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3D-Modellierung von Rohrleitungen

Kostenanalyse in der frühen Planungsphase

Beim Erstellen von zuverlässigen Kostenvoranschlägen im Anlagenbau spielen die Ausgaben für Rohrleitungen eine erhebliche Rolle. Um bereits in frühen Planungsphasen eine verlässliche Leitungsführung kalkulieren zu können, bietet sich der Einsatz von 3D-Simlationen an.

Bild: Intergraph

Die Anlagenplanung beschreitet neue Wege. Die Disziplin hat sich von der Arbeit mit Excel-Tabellen für Materialentnahme-Reports und 2D-CAD für Lagepläne und Kostenschätzungen hin zu präziseren 3D-Modellierungen entwickelt. Dabei sollen sich Modelle, die im Rahmen von konzeptionellen Layoutstudien erarbeitet werden, im besten Fall für Vorplanungspakete und Detailplanung wieder verwenden lassen, ohne dass Dateikonvertierung oder erneute Modellierung erforderlich werden. Wo das nicht möglich ist, kann der Einsatz von präzisen 3D-Modellen noch immer eine solide Kostenschätzung unterstützen.

Aktuell setzen viele Anlagenentwickler auf eine 2D-Lösung oder vereinfachte 3D-Modellierung mit Software, die speziell für diesen Zweck konzipiert wurde. Typischerweise basiert die Kostenschätzung bei diesem Ansatz auf internen historischen Daten, als Software kommt in den meisten Ingenieurbüros eine Kombination aus Standardprodukten und Eigenentwicklungen zum Einsatz. Das 3D-Modell wird jedoch meist nur für die konzeptionelle Planung genutzt und dann nicht mehr weiter verwendet. Bei der integrierten 3D-Modellierung zur Planung des Anlagenlayouts handelt es sich um einen stärker konsolidierten Ansatz: Sie liefert ein flexibles und wieder verwendbares Layout, das mehr planerische Möglichkeiten bietet und sich für verschiedene Anwendungsfälle eignet. Aktuelle Software wie Intergraph Smart Plant 3D und Smart Plant Layout des US-Anbieters Intergraph mit Deutschlandsitz in München (Ismaning) gestatteten Anwendern die automatische Berechnung der Rohrführung. Hinzu kommt eine spezielle, vereinfachte Anlagenbibliothek, die im gesamten 3D-System angeordnet ist.

Der Konstrukteur erhält so bereits bei der Vorplanung Zugriff auf alle Funktionen des 3D-Systems – darunter anspruchsvolle Modellierung, Identifizierung von Kollisionspunkten, Modellreferenzierung oder Automatisierungsinstrumente sowie Ergebnisse wie Übersichtszeichnungen, Materialentnahme-Reports und Rohrisometrien. Das Modell aus der Vorplanung muss bei diesem Ansatz vor der weiteren Ausarbeitung nicht mehr umgewandelt werden.

Kostenberechnung in der Vorplanung

Der Vorplanungsprozes, auch als ‚Front End Engineering Design‘ (FEED) beziehungsweise ‚Front-End-Loading‘ (FEL) bezeichnet besteht im Wesentlichen aus zwei Phasen:

  • In der konzeptionelle Layoutphase werden verschiedene Anlagenlayouts betrachtet, um festzustellen, welches die beste Kombination aus Investitionskosten und betrieblicher Effizienz bietet. Bereits hier gilt es, die Rohrleitungen zu berücksichtigen, da sich diese in erheblichem Maß auf das Ergebnis auswirken – beispielsweise im Hinblick auf die Größe und Anordnung von Rohrgerüsten.
  • In der zweiten Phase wird ein Anlagenlayout ausgewählt und hinreichend ausgearbeitet, um einen präzisen Kostenvoranschlag zu erstellen. Im Sinne fundierter geschäftlicher Entscheidungen sollte diese Kostenschätzung um nicht mehr als fünf bis zehn Prozent von den tatsächlichen Kosten abweichen. Entscheidend sind in dieser Phase die genauen Rohrlängen und die exakte Anzahl der Anschlüsse. Häufig entsteht hier ein realistisches Modell, das dem Kunden zur Prüfung vorgelegt wird.

Einer Studie des Beratungshauses IPA zufolge scheitern bereits vier von zehn Projekten in dieser Phase. Der Grund liege unter anderem darin, dass der Anlagenbauer nicht alle Optionen offen halten kann, während weitere Informationen eingeholt werden.

Auf bestehende Daten zurückgreifen

Einer der vielen Vorteile der integrierten 3D-Modellierung liegt in der Möglichkeit, den Planungsprozess zu rationalisieren und dabei bestehende Daten zu sichern, besser nutzbar und wieder verwendbar zu machen. Die Lösung Smart Plant 3D bietet dazu neben Funktionen für die Anlagenkonstruktion auch Unterstützung für die durchgehende Datenpflege, um Modelle über den Anlagenlebenszyklus hinweg aktuell zu halten. Dieser Ansatz kann helfen, Konstruktionsfehler und aufwändige Nacharbeiten zu vermeiden. In der Lösung hinterlegte Designregeln sollen dabei für hohe Präzision und Konsistenz bei der 3D-Planung sorgen. Durch die Integration der Routing- und Layoutlösung in die 3D-Designumgebung lassen sich diese Regeln von Anfang des Konstruktionsprozesses an nutzen. Überwachungsmechanismen weisen Anwender auf Basis der Designregeln auf die Auswirkung von Änderungen auch auf den späteren Planungsprozess hin. Zudem verfolgt das System verschiedene Zeichnungsversionen, die aufgrund von Änderungen am Modell aktualisiert worden sind.


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