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PLM-TechnologieEffiziente Datenhaltung für die Anlagendokumentation

Ulrich Holl Alexander Simianer Süßen

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PLM-Technologie: Effiziente Datenhaltung für die Anlagendokumentation
Die Menge der Daten und Dokumente, die bei Planung, Bau, Betrieb und Wartung von Anlagen entstehen, nimmt stetig zu, denn die Vorteile, die bei der Nutzung moderner ECAE- (Electric Computer Aided Engineering) und DMS-Lösungen (Document Management System) entstehen, sind verlockend. Wirkungsvoll profitieren kann aber nur derjenige, der gleichzeitig eine effiziente Datenhaltung sicherstellt.

Wie alle Produktionsstätten stehen Anlagen zur Verarbeitung und Herstellung von Verbrauchsgütern und Rohmaterialien unter einem hohen wirtschaftlichen Druck, der zu stetiger Optimierung und Effizienzsteigerung drängt. Der Ertrag soll maximal sein, die Stillstandszeiten für Wartung und Instandhaltung sollen so gering wie möglich gehalten werden. Gleichzeitig zwingen Normen und gesetzliche Auflagen, aber auch unternehmensinterne Vorgaben und Regelungen zu kostenintensiven Anstrengungen, um den reibungslosen Betrieb, die Sicherheit der Mitarbeiter und die Rechtskonformität sicherzustellen.

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Auch unter Berücksichtigung branchenspezifischer Varianz und unterschiedlicher Schärfe der gesetzlichen Bestimmungen ist unbestritten, dass nur durch ein hohes Maß an Disziplin und Sorgfalt beim Betrieb einer Anlage ein optimales Ergebnis erzielt werden kann. Diesem Anspruch müssen aber nicht nur die Anlagen selbst genügen, sondern auch die zugehörigen Dokumente und Daten, die – in elektronischer Form – ein wesentlicher Bestandteil eines modernen Anlagenmanagements sind.

Der Praktiker weiß, dass der Betrieb von Anlagen eine inhärent hohe Komplexität besitzt, auch deshalb, weil viele ganz unterschiedliche Disziplinen beteiligt sind. Hieraus entstehen häufig sehr schwer zu kalkulierende Kostenstellen. Eine häufig unterschätzte Ursache hierfür ist in vielen Fällen ein nicht optimaler Daten- und Informationsfluss zwischen den Verwaltungen technischer, kaufmännischer und logistischer Daten, die beispielsweise vom ERP-System über den Anlagenplaner bis hin zur Instandhaltung und zu den Werkstätten übertragen werden müssen.

Viele dieser Datenaustauschvorgänge sind als potenziell automatisierbare Workflows definierbar und werden in vielen Unternehmen auch tatsächlich schriftlich niedergelegt. Praktisch findet der Datenaustausch dann aber lediglich durch Übergabe von Papier (teilweise handschriftlich oder als Ausdruck) oder manuell in digitaler Form (Datei) statt. Besonders problematisch hierbei ist die Verwendung heterogener nicht einheitlicher Datenformate in den unterschiedlichen Fachbereichen in Verbindung mit einer insgesamt weiter zunehmenden Daten- und Informationsmenge.

Nach Auffassung des Süßener Software-Hauses TCS Süssen GmbH besteht für viele Anlagenbetreiber hier ein großes Optimierungspotenzial. Die Erfahrung aus einer großen Anzahl von Kundenprojekten zeigt, dass der Betrieb von Anlagen unterschiedlichster Branchen ganz wesentliche Gemeinsamkeiten besitzt, die in gleicher oder ähnlicher Form immer wieder vorgefunden werden. In den betroffenen Unternehmen lassen sich hieraus optimierungsfähige Schwachstellen ermitteln, aus denen Anforderungen an ECAE-Systeme abgeleitet werden können:

Die zum Lebenszyklus einer Anlage gehörenden Modernisierungs- und Wartungsarbeiten werden in der Regel auch an externe Unternehmen (engl. »contractor«) vergeben, die für ihre Arbeiten einen Zugang (online/offline) zur Anlagendokumentation und zu den »internen« Planungsdaten benötigen.

Auch während der Modifikation der Planungsdaten muss zu jeder Zeit ein As-Built-Stand der Anlagendaten und der Anlagendokumentation vorgehalten werden und verfügbar sein, der den aktuellen Ist-Zustand der Anlage repräsentiert.

Für die Mitarbeiter vieler Bereiche der Anlage ist es notwendig, zu jeder Zeit Zugriff auf den As-Built-Datenbestand zu haben.

Da nicht jeder Mitarbeiter, der die Anlagendokumentation einsehen möchte, gleichzeitig auch ECAE-Software-Know-how besitzt, ist bei der anlageninternen Publikation eine besonders einfach zu bedienende Benutzerschnittstelle anzubieten (zum Beispiel ein Web-Browser).

In einem zentralen ERP-System werden ECAE-spezifische Daten verwaltet. In vielen Fällen ist das ERP-System der Lieferant eindeutiger Kennzeichen für MSR-Daten. Eine reibungslos funktionierende und weitgehend automatisierte Schnittstelle zum ERP-System ist hierfür notwendig.

Werkstätten verwalten häufig Lager mit ihren Ersatzteilen und nehmen Umbaumaßnahmen vor. Sie benötigen hierzu Planungsdaten und versorgen die Planer mit den entsprechenden Informationen.

Herkömmliche Softwaresysteme sind häufig nicht in der Lage den genannten Aufgabenstellungen gerecht zu werden.

Eine besondere Herausforderung stellt die Größe der Datenmenge dar, die sich ergibt, wenn alle EMSR- und elektrotechnischen Informationen erfasst werden sollen. Datenmengen im zweistelligen Gigabyte-Bereich sind hierbei keine Seltenheit. Eine typische Anforderung hierbei ist nun, die Daten nicht vollständig in lediglich einer, zum Teil dann extrem großen Datenbank zu verwalten, sondern eine bezüglich Logik und Zugriffscharakteristik sinnvolle Aufteilung zu wählen. Eine solche Aufteilung kann unter anderem dann notwendig werden, wenn die beteiligten Fachbereiche ihre spezifischen Daten unabhängig voneinander pflegen müssen. Dabei unterscheiden sich die Daten nicht nur inhaltlich weitgehend. Auch das Datenmodell, das die Struktur der Daten definiert, kann in weiten Teilen variieren. Gleichzeitig sind aber meist auch Daten und Modellanteile vorhanden, die sich überlappen, die also gemeinsam gepflegt werden und auf die koordiniert zugegriffen werden muss. Diese gemeinsamen Daten sind durch informationstechnische Verfahren so zu synchronisieren, dass die Konsistenz des Datenbestandes gewährleistet ist.
Ein weiterer Aspekt, der bei einer Partitionierung der Daten berücksichtigt werden muss, ist die Tatsache, dass im Rahmen von Instandhaltungs- und Pflegemaßnahmen einige Teilanlagen zur Umplanung vorgesehen werden. Für eine solche Umplanung wird der betroffene Anlagenteil »ausgecheckt«, womit der Planer die notwendigen Berechtigungen zum Ändern der Planungsdaten erhält. Gleichzeitig verbleibt ein As-Built-Stand der Daten im Archiv und kann parallel auch von anderen Anwendern, die nicht am Planungsprozess beteiligt sind, weiterhin lesend eingesehen werden. Erst wenn die Datenbasis, die eine Teilanlage repräsentiert, wieder »eingecheckt« wird, entsteht auch ein neuer As-Built-Stand. Der ursprüngliche Datenbestand bleibt dabei als historische Version erhalten. Bei größeren Umbauten kann es in der Praxis mehrere Zyklen geben, bis ein endgültig neuer As-Built-Stand definiert wird. Ein wichtiger Aspekt hierbei ist die Möglichkeit, Daten kontrolliert zur Bearbeitung oder zur Weitergabe an externe Planer zu kennzeichnen. Beispielsweise erhält ein externer Planer eine Kopie der zu einer Teilanlage gehörenden Datenbasis und nimmt offline die Umplanung vor. Durch das beim Anlagenbetreiber hierfür durchgeführte »Checkout« wird eindeutig ersichtlich, in welchem Status sich die Datenbasis der Teilanlage befindet und von wem sie bearbeitet wird. Nach Fertigstellung erhält der Anlagenbetreiber die Daten wieder zurück, führt die Umbauten im Anlagenteil durch und definiert die geänderten Daten als As-Built.

Um die Konsistenz der unterschiedlichen Datenstände sicherzustellen, werden die einzelnen Datentöpfe zu einer großen logischen Dateneinheit zusammengefasst und über ein zentrales Datenbank-Management-Werkzeug verwaltbar und zugreifbar gemacht. Dies ermöglicht auch die Implementierung eines gegebenenfalls individuellen IT-gestützten Workflow. In der Praxis werden hier bei vielen Workflow-Aktivitäten ausdrücklich nur lesende Zugriffe verlangt, denn unkontrollierte Änderungen am aktuellen Datenbestand können sicherheitstechnisch bedenklich sein.

Durch die zunehmenden Umbauaktivitäten und die immer schärferen Sicherheitsauflagen sind Anlagendaten permanenten Änderungen unterworfen. Für die Nachvollziehbarkeit und für Recherche-Zwecke ist es dabei sehr wichtig, auch auf vorhergehende Planungsdaten zugreifen zu können. Aus diesem Grund verfolgen die Süßener Software-Ingenieure die Strategie, Änderungsstände – zum Beispiel im Rahmen einer Revisionserstellung – in der Datenbasis dauerhaft (persistent) zu speichern. Der Gewinn für den Anwender besteht darin, dass er beliebige Revisions- und Änderungsstände seiner Anlagendokumentation miteinander vergleichen, visualisieren oder auch exportieren kann und so die volle Kontrolle über die Veränderungen der Anlagendokumentation behält.

Für die Speicherung der Dokumentenhistorie wurde im Rahmen der Weiterentwicklungen der Süßener ECAE-Software sigraph CAE ein spezielles XML-Format definiert und ausimplementiert. Dadurch lassen sich XML-basierte Daten besonders einfach mit Standardverfahren und -werkzeugen weiterverarbeiten. Von Vorteil ist dies insbesondere dann, wenn die Daten in andere Formate transformiert werden müssen.

Der schnelle und unkomplizierte Zugriff auf eine aktuelle und konsistente As-Built-Dokumentation hat in den letzten Jahren weiter an Bedeutung gewonnen. Gleichzeitig wird der Kreis der potenziell Zugriffsberechtigten immer größer. Die Bereitstellung der Unterlagen in Papierform ist sehr aufwändig und gleichzeitig im Hinblick auf die heute typischen Anwendungsszenarien nicht mehr ausreichend. Der direkte Zugang zur Dokumentation über eine voll ausgeprägte Planungs-Software ist aufgrund des meist fehlenden Anwendungswissens auf Seiten der potenziellen Benutzer in den wenigsten Fällen sinnvoll.

Um den gewünschten breiten Zugang zur Anlagendokumentation zu ermöglichen, setzen fortschrittliche Betreiber bereits jetzt auf Web-basierte Lösungen, die eine »Entkopplung« der As-Built-Anlagendokumentation von den zugrunde liegenden Datenquellen der Planungs-Software ermöglichen. Moderne ECAE-Systeme sind hierbei in der Lage »stand-alone« oder in Verbindung mit CMS/DMS-Systemen entsprechende Web-Umgebungen zu generieren. Dies geschieht dann typischerweise zusammen mit dem Export der relevanten Dokumente. In Verbindung mit einer leistungsfähigen Änderungserkennung im Planungswerkzeug ist der Aktualisierungsaufwand minimierbar. Schließlich werden nur die Daten- und Dokumente in die Web-Umbebung übertragen, die auch tatsächlich einer Änderung unterworfen sind. Mit diesem Verfahren lassen sich auch Anlagendokumentationen mit deutlich mehr als 100.000 Dokumenten schnell publizieren – Dokumentenmengen, die in der Praxis nicht selten vorgefunden werden. Es ist davon auszugehen, dass parallel zum Bedeutungsverlust der Papierdokumentation das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten elektronisch publizierter Anlagendokumentation stetig größer werden wird. Gleichzeitig wird die Web-basierte Publikation von Anlagendokumentationen nicht zuletzt aufgrund ihrer ökonomischen Vorteile weiter an Bedeutung gewinnen. Die Verwendung von standardisierten Web-Technologien und die daraus resultierende Flexibilität im Hinblick auf die Anpassungen an firmenspezifische Belange machen diese Vorgehensweise zukunftssicher. -fr-

Technische Computer Systeme Süssen GmbH http://www.tcs-s.de

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