Modernizovat, rozšiřovat, optimalizovat a následně zavádět nové technologie se už nedá s papírem a tužkou v ruce, s týmem expertů, bez dostatečně přesných vstupních informací. Důležitou roli při projektování logistických a výrobních systémů hraje i samotný prostor, do kterého se dané technologie projektují. Ze zkušeností víme, že pro efektivní a bezchybné rozhodování nelze použít pouze 2D layouty, které existují a jsou ve většině případů v mnohém neshodné s realitou, a ani makety strojů a zařízení. Ale jakým způsobem získat data, která budou totožné s realitou?

Jednou z možností jak dostat realitu do počítače je technologie laserového skenování, pomocí které se dá velmi přesně zachytit skutkový stav projektovaných prostor. Takto připravené informace, jsou nejen základem pro bezchybné rozmístění technologií, ale i podkladem pro projekční týmy, které do daných prostorů plánují potrubní a elektrické rozvody, odsávání a klimatizaci, jakož i pro statické propočty ocelových konstrukcí.

Použití technologie laserového skenování výrazně snižuje riziko chyb při projektování z důvodu správných skutkových informací, podporuje tak správné rozhodování.
 

1. krok 3D Laserové skenování

Laserové skenování je pokroková technologie, pomocí které víme rychlým a přesným způsobem zaměřit stávající stav prostředí kolem nás. Ve spojení s průmyslovou výrobou nám přináší vysoce účinný nástroj v podobě digitalizace výrobních hal a zařízení. Samotný princip laserového měření spočívá ve speciálním laserovém snímači, který dokáže zaměřit prostor kolem sebe s několik milimetrovou přesností. Za krátkou dobu víme zaměřit několik milionů bodů. Výstupem měření je sken, tzv. mračno bodů (point cloud), což je ve skutečnosti 3D fotografie snímaného prostoru či objektu, kde každý jeden bod obsahuje i prostorovou informaci ve formě XYZ souřadnic. Na zaměření výrobní haly je třeba udělat měření z několika pozic, aby se dosáhlo zaměření všech potřebných objektů. Jednotlivé skeny se pak registrují, čímž vznikne jeden komplexní, navzájem propojený model. Celý model si můžeme představit jako puzzle skládačku, kde jednotlivé díly skládačky představují skeny, které když se poskládají dají dohromady obrázek, v tomto případě 3D model výrobní haly. Shromážděné informace obsahují data tak budov, jako i ocelových konstrukcí, potrubních a elektrických rozvodů, strojů a zařízení. Takto nachystaný model je základem pro další zpracování, kterým je modelování, čili změna mračen bodů na objektově orientovaný CAD model.

Přínosy laserového skenování:

• minimalizace sběru dat až o 98% oproti klasickým metodám měření
• vysoká efektivita měření (120.000 měření za sekundu) při minimálních nepřesnostech
• vysoká přesnost měření (2 mm)
• používaný typ laseru je oku neškodný
• měření probíhá bez přerušení výroby a za plného provozu
• zvýšení bezpečnost.

 
2. krok Modelování

CAD modelování je proces, při kterém se zaměřené data z laserových skenerů, tj mračna bodů, transformují do CAD rozhraní. Při tomto procesu se tvoří logická struktura 3D modelu, který obsahuje objekty budov, konstrukcí, strojů, zařízení, potrubí, či ostatních objektů. Vznikne tak reálný trojrozměrný CAD model, který je podkladem při rekonstrukčních pracích, při plánování a rozvrhování výroby, jako i při simulaci výrobních procesů.
Tvorba objektových knihoven je jedním z výstupů samotného CAD modelování. Virtuální model můžeme rozdělit na pevné objekty, jako jsou budovy, konstrukce, potrubí, které nám tvoří tzv. omezení, nebo překážky při plánování. Ostatní objekty, které se dají hýbat, zařadíme do knihoven. Objektové knihovny obsahují elementy jako jsou stroje, zařízení, technologické palety, případně výrobky. Transformovány data z mračna bodů jsou zpracovány do CAD dle požadavků zákazníka, který dále pracuje s reálnými výkresy ve svém softwarovém balíčku.
 
3. krok Projektování výrobních systémů vzhledem na reálná omezení

Při nepřesných a nedostatečných informacích, chybných 2D layoutu vznikají při plánování nebo projektování výrobních i logistických systémů zbytečné náklady na odstranění chyb projektování. Díky konceptu digitalizace získává zákazník jedinečný nástroj, kterým eliminuje tyto nedostatky a přináší i množství finančních, časových a jiných úspor.

 Při projektování nebo i při samotném strategickém rozhodování, kde bude umístěna jaká výroba, jak bude vypadat výrobní systém a areál podniku v budoucnosti, je velmi důležité zohlednit několik kroků:

●   Strategické záměry společnosti - kde a v čem chceme růst, jaké nové technologie budeme využívat do budoucna, kde budou naše silné stránky.

●   Jaké máme k dispozici současné kapacity, jaké jsou naše úzká místa a jak je budeme řídit.

●    Následně sjednotit požadavky na strojní technologie s technologem společnosti a zároveň dodavatelem strojních zařízení (pokud se bude jednat io nové technologie), a to hlavně z pohledu předpokládaných    cyklových časů a požadovaných výrobních změnových objemů, zároveň z pohledu dostupného prostoru,   sjednocení velikosti budoucích strojních zařízení a jejich uspořádání - vstup, výstup, rozměry požadované   plochy, robotizace pracovišť a podobně.

●   Po realizaci předchozích kroků je možné vygenerovat několik možných hrubých variant jak budou umístěny výrobní technologie, případně jak bude vypadat areál společnosti (v 2D, 3D).

●   Detailní rozkreslení a animace navrhovaných konceptů.

 
4. krok Vizualizace konečného řešení

Výsledným výstupem kromě výkresové dokumentace je i samotná vizualizace pracovišť. Celému procesu vizualizace předcházelo samotné skenování, kde se shromažďovaly údaje potřebné k zakreslení budovy výrobní haly a částečně exteriéru. Šlo hlavně o podlahy, stěny, okna, dveře, dostupné inženýrské sítě, nosné ocelové konstrukce a podvěsné jeřáby. Ve druhém kroku probíhalo samotné modelování technologie a obslužných zařízení.
 3D model je velmi užitečným nástrojem při důležitých rozhodováních projektantů technologií a pomocí takového modelu víme předem odstranit možné kolizní stavy ještě před samotnou implementací zařízení, což šetří čas i peníze.

Přínosy a odstranění rizik

Při nepřesných a nedostatečných informacích, chybných 2D layoutu vznikají při plánování zbytečné náklady na odstranění chyb projektování. Díky konceptu digitalizace získává zákazník jedinečný nástroj, kterým eliminuje tyto nedostatky a přináší i množství finančních, časových a jiných úspor.

●   Redukce nákladů pro práci v terénu až o 98%.
●   Optimalizace plánování odstraněním zdlouhavého sběru dat.
●   Zvýšení kvality díky minimálnímu množství změn v plánování a dokumentaci.
●   Zvýšení bezpečnosti - až o 90% méně prací ve výškách.
●   Efektivní rekonstrukce - až 98% méně nepředvídaných svarů potrubí a konstrukcí.
●   Zkvalitnění údržby, operací a návrhů díky snadnému přístupu ke kompletním a aktuálním  informacím.
●   Snížení času potřebného pro plánování a konstruování až o 20% díky eliminaci nepřesností.
●   Měření za plného provozu nebo v nutných případech při minimálním omezení provozu.
●   Pomoc při řešení problémů v rámci týmů, pochopení procesů a "lay-out" problémů, lepší a rychlejší  rozhodování při různých typech problémů.
●   Test bezpečnosti před instalováním nových zařízení.
●   Přesné podklady pro rekonstrukční a konstrukční práce - generování 2D výkresů, animací, řezů atd.
●   Digitální podnik "v počítači" - možnost zkoumat a analyzovat procesy na počítačovém modelu, rychlé a efektivní stavění simulačních modelů, 3D simulace ve virtuální realitě.
●   Podpůrný nástroj v různých oblastech průmyslového inženýrství - ergonomie, projektování výrobních systémů, projektování logistických systémů, analýza měření práce, podpora vývoje nových produktů a jejich uvádění na trh a pod.

 Dnes, v době digitalizace na každém kroku, si musíme uvědomit, že přesnost, dostupnost a rychlost úplných informací může být do budoucna nejen úsporou pro nás, ale v konečném důsledku se může stát naší konkurenční výhodou. Pokud bude společnost rychlejší například při vývoji nových výrobků, s nižšími náklady, může to být pro nás mnohem efektivnější než když dokážeme vyrábět levnější oproti konkurenci.

 Zdroj | iQservices/IPA Slovakia, článok uverejnený v časopise Průmyslové inženýrství 3/2011