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Die elektronische Detailplanung als Teil eines Gesamt-Engineeringworkflows

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Elektronische Detailplanung als Teil eines Gesamt-Engineeringworkflows
Großprojekte haben nicht selten einen schon fast babylonischen Charakter: An der Planung, Konzeption und der Wartung von verfahrenstechnischen Industrieanlagen sind viele verschiedene Parteien beteiligt, die oft sehr unterschiedliche Anforderungen haben.

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Anlagenbetreiber beispielsweise legen andere Schwerpunkte auf das Engineering als Anlagenbauer. So sollen Umbauten von Teilanlagen schnell von statten gehen und die Stillstandszeiten gering sein, während bei einer Neuplanung auf akkurate Kabelplanung sehr viel Wert gelegt wird, da Kabel einen hohen Kostenfaktor darstellen. Auch die Anlagengröße und die Tatsache, ob externe Unternehmen am Engineering beteiligt sind, hat wesentliche Auswirkungen auf die internen Workflows. Insbesondere für Softwarehersteller stellt das eine hohe Herausforderung dar. Es genügt nicht mehr, dass die einzelnen Softwaretools innerdisziplinär hochspezialisiert sind. Um den Anforderungen von Effizienz, Wirtschaftlichkeit, Termintreue und Qualität gerecht zu werden, muss es möglich sein diese in einen sinnvollen Workflow einzubetten, in dem die unterschiedlichsten Disziplinen wie R&I (Rohrleitungen und Instrumente), 3D-Planung, die Verfahrenstechnik und die elektrotechnische Planung synchronisiert werden können. Wobei sich die Softwarelandschaft meist noch erschwerend heterogen darstellt, das heißt es liegt Software unterschiedlichster Hersteller vor.

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Workflow/Datenfluss ist keine Einbahnstraße
Prozessdaten haben ihren Datenursprung oft in der R&I-Planung. Dort entstandene Daten, wie Loop Informationen, Auslegungsdaten für Instrumente, etc. sollten in einem effizienten Workflow an die Instrumentierung oder die elektrotechnische Planung weitergereicht werden. Dieser unidirektionale Datenfluss ist in vielen Fällen aber nicht immer ausreichend: Im Laufe eines Projektes werden Daten korrigiert und müssen aktualisiert werden, es ändern sich Bezeichnungen, Daten werden vervollständigt und an den Absender zurückgeschickt. Das ist genau die Stelle, an der viele Softwarehersteller scheitern, da es sich hier um mehr als eine Dateneinbahnstraße handelt, auf der ein einmaliger Datentransfer stattfindet. Hier ist eine spezielle Datenverwaltung notwendig, die ihre Objekte mit sogenannten UUID’s (Universal Unique Identifier) verwaltet. Berücksichtigt die verwendete Software diese UUID bei jeder Datenübertragung, sind Namensänderungen und Prüfungen auf Existenz sicher realisierbar. Unter dem Aspekt Wirtschaftlichkeit fragen Anlagenplaner und Betreiber sehr häufig Standardsoftware nach, da individuelle Software, die nur für bestimmte anwenderspezifische Aufgaben gedacht ist, sehr Wartungs- und Pflegeintensiv ist. Zudem ist Outsourcing in diesem Fall meist nicht möglich. Ferner sind in solchen Fällen Softwareentwicklungs-know-how und Ressourcen im eigenen Unternehmen notwendig, womit wiederrum hohe Kosten verbunden sind.

Interdisziplinäre Standardworkflows
In einer effizienten Engineeringumgebung die mehrere Disziplinen vereint, müssen Daten zu unterschiedlichsten Zeitpunkten in bestimmten Zuständen zur Verfügung stehen. Das Bestellen von Kabeln beispielsweise erfordert deren Längenberechnung und das Bestimmen des Kabeltyps. Die entsprechenden Disziplinen müssen also bereits involviert sein. Die Kabel werden in diesem Fall nur aus dem Engineering Workflow „abgegriffen“, obwohl sie planerisch noch gar nicht komplett verdrahtet sind. Derartige Workflows sind individuell und müssen kundenspezifisch frei definierbar sein, denn nicht in jedem Fall erfolgt die Kabellängen-Berechnung in einem 3D Modell. Starr in die Software implementierte interdisziplinäre Workflows sind somit nicht praktikabel und kommen nur selten zum Einsatz.

Datenmanagement mit Smartplant Foundation
Die Qualität individueller, firmenspezifischer Workflows ist stark von den verwendeten Datenmanagement Tools abhängig. Denn ein wichtiges Qualitätsmerkmal stellt die disziplinübergreifende Konsistenz der Daten dar. An dieser Stelle ist das Optimierungspotential in vielen Fällen hoch. Oft implementieren Unternehmen bestimmte Workflows gar nicht, da die technische Hürde enorm groß ist. Intergraph PP&M setzt für solche Anforderungen auf eine spezielle Integrationsplattform; ein Produkt aus der Smartplant Familie mit dem Namen Smartplant Foundation. Diese integriert alle Applikationen aus Smartplant Enterprise, bindet aber auch ERP- und PDM-Systeme wie SAP an. Die einzelnen Applikation können Daten über die Integrationsplattform „publishen“ (zur Verfügung stellen) und andere diese Daten wieder „retrieven“ (abzurufen), um auf deren Basis weiterzuarbeiten oder diese zu vervollständigen. Mit dem „Publish“-Vorgang ist es möglich bereits einen Workflow anzustoßen, der beispielsweise eine einfache Benachrichtigung für bestimmte Personen auslöst, oder eine sofortige Konsolidierung der Daten zur Folge hat.

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Detailplanung als Teil des Gesamt-Engineeringworkflows
Eine Effizienzsteigerung innerhalb des Anlagen Lifecycles erreichen Betreiber durch das Sicherstellen der Konsistenz disziplinüberlappender Daten. Unterschiedliche Disziplinen, realisiert durch unterschiedliche Software-Tools, können so voneinander profitieren. So auch die elektrotechnische Detailplanung, die meist am Ende der Engineeringkette einer Anlage steht. Für die elektrotechnische Detailplanung & Instrumentierung hat der Herstelller Sigraph.CAE im Portfolio. Die Applikation ist Teil der Smartplant Enterprise Suite und auch in Smartplant Foundation integriert. Damit ist sie auch in der Lage, eigene Daten zu publishen und Daten anderer Tools abzurufen. Durch Standardisierung und Modularisierung eröffnen sich Unternehmen bereits erhebliche Ergebnispotentiale, die sich in Kombination mit einem interdisziplinären, intelligenten Datenmanagement weiter steigern lässt:

In der verfahrenstechnischen Planung entstehen bereits viele Informationen, die für die Instrumentierung und elektrotechnische Planung relevant sind. So werden bereits TAG-Nummern definiert die in unterschiedliche Disziplinen referenziert werden. Es entstehen Loop-Daten, E-Verbraucher werden definiert und mit Auslegungsdaten versorgt, usw. Diese Informationen veröffentlicht die Integrationsplattform, sobald sie die entsprechende Fachabteilung freigibt.

Sigraph.CAE ist nun in der Lage aus diesen verfahrenstechnischen P&ID-Daten die für den weiteren Engineeringprozess relevanten Daten zu extrahieren. Dies geschieht durch den sogenannten Workflow gesteuerten Retrieve.

Nach dem Sichten der Daten direkt in sigraph.CAE ist es möglich, die Daten kontrolliert in die Engineering Datenbank zu übernehmen. In diesem konkreten Fall speichert das System die Daten im Instrumentierungsdatentopf als EMSR-Daten.

Über standardisierte Vorlagen können die über P&ID entstandenen Loops vervollständigt werden.

Der integrierte Stellenplangenerator ist nun in der Lage, wiederum über standardisierte grafische Vorlagen die Stellenpläne, also einen wesentlichen Teil der Anlagendokumentation, zu generieren.

Welche Informationen die Software aus den P&ID-Daten nutzt, kann der Anwender konfigurieren und an verschiedene Anforderungen anpassen. Solche Prozesse lassen sich in unterschiedlicher Art definieren; beispielsweise dass das System Kabelinformationen zur Kabeltrassenplanung an 3D weitergibt und entsprechend nach Berechnung der Kabellänge in 3D wieder zurückspielt. Selbst das vermeintlich einfache Synchronisieren von TAG-Nummern zwischen der elektrotechnischen Planung sowie der Verfahrenstechnik und somit auch zu ERP-Systemen (beispielsweise SAP) kann einen erheblichen Mehrwert darstellen, da in einer mittelgroßen Anlage leicht mehrere Tausend TAG-Nummern bestehen können. Eine Inkonsistenz zwischen den Disziplinen bedeutet hier in verschiedenen Fällen immer einen erheblichen Mehraufwand bis hin zu Fehlbestellungen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das Änderungsmanagement: Daten unterliegen auf unterschiedlichen Seiten der Änderung, weshalb es wichtig ist sie immer auf dem aktuellen Stand zu halten. Dies reicht von falsch definierten TAG-Nummern, die es zu korrigieren gilt, bis hin zu kompletten Objekten, die nicht mehr benötigt und daher gelöscht werden können.

Datenhoheit: Sache des Engineering-Tools
Nach einem Retrieve speichert das System die Daten zunächst als sogenannte Task in der Engineering-Datenbank. Dabei berücksichtigt die Software nur Änderungen, die sich gegenüber den vorhandenen Engineeringdaten ergeben. Der zuständige Planer kann also sofort erkennen, ob sich Objekte inhaltlich ändern, neue Objekte erzeugt oder sogar gelöscht werden. Praktisch bedeutet das beispielsweise: Ändert sich das Kennzeichen eines Motors oder dessen Leistung, zeigt das System dem Benutzer die entsprechende Deltainformationen an. Aus diesen Informationen ist es möglich ein Änderungsprotokoll zu erzeugen, um potentielle Änderungen zu dokumentieren oder um es für Prüfzwecke an andere Personen weiterzuleiten. Die eigentliche Übernahme der Daten in die Engineering-Datenbank obliegt der jeweiligen Fachabteilung, sodass die Datenhoheit für elektrotechnische Daten weiterhin bei der elektrotechnischen Planung liegt. Die Verantwortlichen können Änderungen zurückweisen oder auch nur teilweise übernehmen. Sogar bis auf Datenfeldebene lassen sich die Daten selektiv behandeln.

Ulrich Holl, Manager, und Nico Hoffmann, Business Development, Intergraph PP&M, Deutschland GmbH, Tel: 07162 4095 15

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