Use Cases & Demos

Im Zeitraum von 2018-2021 wurden in Workshops die Marktgegebenheiten, Technologien und Standards analysiert und Erfahrungen der unterschiedlichen Disziplinen ausgetauscht. Darauf aufbauend entwickelte das Konsortium drei Use Cases (Anwendungsfälle), die exemplarisch relevante Fragestellungen und die Schnittstellen zwischen Planung, Fertigung und Gebäudebetrieb thematisieren:

Use Case 1: Monitoring im Gebäudebetrieb und Wartungsunterstützung

Beispiel von überwachten Fassaden

Use Case 1 thematisiert die einfache Verfügbarkeit und Visualisierung von live Mess- und Prüfdaten am Gebäude mittels des digitalen Zwillings durch Nutzung von Edge-Cloud- und Cluster-Computing-Technologien.

Druckentspannte, mehrschalige Fassadenelemente versprechen eine langjährige, wartungsarme Nutzung. Um den Kunden eine nutzungsoptimierte und zielgerichtete Wartung anbieten zu können, werden die Zustände der Glaselemente kontinuierlich überwacht. Die Aufnahme von Temperatur-, Feuchte- und Luftdruckwerten ermöglicht zudem eine detailliertere Aufzeichnung von Wetterdaten für die Gebäudesteuerung. Die gemeinsame Nutzung der Messdaten von Nutzern, Betreibern, Produktherstellern und Planern ist ein exemplarischer Anwendungsfall für die Entwicklung und Pflege eines gemeinsamen digitalen Zwillings.

Der  Use Case wurde genutzt, um die Grundfunktionalitäten der digitalen Plattform (Hardwareanbindung, Rechte- und Rollenverwaltung, Datenschutz und Sicherheit) zu entwickeln, Auswertealgorithmen zu implementieren und erste individuelle Dienste mit AR-Technologien umzusetzen (Visualisierung am 3D Modell, Remote Access zur Wartungsunterstützung). Die erforderliche Hardware-Infrastruktur wurde auf Basis bestehender Technologien umgesetzt.

Use Case 2: Qualitätssicherung

Beispiel von Schweißarbeiten und einer virtuellen Schweißprüfung in der Fertigung

Use Case 2 beinhaltete eine virtuelle Schweißprüfung und die Dokumentation in der Fertigungshalle sowie mobil auf der Baustelle, um Präsenzzeiten von Prüfern zu reduzieren und einen durchgängigeren, effektiven Ablauf bei der Herstellung und Prüfung von geschweißten Stahlbauteilen zu realisieren

Die Prüfung erfolgte durch eine Remote-Prüfung der Schweißnähte auf Basis eines möglichst genauen digitalen Zwillings der Schweißnaht. Dabei wurden sowohl alle Informationen zur geplanten und tatsächlichen Geometrie, zum Basismaterial, den verwendeten Werkzeugen und Maschinen, den Einstellungsparametern sowie sämtliche Mess- und Scandaten zur besseren Prüfung und zur lückenlosen Dokumentation bereitgestellt. Der Use Case untersuchte damit auch die Leistungsfähigkeiten neuer Computer Vision-Technologien für die Anwendung bei schwierigen Fertigungsbedingungen für verantwortungsvolle Qualitätssicherungsaufgaben.

Use Case 3: AR-Montageunterstützung

Beispiel eines Gitterschalen-Puzzles auf der Baustelle

Use Case 3 thematisierte die effektivere und effizientere Montage durch digital gestützte Werkzeuge sowie die flexible und sichere Verwendung in rauer Baustellenumgebung.

AR-Techniken in Schutzbrillen können zukünftig Unterstützung bei der Orientierung auf der Baustelle geben und Zusatzinformationen liefern, die heute beispielsweise auf Plänen dokumentiert und kommuniziert werden.

Im Anwendungsfall wurde die Prozesskette von der Montageplanung, der Logistik bis hin zur Montageunterstützung anhand einer Gitterschalenkonstruktion gezeigt. Den Monteuren wurden neben der Montagesequenz, der Identifikation und Lokalisierung richtiger Bauteile und Werkzeuge auch die Dokumentation von Arbeitsschritten, wie das Verifizieren korrekter Bauteillage oder korrekter Anzugsmomente von Schrauben ermöglicht. Zusätzlich erfolgte durch Remote Access, beispielsweise des Prüfingenieures eine Live-Prüfung, der Live-Abgleich mit dem Tragwerksmodell oder die Abnahme von Teilleistungen.

Anhand dieser Anwendungsfälle wurden während des Forschungszeitraums Techniken, Dienste und Anwendungen entwickelt und in Demos sowie in der Demolandschaft gezeigt.

Demos

Zu jedem Use Case sowie zu den beschriebenen Aufgabenbereichen sind Demos erarbeitet worden, die relevante Funktionen an kritischen Schnittstellen nachvollziehbar machen, die Systeme anwendungsbezogen integrieren und die Techniken und Lösungswege in exemplarischen Anwendungen zeigen. Damit werden sinnvolle Techniken, Dienste und Anwendungen durch die Demos sowie am Demobauwerk evaluierbar:

Use Case 1: Monitoring im Gebäudebetrieb und Wartungsunterstützung

  • Demo: Monitoring von Fassaden im Gebäudebetrieb mit Sensornetzen und Cloud-Cluster // Video-Clip
  • Demo: Rechen- und bandbreiteintensive Dienste im Gebäude mit 5G Funktechnik und Edge-Cloud-Infrastruktur // Video-Clip
     

Use Case 2: Qualitätssicherung in der Fertigung

  • Demo: Zugänglichkeitsprüfung bei Stahlbaukonstruktionen und Dokumentation // Video-Clip
     

Use Case 3: AR-Montageunterstützung auf der Baustelle

  • Demo: Positionierung und Toleranzabgleich bei der Montage von Stahlbauteilen // Video-Clip
  • Demo: Informations- und Kommunikationstechnik auf der Baustelle // Video-Clip
  • Demo: Flexibel einsetzbare 5G Funkzugangspunkte auf der Baustelle // Video-Clip
  • Demo: 5G-basierte Lokalisierung durch Mehrantennensystemen // Video-Clip
  • Demo: Vernetzte Planung und Montage-Unterstützung bei Gitterschalen-Konstruktionen // Video-Clip