Die Modernisierung bestehender Anlagen mit dem Ziel der Effizienzsteigerung und Verlängerung der Nutzungsdauer kann durchaus attraktiv sein. Pläne und Dokumentationen für ältere Werksanlagen sind jedoch häufig unvollständig oder unzuverlässig und liegen vielleicht nur in 2D-Form vor. Mit Laserscanning können schnell aktuelle 3D-Modelle erstellt werden. Der Scanvorgang kann während des normalen Betriebs der Anlage erfolgen. Das Verfahren stört den Betriebsablauf oft weniger als konventionelle Anlagenvermessungen.

Bild: ©nostal6ie/Shutterstock.com

Viele Betriebsanlagen sind in bestimmten Teilen älter als das Personal, das sie bedient. Die Anlagen wurden im Laufe der Jahre oft erweitert oder umgerüstet. Modernisierungsprojekte werden daher häufig hinausgeschoben, da die im Betrieb eingesetzte Ausrüstung nicht mit den Archivzeichnungen übereinstimmt. Konventionelle Anlagenvermessungen sind zeitaufwendig und bei laufenden Werksanlagen oft schwierig zu bewerkstelligen. Laserscanning und hochmoderne Softwareanwendungen können hier helfen.

Mit beiden Seiten vertraut

Maschinenbauingenieur David Whittle, Business Development Manager bei Intergraph Process, Power&Marine, sind diese Probleme sowohl aus Sicht des Anlagenbetreibers als auch des Softwareanbieters bekannt: „Ich war zwölf Jahre lang bei ICI in Großbritannien tätig und war dort mit der Planung zahlreicher Sanierungs- und Neubauprojekte befasst. Aufgrund der veralteten Anlageninformationen waren Nacharbeit oder Ortsbesichtigungen oft nicht zu vermeiden. Damals begannen wir, Photogrammetrie zur Erfassung der Bestandsinformationen der Anlagen einzusetzen. Später wechselte ich zu einem Unternehmen, das sich auf Software für derartige Projekte spezialisierte. Das Hauptproblem bestand in der Datenerfassung. Diese ist nun durch die Laserscanner wesentlich einfacher geworden. Bei Intergraph haben wir ausgereifte Software zur Konvertierung der durch die Laserscanner erstellten Punktewolken in umfassende 3D-Modelle entwickelt. Darüber hinaus erstellen die Scanner fotorealistische Bildaufnahmen, sodass die Besichtigung der Anlage praktisch vom Schreibtisch aus möglich ist.“

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Virtueller Rundgang

Dieser Prozess beginnt mit einer Aufnahme der Anlage durch einen Laserscanner von Leica Geosystems. Jeder Scanvorgang dauert etwa fünf Minuten, während derer Millionen von Datenpunkten erfasst werden. Mit Laufzeitmessungen im Time-of-Flight-Verfahren können die Scanner je nach Modell in einem Bereich von über 200 Metern millimetergenau arbeiten. Die tragbare Ausrüstung kann schnell zwischen den Scanstationen hin- und hertransportiert werden. Durch die hohe Reichweite des Lasers muss nicht in der Nähe gefährlicher Vorrichtungen gearbeitet werden, Tätigkeiten in der Höhe können minimiert werden. Mit der kostenlosen Leica-Truview-Software werden die Scandaten als Punktewolke dargestellt, wobei jedes Pixel eine x-, y- und z-Koordinate hat. Die Punktewolke kann für Messungen und Vergleiche mit bestehenden CAD-Modellen der Anlage herangezogen werden, selbst wenn kein neues 3D-Modell erzeugt wird. Zusammen mit den Bildaufnahmen ermöglichen die Daten aus der Punktewolke einen virtuellen Rundgang durch die Anlage von einer Scanstation zur nächsten sowie die Durchführung von Messungen. Mit all diesen präzisen Informationen können Risiken deutlich verringert und kostspielige Fehler bei der Planung von Anlagenmodernisierungen vermieden werden.

Punktewolke auf See

David Whittle sagt: „Das australische Unternehmen Woodside ist ein großer Eigentümer und Betreiber von FPSO-Schiffen (als FPSO bezeichnet man die schwimmende Förderung, Lagerung und Entladung). Das Unternehmen hatte ein bestehendes FPSO erworben, das nun umgerüstet werden musste. Es lag zwar – auf 360.000 Dokumente verteilt – eine ausführliche Dokumentation des Schiffes vor, ein 3D-Modell war allerdings nicht vorhanden. Daher wurde ein Vermessungsunternehmen beauftragt, einen vollständigen Laserscan des 50 Kilometer vor der westaustralischen Küste auf Anker liegenden FPSO-Schiffes durchzuführen. Anschließend wurden die Punktewolken mithilfe von SmartPlant Fusion – einer Intergraph-Lösung, mit der Benutzer umfangreiche Bestände an technischen Daten und Dokumenten durchsuchen, erfassen, organisieren, verlinken und visualisieren können – mit den Schaltplänen, Textdokumenten und Spreadsheets verknüpft. SmartPlant Fusion ist über ein Webportal verfügbar, sodass alle an dem Umrüstprojekt beteiligten Planer und Auftragnehmer auf einheitliche, korrekte Daten zugreifen konnten. So konnten im Laufe des Projekts sowohl die Vorlaufzeiten als auch Kosten gesenkt und Fehler vermieden werden. Und all dies war sogar ohne ein komplettes 3D-Modell möglich.“

Ein 3D-Modell erstellen

Gegebenenfalls besteht der nächste Schritt in der Erstellung eines 3D-Modells mit der 3D-Designlösung Intergraph Smart 3D. Bei umfangreichen Projekten kann die gesamte Anlage modelliert werden. Bei kleineren Anlagenerweiterungen reicht es vielleicht aus, lediglich die einzubindenden Anlagenteile zu modellieren, um Konflikte aufzudecken und die effiziente Rohrleitungsplanung zu unterstützen. Das 3D-Modell lässt sich ganz einfach erstellen. Der Anwender klickt dazu auf eine Komponente wie etwa eine Rohrleitung. Daraufhin ermittelt die Software automatisch die Nennweite, Position und Richtung und fügt weitere Elemente ein, zum Beispiel Bögen und T-Stücke. David Whittle sagt: „Einer unserer Kunden hat kürzlich eine aktuelle Dokumentation für eine Raffinerie in Osteuropa erstellt. Dabei wurde zunächst die komplette Werksanlage gescannt, dann wurden 3D-Modelle der 173 Rohrleitungen erstellt. Diese Modelle enthielten genaue Angaben zu allen Rohrleitungskomponenten und Anschlussstutzen und so weiter.

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Sie wurden außerdem zur Erstellung isometrischer Zeichnungen sowie auch als Vorgaben für die zur Rohrspannungsanalyse eingesetzte Software verwendet. Insgesamt wurde in kurzer Zeit ein umfassendes Paket erstellt. Diese präzisen Modelle, Punktewolken und Bildaufnahmen stehen nun allen autorisierten Nutzern für vielfältige Anwendungsbereiche zur Verfügung – vom gewöhnlichen Betriebsablauf über die Wartung und Instandhaltung bis hin zur Planung – und bieten während der gesamten Lebensdauer der Anlage einen optimierten Datenzugriff. Die Effizienz und Präzision des Laserscannings stehen im deutlichen Gegensatz zu den frustrierenden Erfahrungen mit manuellen Anlagenvermessungen, mit denen ich zu Beginn meiner Laufbahn zu tun hatte. Ich habe auch schon einige eher außergewöhnliche Einsatzbereiche für 3D-Scans erlebt, wie etwa die Dokumentation von historischen Gebäuden oder Tatorten oder die Unterstützung von Spezialeffekten in der Filmindustrie.“

Ein 3D-Modell aktualisieren

In manchen Fällen kann statt der Erstellung eines völlig neuen 3D-Modells ein vorhandenes 3D-Modell mit der Punktewolke und der Software Smart 3D verifiziert und aktualisiert werden. So können Bestandsunterlagen einer Anlage effizient beschafft und Abweichungen des Istzustands von der Planung ermittelt werden. Werden solche Abweichungen nicht rechtzeitig dokumentiert, können sie kostspielige Fehler nach sich ziehen, wenn die Anlage zu einem späteren Zeitpunkt umgerüstet werden soll. Elemente wie Kabelkanäle, Stahlbauteile oder Rohleitungen werden häufig vor Ort zusätzlich eingebaut, ohne dass dies den Anlagenplanern mitgeteilt wird.

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