ViCo-Twin- der digitale Zwilling für die kollaborative remote Inspektion von technischen Anlagen

Für die Sicherstellung der Betriebssicherheit von Maschinen und Anlagen ist eine regelmäßige Inspektion erforderlich. Besonders für die Betreiber von Abwasseranlagen, die damit eine kritische Infrastruktur verantworten, wird eine Inspektion zu einem obligatorischen Prozess. Dabei entsteht allerdings ein hoher Betriebsaufwand, insbesondere wenn eine große Anzahl dieser Anlagen vor Ort inspiziert werden müssen. So wurde in einer Wirtschaftlichkeitsevaluation der Betriebsaufwand für 100 Anlagen berechnet. Im Ergebnis lagen 86.400 km Fahrtweg, 1.760 h Fahrtzeit und 18.352 kg CO2-Ausstoß im Jahr vor. Um die optische Inspektion effizienter zu gestalten, kann eine virtuelle Inspektion mittels Virtual Reality Brille als Lösung eingesetzt werden. Ermöglicht wird das im Zusammenspiel mit einer VR-Brille, einer 360° Kamera und einem IoT-System. Das folgende Szenario beschreibt das Zusammenwirken und die Funktion dieser Komponente:

In regelmäßigen Abständen fährt das Betriebspersonal zu den abgelegenen Kläranlagen, Pumpwerken und Regenüberlaufbecken, um sie zu inspizieren. Im Mittelpunkt dieses Vorgangs steht vor allem die optische Inspektion, sprich das Personal überprüft mit eigenen Augen die Gegebenheiten und den Zustand der Anlage vor Ort. Statt nun mit dem Auto zur Anlage zu fahren, setzt das Personal in der Leitwarte oder im Home Office die VR-Brille auf und nimmt eine völlig ortsunabhängig optische Inspektion vor. Die digitale Brille verbindet sich mit der vor Ort installierten 360° Kamera, aus deren Perspektive das Gefühl vermittelt wird, dass man direkt vor der Anlage steht. Das ist der Vorteil der Immersion, die eine VR-Brille mit sich bringt und damit das Eintauchen in die Umgebung meint. Damit wird eine zeitgleiche und sofortige Ansicht der zu inspizierenden Anlage ermöglicht.

Damit der Betriebszustand der Anlage vollumfänglich beurteilt werden kann, bedarf es gleichzeitig der Einsicht in die Betriebsdaten. Dazu wurde ein digitales Abbild (Digitaler Zwilling) konstruiert, welches in der VR-Applikation eine Interaktion mit der Anlage ermöglicht. In dem der Anwender mit den dazugehörigen VR-Controllern auf ein Bauteil der Anlage klickt, erscheint ein Dashboard, welches die Betriebsdaten in Echtzeit anzeigt. Die visuellen Graphen und Diagramme erleichtern das Monitoren der Anlage und können die zeitliche Entwicklung der Betriebsdaten nachvollziehen. Der Zugriff auf die Bild-, Video- und Betriebsdaten erfolgt über eine zentrale Datenbank (Cloud). Abbildung 1 veranschaulicht am Beispiel einer Klärschlammanlage die optische und datenbasierte Inspektion über eine Virtual Reality Brille.

Abbildung 1: Mit einem Klick auf die jeweiligen Bauteile werden die Betriebsdaten in Echtzeit angezeigt.

Betriebssicherheit und Reduzierung des Betriebsaufwands als Kundennutzen

Das Pilotprojekte an einer Klärschlammanlage wurde bei einem Entsorgungsverband auf eine Kläranlage und ein Pumpwerk übertragen. Der Mehrwert dieser Lösung liegt in der Erhöhung  der Betriebssicherheit der Abwasseranlagen bei einer gleichzeitigen Reduzierung des Betriebsaufwands. Mit der Sicherstellung der Betriebssicherheit wird die Gefährdung der Umwelt und damit auch der gesellschaftlichen Grundversorgung ausgeschlossen. Würde beispielsweise eine Drosseleinrichtung für die Weiterleitung des Abwassers ausfallen, sind umweltschädliche Entlastungen in Gewässern die Folge, welches sich auch auf die Trinkwasserversorgung auswirken könnte. Um diesen Gefahren nachzugehen, ist das Personal einmal die Woche auf die Anlage hinausgefahren. Das kann nun regelmäßig und ortsunabhängig über eine VR-Brille erfolgen. Damit wird die Frequenz des „Draufschauens“ erhöht, ohne einen höheren Betriebsaufwand zu verursachen. Insbesondere im Falle von Unwetterereignissen ist ein schneller Blick durch die Brille sinnvoll. Dennoch bleiben einige Fahrten zu den Anlagen erforderlich, um Wartungsarbeiten durchzuführen oder Proben für die Laboranalyse zu entnehmen. Jede eingesparte Fahrt reduziert gleichzeitig den Zeitaufwand und die CO2-Emission, die damit anfällt. Das Personal wird entlastet und kann seine Zeit für produktivere Arbeit aufwenden, statt ganztägig die Anlagen zu befahren und sie vor Ort zu inspizieren.

Tomas Cerniauskas

Digitization Professional am August-Wilhelm Scheer Institut.

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