Forschung

Digital unterstützte Arbeitswelten

DasFraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD hat IT-Lösungen für die digitalisierte Industrie vorgestellt. Das führende Forschungsinstitut für Visual Computing hat intelligente Datenanalysen, interaktive Simulationslösungen und AR-Anwendungen für die Baubranche entwickelt.

Data@Hand erkennt und analysiert mittels künstlicher Intelligenz Abweichungen vom Normalbetrieb einer Maschine. © Fraunhofer IGD

Industrial Intelligence optimiert Betriebszustände
Data@Hand ist ein KI-basiertes Informations- und Datenwerkzeug zur Optimierung der industriellen Prozesskette. Auf Basis maschinellen Lernens werden Daten schneller ausgewertet und Anomalien früher erkannt. Durch Anbindung an die Cloud und den Einsatz künstlicher Intelligenz können Abweichungen vom Normalbetrieb einer Anlage erkannt werden, ohne dass an genau dieser Anlage das Muster jemals aufgetreten ist.

Das System entwickelt sich ständig weiter, erkennt selbstlernend Normalzustand und Abweichungen und ermöglicht damit eine Reaktion auch auf vorher noch nie da gewesene Betriebszustände. Die automatisierte Analyse kann nicht nur über eine leistungsfähige serverbasierte Plattform erfolgen, sondern auch auf mobilen Kleinstsystemen direkt an der Maschine. Mit den gewonnenen Daten können Problemfälle nicht nur ursächlich analysiert, sondern auch Störungen vorhergesagt werden.

Interaktive Simulation beschleunigt Konstruktionsprozess
Mit Ristra (Rapid Interactive Structural Analysis) hat das Fraunhofer IGD einen GPU-Strukturmechaniklöser entwickelt, der die Bauteilsimulation beschleunigt und den Konstruktionsprozess optimiert. Ausgangspunkt ist die Vision, die computergestützte Konstruktion eines Bauteils und parallel dessen Stabilität durch Simulation in einem Arbeitsgang durchzuführen. Direktes Feedback führt zu einem intuitiven Arbeitsstil und besseren Ergebnissen, nicht nur bezüglich der benötigten Entwicklungszeit, sondern auch der Qualität des Designs, da viele Iterationen auf dem Weg zum Optimum möglich werden.

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Im Rahmen eines Vergleichstests konnte Ristra ein Modell mit mehr als 1,3 Millionen finiten Elementen mehr als 80-mal schneller als eine kommerzielle Simulationssoftware berechnen. Das Softwaretool kann Design- und Engineering-Prozesse durch die Verlagerung aller Simulationsberechnungen auf die Grafikkarte deutlich beschleunigen. Die Auswirkungen vorgegebener Lastfälle auf die Struktur eines Bauteils werden nahezu in Echtzeit in Falschfarben visualisiert. Eine erste Lizenzierung findet durch die Meshparts statt.

Einheitliche Softwarestandards unterstützen vernetzte Bauvorhaben
Um eine durchgängig digitale Projektbearbeitung bei Planung, Ausführung und Betrieb von Bauwerken zu unterstützen, entwickelt das Projekt Bimswarm eine Plattform zur Vernetzung unterschiedlicher Anwendungen, Dienste und Inhalte. Die einfache Auswahl und Kombination verschiedener Softwaretools für wechselnde Projektgemeinschaften, wie sie vor allem im Baubereich häufig vorkommen, steht dabei im Vordergrund. Die Plattform schlägt geeignete Tools je nach Sachlage vor und hilft so, abweichende Softwarestandards innerhalb eines Geschäftsverbundes zu vermeiden.

Das Fraunhofer IGD implementiert seine Visualisierungs- und Trackingdienste auf Basis der Fraunhofer-Technologie instant3Dhub in die Plattform. Damit können große Datenmodelle in extrem kurzer Zeit aufbereitet und verarbeitet werden – das ermöglicht einen Live-Abgleich der Realität mit dem CAD-Modell eines Gebäudes und eröffnet verschiedene Möglichkeiten. Bauherren können Baufortschrittsdokumentationen als Soll-Ist-Abgleich ad hoc erstellen, bewerten und mit allen Beteiligten kommunizieren. Ein geplantes Ticketsystem liefert Installateuren konkrete Handlungsanweisungen für haustechnische Anlagen und dokumentiert transparent den Arbeitsfortschritt.

Der Einsatz von Augmented Reality (AR) in verschiedenen Bauphasen von der Planung bis zur Wartung wird durch die Komprimierungs- und Visualisierungsleistung des Fraunhofer IGD unkompliziert möglich zum Beispiel auf dem Tablet. Das Förderprojekt Bimswarm ist Teil des Technologieprogramms „Smart Service Welt II“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird. as

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