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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fabrikplanung mit Hilfe einer
Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Bearbeiten eines um EDV-Daten
erweiterten Arbeitsumfelds.
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Verfahren
zur Fabrikplanung sind beispielsweise aus der
DE 10 2004046144 bekannt. Diese können
beispielsweise mittels geeigneter virtueller Systeme durchgeführt
werden, wobei einzuplanende Funktionsabschnitte in einer virtuellen
Welt zusammengefügt werden können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Fabrikplanung,
insbesondere ein verbessertes Verfahren zur Fabrikplanung vor Ort
zur Verfügung zu stellen.
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Die
Aufgabe ist mit einem Verfahren zur Fabrikplanung mit Hilfe einer
Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Bearbeiten eines um EDV-Daten
erweiterten Arbeitsumfeldes gelöst gemäß den
unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Das
Verfahren weist folgende Schritte auf: Bestücken eines
Realteils des Arbeitsumfelds mit Planungshilfsmitteln, Ermitteln
eines Abbilds des mit den Planungshilfsmitteln bestückten
Realteils des Arbeitsumfelds und Erweitern des Abbilds des Realteils um
einen die EDV-Daten aufweisenden Virtualteil des Arbeitsumfelds.
Die Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Bearbeiten des erweiterten
Arbeitsumfelds kann eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen des Abbilds
des Realteils, eine Erweiterungseinheit zum Erweitern des Abbilds
des Realteils des Arbeitsumfelds um einen die EDV-Daten aufweisenden
Virtualteil des Arbeitsumfelds und eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben
des um die EDV-Daten erweiterten Arbeitsumfelds aufweisen. Bei der
Aufnahmeeinheit kann es sich beispielsweise um eine gebräuchliche Digitalkamera
oder Videokamera und/oder eine beliebige andere Vorrichtung zur
mittelbaren oder unmittelbaren digitalen Bildgebung handeln. Die
Erweiterungseinheit kann beispielsweise eine entsprechend eingerichtete
Vorrichtung zur Verarbeitung des Abbilds des Realteils und des Virtualteils
aufweisen. Bei der Ausgabeeinheit kann es sich um eine beliebige
Darstellungseinheit zur Wiedergabe von digitalen Inhalten, beispielsweise
einen Bildschirm, eine transparente Sichtbrille und/oder eine beliebige
andere Vorrichtung handeln. Eine Fabrikplanung kann beispielsweise
im Rahmen eines Workshops, bei dem sich mehrere Planer vor Ort in
einer noch leeren Fabrikhalle treffen, durchgeführt werden.
Dazu können Planungshilfsmittel zur Orientierung in der
noch leeren Fabrikhalle angeordnet werden. Vorteilhaft kann eine
solche Anordnung der Planungshilfsmittel mittels der Aufnahmeeinheit
zu dem digitalen Abbild des Realteils des Arbeitsumfeldes verarbeitet
werden. Vorteilhaft kann dieses Abbild des Realteils des Arbeitsumfelds
um den EDV-Daten aufweisenden Virtualteil erweitert werden. Vorteilhaft
kann die Schnittstelle zwischen realer und digitaler Fabrik verbessert werden.
Der Virtualteil kann beispielsweise Funktionselemente, beispielsweise
eine spätere Montagelinie als virtuelles Abbild enthalten.
Unter Realteil kann eine real existierende Umgebung verstanden werden.
Unter Virtualteil kann eine virtuelle Umgebung, zum Beispiel Planungsdaten
eines Fabriklayouts, verstanden werden. Unter Arbeitsumgebung kann jegliche
Art von Umgebung, real und/oder virtuell gestaltbar, also beispielsweise
der Realteil, der Virtualteil oder der um den Virtualteil erweiterte
Realteil verstanden werden.
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Eine
weitere Ausführungsform des Verfahrens weist folgenden
Schritt auf: Ausgeben des um die EDV-Daten erweiterten Arbeitsumfelds.
Vorteilhaft kann die Synthese des Realteils und des Virtualteils
des Arbeitsumfelds sofort von den durchführenden Planern
mittels der Ausgabeeinheit betrachtet und/oder bearbeitet werden,
beispielsweise ein Planungsszenario als Ganzes wahrgenommen und/oder
entsprechend verändert werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist
folgenden Schritt auf: Entfernen des Abbilds des Realteils zum Überführen
des erweiterten Arbeitsumfelds in rein virtuelle Planungsdaten. Für
den Fall einer zufriedenstellenden Anordnung und/oder Planung eines
späteren Layouts der Fabrik können die digitalisierten
Planungshilfsmittel entfernt werden, so dass ein rein virtuelles
Fabriklayout für weitere Feinplanungsschritte bereitsteht.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist
folgenden Schritt auf: Bestücken des Realteils des Arbeitsumfelds
mit EDV-lesbaren Markierungen. Vorteilhaft können die Markierungen
ebenfalls von der Aufnahmeeinheit erfasst und der Erweiterungseinheit
zur weiteren Verarbeitung und/oder Orientierung im Raum zugeführt
werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist
folgenden Schritt auf: Zuordnen der Markierungen zu den Planungshilfsmitteln.
Mittels der Markierungen können die Planungshilfsmittel im
Raum erfasst werden. Dies ermöglicht beispielsweise virtuelle
Funktionselemente direkt den Planungshilfsmitteln zuzuordnen, wobei
die virtuellen Funktionselemente mittels der Erweiterungseinheit auch
bei einer räumlichen Lageveränderung des jeweiligen
Planungshilfsmittels ebenfalls virtuell räumlich mitverändert
werden können. Dabei kann der Eindruck entstehen, dass
beispielsweise ein Verschieben des Planungshilfsmittels auch ein
Verschieben eines damit verknüpften virtuellen Funktionselements
bewirkt. Es ist also durch einfa ches Verschieben der Planungshilfsmittel
im realen Raum möglich, diese zugeordneten virtuellen Funktionselemente des
späteren virtuell verfügbaren Fabriklayouts anzuordnen.
Der entsprechende Planer kann dabei synchron mit dem entsprechenden
optischen Eindruck versorgt werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
ist vorgesehen, dass die Planungshilfsmittel ein reales Musterstück,
ein Bauteil, eine Kiste und/oder eine Arbeitskraft aufweisen. Vorteilhaft
kann so direkt ein Bauteil-Handling, beispielsweise zur Kommissionierung,
visualisiert und planerisch überprüft werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist
folgenden Schritt auf: Überprüfen vorhandener
virtueller Planungsdaten durch Erweitern des Abbilds des Realteils
des Arbeitsumfelds mit den bereits vorhandenen virtuellen Plandaten. Vorteilhaft
kann so vor Ort ein virtuelles Planungsszenario überprüft
werden. Dieses kann dazu beispielsweise von realen Personen durchschritten
werden. Außerdem ist es möglich, die bereits vorhandenen Planungsdaten
mit realen Bauteilen zu ergänzen, um beispielsweise die
erforderliche Bewegungsfreiheit beziehungsweise Zugänglichkeit
zu überprüfen und/oder eine Flächenoptimierung
durchzuführen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist
folgenden Schritt auf: Vermessen des Realteils des Arbeitsumfelds.
Vorteilhaft können Entfernungsmessungen ohne sonst übliche
Entfernungsmessvorrichtung wie beispielsweise Maßbänder,
Laserentfernungsmessvorrichtungen etc. durchgeführt werden.
Die Ergebnisse stehen ohne weitere Zwischenschritte EDV-verarbeitbar
zur Verfügung.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens weist
folgenden Schritt auf: Vermessen des Realteils des Arbeitsumfeld
durch Bestimmen einer Entfernung zwischen zwei der EDV-lesbaren
Markierungen. Vorteilhaft können die EDV-lesbaren Markierungen
im realen Raum angeordnet und mittels der Aufnahmeeinheit erfasst
werden.
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Bevorzugt
ist ferner ein Verfahren, bei dem auch Personen, die Arbeitswege
ablaufen bzw. ertigungsoperationen (wie z. B. Einlegen, Greifen,
aus der Kiste Nehmen oder dergleichen) durchführen, in das
Abbild aufgenommen werden und bei dem über Motion Capturing
diese Bewegungen, Laufwege und Zeiten, vorzugsweise automatisch,
mit in das Digitale Modell übernommen werden.
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Die
Aufgabe ist außerdem mit einer Vorrichtung zum Verarbeiten
von EDV-Daten, softwaretechnisch eingerichtet und/oder ausgelegt
zum Ausführen des vorab beschriebenen Verfahrens gelöst.
Es ergeben sich die vorab aufgezeigten Vorteile.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder
funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es
zeigen:
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1 ein
Funktionsschema einer Vorrichtung zum Erzeugen und/oder Bearbeiten
eines um EDV-Daten erweiterten Arbeitsumfelds;
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2 ein
Abbild einer mit drei Planungshilfsmitteln bestückten Fabrikhalle;
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3 das
in 2 gezeigte Abbild der Fabrikhalle, jedoch erweitert
um einen Virtualteil mit einem Türenmontagearbeitsplatz
und einer davor stehenden virtuellen Arbeitskraft;
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4 eine
dreidimensionale Detaildarstellung eines mit einer EDV-lesbaren
Markierung bestückten Planungshilfsmittels;
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5 ein
mit virtuellen vorhandenen Planungsdaten überlagertes Abbild
einer mit Planungshilfsmitteln versehenen Fabrikhalle;
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6 das
in 5 gezeigte Abbild der Fabrikhalle, jedoch zusammen
mit einer realen Arbeitskraft und einem Muster eines realen Bauteils;
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7 das
in den 5 und 6 gezeigte reale Abbild der
Fabrikhalle, jedoch zusammen mit der realen Arbeitskraft, dem realen
Bauteil und den vorhandenen virtuellen Planungsdaten nach einer Überarbeitung;
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8 ein
weiteres Abbild einer Fabrikhalle, erweitert um einen Arbeitsplatz
zur Türenmontage zusammen mit einer virtuellen Arbeitskraft;
und
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9 den
in 8 enthaltenen Virtualteil nach Entfernen des die
Planungshilfsmittel aufweisenden Realteils.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zum Erzeugen
und/oder Bearbeiten eines um EDV-Daten erweiterten Arbeitsumfelds.
Die Vorrichtung 1 weist eine Aufnahmeeinheit 3,
eine Erweiterungseinheit 5 sowie eine Ausgabeeinheit 7 auf. Mittels
der Aufnahmeeinheit 3 kann ein Abbild 9 eines
in 1 nicht näher dargestellten Realteils
des Arbeitsumfelds 11 aufgenommen werden, beispielsweise
als digitales Bild, das der Erweiterungseinheit 5 zur Verfügung
gestellt werden kann. Die Erweiterungseinheit 5 kann den
Realteil des Abbilds 9 mit einem Virtualteil 13 des
Arbeitsumfelds 11 ergänzen. Das so aus dem Abbild 9 des
Realteils und dem Virtualteil 13 zusammengesetzte des Arbeitsumfeld 11 kann
mittels der Ausgabeeinheit 7 ausgegeben beziehungsweise
sichtbar gemacht werden. Das zusammengesetzte Arbeitsumfeld 11 besteht
aus EDV-Daten, die mittels der Ausgabeeinheit 7, beispielsweise
einem Bildschirm oder einer Datensichtbrille visuell darstellbar
sind. Die Vorrichtung 1 kann eine mittels eines Pfeils 14 angedeutete
Bedienerschnittstelle zur Bedienung und/oder Steuerung der Vorrichtung 1 aufweisen.
Mittels der Bedienerschnittstelle kann beispielsweise der Virtualteil 13 bestimmt, entworfen
und/oder dessen Zuordnung zum Abbild 9 beeinflusst werden.
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2 zeigt
einen Teil einer Fabrikhalle 15. Die Fabrikhalle 15 kann
beispielsweise zur Errichtung einer Fertigung, beispielsweise einer
PKW-Fertigung, ausgelegt sein. Die in 2 dargestellte
Fabrikhalle weist noch keine Fertigung auf und ist lediglich mit
drei Planungshilfsmitteln 17 bestückt. Bei den Planungshilfsmitteln 17 kann
es sich um beliebige Attrappen, vorliegend um einfache Kisten beziehungsweise
stapelbare Paletten handeln. Die Planungshilfsmittel 17 weisen
jeweils eine EDV-lesbare Markierung 19 auf. Die Fabrikhalle 15 stellt
ein Realteil 21 eines Arbeitsumfelds 11 dar. Das
Arbeitsumfeld 11 kann beispielsweise zur Ausrichtung eines
Planungs-Workshops zur Fabrikplanung dienen. Der in 2 dargestellte
Realteil 21 des Arbeitsumfelds 11 mit den Planungshilfen 17 und
den Markierungen 19 kann mittels der in 1 schematisch
dargestellten Aufnahmeeinheit 3 digitalisiert und als das
Abbild 9, beispielsweise digitalisiert, der ebenfalls in 1 dargestellten
Erweiterungseinheit 5 zugeführt werden.
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3 zeigt
die in 2 gezeigte Fabrikhalle 15 beziehungsweise
das Abbild 9 der Fabrikhalle 15, also das Abbild 9 des
Realteils 21, ergänzt um einen Virtualteil 13.
Bei dem Virtualteil 13 kann es sich beispielsweise um einen
virtuell vorhandenen Arbeitsplatz zur Türenmontage eines
PKWs handeln. Neben dem Arbeitsplatz 23 enthält
der Virtualteil 13 noch einen Ladungsträger 25 sowie
eine vor dem Arbeitsplatz 23 stehende Arbeitskraft 27.
Vorteilhaft können mit tels der Erweiterungseinheit 5 der
Arbeitsplatz 23, der Ladungsträger 25 sowie
die Arbeitskraft 27 relativ zu den Planungshilfsmitteln 17 ausgerichtet
werden. Hierzu können die Markierungen 19 dienen.
Vorteilhaft kann ein Verrücken der Planungshilfsmittel 17 dazu
ausgenutzt werden, auch den daran angebundenen Virtualteil 13 des
erweiterten Arbeitsumfelds 11 mit zu verrücken.
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4 zeigt
ein Detail eines Planungshilfsmittels 17 mit einer Markierung 19.
Die Markierung 19 weist im Wesentlichen einen rechteckigen
und/oder quadratischen Rahmen 29 sowie ein in diesem Rahmen
eindeutig bezüglich Lage und Vorkommen identifizierbares
Muster auf. Vorteilhaft können dazu die Muster 31 so
gestaltet sein, dass mittels der Erweiterungseinheit verschiedene
Muster identifizierbar sind. Darüber hinaus kann anhand
der Muster 31 die entsprechende Ausrichtung der Markierung 19 erkannt
werden. Es ist möglich, beispielsweise mittels einer Rotation
eines der Planungshilfsmittel 17 um eine Hochachse eine
entsprechende virtuelle Rotation des beziehungsweise eines dazu
gehörigen Teils des Virtualteils 13 zu bewirken.
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Die 5–7 zeigen
jeweils ein Abbild 9 eines Realteils 21 beziehungsweise
einer mit Planungshilfsmitteln 17 bestückten Fabrikhalle 15.
Die 5 und 7 zeigen das Abbild 9 der
Fabrikhalle 15 zusammen mit jeweils einem Virtualteil 13,
also jeweils ein erweitertes Arbeitsumfeld 11. 6 zeigt
lediglich das Abbild 9 des Realteils 21 des Arbeitsumfelds 11.
In 6 steht zwischen Reihen von Planungshilfsmitteln 17 eine
reale Person 33, die ein Musterstück 35 eines
realen Bauteils, vorliegend eines Rohbaus einer Türe, in
Händen hält. Vorteilhaft kann so überprüft
werden, ob ein in den 5 und 7 dargestellter
Freiraum 37 zwischen einer als Virtualteil 13 vorliegenden
Fertigungslinie 39 und einer ebenfalls als Virtualteil 13 vorliegenden
Kolonne von Kommissionier-Ladungsträgern 41 zur
Kommissionierung des von der Person 33 gehaltenen Musterstücks 35 ausreicht.
Vorteilhaft kann es sich entsprechend der Darstellung der 5–7 beim Virtualteil 13 um
bereits vorhandene Planungsdaten einer Montagelinie, beispielsweise
einer Türenmontagelinie handeln. Es ist ersichtlich, dass
die gemäß 5 überlagerten
virtuellen Planungsdaten einen zu geringen Freiraum 37 zur
Kommissionierung der Türen vorsehen. Dieser ursprünglich
zu gering geplante Freiraum 37 kann mittels des erweiterten
Arbeitsumfelds 11, wie in 7 dargestellt,
erkannt und/oder korrigiert werden. Vorteilhaft können
daraus korrigierte Planungsdaten gewonnen werden.
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Die 8 und 9 zeigen
beispielhaft einen Schritt, der zur Gewinnung von virtuellen Planungsdaten
aus einem in 8 gezeigten erweiterten Arbeitsumfeld
möglich ist. Dazu zeigt 8 eine virtuelle
Arbeitskraft 27, die vor einem virtuellen Arbeitsplatz 23 eines
Abbilds 9 eines Realteils 21 des dargestellten
Arbeitsumfelds 11 steht. Dieser Virtualteil 13 ist
dem die Planungshilfsmittel 17 aufweisenden Abbild 9 des
Realteils 21 überlagert. 9 zeigt daraus
gewonnene virtuelle Planungsdaten 43, die mittels Entfernen
und/oder Löschen des Abbilds 9 des Realteils 21 des
Arbeitsumfelds 11 gewonnen werden können. Die
so gewonnenen Planungsdaten 43 können weiteren
Planungsschritten, beispielsweise Feinplanungsschritten, die rein
EDV-unterstützt durchführbar sind, zugeführt
werden.
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- 1
- Vorrichtung
- 3
- Aufnahmeeinheit
- 5
- Erweiterungseinheit
- 7
- Ausgabeeinheit
- 9
- Abbild
- 11
- Arbeitsumfeld
- 13
- Virtualteil
- 14
- Pfeil
- 15
- Fabrikhalle
- 17
- Planungshilfsmittel
- 19
- EDV-lesbare
Markierung
- 21
- Realteil
- 23
- Arbeitsplatz
- 25
- Ladungsträger
- 27
- virtuelle
Arbeitskraft
- 29
- Rahmen
- 31
- Muster
- 33
- reale
Person
- 35
- Musterstück
- 37
- Freiraum
- 39
- Fertigungslinie
- 41
- Kommissionier-Ladungsträger
- 43
- Planungsdaten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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