Strukturwandel im Anlagenbau

Dipl.-Ing. H.-J. Mohrenz, Carsten Bornträger

Steigende Anforderungen hinsichtlich kürzerer Planungszeiten bei höherem Dokumentationsaufwand und die Erfüllung immer strengerer gesetzlicher Auflagen kennzeichnen die Wettbewerbssituation in der Anlagenplanung. Dies gilt nicht nur für die Neuplanung, sondern auch für die Aufnahme bestehender Anlagen. Durch Nutzung einer gemeinsamen strukturierten Datenbasis oder Mehrfachnutzung der einmal erzeugten Daten ist eine Steigerung der Qualität bei einer Verringerung der Gesamtkosten möglich. Ein weiteres Argument für die Einführung solcher Strukturen ist die Rückverfolgbarkeit des Produktentstehungsprozesses, wie sie aus Gründen der Produkthaftung gefordert wird.

Die Software RC-Plant bildet verfahrenstechnische Anlagen in einem Strukturbaum ab. Die Anlagen werden in einer Hierarchiestruktur, ähnlich einem Windows-Explorer dargestellt, nur die einzelnen Dateisymbole sind durch echte verfahrenstechnische Symbole nach den Standards wie DIN oder ISA ersetzt. Diese Art der objektorientierten Denkweise ermöglicht es, Anlagen strukturiert nach unterschiedlichen Kriterien darzustellen und zu bewerten. Da die Gesamtanlage als Modell in einer Datenbank abgelegt ist, kann sie zu jeder Zeit nach unterschiedlichen Disziplinen an die jeweiligen Anforderungen angepaßt und visualisiert werden.

Um komplexe Anlagen wie Kraftwerke, Chemiewerke, Raffinerien usw. beschreiben zu können, werden die einzelnen Bereiche in einer Baumstruktur abgebildet. Jedem Knoten können Individual- und Gruppeneigenschaften zugewiesen werden, unter anderem Spezifikationen, Datenblätter, Betriebsparameter, Zeichnungen, Berechnungen, Hilfsenergie, Montage- und Demontagevorschrift, Wartungsanleitung, Inspektionsvorschrift oder Statistik.

Der Zeitpunkt der Zuordnung fällt mit der jeweiligen Bearbeitungsphase zusammen. Werden in der Projektierung technische Daten festgelegt, so werden sie gleichzeitig mit einem Anforderungsprofil an den Knoten weitergegeben.

Dokumentenmanagement-Systeme haben Archivierungsaufgaben, in denen das Dokument im Mittelpunkt steht. Instandhaltungssysteme stellen die Anlage aus der Sicht der Produktion, der Betriebserhaltung und der Wartung dar. Diese getrennte Sicht auf Anlagen ist heute nicht mehr tragbar und auch durch die objektorientierte Darstellung nicht notwendig.

RC-Plant ist eine Software, die produktionsbezogene Informationen und Prozesse, die für die Konstruktion, Fertigung, Instandhaltung und Wartung notwendig sind, entlang der Objektstrukturen verwaltet und visualisiert. Mit der WEB-Technologie als Kernbestandteil kann man durch die Struktur eines Projektes browsen.

In jedem Knotenpunkt können beliebig viele Dokumente, Skripts, Berechnungen und andere Informationen hinterlegt und innerhalb des Strukturbaumes weitergegeben werden. Die in einer Hierarchiestruktur verwendeten Komponenten werden jeweils nur einmal mit ihren Stammdaten erfaßt, um den jeweiligen betriebsbedingten Anteil ergänzt und in einem Projektmaterialkatalog abgelegt. Die Verwendung falscher oder veralteter Informationen wird dabei unterbunden. Während der Betriebsphase kommen weitere Parameter wie Lebensdauer, Wartungskosten, und Wartungshäufigkeit, Prophylaxe und Ersatzteilabstimmung hinzu, die dem Knoten zugeordnet werden.

Die Kopplung der Informationen erleichtert unter anderem die bedarfsgerechte Ersatzteilhaltung und Bestellung, sichert rasche Reaktionszeit bei Störungen, minimiert den gesamten Instandhaltungsaufwand für Wartungsarbeiten und erlaubt es, Rückschlüsse aus dem Wartungsaufkommen auf die Neukonstruktion von Anlagen zu ziehen. Schwachstellen in der Anlagenkonzeption werden transparent und der Personalbedarf für die Instandhaltung kann den aktuellen Gegebenheiten angepaßt werden. Weiterhin ist eine Instandhaltung der Anlage nach Havarie-Gesichtspunkten möglich. Eine Analyse der Instandhaltungskosten-Struktur ist aus der Historie der Anlage möglich.

Durch die Nutzung einer gemeinsamen Datenbasis oder Mehrfachnutzung der einmal erzeugten Daten, ist eine Steigerung der Qualität, Verringerung der Gesamtplanungszeit mit gesteigerter Planungssicherheit und einem Ansatz zur Gesamtkostenminimierung möglich. So wird das Basic-Engineering und dessen Kalkulation sehr einfach nach den jeweiligen Anforderungsstufen geführt.

Der Kalkulationsbaum in der Angebotsphase bildet ein zentrales Instrument, um im Vorfeld und in den Auftragsverhandlungen die Spielräume zu erkennen und das Preisgefüge und Nachlaßspiel virtuell im Baum zu manipulieren, ohne die Eckdaten der Machbarkeit zu verlieren.

Der Strukturbaum erlaubt das einfache Umschalten der Ansichten je nach Anforderung, einmal nach Informationstiefe wie im Blockschaltbild, R & I Schema oder beliebigen Kalkulationsbereichen wie Einheiten, Anlagenbereichen, Funktions- oder Ortswelt.

Die Komplexität der Anlagenbereiche setzt eine variable Datenstruktur voraus. Einfache Mechanismen und Werkzeuge sind hierzu gefordert. Die Durchgängigkeit im Engineering von der Verfahrenstechnik bis zum 3D-Modell ist erforderlich, um ein rationelles Abwickeln in der Anlagenplanung zu gewährleisten, Vorschriften und Numerierungssystematiken benötigen zwangsläufig ein einheitliches Planungsnetz. Hier ist nicht nur die Eindeutigkeit der Symbolkennzeichnung (nach KKS, AKS, DIN, ANSI/ISA oder Werksnorm), sondern auch die Durchgängigkeit der Bezeichner und Spezifikationen gefragt.

Praktisch geht man wie folgt vor. Aus einem Katalogsystem, z. B. dem Industry Catalog System (ICS), wird ein Bauteil ausgewählt und mit dem Knoten verknüpft. Dabei werden alle Informationen wie Preise, Symbole, 3D-Modelle, technische Daten, Einbauanleitung, Reparaturanweisung, Wartungs- und Inspektionsintervall und Dokumente wie technische Zeichungen, Datenblätter, Energieanschlüsse, Hilfsanschlüsse aus dem Katalog auf den Knoten übertragen. Die Hersteller können ihre Produkte auf CD-ROM – oder aktualisiert im Internet – illustrieren und einem entsprechenden Umfeld präsentieren. Hier werden auch weitere Funktionalitäten, wie Einbauvorschriften, Ersatzteildokumentation und Explosionszeichnungen in verschiedenen Formaten abgelegt.

Bei der Inbetriebnahme der Anlage wird die Feinabstimmung bezüglich der Rezeptur und des Einbauortes mit seinen jeweiligen Eigenschaften an diesen Knoten übergeben. Die IST-Aufnahme der Produktionsanlage („as built“) kann über RC-Plant mittels „digitaler Fotografie“ vor Ort aufgenommen und mit dem Knoten des Strukturbaumes verknüpft werden. Daraus resultiert ein Desktop, über den das Informationsmanagement einfach geführt werden kann. Eine strukturierte Abbildung der Gesamtanlage aus verfahrenstechnischer Sicht vermittelt dem Betrachter das Gefühl, durch die „Anlage zu gehen“.

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