Kunden den Blick in die Zukunft ermöglichen: Virtual Reality auf der Digitalen Werft

Wenn man etwas so komplexes wie ein Schiff bauen möchte und mit verschiedensten Fachleuten am Projekt arbeitet, ist Kommunikation das A und O. Je besser sich das Umsetzungsteam versteht, desto effizienter ist die Zusammenarbeit und desto zufriedener sind alle Beteiligten.

Bei der Konstruktion und dem Bau eines Schiffes ist es sehr wichtig, dass Kunde und Werft sich bestmöglich verstehen. Es geht dabei nicht nur um den beachtlichen monetären und zeitlichen Aspekt, sondern auch oft um die hochsensiblen Anforderungen – z.B. bei der Realisierung eines Kreuzfahrtschiffes

Die Tamsen Maritim GmbH (Rostock) entwickelt nun eine Virtual-Reality-Anwendung, die es den Auftraggebern der Werft zukünftig ermöglicht, sich schon vor Baubeginn von der Praxistauglichkeit ihres Boots oder ihres Schiffs zu überzeugen – und bei Bedarf umgehend Optimierungen vorzunehmen.

Gelungene Kooperation von Wirtschaft und Wissenschaft

Entstanden ist die Idee im Rahmen von Innovationswerkstätten, die das Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) – ein Partner des Mittelstand-4.0-Kompetenzzentrums Bremen – mit der Werft durchführte. Das Rostocker Institut verfügt über umfassende Expertise in den Bereichen Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR, „erweiterte Realität“). Während VR die Anwender vollständig in eine virtuelle Welt eintauchen lässt, beispielsweise per Headset, legt AR nur bestimmte virtuelle Inhalte über die reale Welt, die wir sehen – etwa auf dem Smartphone oder auf einer Brille.

Die Projektpartner hatten gemeinsam überlegt, wie sich VR und AR auf einer Werft einsetzen lassen, um deren Wettbewerbsfähigkeit deutlich zu stärken. Zunächst setzten sie in der Reparaturabteilung an: Mit Hilfe eines ersten Demonstrators erprobten sie, ob eine AR-Brille die Abläufe in der Wartung und dem Service schlanker gestalten könnte. Die Brille, in diesem Fall eine MS HoloLens Mixed-Reality-Brille, kann den Nutzern beispielsweise Handlungsrichtlinien für bestimmte Aufgaben anzeigen.
Allerdings erwies sich dies bei Tamsen Maritim gegenwärtig als noch nicht sinnvoll, da das Unternehmen seine Fachkräfte selbst ausbildet und diese genau wissen, was sie zu tun haben. Die Brille führte zu keinem nennenswerten Effizienzgewinn.

Steigerung der Effizienz und der Kundenzufriedenheit

An anderer Stelle erkannten die Partner jedoch großes Potenzial: Währen der Planungs- und Konstruktionsphase kann VR helfen, den Auftraggeber stärker einzubinden, sodass die Kundenzufriedenheit nach der Fertigstellung des Baus gewährleistet ist. „Mit VR-Technologien kann man dem Auftraggeber zeigen: So wird das mal aussehen.“, erklärt Guntram Flach vom Fraunhofer IGD. Die Werft entwickelt diese Anwendung jetzt am Beispiel von Seenotrettungsbooten, die sich bereits in Produktion befinden.

Bis jetzt ist es üblich, Teile des Boots oder Schiffs – vor allem die Brücke – in Lebensgröße aus Leichtbauwänden zu bauen. So können Kunden vorab testen, ob sie alle Instrumente gut sehen und erreichen, und ob sie sich in der Kabine gut bewegen können. „Es gibt bei der Gestaltung konkrete Vorschriften, die eingehalten werden müssen, aber auch variable Elemente“, so Flach. „Beim Seenotrettungsboot ist es sehr eng im Cockpit. Da muss alles passen, damit es beim Einsatz keine Komplikationen gibt.“

Schneller und günstiger als realitätsgetreuer Modellbau

Der Nachteil an den Holzmodellen im Maßstab 1:1 ist der hohe Aufwand beim Bau und den folgenden Anpassungen. In der virtuellen Realität ist dies wesentlich einfacher: Mit wenigen Klicks kann die Größe von Bauteilen verändert und die Position der Armaturen angepasst werden. Der Kunde kann das virtuelle Cockpit sofort erneut betreten und das veränderte Umfeld testen. Dadurch sparen Werft und Kunde viel Zeit und Kosten.

Um das virtuelle Modell zu erstellen, laden die Konstrukteure ihre CAD-Daten – also die digital erstellten Baupläne – in das System. Dieses entwickelt daraus automatisch eine virtuelle Umgebung, die manuell angepasst werden kann. Die VR-Umgebung ist grafisch eher schlicht gehalten, denn das System soll schlank und kostengünstig bleiben. Sie vermittelt jedoch einen präzisen optischen Eindruck des Raums. Darüber hinaus registriert sie die Bewegungen des Benutzers und gibt eine Rückmeldung, wenn er gegen virtuelle Einrichtungsgegenstände stößt.

„Die Testanwender fanden das bis jetzt sehr realistisch“, berichtet Guntram Flach. „Die meisten sind erstaunt, dass die Umsetzung in dieser Form möglich ist.“ Tamsen Maritim will das System nun auch bei Aufträgen testen, die neu hereinkommen.

Geeignet für den Einsatz im Mittelstand

Das Projekt zeigt, dass VR-Technologien bereits jetzt auch in mittelständischen Unternehmen mit überschaubarem Aufwand gewinnbringend eingesetzt werden können. Die Tamsen Maritim GmbH, die auf die Wartung, den Umbau und kleine Neubauten spezialisiert ist, beschäftigt knapp 100 Mitarbeiter. Diejenigen, die das VR-System nutzen, benötigen nur eintägige Schulungen, damit sie die Konstruktionsdaten selbst einlesen und anpassen können.

Um das System einsetzen zu können, müssen die erforderlichen Daten allerdings in digitaler Form vorliegen. Die Anschaffung spezieller IT-Werkzeuge kann erforderlich sein, weil die Datenstrukturen der 3D-Modelle eines Schiffs sehr komplex sind.

Von älteren Schiffen, die umgebaut werden sollen, existieren meist nur Zeichnungen, deren Digitalisierung fürs VR-System zu aufwändig wäre. Hier besteht jedoch in manchen Fällen die Möglichkeit, die reale Umgebung mit Hilfe eines 3D-Laserscans zu digitalisieren.

Weiteres Potenzial in der Schiffbaubranche

Das VR-System von Tamsen Maritim wird sich in Zukunft weiterentwickeln und möglicherweise für weitere Anwendungen genutzt werden. „Das Unternehmen bekommt jetzt ein Gefühl dafür, was möglich ist und welche organisatorischen Veränderungen geschaffen werden müssen, um den größten Nutzen aus der Technologie zu ziehen“, erläutert Flach. Dabei geht es unter anderem um die Art und Qualität der Daten, die in digitaler Form benötigt werden.

Tamsen Maritim plant unterdessen, die VR-Technologie auch zu Marketingzwecken einzusetzen, beispielsweise auf Schiffbaumessen. Dort ist das System zurzeit ein echtes Alleinstellungsmerkmal.

Guntram Flach sieht Einsatzpotenzial auch bei anderen Akteuren der Branche, beispielsweise wenn es um den Bau von Schiffsbrücken für größere Schiffe geht. Interessierte können sich an ihn wenden, um weitere Informationen und Unterstützung zu erhalten.

Kontakt

Haben Sie Fragen zu diesem Projekt oder möchten sich mit dem Thema Digitalisierung in Ihrem Unternehmen auseinandersetzen?
Sprechen Sie uns gern an!

Dipl.-Inf. Guntram Flach
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Tel. 0381 4024-156
guntram.flach@igd-r.fraunhofer.de