Virtuelle Fabrikplanung in der 3D-CAVE
Die Anforderungen an die Fabrik- und Produktionsplanung unterliegen einem stetigen Wandel. Ein Trend, der maßgeblichen Einfluss auf das Planungsumfeld hat, sind die kürzer werdenden Produktlebenszyklen, die dazu führen, dass auch die Planungszyklen kürzer werden müssen. Gleichzeitigt steigen die Anforderungen an die Planung, da immer mehr Flexibilität in Bezug auf die Variantenvielfalt und die Skalierbarkeit der Systeme gefordert wird.
Im Rahmen des Forschungsprojekts „VIFA3D – Virtuelle Fabrikplanung in der 3D-CAVE“ wurde eine Lösung entwickelt um die Planung bei der Erfüllung dieser Anforderungen zu unterstützen. Im Projekt wurden die Technologien „Virtualisierung in der 3D-CAVE“ und „Materialflusssimulation in Produktions- und Logistiksystemen“ miteinander kombiniert und zu einem Planungs- und Kommunikationswerkzeug verknüpft.
Die beiden genutzten Technologien bieten unabhängig voneinander enorme Vorteile für die Planung. Die 3D-CAVE ermöglicht die Darstellung komplexer Systeme auf realitätsnahe Weise, so dass diese auch von Personen ohne Planungshintergrund problemlos erfasst und verstanden werden können. Die Möglichkeit, sich in der 3D-Umgebung zu bewegen und das Planungskonzept räumlich zu erkunden, verschafft einen umfassenden Überblick und erlaubt dadurch eine hohe Identifikation mit dem geplanten System.
Mit Hilfe der Simulation lassen sich Einflüsse und Risiken durch die Vernetzung der Systemkomponenten erörtern und bewerten. Hierdurch kann ein Systemverständnis gewonnen werden, welches über statische Planungen deutlich hinausgeht.
Die Kombination der Technologien verstärkt die positiven Effekte. Die 3D-CAVE ermöglicht es, komplexe Layouts mit mehreren verknüpften Ebenen darzustellen, hierdurch kann die Systemanalyse mittels Simulation auch bei solchen Systemen deutlich einfacher erfolgen. Die Simulation wiederum kann ein System in Bewegung zeigen, wodurch der üblicherweise statischen Darstellung in der 3D-CAVE Leben eingehaucht wird.
Im Rahmen des Projekts wurde so viel wie möglich auf bestehende Standardsoftware zurückgegriffen um ohne Reibungsverluste in den Ökosystemen der Planung arbeiten zu können. Die Simulation erfolgt in dem Simulationstool Sim3D, die Darstellung erfolgt, basierend auf den Nvidia-Treibern, mittels der Software-Pakete „Immersive Display Pro“ und „Calibration Pro“ Fly-Elise N.G.
Diese bestehenden Anwendungen wurden mit eigenen Komponenten erweitert um eine Integration der Technologien zu ermöglichen. Neben der Kopplung der Anwendungen wurden dadurch verschiedene Funktionalitäten ergänzt:
- Die Benutzereingaben können vollständig per X-Box-360-Controller erfolgen.
- Die Eingabemöglichkeiten werden in einem interaktiven Menü präsentiert.
- Die Kommunikation der Anwendungspakete erfolgt weitestgehend über Netzwerkprotokolle, wodurch die Erweiterung mit und der Austausch von Komponenten ohne Probleme möglich ist.
Die so entwickelte Lösung erlaubt es, Simulationsmodelle in der 3D-CAVE mittels einem XBox-360-Controller aufzubauen und zu verändern. Dabei ist es beispielsweise ohne Umwege möglich eine erste Modellversion in der CAVE zu erstellen, anschließend am Rechner konventionell weiter zu arbeiten und abschließend das Simulationsmodell in der 3D-Cave fertigzustellen.
Die Anwender können sich frei in dem Simulationsmodell bewegen und haben dabei eine 250° Rundumsicht. Dies erlaubt ein gedankliches Eintauchen in das Konzept. In dem Prototyp können bis zu sechs Personen gleichzeitig in der CAVE sein und gemeinsam das Simulationsmodell erkunden. Je nach Aufbaugröße sind dem Konzept hier aber keine Grenzen gesetzt.
Die Simulation kann direkt aus der 3D-CAVE heraus gestartet, gestoppt und sogar verändert werden. Engpässe und natürlich auch Features des Planungskonzepts lassen sich so ideal präsentieren und leicht verstehen.