dem AR-System her und ermöglicht die Auswahl von Arbeitspaketen für die Montageaufgaben. Um den Anforderungen der Unikatmontage und der sich nachträglich häufig ändernden Verbausituation gerecht zu werden, wurden Funktionen für die Konfiguration von Arbeitspaketen durch den Werker berücksichtigt. Für die digitale Rückmeldung des Bauzustandes und -fortschritts wurden die notwendigen Algorithmen zur Datenaufbereitung und -verarbeitung entwickelt und implementiert. Bei der Umsetzung der Lösung wurde der Fokus explizit auf die Einsetzbarkeit der Technologien bei Unterauftragnehmern der Werft gelegt, die in vielen Fällen kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) sind.

Die zuvor entwickelten Demonstratoren wurden in Arbeitspaket 4 zunächst unter Laborbedingungen auf die Bereitstellung der erforderlichen Funktionalitäten geprüft, bevor diese auf der Werft unter realen Bedingungen bewertet wurden. Die Auswertung der Laborergebnisse zeigt, dass die Zeiten für das Suchen nach relevanten Informationen wie z. B. ein fehlendes Maß durch den Einsatz eines AR-System reduziert werden. Die Einblendung der virtuellen Objekte in die reale Umgebung verschafft den Werkern einen besseren Überblick über die Verbausituation. Relevante Zusatzinformationen können über das AR-System direkt bereitgestellt werden. Die Rückmeldung von Informationen aus dem Schiff kann ebenfalls über das mobile Endgerät erfolgen. Die Erfassung des Bauzustandes konnte in unterschiedlichen technologischen Ausbaustufen realisiert und auf der Werft getestet werden. Die Ergebnisse wurden in einer mehrtätigen Evaluation auf der Werft durch werfteigene Mitarbeiter und Mitarbeiter eines externen Unterauftragnehmers bestätigt.

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