MerkblattbestiMMung des Mehrwertes der 3d-laserscanning-technologie für den anlagenbau

F r a u n h o F e r - I n s t I t u t F ü r F a b r I k b e t r I e b u n d - a u t o m at I s I e r u n g I F F, m a g d e b u r g

kosten-nutzen-analyse bei der durchführung von laserscanning-Projekten iM industriellen anlagenbau

Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie | 3

inhalt

1. einleitung 04

2. gegenüberstellung der zu vergleichenden Prozesse »händischer« und »digitaler« Planung 04

3. Projekttypen und Prozessklassifikation 05

3.1 Handausmaß 05

3.2 Laserscanning 06

4. Vergleich von handausmaß mit der digitalen Planung/Laserscanning 07

aus sicht der anlagenbetreiber, anlagenplaner und kontraktoren

5. Kosten-Nutzen-Analyse 09

6. Fazit 09

7. Fallbeispiele 10

7.1. betriebsnahes Projekt 10

7.2. kapazitätserweiterung tanklager 11

autoren und mitwirkende 12

Impressum 13

4 | Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie

1 einleitungDieses Merkblatt beschreibt die Kosten-Nutzen-Analyse der Prozesskette der digitalen Planung mittels Laserscanning im

Vergleich zur Planung mit Handausmaß.

Damit ergänzt das vorliegende Merkblatt »Bestimmung des Mehrwertes der 3D-Laserscanningtechnologie für den Anlagen-

bau« den Leitfaden »Laserscanning im Anlagenbau«. Alle Fachbegriffe sind im Glossar des Leitfadens erklärt, welcher sich im

Anhang befindet.

Der Leitfaden »Laserscanning im Anlagenbau« inklusive Glossar ist auf den Webseiten des Fraunhofer IFF veröffentlicht unter:

www.iff.fraunhofer.de/de/wirtschaftskunden.html#tabpanel-2

2 gegenüberstellung der zu vergleichenden Prozesse »händischer« und »digitaler« Planung

Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie | 5

3 ProjekttyPen und Prozessklassifikation

3.1 handausmaß

HändischesAusmessen vor Ort

HändischesAusmessen vor Ort

HändischesAusmessen vor Ort

Händisches MessenHändische Isometrie

Händisches Messen2D- -IsometrieCAD

Händisches Messen3D- -PlanungCAD

Prozessklassifikationen

Verlaufsisometrie(Hand)-Isometrie

Verlaufsisometrie2D- -IsometrieCAD

VerlaufsisometrieCAD-Isometrie aus 3D-Modell, Kollisionsprüfung

Detaillierung derVerlaufsisometrie biszur Fertigungsisometrie,mehrfaches nach-messen vor Ort

Detaillierung derVerlaufsisometrie biszur Fertigungsisometrie,mehrfaches nach-messen vor Ort

Detaillierung derVerlaufsisometrie biszur Fertigungsisometrie,mehrfaches nach-messen vor Ort

MaterialdispositionMaterialdispositionelektronische Stückliste

Materialdispositionelektronische Stückliste

Vorfertigung Vorfertigung-gesteuertNC

Vorfertigung-gesteuertNC

Anlieferung Baustelle Anlieferung Baustelle Anlieferung Baustelle

Vormontage / Montage Vormontage / Montage Vormontage / Montage

DokumentationDokumentationelektronisch / standardisiert

Dokumentationelektronisch / standardisiert

6 | Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie

3.2 Laserscanning

Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie | 7

Relevant für: Händisches Ausmessen Laserscanningdigitale Planung

Vergleich von Handausmaß mit der Digitalen Planung/Laserscanning aus Sicht derAnlagenbetreiber, Anlagenplaner und Kontraktoren

»Vergessene« und falsch gemesseneElemente führen zu mehrfachen Über-prüfungen und Messen vor Ort undggfs. zu Kollisionen und Änderungenbei der Montage.

Keine Messfehler, »vergessene Ele-mente« u. ä. im Aufnahmebereichdes Scanners. Aber: Möglicherweise»verschattete« Bereiche, wo ein Scan-ning nicht mehr ökonomisch ist (undErgänzung durch Handaufmaß not-wendig wird).

Anlagenbetreiber,Anlagenplaner

Messungen unter giftigen undgefährlichen Umgebungsbe-dingungen nur begrenzt möglich.

Messungen auch unter »Vollschutz«möglich, da nur Gerätebedienungerforderlich.

Anlagenplaner

Anlagenplaner Erfasst werden (nur) für die geplantenneuen Komponenten relevanten Stör-kanten, bei Bedarf auch mit »intelli-genten« Informationen. (Rohr- undArmaturenklassen usw.).

Bei nachfolgender 3D-Planungmüssen diese Informationen alle in ein3D-Modell umgesetzt werden.

Anlage wird im Aufnahmebereichzu fast 100% fotografisch und im3D-As-Built (aber nur als »Störkante«)erfasst.

Intelligente (nicht aufgrund der Stör-kantenmaße abzulesende) Informati-onen müssen später anhand vonAnlagenunterlagen oder durch Sicht-prüfung vor Ort bei Bedarf ergänztwerden.

AnlagenbetreiberAnlagenplaner

Kurze Messzeiten vor Ort erfordernKoordinierungen, i. d. R. keine odernur selten kurz stehende Gerüste.Arbeitsgenehmigungen mit Nicht-Ex-geschützten Geräten notwendig.

Mögliche lang anhaltende Messungenvor Ort erfordern Koordinierungen undlange stehende Gerüste.Einfache Arbeitsgenehmigungen in Ex-Bereichen bei Verwendung von Ex-ge-schützten Entfernungsmessern.

4 vergleich von handausMass Mit der digitalen Planung/laserscanning aus sicht der anlagenbetreiber, anlagenPlaner und kontraktoren

8 | Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie

Relevant für: Händisches Ausmessen Laserscanning / digitale Planung

Vergleich von Handausmaß mit der Digitalen Planung/Laserscanning aus Sicht derAnlagenbetreiber, Anlagenplaner und Kontraktoren

Ein- und Ausbaustudien,zeitliche Montage- und Demontage-simulationen im -System möglich,CADOptimierung der Planungs- undMontageabläufe

Kontraktor,Anlagenbetreiber

»Differenzen«, z. B. im Stahlbau,machen Passlängen notwendig

Sehr hohe Genauigkeit über mehrereEbenen und Räume ermöglicht u. a.optimierte Vorfertigung (z. B. ohnePasslängen) und weniger Montagenähtevor Ort

Anlagenplaner,Anlagenbetreiber

Anlagenplaner,Anlagenbetreiber

Jede Änderung und Variante bedarfder zusätzlichen Messung vor Ort.

Änderungen und Varianten werdenin der -Planung simuliert.CADRevisionierungen und Änderungenohne erneute Vor-Ort-Messungmöglich.

Anlagenbetreiber,Anlagenplaner

Visuelle Kollisionskontrolle gegenüberAs-built-Zustand und geplantem3D-Modell in der -Planung.CAD

Kollisionsüberprüfung muss durch(Nach-)Messen vor Ort und Simulation(gedachtes Einbringen) des 3D-Modellserfolgen.

Ein- und Ausbaustudien, zeitlicheMontage- und Demontagesimula-tionen im -System möglich,CADOptimierung der Montageabläufe

Kontraktor,Anlagenbetreiber

Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie | 9

5 kosten-nutzen-analyse

Bei dieser Analyse wurden exemplarisch je 3 Projekte untersucht.

ergebnisse:

Kostenvorteil 15% – 40% (in Einzelfällen 60% – 70% und mehr), bei Berücksichtigung von Stillstandszeiten erheblich mehr.

Zeitersparnis 15% – 40% (in Einzelfällen 50% und mehr)

3D-Laserscanning und digitale Anlagenplanung spart Zeit und Kosten. Dies führt zu verkürzten Stillstandszeiten und der Einhaltung des

Planungsbudgets.

Die Ersparnis ergibt sich je nach Projektgröße, Komplexität, Größe und Dichte der zu vermessenden Anlage. Je umfangreicher und

komplexer das Planungsprojekt desto höher das Einsparpotential gegenüber der konventionelle Aufnahmen der Anlage.

6 fazit

Der Einsatz von Laserscanning in Verbindung mit der 3D-Planung bietet nachweislich Kosten- und / oder Zeitersparnis bei gleichzeitig

geringerer Fehlerquote.

10 | Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie

7 fallbeisPiele

7.1. betriebsnahes Projekt

anforderungen / rahmenbedingungen:

– Budget: 11,4 Mio. €

– Anzahl Rohleitungen incl. EPs: ca. 350

– Anzahl M&A inkl. EP: ca. 50

– Projekt wurde händisch umgesetzt, Kosten für Laserscanningwurden nachkalkuliert

Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie | 11

7.2. kapazitätserweiterung tanklager

anforderungen / rahmenbedingungen:

– Umplanung Tanklager, Ersatz von 10 Tanks (20 m hoch)

– Planung von 50 Rohrleitungen und Stahlbauverstärkung.

– Erstellen von Ein- und Ausbaustudien Projekt wurde mittels Laserscanning und 3D-Planung umgesetzt,

händisch nach kalkuliert

Prozess Händisches Ausmessen Laserscanning

CadWorx-Planung: ca. 25.000 €,Ein- und Ausbaustudien: 2.500 €,3D-Reviews und Besprechungen: 2.000 €

Planungs-leistungen

Aufmaß (vor Ort) Ausmessen von 50 Isometrien: 18.000 €,Nachmessungen und Prüfungen vor Ort:8.000 €,Gerüste: 15.000 €

Laserscanning und Komplettmodellie-rung ca. 20.000 €

Summe ca. 61.000 € / 900 h ca. 49.500 € / 700 h

– Erstellen eines 3D-Modells ausStahlbau- und Aufstellungsplänen

– Übernahme der Isometrien in das-SystemCAD

– Einplanung von Passlängen undzusätzlichen »Sicherheitsreserven«beim Aus- und Einbau der Tanks

– Planung neuer Stahlbau– Besprechung vor Ort– ca. 20.000 €

12 | Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie

Wir bedanken uns

für die zielführende Mitwirkung bei der Erarbeitung des

vorliegenden Merkblattes Bestimmung des Mehrwertes der

3D-Laserscanning-Technologie für den Anlagenbau. Dass

dieses Dokument erarbeitet werden konnte, ist insbeson-

dere der hohen Sachkompetenz und dem Engagement der

nachfolgend aufgelisteten IAK-Mitglieder zu verdanken. Einen

maßgeblichen Anteil an der Erstellung des Dokuments haben:

Mitzsche, Steffen

AADIPLAN GmbH

Joachim Borgwart,

BASF SE

Franke, Axel

BASF SE

Weier, Frank

Weber Engineering GmbH & Co. KG

Urbansky, Andrea

Fraunhofer IFF

Mehrwert der 3D-Laserscantechnologie | 13

Impressum

Merkblatt

Bestimmung des Mehrwertes der 3D-Laserscanning-

Technologie für den Anlagenbau

Herausgeber:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h. Michael Schenk

Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Sandtorstraße 22 | 39106 Magdeburg

Telefon +49 391 4090-0 | Telefax +49 391 4090-596

ideen@iff.fraunhofer.de

www.iff.fraunhofer.de

Umschlaggestaltung:

Bettina Rohrschneider

Redaktion:

Dipl.-Phys. Sabine Szyler, Dipl.-Ing. Andrea Urbansky

Titelbild:

FASA e. V.

URN: urn:nbn:de:0011-n-4111462

Alle Rechte vorbehalten.

Dieses Werk ist einschließlich aller seiner Teile urheberrecht-

lich geschützt. Jede Ver wertung, die über die engen Grenzen

des Urheberrechtsgesetzes hinausgeht, ist ohne schriftliche

Zustim mung des Verlages und des Herausgebers unzulässig

und strafbar. Dies gilt insbe son dere für Vervielfältigungen,

Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Speicherung in

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© 09/2016 Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb

und -automatisierung IFF

Die Wiedergabe von Waren be zeich nungen und Handelsna-

men in dieser Veröffentlichung berechtigt nicht zu der Annah-

me, dass solche Bezeichnungen im Sinne der Warenzeichen-

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