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Effiziente Projektierung von Papiermaschinen

Effiziente Projektierung von Papiermaschinen

Voith Paper entwickelt und produziert Papiermaschinen und setzt für deren Planung eine CAE-Software ein, die eine länder- und unternehmensübergreifende Zusammenarbeit ermöglicht. Durch den konsequenten Einsatz der Engineering-Lösung in den letzten Jahren konnte der Entwicklungsaufwand bei bestimmten Maschinenmodulen signifikant gesenkt werden.

Bild: Voith Paper

In der Entwicklungsgeschichte der Menschen spielt die Erfindung des Papiers eine bedeutende Rolle. Durch dessen Erfindung in China konnten Informationen sowie Wissen einfacher und schneller weitergegeben werden. Trotz des heutigen Trends zur Digitalisierung ist Papier in unserem Alltag weiterhin unverzichtbar, ganz gleich, ob als Schreib-oder Druckmedium, Verpackungsmaterial oder Gebrauchsmittel wie etwa Küchenpapier und Servietten. Heutzutage gibt es mehr als 2.900 verschiedene Papiersorten.

Große Maschinen für komplexe Produktion

Der Herstellungsprozess von Papier ist sehr komplex. Bei der Entwicklung der dafür notwendigen Papiermaschinen sind sowohl das Know-how eines klassischen Maschinenbauers als auch umfangreiches prozesstechnisches Wissen erforderlich. Das Unternehmen Voith Paper vereint beides in seinen Maschinen- und Produktlösungen für die Herstellung von Papier, Karton, Verpackung, Hygiene- und Spezialpapieren.

In allen Segmenten gehört der Hersteller zu den weltweit führenden Systemlieferanten. So lieferte das Unternehmen mit der Hainan PM 2 die größte Papiermaschine der Welt, mit der bis zu 4.500 Tonnen Kunstdruckpapier pro Tag produziert werden können. Diese Maschine hat mit zirka 600 Metern eine Länge von rund sechs Fußballfeldern, umfasst Stahl für den Bau von etwa drei Eiffeltürmen und 9.300 Schaltkreise − fünfmal mehr als ein Airbus. Bei der Entwicklung der Papiermaschinen steht neben Qualität der ressourcenschonende Einsatz von Energie, Wasser und Faserstoffen im Vordergrund.

Individuelle Papiermaschinen-Entwicklung

Die komplexen Maschinen für die Papierherstellung lassen sich in drei Produktionsprozess-Bereiche unterteilen. Es beginnt mit der Stoffaufbereitung, ein Prozess in welchem Altpapier aufgelöst oder Faserstoffe zu einem Brei als Rohstoff des Papiers vermengt werden. Dieser Rohstoff wird gereinigt und gegebenenfalls mit Zusätzen versehen. Dann folgt der eigentliche Herstellungsprozess mit der Papiermaschine. Dieser ist in einzelne Sektionen aufgeteilt: Zuführung des Rohstoffes, Siebpartie, Pressenpartie, Trockenpartie, sowie gegebenenfalls Streichaggregate, Glättwerke und Aufrollung.

Am Ende steht mit dem Finishing ein Prozess, in dem das Papier geschnitten und verpackt wird. Die Papiermaschinen können nach Anwendervorgaben angepasst werden; bei der Maschinenplanung wird dennoch teilweise auf schon entwickelte Module und Standards zurückgegriffen. Die Modifikationen und Anpassungen lassen sich entsprechend den Kundenanforderungen ausarbeiten. Das geschieht, indem die verantwortlichen Voith Paper-Mitarbeiter gemeinsam mit externen Ingenieurbüros im Sinne eines ‘global Engineering’ zusammenarbeiten.


Der Engineering-Aufwand für bestimmte Maschinenmodule konnte durch den standort- und disziplinübergreifenden Einsatz der Engineering-Software signifikant gesenkt werden. Bild: Voith Paper

Einheitliche Datenbasis für Hersteller und Zulieferer

Bei der Maschinenentwicklung arbeiten die Beteiligten mit dem gleichen Planungswerkzeug. Als Engineering-Tool wird dabei die Lösung Comos von Siemens verwendet. Diese objektorientierte Software basiert auf einer einheitlichen Datenbank und wird für die Erstellung von Rohrleitungs- und Instrumentierungsfließbildern (P&ID), zur Planung der Bereiche Elektrik, Messen, Steuern und Regeln (EMSR) und zur Integration von Hydraulik und Pneumatik verwendet. Außerdem wird mit der Software die technische Dokumentation der Maschine erstellt.

Per Schnittstelle ist eine Lösung für die 3D-Planung angebunden. Herzstück der Software ist eine einheitliche Datenbank, in der alle Stammdaten als Objekte abgelegt sind. Die Anlagenplaner bei Voith Paper arbeiten weltweit mittels Citrix-Servertechnologie und einer Virtual Private Network-Lösung (VPN) mit dieser SQL-Datenbank. Dadurch haben alle Beteiligten auf die aktuellen Daten und Versionen Zugriff. Im Vergleich zur Vergangenheit, als unterschiedliche Niederlassungen mit unterschiedlichen lokalen Datenbanken gearbeitet haben, konnte damit der Supportaufwand erheblich reduziert werden. Das Synchronisieren von Stammdaten, aber auch das Einspielen von Software-Updates wird deutlich erleichert.

Globales Entwicklungsnetz umspannt viele Disziplinen

Seit dem Jahr 1999 arbeitet der Maschinenbauer mit der Engineering-Lösung. Anfangs wurde die Software nur für Elektrik und Automatisierung verwendet, später kamen Hydraulik und Pneumatik sowie Prozessplanung hinzu. Allerdings war schon von Beginn an das Ziel des Unternehmens, ein einheitliches Planungswerkzeug für ein weltweit vernetztes Engineering zu implementieren. Entsprechend zählten zu den Anforderungen an die Software die Möglichkeit eines globalen Engineerings, eine offene Systemarchitektur, die Anbindung von Lösungen etwa für Enterprise Ressource Planning (ERP) sowie die Realisierung einer einheitlichen Dokumentation.

Zentrale Kriterien bei der Software-Auswahl bestanden allerdings darin, Freiheit und Flexibilität bei der Definition von Geschäftsprozessen zu haben. „Comos unterstützt uns bei der Prozessdefinition und gibt nicht wie andere Softwareprodukte Prozesse vor, an die wir uns anpassen müssen“, erläutert Thorsten Jankowski, Process-Manager CAE bei Voith Paper. Dadurch konnte der Maschinenhersteller seinen Engineering-Workflow kontinuierlich verbessern und die Effizienz der Maschinenplanung deutlich erhöhen.

Engineering-Aufwand signifikant gesenkt

Mittlerweile hat das Unternehmen über 1.350 Projekte mit Hilfe der Software realisiert. Die Projekte sind sowohl im Archiv als auch in einer produktiven Datenbank abgelegt. Auf diese Daten kann bei der Planung von neuen Maschinen jederzeit zurückgegriffen werden. Templates beziehungsweise Kopiervorlagen können in neuen Projekten wiederverwendet werden. Nach Angaben des Unternehmens konnte durch die Verwendung dieser Templates sowie vorhandener Planungsdaten der Engineering-Aufwand bei bestimmten Maschinenmodulen um bis zu 50 Prozent gesenkt werden.

Weitere Vorteile umfassen die durchgängige Datenhaltung und die Möglichkeit, gewerkeübergreifend auf einer Plattform zu arbeiten: „Ändert eine Fachabteilung ein Objekt, wie etwa eine Pumpe, dann wird diese Änderung für alle weiteren Gewerke bei ihren speziellen Planungen automatisch übernommen und sofort sichtbar. Die Qualität steigt und die Bearbeitungszeit sinkt. Zudem wird damit auch der Teamgedanke innerhalb unseres Engineerings gefördert“, kommentiert Jankowski. So könne auch die komplette technische Dokumentation automatisch erstellt werden. Die Nutzung des Systems auch während des Betriebes der Papiermaschine gewährleiste, dass Daten konsistent und aktuell vorliegen.