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Engineering Virtual Reality und Virtual Engineering sind in der Praxis angekommen

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bittermann / Dr. Jörg Kempf

Die Tagung „Anlagenbau der Zukunft“ in Magdeburg ist mittlerweile eine feste Größe geworden, um die Trends und Perspektiven für den Chemie- und Energieanlagenbau aufzuzeigen und zu diskutieren. Im Blickpunkt der rund 200 Teilnehmer standen in diesem Jahr die Möglichkeiten des Virtual Engineerings sowie die Herausforderungen der Kostenschätzung bzw. des Controllings im Anlagenbau.

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Virtuelle Realität erhöht die Produktivität im Engineering
Virtuelle Realität erhöht die Produktivität im Engineering
( Bild: Dirk Mahler/Fraunhofer IFF )

Wie lassen sich im Chemie- und Energieanlagenbau Prozesse optimieren und Kosten vermeiden? Diese zentrale Fragestellung schwebte auf der Tagung „Anlagenbau der Zukunft“, veranstaltet vom IFF Fraunhofer, praktisch über jedem Vortrag, bis hin zur abschließenden Podiumsdiskussion. Dazu gab es natürlich – weil das Thema aus unterschiedlichen Blickwinkeln beleuchtet wurde – eine ganze Reihe von Antworten. Einig war man sich in dieser Einschätzung: Virtual Engineering als Methode und Werkzeug gilt als Technologie, ohne die in Zukunft kein Anlagenhersteller oder Anlagenbetreiber mehr auskommen wird – und dies sowohl bei der Planung als auch beim Betrieb der Anlage. Beispielsweise lassen sich am interaktiven 3D-Modell Produktionsabläufe durchspielen, eventuelle Fehler und Schwachstellen entdecken sowie das Personal schulen.

Setze man das Virtual Engineering bereits in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses ein, seien bemerkenswerte Einsparpotenziale erreichbar, war in Magdeburg zu hören: Die Produktionsplanung lasse sich um bis zu 30 Prozent beschleunigen, der Produktionsaufwand um 40 Prozent reduzieren und Investitionskosten bis zu 30 Prozent verringern.

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Weil der komplette Prozess viel anschaulicher und besser einschätzbar ist, nutzen Unternehmen die virtuellen Modelle auch dazu, um die zukünftigen Anlagen gemeinsam mit dem Kunden während der Planung und der technischen Klärungsphase zu diskutieren. Auch die Anlagenzugänglichkeit kann überprüft und optimiert werden – ein wichtiger Beitrag, um Wartungs- und Instandhaltungszeiten zu reduzieren.

Dr.-Ing. Stefan Robert Deibel, Senior Vice President Engineering & Maintenance der BASF, sprach einen weiteren interessanten Aspekt an, der pro Virtual Engineering spreche: Die demographische Entwicklung in den westlichen Ländern und auch die Verschiebung in den Ausbildungsberufen, weg von der Technik, führe zur Notwendigkeit, die Produktivität im Engineering sprunghaft zu erhöhen.

Ziel: Maßgeschneiderte Produktionsanlagen

Produkte müssen wettbewerbsfähig sein, schnellstens zur Verfügung stehen und natürlich den Qualitätserwartungen entsprechen. Um diese Ziele zu erreichen, stehen bei der Konzeption von Anlagen bei der BASF die maßgeschneiderte Produktion, standardisierte Module sowie Fragen der Operability (integriert in die Engineering-Phase) und Maintainability (Instandhaltungsstrategie, ebenfalls integriert in die Engineering-Phase) im Vordergrund.

„Der Anlagenbau und damit das Engineering stehen vor der Herausforderung eines deutlich wachsenden lnvestitionsvolumens im globalen Umfeld“, sagte Deibel. Und er führte weiter aus, dass lnfrastrukturmaßnahmen und steigende Investitionen im Industriesektor in der Region Asien einerseits und Investitionen in den Rohstoffwandel andererseits die Anlagenbaufirmen „mehr als auf Anschlag“ beschäftigen.

Um die Produktivität im Engineering zu erhöhen, setzt auch Deibel auf weiterentwickelte Methoden und Tools im Engineering. Seine Erwartungen:

• Verkürzung von Projekt-Abwicklungszeiten,

• Senkung der Projektkosten,

• gewerkeübergreifende Unterstützung im Engineering, bei der Inbetriebnahme und im Betrieb der Anlage,

• Qualifizierung und Training der Mitarbeiter für Montage, Betrieb und Instandhaltung,

• Digitale Kette: Durchgängigkeit und Konsistenz der Daten.

Virtual Engineering biete dazu schon jetzt einen innovativen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit, so Deibel. Doch erwartet er eine Weiterentwicklung der Virtual Reality (VR)-Technologie. Im Engineering biete VR 3D-Visualisierungen in einer frühen Projekt-Phase – eine wertvolle Ergänzung zur Modellbesprechung (Design Review). Zudem seien Ein-/Ausbaustudien für Montagearbeiten möglich. Hinsichtlich des Betriebs der Anlage sieht er den Vorteil der Qualifizierung der Betriebsmannschaft, u.a. beim Training von Instandhaltungstätigkeiten sowie von kritischen Arbeitsabläufen.

Project-Controlling & Forecasting

Am Standort Hamburg-Harburg verarbeitet Shell pro Jahr etwa 4,5 Millionen Tonnen Rohöl. Es ist eine installierte Basis mit einem hohen Anlagenwert zu betreiben, zu warten, technologisch auf dem neuesten Stand zu halten, umzubauen oder auch zu erweitern. Shell als Raffineriebetreiber hat somit eine Reihe von größeren und kleineren Investitionen (CAPEX: Capital Expenditures = Investitionskosten) je Jahr vorzubereiten, zu planen, durchzuführen und zu überwachen. Tectura unterstützt Shell Harburg seit Ende 2004 bei der Einführung von einheitlichen Project Management & Controlling-Methoden. Darüber berichteten in Magdeburg Richard Sock (Shell) und Hans-J. Oswald (Tectura).

Project-Controlling ist der ständige Soll/Ist-Vergleich zum Erfassen von Trends, zur Schaffung von Mitteln zum Gegensteuern, um dem Management möglichst frühzeitig im Projekt eine transparente, rollierende und stabile Vorausschau zu den Kosten, zum Terminablauf, zum Ressourcenbedarf sowie zum erreichten Fortschritt eines Projektes zu liefern. Modernes Project-Controlling besteht aus den Bereichen Estimate, Planning & Scheduling, Cost-Control, Progress Reporting sowie Document Control. Basierend auf der Earned Value-Methodik ist ein Plan/Ist-Vergleich der Termin- und Kostensituation bezogen auf den Arbeitsfortschritt in einem Projekt möglich. Die Methodik integriert Verfahren der Leistungsfortschrittsmessung mit der Kostenverfolgung und der Zeitkontrolle.

Tectura hat ein solches System für das Project Controlling & Forecasting von CAPEX-Projekten entwickelt und erfolgreich bei Shell Hamburg-Harburg eingeführt. Das System (Tectura EPM-PCS) basiert auf standardisierten Microsoft-Technologien wie der Enterprise Project Solution und lässt sich vollständig in Microsoft sowie ERP-Systeme wie SAP, Navision oder Axapta u.a. als unternehmensweite Lösung integrieren.

Durch die strukturierte Gliederung vom ersten Estimate bis zum Cost-Control Budget und der Forecast sei eine durchgängige, transparente Bearbeitung für den Anwender über alle Projekt-Phasen hinsichtlich Kosten, Ressourcen und Terminsituation gegeben.

Kostenschätzungen für China-Projekte

Werner Pehlke, Engineering & Maintenance, BASF, sprach über „Herausforderungen in Kostenschätzung und Engineering für Chemieanlagen in China“. Hintergrund ist, dass Investitionen in Chemieanlagen für China häufig bereits in sehr frühen Projektphasen unter hohem Kostendruck stehen. Lokale Wettbewerber produzierten, so Pehlke, teilweise mit veralteten und sicherheitstechnisch bedenklichen Anlagen. Während zum chinesischen Ausführungsstandard beispielsweise eine offene Betonbauweise zähle, sei in Deutschland die Stahlstruktur üblich. Bei den chinesischen Mitwettbewerbern gebe es im Tanklager keine Rohrbrücken im Gegensatz zur westlichen Bauweise, die meist massive zentrale Rohrbrücken aufweist. Chinesische Anlagen seien zudem kaum isoliert, automatisierte Armaturen suche man vergeblich, generell sei die Instrumentierung minimal. Die Leittechnik entspreche einem frühen Standard, während in Deutschland moderne Prozessleitwarten gemäß State-of-the-Art üblich sind. Kurz: Technische Standards chinesischer Mitwettbewerber seien, so Pehlke, teilweise sehr niedrig.

Unterschiedliche Standards

Auf diese Herausforderung muss die BASF eingehen – und hat zur Kostenschätzung von Projekten außerhalb Deutschlands u.a. unterschiedliche Standards definiert:

• Standard 1: Vergleichsstandard Großchemie USA/West-Europa optimiert auf hohe Verfügbarkeit und/oder minimalen Personaleinsatz (hoher Automatisierungsgrad)

• Standard 2: Reduzierter Automatisierungsgrad und reduzierte Verfügbarkeit bei erhöhtem Personaleinsatz

• Standard 3: Niedrigstmöglicher Automatisierungsgrad; niedrigster Ausstattungsstandard; Anlagenausfälle werden in gewissem Umfang akzeptiert; optimiert auf niedrigste Investitionskosten bei hohem Personaleinsatz und eventuell erhöhtem Energieeinsatz; jedoch bei Einhaltung internationaler SGU-Richtlinien (SGU: Sicherheits-, Gesundheits- und Umweltschutz).

Pehlke nannte dazu auch konkrete Zahlen: Liegt der westliche Anlagenstandard in China bei Kosten von 100 Prozent, erreicht das Kostenniveau gemäß dem reduzierten westlichen Standard 85 Prozent, während der Low Cost-China-Standard bei gerade einmal 65 Prozent liegt.

Auslandsschätzungen mittels Location Factors liegen bei der BASF für über 40 Länder vor. Die so genannten Auslandsfaktoren werden nicht pauschal, sondern nach Gewerken und Sachgruppen ermittelt. Deshalb unterscheiden sich die Faktoren je nach Anlagentyp und Abwicklungsform deutlich. Die Kosteningenieure nutzen unterschiedliche Quellen – neben abgerechneten Projekten aus der Vergangenheit sind Anfragen an Kontraktoren und Lieferanten, aber auch Veröffentlichungen über das Lohnniveau und die Produktivität die Basis.

Fazit

Offenbar ist noch immer Luft vorhanden, um das Engineering weiter zu optimieren. Während ein konsequent durchgezogenes Virtual Engineering den Planungsprozess deutlich schneller – und damit kostengünstiger – macht, bringen spezielle Controlling-Tools Licht ins Dunkel komplexer Projekte und senken Termin- und Kostenrisiken. Die damit erreichbare höhere Produktivität im Engineering sollte ausreichen, um gegen „China-Standards“ gerüstet zu sein.

Der Autor ist redaktioneller Mitarbeiter bei PROCESS.

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