Virtual Reality in der Fabrikplanung : Analyse des aktuellen Fabrikplanungsprozesses sowie Entwicklung und Integration eines Prozesses zur VR-Visualisierung von Planungsergebnissen

Abstract

Der Fabrikplanungsprozess stellt einen äußerst komplexen und stark interdisziplinären Vorgang dar, an dem neben dem Projekt-Kernteam viele weitere Stakeholder beteiligt sind. Dieser Prozess kann in einzelne Phasen unterteilt werden, die allerdings nicht immer einheitlich definiert sind und in denen die unterschiedlichsten Methoden und Werkzeuge zum Einsatz kommen. Durch den technologischen Fortschritt hat Virtual Reality mittlerweile eine so hohe Technologiereife erreicht, dass der Einsatz als zusätzliches Tool im Fabrikplanungsprozess durchaus Sinn machen kann. Es ist allerdings unklar, in welchen Phasen VR als sinnvolle Unterstützung eingesetzt werden kann, wie VR-Visualisierungen ausgehend von der verwendeten Fabrikplanungssoftware erstellt werden können sowie welche Auswirkungen auf den Fabrikplanungsprozess dadurch zu erwarten sind. In dieser Arbeit wird deshalb zu Beginn der Fabrikplanungsprozess im Detail analysiert und ein einheitliches Phasenmodell definiert. Zusätzlich werden die technologischen Grundlagen von Virtual Reality erörtert, notwendige Software für VR vorgestellt sowie der State-of-the-Art in der Fabrikplanung und ähnlichen Einsatzgebieten recherchiert. Da keine definierten Vorgehensmodelle für die Erstellung von VR-Erfahrungen aus Fabrikplanungsanwendungen existieren, werden in einem Workshop Anforderungen, die ein solches Vorgehensmodell erfüllen soll, als Entwicklungsgrundlage definiert. Ausgehend von diesen Anforderungen sowie der vorgestellten VR-Software werden drei Vorgehensmodelle zur VR-Visualisierung von Planungsergebnissen aus Vistable, Plant Simulation und Autodesk Factory Design Utilities entwickelt und hinsichtlich dem Erfüllungsgrad dieser Anforderungen bewertet. Die beiden am besten bewerteten Vorgehensmodelle werden in vier Use Cases einem Praxistest unterzogen sowie den Fabrikund Lagerplanern von der Fraunhofer Austria Research GmbH vorgestellt. Mit Hilfe von Fragebögen und Experteninterviews werden zum Abschluss dieser Arbeit die zu erwartenden Potentiale durch den Einsatz von VR im Fabrikplanungsprozess, mögliche Einsatzphasen im definierten Fabrikplanungsprozess sowie bevorzugte Einsatzszenarien ermittelt. Zusätzlichen werden aber auch Verbesserungsvorschläge für VR-allgemein und die entwickelten Vorgehensmodelle sowie noch zu bewältigende Herausforderungen beim Einsatz von VR abgefragt und dokumentiert. Das Ergebnis dieser Arbeit ist, dass zwei der entwickelten Vorgehensmodelle in der Praxis anwendbar sind und der Einsatz von VR in der Fabrikplanung durchaus sinnvoll sein kann. Wie sehr allerdings VR diesen Planungsprozess verändern wird, hängt stark von zukünftigen Entwicklungen im Hardund Software-Bereich dieser Technologie ab und muss in realen Fabrikplanungsprojekten ausgetestet werden.

The factory planning process is an extremely complex and highly interdisciplinary procedure, involving many other stakeholders in addition to the project core team. This process can be divided into single phases, which are often not defined uniformly and in which a wide variety of methods and tools are used. Due to the technological progress, Virtual Reality has reached a high technological maturity degree, so the use of it as an additional tool can certainly make sense. However, it is not clear, in which phases VR can be used meaningful as an additional tool. Furthermore, it is not clear, how VR-visualizations can be created based on the factory planning software and what effects can be expected on the factory planning process. At the beginning of this thesis, the factory planning process is analysed in detail and a phase model is defined. Additionally, the basics of Virtual Reality are discussed from a technological view, software for Virtual Reality is presented and the state-of-the-art of VR in the factory planning process and related fields of application is investigated. Due to the fact, that there are no standardized procedure models for the generation of VR-experiences from factory planning applications, the requirements, which should be fulfilled from such a procedural model, are defined in a workshop as a development basis. Based on the software for VR and the requirements, three process models for VR-visualization out of Autodesk Factory Design Utilities, Vistable Touch and Plant Simulation are developed. These process models are evaluated with regard to the degree of fulfilment of these requirements. The two best rated procedural models are tested in practice in four use cases and are presented to the factory and warehouse planners at Fraunhofer Austria Research GmbH. At the end of this thesis, questionnaires and expert interviews are used to determine expected potentials due to the use of VR in the factory planning process, possible operational phases in the defined factory planning phase model as well as preferred application scenarios. Additionally, suggestions for improvements for VR in general and the developed procedural models as well as challenges to overcome before using VR are queried and documented. The result of this work is, that two of the developed process models are applicable in practice, and that the use of VR can be helpful in the factory planning process. However, it is not clear, how much VR will change the planning process. This depends on future developments in the hardware and software sectors of this technology and VR has to be tested in real factory planning projects.