Entwicklung einer Applikation zur Fabrikplanung mit Hilfe der Microsoft HoloLens

Mit der Idee, eine Applikation für die HoloLens zu entwickeln, die eine Planung für den Bau von Fabriken auf der AR-Brille von Microsoft zulässt trat die A+I Fabrikplanung GmbH an uns heran. Hierbei sollte die App sowohl eine grobe Planung zulassen, als auch die Daten für den Export vorbereiten, damit diese im Anschluss in bestehende Programme integriert werden können. Bei der Planung soll es möglich sein, in die Fabrik zu gehen und Daten von 3D-Modellen auf die HoloLens zu laden, damit die Planung vor Ort über die AR-Brille erfolgen kann. Augmented Reality soll ein fester Bestandteil in der Planung werden und die Planung vereinfachen, indem unter anderem geladene Objekte mit Hilfe von Gesten im Raum platziert werden können. Ebenso soll eine Rotation, Skalierung und das Verschieben der Objekte im Raum möglich sein. Es sollte eine Digitalisierung der Aufnahme vor Ort bzw. eine Datensammlung für die bereits existierenden Pläne gestaltet werden.

Ziel war es, eine Fabrik oder den Bau eines Gebäudes direkt vor Ort planen zu können und so die Planung unter Realbedingungen zu ermöglichen. Durch die Anwendung soll zudem die Planung standortungebunden und bei Bedarf auch per Remote erfolgen. Die Planung auf der HoloLens muss im Anschluss als 3D-Objekt exportiert werden, damit die Planung, die auf der HoloLens vor Ort stattfindet, in die Pläne eingearbeitet werden kann und den reibungslosen Ablauf ermöglicht.

Fabrikplanung für die Praxis

Das Unternehmen wünschte sich eine Applikation, die eine einfache Planung vor Ort ermöglicht und auf diverse Szenarien anwendbar ist. So soll zum Beispiel der Neubau einer Fabrik unterstützt werden und gleichzeitig die Anwendung bei existierenden Werken möglich sein. Hier ist das Szenario vorstellbar, dass neue Maschinen dazu kommen, Kabel verlegt werden müssen oder die Pläne nicht mehr vorhanden sind. Für diese Fälle soll die HoloLens zum „scannen“ in der Fabrik eingesetzt werden. Mit Hilfe der Brille wird sozusagen eine Bestandsaufnahme gemacht, welche Objekte bereits vorhanden sind und diese Objekte dann entsprechend platziert. Im Anschluss können die aufgenommenen Daten dann in einen Plan umgewandelt werden.

A+I Fabrikplanung GmbH

Seit 1978 realisiert die A+I Fabrikplanung GmbH Projekte im Bereich der Fabrikplanung und ist seit 1999 QS-zertifiziert nach ISO 9001; 2015.

Von der CAD-Dokumentation bis zur kompletten Koordination des Layouts unterstützt A+I Fabrikplanung GmbH die Planung. Innovative Visualisierungsmethoden ermöglichen die einfache und schnelle Planung und sichern die Fabrikplanung bereits vor Realisierung des Bauvorhabens. Der Einsatz virtueller Methoden schafft ein völlig neues Erlebnis unter realen Bedingungen.

Zum Portfolio zählen unter anderem Fabrikplanung, CAD-Dokumentation, Layoutkoordination, Bauüberwachung und der Einsatz von Virtual und Augmented Reality.

Herausforderungen aus den Projekten und Anspruch an die HoloLens

Die Herausforderungen bzw. Anforderungen an die App wurden damit immer größer. Der Einsatz im laufenden Betrieb soll unterstützt werden, indem die Planung auch auf Entfernung funktioniert. So können teure Bandstops, die durch Berührung von Lichtschranken passieren können, vermieden werden. Die platzierten 3D-Modelle werden im Anschluss zusammengefasst und als FBX-Datei exportiert, damit können sie auf beliebigem Wege ausgetauscht und später zur Planung weiterverarbeitet werden. Die Anforderungen zeigen, dass mit der HoloLens die Planung direkt zu Beginn vereinfacht werden soll. Mit der HoloLens wird ein grober Plan erstellt, welcher im fortlaufenden Prozess immer weiter verfeinert wird. Von der groben Anlagenplanung bis hin zur Verlegung von Einzelteilen soll die Planung über die HoloLens möglich sein. Gleichzeitig muss darauf geachtet werden, dass der 3D-Daten Standard eingehalten wird, damit die Daten der AR-Anwendung problemlos mit den bereits vorhandenen Daten zusammengebracht werden können.

Für die Entwicklung der Applikation bedeutet das, dass ein Import von 3D-Objekten auf der HoloLens erstellt wurde, diese werden in sogenannten Assetbundles vorbereitet und zur Laufzeit geladen. Beliebige 3D-Modelle aus beispielsweise Kundendaten können über ein Unity-Editor-Tool eingespielt und als Assetbundle exportiert werden, damit diese auf der HoloLens als Datei abgelegt werden können.

Über die App selbst besteht die Möglichkeit, einen Scannvorgang (mit Referenzpunkt) durchzuführen, da diese über Spatial Mapping verfügt. Hierüber wird der Boden erkannt und ermöglicht so das Platzieren von Objekten. Der Raum wird über die Anwendung auf der HoloLens gescannt und entspricht dem Ankerpunkt.

Über Auswahlfenster im Sichtfeld der HoloLens können 3D-Objekte ausgewählt und platziert sowie modifiziert werden. Damit ist die grobe Planung über die Brille möglich. Die Steuerung erfolgt, wie bei der HoloLens üblich, über Gesten und vereinfacht auf diese Weise die Fabrikplanung.

Um die Planung der HoloLens mit der bisherigen Planung zu vereinen werden die Daten exportiert. Die Planung an der HoloLens selbst erfolgt mit 3D-Objekten, damit diese dann problemlos in die ursprüngliche Planung integriert werden können. Dadurch entstehen keine Differenzen in der Speicherung der Daten und die Planung kann mit neuen und alten Daten gemeinsam auf den aktuellsten Stand gebracht werden.

Die Herausforderung des Projektes bestand zum einen, in der Entwicklung der Applikation selbst, zum anderen in der Möglichkeit, die Daten für die Weiterverarbeitung zu exportieren.

Unsere Leistungen

  • Import Export Tool
  • Applikation
A+I Fabrikplanung GmbH - 19042018-Mobile-30KB, generic.de AG

Technischer Überblick

  • .NET
  • Unity (Editortool)
  • UWP

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