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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
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
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Zustim mung des Verlages und des Herausgebers unzulässig
und strafbar. Dies gilt insbe son dere für Vervielfältigungen,
Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Speicherung in
elektronischen Sys temen.
© 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-
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