Automatisierung von Tiefseefischfarmen

Die Menschen überfischen die Ozeane und fressen Fische schneller, als sie sich selbst wieder auffüllen können.

Nach Angaben der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen wurden 1974 fast 90 Prozent der Fischpopulationen nachhaltig befischt, aber 2019 sank diese Zahl auf nur noch 65 Prozent. Heute sind nur 7,2% der Fischbestände unterfischt, was auf einen deutlichen Rückgang der nachhaltigen Fangmethoden hindeutet.

Forever Oceans mit Sitz in Maryland — mit R & D-Einrichtungen und Betrieben in Hawaii und Panama — ist ein Aquakultur-Technologie-Startup, das sich der Umkehrung dieser Gleichung verschrieben hat. „Die altmodische Art des Fischens reicht einfach nicht aus“, heißt es im Leitbild des Unternehmens. „Deshalb haben wir ein Superteam aus Wissenschaftlern, Ingenieuren, Fischern, Köchen, Ernährungswissenschaftlern und humanitären Helfern zusammengestellt, um die technologisch fortschrittlichste Aquakulturplattform der Welt aufzubauen.“

Forever Oceans hat ein fortschrittliches System für die Aufzucht von Fischen in robusten Gehegen entwickelt, die mehrere Meilen vor der Küste verankert sind und nur minimalen menschlichen Kontakt haben. Diese Käfige sind größtenteils automatisiert und haben einen Durchmesser von 50 Metern. Sie können bis zu 330.000 Fische pro Einheit füttern und deren Gesundheit überwachen.

Traditionelle Aquakultur findet oft in Fjorden und Flussmündungen statt, die näher am Land liegen. Kleinere Gewässer können Abwässer jedoch nicht so gut ableiten wie der offene Ozean. Außerdem besteht das Risiko, dass nicht einheimische Arten von Speisefischen entkommen und sich mit endemischen Arten vermischen und das Ökosystem stören.

Das firmeneigene Hub-System von Forever Oceans bietet eine nachhaltigere Option. Das System besteht aus einem Liegeplatz, einem Lastkahn und dem Fischgehege. In diesen Gehegen züchtet das Unternehmen Arten, die in den tropischen Breiten weit verbreitet sind, sodass selbst entkommene Fische das Ökosystem nicht stören. Ziel ist es, ihre Lebensbedingungen in freier Wildbahn so genau wie möglich nachzuahmen.

Die Infrastruktur von Forever Oceans umfasst Sensoren zur Überwachung des Wetters, der Meeresströmungen und anderer Umweltbedingungen, die für die Gesundheit der Fische von entscheidender Bedeutung sind.

Die erste Anlage von Forever Oceans befindet sich 10 Meilen vor der Küste Panamas. Es ist geplant, weitere Fischfarmen in brasilianischen und indonesischen Gewässern zu errichten. Das Unternehmen konzentriert sich zunächst auf die Aufzucht von Kanpachi, einer nährstoffreichen Art in Sushi-Qualität, die es an Supermärkte und gehobene Restaurants auf der ganzen Welt verkauft.

Herkömmliche PDM-Tools erweisen sich für multidisziplinäre Teams als unzureichend

Bei der Entwicklung seiner fortschrittlichen Systeme stützt sich das Team von Forever Oceans auf Fachwissen in den Bereichen Elektrotechnik, Mechanik, Software und Tragwerkstechnik. Es wurde immer schwieriger, die Beiträge all dieser Disziplinen zu koordinieren, da jeder technische Bereich mit seiner eigenen Software arbeitete. Es war nicht einfach, einen Weg zu finden, ihre Dateien an einem Ort zu integrieren. Das Produktentwicklungsteam versuchte zunächst, Autodesk Vault, die Datenverwaltungslösung von Autodesk in Anspruch zu nehmen, war jedoch durch häufige Arbeitsunterbrechungen frustriert.

Bei herkömmlichen dateibasierten Produktdatenmanagementsystemen (PDM) wie Autodesk Vault müssen die Teammitglieder Dateien ein- und auschecken, um zu verhindern, dass sich die Arbeit der anderen überschreibt. Diese Systeme führen jedoch auch unbeabsichtigt dazu, dass sich die Ingenieure gegenseitig den Fortschritt blockieren, indem sie den Zugang zu Entwürfen einschränken. Es kann jeweils nur ein Benutzer an einer Datei arbeiten.

Laut Piispanen stürzte das dateibasierte PDM häufig ab, was zu Datenverlusten und verschwendeter Entwicklungszeit führte. Es war besonders frustrierend, wenn Teammitglieder versuchten, mehrere Dateien einzuchecken. „Beim Bulk-Check-in stürzten täglich Dateien ab, obwohl wir schwere Laptops haben. Daten würden verschwinden — einfach so „, erinnert er sich.

Forever Oceans entschied sich für Onshape, ein Cloud-natives CAD- und PDM-System, das Tools für Zusammenarbeit und Simulation in Echtzeit umfasst. Bei Onshape gibt es kein Check-in/Check-Out-System und es gibt keine Dateien. Stattdessen arbeiten die Teammitglieder gleichzeitig an einem Masterdesign, das in der Cloud gespeichert ist. Immer wenn ein Teammitglied eine Designänderung vornimmt, können alle anderen Teammitglieder dies in Echtzeit verfolgen.

Das cloudnativ Onshape beseitigt auch das Problem verlorener Dateien, wenn ein Benutzer vergisst, seine Arbeit zu speichern. Das System speichert und versioniert kontinuierlich Dateien hinter den Kulissen. Es werden also keine Stunden damit verschwendet, verlorene Daten wiederherzustellen.

Die Tools für die Zusammenarbeit von Onshape beschleunigen das Produktdesign um 25%

Als das Forever Oceans-Team auf Onshape umgestellt hatte, hörten die CAD- und PDM-Abstürze auf, sagt Piispanen. Sein Team empfand Onshape als intuitiv und benutzerfreundlich und berichtete, dass auch die Zusammenarbeit erheblich einfacher wurde.

„Onshape ermöglicht es mehreren Mitgliedern unserer Teams auf der ganzen Welt — in Hawaii, San Diego, Panama —, dieselben Dokumente gleichzeitig zu verwenden“, sagt er. „Wir können an Projekten, die wir auf Hawaii entwickeln, zusammenarbeiten, während unsere Außendiensttechniker in Panama die Daten durch Onshape überwachen, verifizieren und an uns zurücksenden.“

Wenn Ingenieure gemeinsam an einer Konstruktion arbeiten, können sie Kommentare zu bestimmten Bauteilen und Baugruppen markiert hinterlassen — so einfach wie das Posten einer Social-Media-Nachricht. Automatische Benachrichtigungen informieren andere Teammitglieder darüber, dass eine Änderung oder ein Kommentar vorgenommen wurde. Diese Transparenz und die automatisierte Kommunikation minimieren die Anzahl der Design-Prüfungen, an denen das Team teilnehmen muss, was bedeutet, dass die Ingenieure mehr Zeit für ihre Arbeit aufwenden können.

„Onshape spart uns wahrscheinlich etwa 25 Prozent, wenn nicht mehr, an Zeit ein, die wir für die Entwicklung von Designs im CAD verwenden“, sagt Piispanen. „Ich bin ehrlich, es gab eine Menge Frustration, Nacharbeit, Wartezeit und Problembehebung, bevor wir umgestellt haben.“

Die verstärkte CAD-Zusammenarbeit und Kommunikation erstreckt sich auch über das Engineering-Team hinaus. Designs können jetzt mit einem einfachen Link geteilt und sofort an die Fertigung, das Management und andere wichtige Stakeholder gesendet werden — auch an diejenigen, die kein Abonnement für Onshape haben.

Es ist nicht mehr nötig, 3D-Designs mit Serviettenskizzen oder Screenshots zu teilen oder dem Ingenieur über die Schulter zu schauen. Jetzt kann jeder schnell und bequem Ideen einbringen und Feedback geben.

Verbesserung des Konzeptdesigns durch Verzweigung und Zusammenführung

Forever Oceans entwickelt derzeit eine neue Generation seiner Aquakulturzentren im offenen Meer. Das Unternehmen ist sich zwar nicht sicher, wie das genau aussehen wird, aber laut Piispanen besteht die Priorität darin, „unsere Fische nachhaltig zu füttern und sie so zu gestalten, dass sie so effektiv wie möglich wachsen können“.

Die Entwicklung befindet sich derzeit in der Konzeptentwurfsphase, was bedeutet, dass die Ingenieure ihre Modelle immer noch verfeinern und mit mehreren Ideen experimentieren. „Es gibt also verschiedene Vorschläge“, sagt Piispanen. " Wie wollen wir X, Y und Z machen? "

Traditionell verfolgen Ingenieure Konzeptentwürfe getrennt, sodass die Teammitglieder neue Konstruktionsideen in separaten CAD-Dateien entwickeln müssen, die dann gespeichert, gemeinsam genutzt und besprochen werden.

Dieser Ansatz kann jedoch chaotisch sein. Was passiert, wenn jemand in der mechanischen Konstruktion eine Komponente ändert, die sich auf ein von einem Elektroingenieur entwickeltes Konzeptdesign auswirkt? Was ist, wenn ein Ingenieur eine Idee entwickelt, die auf einer alten Version des Entwurfs basiert? Bei so vielen beweglichen Teilen verliert man leicht den Überblick über Ideen und wie sie in das Masterdesign passen.

Mithilfe der Funktion zum Verzweigen und Zusammenführen von Onshape können die Teammitglieder von Forever Ocean einfach einen Zweig im Masterdesign erstellen, um alternative Ideen zu erkunden. Der Zweig basiert auf dem Modell zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Entwicklung, sodass leicht zu erkennen ist, welche Änderungen nach dem Branch stattgefunden haben.

Wenn das Team zustimmt, einen oder mehrere Zweige in das Modell zu integrieren, kann es selektiv die besten Elemente mehrerer Designs wieder in den Hauptentwurf zusammenführen. Dies rationalisiert das Konzeptdesign mit Funktionen, die mit dem vorherigen CAD-System von Forever Oceans nicht möglich waren.

Wir entwickeln die Technologie, die Fische wachsen lässt

Während Forever Oceans sein Geschäftsmodell in Panama unter Beweis stellt, legt es den Grundstein für den Eintritt in andere Regionen in tropischen Breiten auf der ganzen Welt. Da das Unternehmen wächst und seine Technologien verbessert, geht Piispanen davon aus, dass Onshape seinem Team eine wichtige Rolle dabei spielen wird, seine Ziele zu erreichen.

„Onshape ist ein wichtiges Tool, das es uns ermöglicht, die Offshore-Technologie, mit der wir unsere Fische züchten, weiterzuentwickeln“, sagt er. „Die Art und Weise, wie wir unsere Fische füttern, erfolgt durch Technologie. Und die Art und Weise, wie unsere Technologie entwickelt wird, erfolgt über Onshape. Ohne Onshape wären wir nicht in der Lage, unsere Technologie-Suite weiter auszubauen und so zu reifen, wie wir es derzeit sind.“