Engineeringsoftware Wie man mit weniger Details im 3D-Modell mehr Produktivität erzeugt

Autor / Redakteur: Michael Brückner* / Anke Geipel-Kern

Die Produktivität beim Engineering verbessern, aber wie? Darüber diskutierten Software-Entwickler, 3rd-Party-Anbieter und Anlagenplaner zwei Tage lang auf der CIC 2016. Lösungsansätze erwartet man vor allem durch eine reduzierte Komplexität – bei den Engineering-Tools selbst ebenso wie beim Handling mit den Daten.

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Zu viele Planungsdetails können die Produktivität einschränken.
Zu viele Planungsdetails können die Produktivität einschränken.
(Bild: © industrieblick/Fotolia.com)

Weniger ist mehr – wer hätte gedacht, dass ausgerechnet in der IT-Branche, die derzeit eher mit dem Thema Big Data von sich reden macht, ein Unternehmen mit dem Vorteil reduzierter Daten wirbt? Hintergrund: Hersteller von Anlagenkomponenten wie Pumpen, Armaturen usw. liefern gern perfekt detaillierte 3D-Modelle, die der Planer für das Engineering im Grunde gar nicht braucht. Im Gegenteil: Weil solche Komponenten im Anlagenbau schließlich mehrfach (Faktor 100 bis 1000) einzuplanen sind, wächst das Datenvolumen bis zum Einfrieren des Modells, sprich: Man kann mit einem solch überfrachteten 3D-Modell nicht mehr sinnvoll arbeiten.

Reduzierte 3D-Modelle

In aller Regel weigern sich jedoch die Apparatehersteller, reduzierte 3D-Modelle anzubieten. Wie also kann der Planer die Detaillierung reduzieren? Als Lösung stellte Andrew Chinn von ITI das Stand-alone-Tool „Cadfix-Cadison Equipment Simplifier“ vor.

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Es verspricht die Vereinfachung von CAD-Modellen vom detailverliebten mechanischen Modell zum Prozess-Modell. Konkret: Von einem 40 MB großen DWG-File verbleibt nach der Datenreduktion nur mehr 1 MB oder kleiner. In aller Regel, so Chinn, sei eine Datenreduktion um mehr als 90 % gewährleistet.

Im ersten Quartal 2017 wird dieses Tool als Cadison Equipment Simplifier verfügbar sein. Der besondere Vorteil: Die Apparate-Modelle werden gemäß den konkreten Festlegungen des Planers, was an Details entbehrlich ist, beim Import zu Cadison automatisch reduziert.

80 % weniger Nacharbeiten bzw. Fehler

Im Studium lernt der angehende Ingenieur den Ablauf eines Projekts noch so: Vorplanung und Machbarkeitsstudie, Basic und Detail Engineering, Ausführungsplanung und schließlich nach der Montage die Inbetriebnahme. In der Praxis erfährt der Jungingenieur aber, dass die einzelnen Planungsstufen heute nicht mehr streng nacheinander, sondern oft genug parallel stattfinden. Die Ausführungsplanung startet, bevor die Basisplanung abgeschlossen ist.

Warum Projekte scheitern?

Viele Schnittstellen und Übertragungsfehler bei der Nutzung unterschiedlicher Planungs-Tools führen dann oft zum Scheitern eines Projekts; sie bedeuten in jedem Fall höhere Kosten, längere Projektlaufzeiten und damit auch geringere Margen. Um Projekte noch profitabler als bisher abwickeln zu können, führt kein Weg an der Integration des gesamten Engineering-Prozesses vorbei.

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Nicht zuletzt gilt: Projekte schneller zu realisieren bedeutet, die bereits heute sich abzeichnenden begrenzten Engineering-Ressourcen aufgrund des Fachkräftemangel effizienter nutzen zu können.

Cadison bietet als vollintegrierte multidisziplinäre ingenieurtechnische Softwarelösung den wesentlichen Vorteil, den gesamten Engineering-Workflow in einem System zu vereinen. Dies gilt sowohl für die nicht grafischen als auch für die grafischen Daten (P&ID, Stromlaufplan, 3D-Modell). Alle Projekt-Mitarbeiter greifen immer auf die aktuellen Daten des Projektes in allen notwendigen Projektansichten und allen Disziplinen zu. Mit Autocad als Basis kann der eigene Workflow flexibel angepasst werden. Die Kataloge sind schnell und effizient auf eigene Unternehmensstandards abgestimmt. Listen, Datenblätter und Isometrien werden automatisch, 2D-Layoutzeichnungen halbautomatisch erzeugt. Dies trägt dazu bei, die Projektzeiten drastisch zu reduzieren.

Diese Erfahrung macht auch der indische Kesselbauer ISGEC (5000 Mitarbeiter), der weltweit Kunden bedient: Seit dem Jahr 2010 arbeitet das Unternehmen mit Cadison. E.S.G. Pragasam, Associate Vice President Engineering bei ISGEC Heavy Engineering ist nach mehreren Jahren praktischer Erfahrung überzeugt, das richtige Planungs-Tool gewählt zu haben: „Cadison ist günstig – in der Investition ebenso wie im Rollout. Unsere Mitarbeiter arbeiten bereits nach drei Tagen Schulung produktiv mit diesem Tool.“ Pragasam berichtet von 10 % Einsparungen bei der Engineering-Zeit, von einer 30 % höheren Design-Produktivität und von beeindruckend 80 % weniger Nacharbeiten aufgrund von Planungsfehlern.

Modulare Intelligenz im Anlagenbau

Dr.-Ing. Irene Senge, Engineering Process Technology, Ziemann Holvrieka, Ludwigsburg, referierte über die modulare Intelligenz im Anlagenbau. Das Unternehmen plant und realisiert schlüsselfertige Brauereianlagen sowie Erweiterungen und Modernisierungen bestehender Brauereien. Jede Anlage vom Sudhaus bis zum Drucktankkeller wird individuell nach den speziellen Bedürfnissen und Wünschen der Kunden geplant und auf Effizienz ausgelegt.

Senge führte aus, dass die Cadison-Intelligenz ihren Weg bis zum Prozessleitsystem finde. Das integrierte Navisworks-Modell erleichtere die Abstimmung vor letzten Veränderungen (wichtig für die Montage). In Navisworks sind die Zeichnungs- und Rohrleitungsstrukturen ebenso erkennbar wie ausgewählte Informationen zu den einzelnen Objekten wie z.B. einer 2-Wege-Armatur. Ihr Fazit: Durch die Nutzung des Navisworks-Modells und durch das Ausblenden nicht relevanter Anlagenteile können spezifische Fragen sehr rasch untersucht werden. „Das bringt Licht ins Dunkel!“

Daten verbinden und zum Leben erwecken

Der Wert von Daten entsteht erst durch die Auswertung, also durch die Transformation von Rohdaten in aussagekräftige Informationen (Big Data zu Smart Data). Visualisierungs- und Reporting-Systeme wie Zenon von Copa-Data – ein Software-Spezialist in Sachen Industrieautomatisierung – helfen dabei. Die Software unterstützt den Betreiber beim Erfassen, Anzeigen und Verarbeiten verschiedenster Arten von Daten und bei der automatischen Generierung von Reports.

Das funktioniert auch mit Cadison: Mit Zenon kann das mit Cadison erzeugte 3D-Modell übernommen und visualisiert werden. Der Betreiber kann auf diese Weise den Prozess visualisieren – beispielsweise die Frage klären, ob ein Tank zu 10 % oder 50 % voll ist; oder klären, ob eine Pumpe läuft bzw. wie die Stellung einer Armatur ist.

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Den gesamten Lebenszyklus der Anlage im Blick

Ajit Joshi, Geschäftsführer „ITandFactory“, will das BIM-Konzept der Gebäudeplanung (Building Information Modeling) auch für die Prozessindustrie adaptieren: Beim i2PIM (integrated and intelligent Plant Information Modeling) laufen über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage alle Daten in einer einzigen Datenbank zusammen – vom ersten Design-Konzept bis zur Montage, über die Instandhaltung bis letztlich hin zur Demontage.

Damit ist sich Joshi einig mit der Dechema: In einem Whitepaper (Digitalisierung in der Chemieindustrie) vom September 2016 steht zu lesen, dass die Grundidee der digitalen Anlage darin bestehe, ein digitales 3D-Model einer kompletten Produktionsanlage zu entwickeln und es beginnend mit Planung, Bau und Inbetriebnahme anschließend über den gesamten Lifecycle der Anlage zu nutzen.

Dies sind in der Regel 20 bis 30 Jahre. Den im 3D-Modell enthaltenen Objekten sind neben den topologischen 3D-Daten vielfältige zusätzliche Informationen zugeordnet (z.B. Stoffströme, Betriebsbedingungen oder verwendete Werkstoffe bzw. Werkstoffklassen). Darüber hinaus können weitere Dokumente hinterlegt sein, z.B. Bedienungs- und Wartungsanleitungen des Apparateherstellers oder Dokumentationen über durchgeführte Wartungen.

In der Prozessindustrie nimmt die Digitalisierung allmählich Fahrt auf. Konsens auf der CIC 2016 war, dass das bei der Planung erzeugte 3D-Modell über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage genutzt werden kann und sollte – vorausgesetzt natürlich, dass Betreiber und Planer die Daten entsprechend pflegen.

* Der Autor ist Technical Director, ITandFactory GmbH, Bad Soden, Tel. +49-6196-93490-29

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