Use Cases & Demos

Nachdem das Forschungsprojekt im Juni 2018 seinen offiziellen Kick-off hatte, wurden in weiteren 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.

Neuartige 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. So soll der Use Case genutzt werden, 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 wird auf Basis bestehender Technologien umgesetzt.

Use Case 2: Qualitätssicherung

Beispiel von Schweißarbeiten und einer virtuellen Schweißprüfung in der Fertigung

Use Case 2 beinhaltet 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 soll durch eine Remote-Prüfung der Schweißnähte auf Basis eines möglichst genauen digitalen Zwillings der Schweißnaht erfolgen. Dabei werden 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 bereitstellt. Der Use Case untersucht 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 thematisiert 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. So soll im Anwendungsfall die Prozesskette von der Montageplanung, der Logistik bis hin zur Montageunterstützung anhand einer Gitterschalenkonstruktion gezeigt werden. Den Monteuren werden 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 soll durch Remote Access, beispielsweise des Prüfingenieures eine Live-Prüfung, der Live-Abgleich mit dem Tragwerksmodell oder die Abnahme von Teilleistungen erfolgen.

Anhand dieser Anwendungsfälle werden während des Forschungszeitraums Techniken, Dienste und Anwendungen entwickelt und in Demos sowie am Demobauwerk 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