Het internationale cementbedrijf Refratechnik Cement maakte gebruik van de Elios 3 om ‘digital twins’ te maken van de activa in een nieuwe fabriek. ‘Digital twin’ is een ander woord voor een 3D-model.
Voordelen in een notendop
- 3D live kaart
Met de LiDAR-gegevens van de Elios 3 zagen inspecteurs een live 3D-model terwijl ze binnen de fabriek vlogen. Hierdoor kregen ze een situationeel bewustzijn. En dus ook een volledige dekking van elk bedrijfsmiddel.
- Digital twins op onderzoeksniveau
Dankzij de LiDAR-gegevens van de Elios 3 konden inspecteurs met behulp van GeoSLAM Connect zeer nauwkeurige ‘digital twins’ of virtuele kopieën van de nieuwe cementfabriek maken. Zo creëerden ze een overzicht van de oorspronkelijke staat van de fabriek. Na verloop van tijd kan dit model vergeleken worden met toekomstige ‘digital twins’ om de aanwezigheid van defecten vast te stellen.
- Snelheid van gegevensverzameling
In minder dan tien minuten vliegen, verzamelde de Elios 3 voldoende LiDAR-gegevens om een virtuele kopie van drie cycloonafscheiders te maken. Dit is een veel snellere manier van gegevensverzameling dan het te voet afleggen van een gebied met een handscanner.
Inleiding
Het is voor fabrieksexploitanten vaak een uitdaging om de verandering aan hun installaties in de loop der jaren bij te houden.
In de cementproductie valt deze taak te beurt aan de fabrieksoperatoren. Zij moeten veranderingen in de fabriek en de activa die duiden op de ontwikkeling van defecten identificeren. Op die manier kunnen ze de problemen oplossen voordat ze erger worden.
Operatoren willen ook in de gaten houden waar ‘bakings’ gevormd worden. Dit zijn dikke baklagen op de wanden van de cycloonafscheider of calcineerinrichting. Een volkomen normaal fenomeen. Al is het belangrijk om te weten hoeveel baklagen er gevormd zijn en waar ze zich bevinden. Enkel zo kan je de nodige tijd en personeel inplannen om ze schoon te maken.
Een belangrijk obstakel bij het bijhouden van deze veranderingen, zijn de oorspronkelijke plannen. Die plannen – gebruikt om een fabriek te bouwen – kunnen verschillen van de daadwerkelijke fabriek.
In dit geval zijn 3D-modellen, weergegeven in CAD (Computer-Aided Design) een handig hulpmiddel. Ze geven de hele fabriek namelijk gedetailleerd driedimensionaal weer. Maar ook hier kunnen er mogelijke afwijkingen zijn tussen de plannen en de werkelijkheid. Bovendien geven deze modellen vaak geen inzicht in de lay-out binnenin de activa van een fabriek, zoals een cycloonafscheider of een opslagtank.
Een recente oplossing voor het bijhouden van dit soort veranderingen, is dat beheerders hun fabrieken scannen met een LiDAR-scanner. Vervolgens kunnen ze die gegevens gebruiken om een virtuele kopie ervan te maken. Hierbij wordt het pand in een 3D-model weergegeven zoals het werkelijk is. Een digitale momentopname van de hele fabriek op een bepaald moment dus. Door dit regelmatig toe te passen, kunnen inspecteurs en facility managers alle modellen vergelijken en zien welke veranderingen er zijn opgetreden.
Het ideale moment om de eerste ‘digital twin’ van een fabriek te maken, is direct na de bouw. Zo heb je een getrouwe weergave van de hele fabriek nog voor deze operationeel is en verandert.
Gezien de nieuwheid van deze technologie hebben nog niet veel fabrieksbeheerders deze techniek al toegepast. Naarmate de tijd verstrijkt en dit steeds meer ingang vindt, zal de creatie van een eerste ‘digital twin’ gezien worden als een noodzakelijke eerste stap in nieuwe industrieële fabrieken, ongeacht de sector.
Behoeften van de klant
Het Duitse Refratechnik Cement produceert en installeert vuurvaste materialen voor cementfabrieken wereldwijd. Voor de cementfabriek van Märker Zement in Harburg leverde het vuurvaste materialen voor de volledige klinkerverbrandingslijn. IKN GmbH had hierbij als hoofdaannemer de taak om de bestaande, vijftig jaar oude cementfabriek te vervangen door een nieuwe, ultramoderne ovenlijn.
Een bijzonder moment. Want eens de fabriek operationeel was, zouden ze nooit meer de kans krijgen om gegevens vast te leggen over de omstandigheden waarin de fabriek gebouwd werd. Daarom wilde Märker Zement een 3D-model maken van de nieuwe constructie. Zo konden de veranderingen in de loop van de tijd opgevolgd worden. De ‘digital twins’ zullen de basis vormen voor toekomstige 3D-scans. Fabrieksinspecteurs zullen deze oorspronkelijke en nieuwe modellen met elkaar vergelijken om gebreken te identificeren die door het dagelijks gebruik ontstaan zijn.
Het belangrijkste 3D-model was dat van de binnenkant van de vuurvast beklede onderdelen die gebruikt worden voor het maken van cement. Denken we aan de cycloonafscheider, de calcineerinrichting en de klinkerkoeler. Deze modellen zijn niet alleen nuttig voor inspecties maar kunnen ook helpen om mensen die in de fabriek werken te laten zien waar ze naartoe moeten om werkzaamheden in een installatie uit te voeren.
Het verzamelen van LiDAR-gegevens voor deze modellen kon niet gebeuren met een handheld scanner. Dit zou enkele weken duren en zou bijgevolg al deels moeten gebeuren terwijl de fabriek operationeel was. Daarnaast zouden er met deze aanpak onvoldoende gegevens verzameld kunnen worden om 3D-modellen te maken. Met een handheld LiDAR-scanner kan je namelijk alleen gegevens verzamelen in de buurt van een mangatopening, wat zou zorgen voor tekorten in de gegevens en bijgevolg de ‘digital twins’.
Oplossing
Uiteindelijk contacteerde Refratechnik Cement een drone-inspectiebedrijf om te zien of zij een manier kenden om een drone te gebruiken die de gegevens voor de ‘digital twins’ kon maken.
De oprichter van het inspectiebedrijf zag de Elios 3 als een mogelijke oplossing voor de behoeften van Refratechnik. De drone is gemaakt om in kleine ruimtes te vliegen en is uitgerust met een Ouster OSO-32 LiDAR-sensor. Door de gegevens van die sensor te verwerken met GeoSLAM Connect, dacht de oprichter de ‘digital twins’ te kunnen produceren die Refratechnik wilde. De Elios 3 maakte ook gebruik van LiDAR-gegevens en Flyability’s SLAM-engine FlyAware om een 3D Live Map te maken terwijl de drone vliegt. Die laat precies zien waar de drone zich in een object bevindt.
Resultaten
Dankzij de Elios 3 kon de gegevensverzameling in de nieuwe fabriek snel voltooid worden. Deze gegevens werden met GeoSLAM Connect verwerkt om zo zeer nauwkeurige, landmeetkundige ‘digital twins’ van de binnenkant van de fabriek en de bedrijfsmiddelen te genereren.
De Elios 3 leidde tot het maken van ‘digtal twins’ van het interieur van alle onderdelen van de cementfabriek: 6 cycloonafscheiders, de klinkerkoeler en de 50 meter hoge calcineerinrichting. Daarnaast werd van elk deel van de fabriek gevloegen en van elke vlucht een model gemaakt. Deze aan elkaar gekoppelde modellen tonen de volledige binnenkant van de fabriek in de vorm van een 3D-model.
De oprichter van het drone-inspectiebedrijf legde de modellen vervolgens op de originele CAD-bestanden om de nauwkeurigheid te controleren. Het resultaat? De precisie tussen de twee was vrij hoog, met slechts ongeveer een centimeter verschil tussen de ‘digital twins’ en de CAD-bestanden.
Naast de 3D-modellen leverde de Elios 3 visuele gegevens van hoge kwaliteit voor de volledige fabriek en de binnenkant van de bedrijfsmiddelen. Als inspecteurs defecten opsporen via ‘digital twins’ kunnen ze deze beelden gebruiken om de veranderingen van een defect te visualiseren.
Conclusie
Nu de exploitant van de fabriek een eerste set ‘digital twins’ gemaakt heeft, wil hij een nieuwe ronde maken tijdens de eerste shutdown van de fabriek. Dat zal ongeveer zes maanden na de start van de productie gebeuren. Een cruciale bron van informatie over defecten voor de fabrieksinspecteurs.
De oprichter van het drone-inspectiebedrijf denkt dat ‘digital twins’ binnenkort algemeen toegepast zullen worden voor onderhoudsbeheer in tal van industriële fabrieken. Zowel voor het lanceren van een gloednieuwe faciliteit als voor het bijhouden van wijzigingen in een oude faciliteit.
Ben jij op zoek naar een manier om efficiënter aan onderhoudsmanagement te doen? Contacteer ons zeker over de mogelijkheden van Elios 3 voor jouw bedrijf.
