WorldInsight. die 3D-Visualisierungs-Maschine der Deutschen Bahn

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1 WorldInsight die 3D-Visualisierungs-Maschine der Deutschen Bahn

2 Inhaltsverzeichnis 1 Was ist WorldInsight? 3 2 Was kann WorldInsight? 4 3 Die ganze Bahnwelt in 3D 5 4 Asset- und Facility-Management mit WorldInsight 6 5 Was gewinnt die Deutsche Bahn durch die Nutzung von WorldInsight? 7 6 Alleinstellungsmerkmale der DB Systel Software WorldInsight D-Modellierung D-Echtzeit-Technologie Kompatibilität zu Ihren Daten und Systemen 9 7 Beispiele 11 WorldInsight- die Möglichkeiten 2

3 1 Was ist WorldInsight? WorldInsight ist ein intelligentes, auf einer Game-Engine aufbauendes Visualisierungstool, das auf die Darstellung realer Räume spezialisiert ist. Durch den Software-Framework-Ansatz ist WorldInsight modular aufgebaut, kann somit den Kundenanforderungen konkret angepasst werden und ist auch jederzeit erweiterbar. Durch die von WorldInsight dargestellte virtuelle Welt kann sich der Nutzer frei hindurch be-wegen, durch eine 3D-Welt, die sich sogar interaktiv verändern lässt. Über offene Schnittstellen lassen sich Fremdsysteme leicht an WorldInsight anschließen. Sowohl standard- als auch maßgeschneiderte Kundenlösungen können somit nutzstiftend in das virtuelle Abbild des von ihm benötigten realen Umfelds integriert werden. WorldInsight verfügt über zwei eigene 3D-Modellierungsprozesse, wobei einer davon voll automatisiert, der andere semi-automatisiert ausgeführt wird. Die WorldInsight-3D-Modelle sind von hoher Präzision und von sehr hoher Auflösung, sie stellen damit ein echtes weltweites Alleinstellungsmerkmal dar. Abbildung 1: Ausschnitt aus dem Bahnnetz im Bereich Frankfurt-Niederrad WorldInsight- die Möglichkeiten 3

4 2 Was kann WorldInsight? WorldInsight wird üblicherweise in den nachfolgenden Bereichen eingesetzt: - Zur Projektkommunikation für kritische Projekte, zur Öffentlichkeitsarbeit sowie Planungsbegleitung (Vorher-Nachher-Darstellung, Darstellung von Varianten etc.) - Zur simulationstechnischen Prüfung von Planungen (Signalsichtberechnung, Oberleitungslagen-prüfung, Engstellenauswertung etc.) - Zur Begutachtung von Immobilien und Bauwerken mit Möglichkeiten für eine ggf. notwendige Risikobewertung - Zur Sortierung von technischen Informationen für Asset-Management (3D-Modell als 3D- Suchmaschine für Informationen) - Zur Qualitätssicherung von Daten und Informationen - Zur Kundenakquisition (Visualisierung von Bestand und Vorhaben) - Zur Visualisierung von Informationen aus Backend-Systemen (wie z.b. SAP, BIM, MS Project) in dem 3D-Modell Abbildung 2: Verschiedene Simulationsverfahren mit WorldInsight (Signalsichtberechnung, Oberleitungslagenprüfung, Engstellen-auswertung) WorldInsight- die Möglichkeiten 4

5 3 Die ganze Bahnwelt in 3D Spielt man die im Konzern bereits verfügbaren Gleisnetzdaten in Kombination mit den IVL- Plänen in das System ein, kann das gesamte Gleisnetz voll automatisiert in ein 3D-Modell überführt werden. Da es sich dabei um eine sogenannte Ad-hoc-Modellierung handelt, also eine Modellierung die erst erfolgt, wenn WorldInsight gestartet wird, wird jede Änderung in den Gleisnetzdaten automatisch auch im 3D-Modell sichtbar und das ohne jeglichen zusätzlichen Aufwand. Aus Gleisachsen werden 3D-Gleise, aus einer Punktkoordinate eines Signals ein 3D- Signal. Dass es sich dabei um den richtigen Signaltyp bzw. die richtige Schwelle unter der Schiene handelt, dafür garantieren wiederum die Gleisnetzdaten. Diese tragen entsprechende Attribute, die von WorldInsight ausgelesen und in die richtigen 3D-Geometrien über-führt werden. Voraussetzung dafür ist eine 3D-Objektbibliothek, die alle verfügbaren technischen Objekte des Bahnkonzerns in 3D vorhält. Abbildung 3: Voll-automatisiert erstellbar: Das Gleisnetz der Deutschen Bahn Mit einem weiteren Verfahren lassen sich dazu auch alle individuellen Bauwerke modellieren. Hierfür wird in WorldInsight das Verfahren der sogenannten terrestrischen Fotogrammmetrie eingesetzt. Die 3D-Modelle werden in einem semi-automatisierten Verfahren aus Fotografien, die von Jedermann erstellt werden können, generiert. Auf diese Weise ist es möglich, zu dem automatisiert erstellten Gleisnetz auch alle ingenieurstechnischen Bauwerke wie Bahnhöfe, Brücken, Tunnel, Bahnsteige etc. sowie alle Gebäude in ein 3D-Modell zu überführen. Abbildung 4: Semi-automatisiert erstellbar: Die Liegenschaften der Deutschen Bahn WorldInsight- die Möglichkeiten 5

6 4 Asset- und Facility-Management mit WorldInsight Durch Schnittstellen zu Systemen, wie beispielsweise SAP, Asset Management Software, BIM- Software etc. ist es möglich, jedes Bauteil einer 3D-Szene mit den Informationen aus diesen Quellsystemen zu versehen, diese aber dort auch zu verändern, zu editieren und in die Quellsysteme zurückzuspielen. Der Zugriff kann durch Jedermann, natürlich gesteuert über ein Berechtigungskonzept, erfolgen, da zur Nutzung keine speziellen Software-Kenntnisse notwendig sind. Die Daten in den Quellsystemen können dadurch von einer im Vergleich zu heute, deutlich erweiterten Nutzergruppe verwendet und gepflegt wer-den. Dies dient insbesondere der Vermeidung von Engpässen im Bereich des hoch qualifizierten Personals, zur schnelleren Datengewinnung und verarbeitung sowie zum schnelleren und vor allem intuitiveren Auffinden von Informationen. Mit Hilfe von WorldInsight kann z.b. digitales Anlagenmanagement durch die Verknüpfung der Sachdaten aus den Quellsystemen mit dem 3D-Modell einfach und intuitiv gestaltet werden. Auch bei Wartungs- und Reparatureinsätzen kann die Einsatzplanung durch die automatische Anzeige der Wartungs- bzw. Reparaturstellen im 3D-Modell deutlich effizienter umgesetzt werden. Beispielsweise kann ermittelt werden, ob ein Gerüst oder spezielles Equipment für die Arbeiten oder technische Vorarbeiten notwendig ist und ob es am Zielort spezifische Dinge zu beachten gibt. WorldInsight unterstützt auch die Vermietung und Verpachtung von Liegenschaften. Dem potenziellen Mieter kann z.b. eine Mietfläche in einer bisher nicht möglichen, plastischen Art und Weise nähergebracht werden; Raumbezüge können visuell dargestellt, die Lagegunst verdeutlicht und technische Gegebenheiten aufgezeigt werden. Auch zur Planungsunterstützung wird WorldInsight häufig eingesetzt. Dies fängt bei kleinen Elementen an, wie z.b. Videokameras, die mit Hilfe des 3D-Modells effektiv positioniert werden können (Simulation der Ausleuchtungsbereiche) und hört bei großen Eingriffen in die Substanz, wie z.b. Umbauten in Bahn-höfen auf und dient dabei der Prüfung des Zusammenspiels unterschiedlicher Gewerke und der architektonischen Wirkung derselben. Um hier zukünftig noch effizienter zu werden, wird WorldInsight derzeit mit Baumanagementsoftware verbunden, um die Planung in einem sogenannten BIM-Prozess abzubilden (BIM: Building Information Modelling). Um die o.g. Anwendungen von WorldInsight mit noch mehr Funktionalität zu versehen, werden weiterhin neue Features programmiert. So ist es z.b. jetzt schon möglich, Messungen/Berechnungen im 3D-Modell durchzuführen. Von einer einfachen Längenmessung, über Flächenberechnungen bis hin zur Volumen-berechnung ist alles möglich. Abbildung 5: Automatische Längen-, Flächen- und Volumenberechnung WorldInsight- die Möglichkeiten 6

7 5 Was gewinnt die Deutsche Bahn durch die Nutzung von WorldInsight? WorldInsight zielt insbesondere auf massive Einsparungen durch Prozessverkürzung sowie Straffung und Vereinfachung von Kommunikation ab. Durch die Übertragung komplexer Datenstrukturen in die intuitive Lesbarkeit der realen Welt, die der natürlichen Erfahrung eines jeden Mitarbeiters entspricht, können ganz andere Nutzergruppen aus dem Personal für die jeweiligen Aufgaben herangezogen werden, als man es sich heute vorstellen kann. So können z.b. komplexe Daten, die normalerweise nur von Experten interpretiert und genutzt werden, mit Hilfe von WorldInsight auf Grund der intuitiven Darstellung von Jedermann genutzt werden. Die Datenpflege kann auf viel mehr Schultern verteilt werden, als es heute der Fall ist. Dies führt zu einer massiven Entlastung von qualifiziertem Personal sowie zu einer erheblichen Beschleunigung der Prozesse. Abbildung 6: So kann jeder Pläne lesen: Aus einem Planzeichen wird ein Mast Virtuelle Vorab-Besuche helfen dabei, einen Ort des Geschehens schneller aufzufinden und auch das richtige Equipment vorzubereiten bzw. mitzunehmen. WorldInsight zeigt den Ort und die Erreichbarkeit z.b. eines Unfallorts oder eines Schadens inklusive der dazugehörigen technischen Elemente. Dies führt in der Regel zu einer besseren Einsatzplanung sowie zu einer erheblichen Reduzierung von Fehlzeiten und Leerfahrten und führt somit zu deutlich effizienterem Einsatz des Personals. Abbildung 7: Gerüst vergessen? Ab jetzt nicht mehr, dank eines virtuellen Vorab-Besuchs der Schadensstelle WorldInsight- die Möglichkeiten 7

8 Zudem können insbesondere im Bereich der Datenpflege komplette Prozessschritte kostengünstiger gestaltet werden. Durch Vergleich der Befahr-Filme, die der Bahn heute schon vorliegen mit dem aus den Gleisnetzdaten automatisch erzeugten 3D-Modell können Fehler in den Datenbasen erkannt und eliminiert werden - und zwar auf intuitivste Art und Weise von Jedermann! ( Weichenzählen muss nicht mehr von GIS-Fachleuten durchgeführt werden). Das führt zu einer massiven Beschleunigung der Verfahren zur Datenkonsolidierung: Aus mehreren Jahren werden auf diese Weise wenige Monate! Abbildung 8: Hier fehlt ein Signal! Jeder kann den Fehler sehen, dank der intuitiven Darstellung von WorldInsight WorldInsight kann mit Hilfe einer Anbindung an die Bahnsysteme zu einer 3D-Suchmaschine für technische Informationen werden. Häufig ergeben sich Fragestellungen erst vor Ort: Wie soll man dann beschreiben, wo man sich genau befindet und um welches Bauteil es sich genau handelt? Zudem existiert viel Wissen über die Technik der Deutschen Bahn in den Köpfen der Mitarbeiter und manchmal auch nur dort. Was passiert, wenn ein erfahrener Mitarbeiter ausscheidet? Am besten er klickt auf das virtuelle Abbild des technischen Bauteils und schreibt seine Informationen direkt auf das Bauteil. Dank der An-bindung werden diese Informationen an die Quellsysteme zurückgegeben. Abbildung 9: Welches Relais befindet sich in welchem Schaltschrank? WorldInsight- die Möglichkeiten 8

9 6 Alleinstellungsmerkmale von WorldInsight 6.1 3D-Modellierung Die 3D-Modellierung von WorldInsight ist spezialisiert auf die Darstellung realer Räume sowohl im Bestand als auch in Planung. Die für WorldInsight entwickelten Modellierungsmethoden machen es auf Grund der Qualität und dem Maß der Automatisierung möglich, große Areale, wie z.b. ganze Stadtbereiche in hoch realistische virtuelle 3D-Modelle zu übertragen. Die 3D- Modellierung weist dabei folgende Alleinstellungsmerkmale auf: Auflösung: Modellierungsauflösung, von standardgemäß 10 cm, damit zehn bis tausend mal höhere Auflösung als der Vergleichsmarkt; Wenn gewünscht kann die Auflösung sogar bis in den Millimeter-Bereich verfeinert werden; Bodenmodellierung: Volle Ausmodellierung des Bodens, inkl. verschiedener Bodenbeläge, terrestrischer Elemente (Treppen, Rampen etc.), Bordsteinkanten (ggf. sogar mit Absenkungen) und kompletter Ausstattung (Bäume, Zäune, Verkehrszeichen, Ampeln, Laternen, Bänke, Pollern, Briefkästen, Litfaßsäulen etc.); Innenmodellierung: Räume können mit den gleichen Methoden in sogar noch höheren Auflösungen auch in Form einer Innenansicht modelliert werden; Modellierungsmethoden: Die zwei von DB Systel eigenentwickelten Modellierungsmethoden weißen für die Auflösung der Modelle hohe Automatisationsgrade mit stark wachsender Tendenz und damit auch attraktive Preise auf; 6.2 3D-Echtzeit-Technologie Die eingesetzte 3D-Echtzeit-Technologie basiert auf modernster Computerspiele- Technologie. Sie weist die gleichen grafischen und interaktiven Möglichkeiten auf: Freie Durchwegung: Die virtuellen 3D-Welten von WorldInsight können analog zu einem modernen Computerspiel mit Hilfe von Maus und Tastatur (ggf. auch weitere Eingabemedien) Veränderbarkeit der 3D-Welt: Während man sich durch die 3D-Welt bewegt, kann die Szene interaktiv verändert werden (Einblenden verschiedener Varianten eines 3D- Elements, Verschieben von 3D-Elementen, Hinzufügen von 3DElementen, Farbwechsel, Deformierung etc.) Simulationen auch komplexester Abläufe und Prozesse mit beweglichen bzw. veränderlichen 3D-Elementen, von Verkehrssimulation bis hin zu Ablaufsimulationen in Produktionshallen etc. 6.3 Kompatibilität zu Ihren Daten und Systemen WorldInsight versteht sich als Visualisierungsmaschine für Daten, die auf Kundenseite bereits vorhanden sind. Für WorldInsight müssen entsprechend nicht zusätzliche bzw. redundante Daten angelegt und gepflegt werden. WorldInsight ist ein nach allen Seiten offenes System, das sowohl im Import, als auch im Export den Anschluss an andere Systeme problemlos gewährleistet. Basis hierfür sind: WorldInsight- die Möglichkeiten 9

10 Offene Standards: WorldInsight nutzt für die 3D-Produktion offene Standards und liefert, wenn der Kunde dies möchte, die Daten auch in offenen Standards (z.b. CityGML, COLLADA, KMZ, X3D) aus, damit der Kunde bzw. ein Dienstleister des Kunden die Daten selbst weiter bearbeiten oder zu anderen Zwecken einsetzen kann. Auch proprietäre Formate können auf Kundenwunsch geliefert werden (z.b. DWG, DXF, MAX, 3DS, OBJ, FBX); Georeferenzierung: Alle 3D-Daten, die für WorldInsight erstellt werden, sind georeferenziert und damit voll kompatibel zu allen Daten, die über eine Geokodierung verfügen. Der große Vorteil: Über die Geokodierung lassen sich die Daten dynamisch verknüpfen und das vor allem voll automatisiert. Derzeit sind über 200 Referenzsysteme implementiert, die Basis des WorldInsight Systems bilden UTM als Projektion sowie WSG 84 und ERTS89 als geozentrische Systeme. Datenbankanbindungen: WorldInsight kann auf einfach Art und Weise mit bereits bestehenden Datenbanken verbunden werden. Über solche Datenbankanbindungen lassen sich Daten in der 3D-Welt visualisieren und sogar ganze Prozesse in eine 3D-Welt übertragen und anschaulich darstellen WorldInsight- die Möglichkeiten 10

11 7 Beispiele Modellierung eines Teils der Innenstadt Hamburg (Standard-Auflösung) Außen- und Innenmodellierung Hauptbahnhof Hamburg (Standard-Auflösung) WorldInsight- die Möglichkeiten 11

12 Außenmodellierung eines Teils der Innenstadt Hamburgs (Standard-Auflösung) Außen- und Innenmodellierung Hauptbahnhof Frankfurt am Main (Standard-Auflösung) WorldInsight- die Möglichkeiten 12

13 Außen- und Innenmodellierung Hauptbahnhof Frankfurt am Main (Standard-Auflösung) Innenmodellierung einer Straßenbahn (Auflösung im Zentimeter-Bereich) WorldInsight- die Möglichkeiten 13

14 Modellierung eines Gleisausbauprojekts in Frankfurt am Main in einer Vorher-Nachher- Darstellung (Standard-Auflösung) WorldInsight- die Möglichkeiten 14

15 Anwendung für Schulungen von Bedienungs- und Wartungspersonal, erzeugt aus Fotografien ohne Zuhilfenahme von Konstruktionszeichnungen (Auflösung im Millimeterbereich) WorldInsight- die Möglichkeiten 15