Risikobeurteilung geplanter Schiffsschleusen in virtueller Realität

Status:

abgeschlossen 07/2013

Zielsetzung:

Durch die Anwendung der Maschinenrichtlinie für Schiffsschleusen und -hebewerke ergeben sich bei Neubau oder Erweiterung neue Anforderungen an die Planung und sichere Auslegung der Anlagen unter vorgesehenen Betriebsbedingungen. Der Aufwand zur Umsetzung wird geringer, wenn notwendige Maßnahmen zur Anlagensicherheit und zum Arbeitsschutz nicht erst im Nachhinein, sondern bereits im Planungsstadium berücksichtigt werden können. Dabei kann ein dynamisches Planungsmodell unterstützen, mit dem verschiedene Betriebszustände im Nutzungskontext betrachtet werden können. Von der Unfallkasse des Bundes (UK Bund) wurde daher ein Forschungsprojekt des Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) in Kooperation mit der Fachstelle der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) für Verkehrstechniken (FVT) initiiert. In virtueller Realität (VR) sollte eine Risikobeurteilung für eine erweiterte Schiffsschleuse, die zu dieser Zeit noch in Planung war, durchgeführt werden. Potentielle Risiken durch z. B. fehlenden Verriegelungen von Toren oder Signalanlagen in speziellen Situationen bis hin zu Schutzmaßnahmen gegen Absturz könnten so vor Beginn der Bauarbeiten aufgedeckt und vermieden werden. Möglichkeiten und Grenzen der Unterstützung durch ein dynamisches Planungsmodell in VR sollten ermittelt werden. Schließlich waren Empfehlungen für eine zukünftige Nutzung von VR für solche Zwecke auch in anderen Anwendungskontexten abzuleiten.

Aktivitäten/Methoden:

Aus einer Literaturrecherche wurden Anforderungen an ein Planungsmodell in VR abgeleitet, die in Projekttreffen gemeinsam mit der UK Bund und verschiedenen Ämtern und Fachstellen der WSV ergänzt und exemplarisch auf die Erweiterung einer Schiffsschleuse angepasst werden konnten. Bei der Entwicklung eines dynamischen Planungsmodells in VR als Schiffsschleuse im Nutzungskontext wurden (a) digitale Planungsdaten zur Schleuse Kochendorf der FVT genutzt, (b) Planungsunterlagen wie Zeichnungen und Dokumente des Amts für Neckarausbau Heidelberg berücksichtigt, (c) Foto- und Filmmaterial einer Begehung der Schleuse Kochendorf verwendet und (d) allgemeine Informationen aus Fachliteratur und aus Normen herangezogen. Im Rahmen der Entwicklungsarbeiten wurde ein Planungsmodell aus Schleusenkomponenten (z. B. Schleusentor, -kammer) zusammengestellt, bewegliche Objekte (z. B. Torantriebe, Signalanlagen) animiert und der Nutzungskontext (z. B. Gütermotorschiffe, Landschaft) im Maßstab 1:1 zur Darstellung im VR-Labor des IFA (SUTAVE) gestaltet. Zukünftige Nutzungsszenarien wurden für Betriebsarten und Verkehrssituationen entwickelt. Messwerkzeuge für die Risikobeurteilung wurden integriert. Die Steuerung von Szenarien für Begehungen der virtuellen Schleuse wurde aufgesetzt. Mit der Durchführung der Risikobeurteilung der virtuellen Schiffsschleuse in ihrer zukünftig erweiterten Gestaltung in SUTAVE wurde durch die FVT ein externes Unternehmen beauftragt, das durch das interdisziplinäre Projektteam unterstützt wurde. Inwieweit VR die Durchführung einer Risikobeurteilung von komplexen Anlagen unterstützen kann, wurde durch das Projektteam und auch das externe Unternehmen bewertet. Dabei wurden die Entwicklung eines dynamischen Planungsmodells mithilfe VR sowie die Durchführung der Risikobeurteilung berücksichtigt.

Ergebnisse:

Die Durchführung einer Risikobeurteilung von großtechnischen Anlagen, hier anhand des dynamischen Planungsmodells einer zukünftigen Schiffsschleuse im Nutzungskontext, kann durch VR umfangreich unterstützt werden. Möglichkeiten und Grenzen der Unterstützung sind aus verschiedenen Perspektiven der Planung, Modellierung, Beurteilung, Herstellung und dem Betreiben der zukünftigen Anlage bewertet und dokumentiert. Einerseits können bisher fragmentierte Planungsinformationen in einem VR-Planungsmodell integriert werden, die Anlage kann bereits während ihrer Planung im zukünftigen Kontext in voller Funktionalität visualisiert werden und sicherheitsrelevante Gestaltungsmängel können identifiziert und vor Baubeginn beseitigt werden. Andererseits können Schwächen zugrundeliegender Planungsinformationen mit dem Modell nicht immer behoben werden und manche Gefährdungen können in VR nur wenig realitätsnah simuliert werden. Mit dem Projekt werden Handlungsempfehlungen gegeben, die den Aufwand für ähnliche Vorhaben in der Zukunft reduzieren (z. B. Hinweise, Vorgehensweisen und Schnittstellen für VR-Import aus Planungsinformationen des Maschinen- und Tiefbaus). Es wird auch auf alternative Formen der Umsetzung verwiesen. Die aus der Risikobeurteilung abgeleiteten Maßnahmen zur Gefährdungsreduktion wurden in ein korrigiertes virtuelles Planungsmodell integriert, so dass die zukünftige Schiffsschleuse für weitere Vorhaben simuliert werden kann. Es wird angestrebt, die Unterstützung einer Risikobeurteilung durch VR auch für andere Anlagen in Planung zu untersuchen.

Stand: