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Prozessoptimierung in der Entwicklung

Wissensbasiertes Engineering als Effizienzfaktor

In einem anspruchsvollen und sich schnell ändernden Markt spielt eine verlässliche Engineering- und Planungssoftware eine zunehmend wichtige Rolle bei der Bewältigung der Anforderungen eines Anlagenbetriebes. Neben regel- und wissensbasiertem Engineering kommt dabei dem Thema Integration eine zentrale Bedeutung zu.

Bild: Intergraph Europe

Ein Schlüsselfaktor zur Bewältigung der hohen Anforderungen des Marktes stellt auch im Engineering eine schnelle und integrierte Arbeitsweise dar. Dabei ist es wichtig, bereits früh in der Planungsphase die richtigen Entscheidungen zu treffen, da eine schnelle Planung auf Grundlage möglicher fehlerhafter Ingenieursleistungen kontraproduktiv für Projekt- und Geschäftsziele ist. Ein wichtiger Schritt beim IT-gestützten Engineering von Anlagen besteht daher in der Einführung von ‚intelligenten‘ oder wissensbasierten Engineeringprozessen. Entsprechende Software kann Entscheidungsträger der Anlagen sowie das Projektteam bei ihren tagtäglichen Entscheidungen während der Projektphase sowie dem Betrieb der Anlage unterstützen. Um wissens- oder regelbasiertes Engineering umsetzen zu können, mussten an den seit vielen Jahren etablierten Applikationen umfassende Änderungen vorgenommen werden.

Der erste Schritt war die Distanzierung von CAD in Form rein grafischer Abbildungen, wobei ein neuer Schwerpunkt auf die Rolle interpretierbarer Daten gelegt wurde. In einem zweiten Schritt wurden Beziehungen zwischen den einzelnen Komponenten der Anlage festgelegt. Nach diesen Änderungen begann die Erstellung und Umsetzung von regelbasierten Applikationen auf Grundlage der Daten und Beziehungen zwischen den Anlagenkomponenten. Typische Fragestellungen dabei lauten: Wurde der korrekte Stutzendurchmesser mit dem korrekten Rohrleitungsdurchmesser verbunden? Stimmen die Komponenten in den Spezifikationen mit denen in den Fließschemata für Rohrleitungen und Instrumente (R&I) überein? Dies sind nur zwei Beispiele für die vielen Möglichkeiten, wie der Nutzer schon in frühen Planungsphasen durch Software regelbasiert unterstützt werden kann, die richtigen Entscheidungen zu treffen.

Prozesse durch Engineering-Regeln absichern

Im Fokus dabei steht, Risiken während des Projekts zu reduzieren, die Qualität der Entwürfe zu steigern sowie Vorgaben der Kunden möglichst exakt umzusetzen. Weitere Schwerpunkte umfassen das Senken von Risiken während des Baus und Betriebs der Anlage, zudem kann der Rückgriff auf die in der Software hinterlegten Regeln helfen, jüngere Angestellte in die Lage zu versetzen, die gleichen Entscheidungen wie erfahrene Mitarbeiter zu treffen sowie die Konsistenz bei der Zusammenarbeit von Projektpartnern zu unterstützen. Die Möglichkeiten von Software bei der Arbeit mit den entsprechenden Daten, Beziehungen und Regeln sind sehr umfassend. Kein Programm ist jedoch in der Lage, eine komplette Planung automatisch zu erstellen. Und die Überprüfung der Pläne durch Software ist auch nur so gut, wie die Vorgaben der zugehörigen Regeln.

Im Gegenzug kann die Software den Ingenieur bei der Entscheidungsfindung unterstützen; die endgültige Kontrolle über den Entwurf ist jedoch stets bei ihm. Für Aufgabenbereiche wie die Planung der R&I-Fließschemata, Mess- und Regeltechnik, Elektrik, Rohrleitungen und Gebäude, stehen meist eigene Infrastrukturen zur Verfügung. In jedem Umfeld existieren damit spezielle Funktionen zum Erstellen und Ändern der Planung, hinzu kommen Referenzdaten wie Spezifikationen zu Rohrleitungen oder Materialien. Für jeden Aufgabenbereich können dabei Regeln für die Überprüfung von Planungsentscheidungen in Applikationen oder im Aufgabenbereich festgelegt werden. Andere Regeln werden außerhalb von Applikationen umgesetzt, sollten aber in die Software importiert werden. Die Herausforderung besteht darin, die Regeln zusammenzufassen und zu definieren. Von Vorteil ist es daher, wenn die Vorgaben während des Projektes jederzeit angepasst und erweitert werden können. Solche Regelwerke können wie folgt unterteilt und zudem in Kategorien zusammengefasst werden:

  • Basic Engineering-Regeln
  • Kundenspezifische Regeln
  • Industriespezifische Regeln

Regeln innerhalb der Produkte werden kontinuierlich umgesetzt, während die Planung entsteht. Regeln, die außerhalb der Applikation umgesetzt werden, werden an bestimmten Projekt-Meilensteinen realisiert – beispielsweise nachdem 30 Prozent des Projekts abgeschlossen sind oder nach der Baufreigabe.

Der Ingenieur behält die Projektkontrolle

Die Ingenieursarbeit beginnt üblicherweise auf Grundlage von Erfahrungen, da nicht alle Details oder Daten der Lieferanten verfügbar sind. Schrittweise entsteht dann die endgültige Planung. Daher ergibt es wenig Sinn, bestimmte Regeln bereits zu Beginn des Projekts anzuwenden, wenn finale Daten noch nicht zur Verfügung stehen. Der Ingenieur hat für diesen Fall die Möglichkeit, die Prüfung auf Unstimmigkeiten auszuschalten oder einen Filter anzuwenden, bei dem nur bestimmte Fehler angezeigt werden, die in der jeweiligen Projektphase auftreten können. Ziel ist es stets, den Arbeitsprozess so wenig wie möglich zu stören oder zu behindern. Die festgelegten Regeln können für verschiedene Projekte innerhalb des Unternehmens genutzt werden. So können etwa Niederlassungen von den Erfahrungen anderer Standorte profitieren. Dabei muss der Anwender nicht zwingend eine IT-Fachkraft sein: Der Engineering-Software-Anbieter Intergraph etwa bietet Nutzern eine Benutzeroberfläche, um Regeln im Modul ‚Smartplant P&ID Engineering Integrity‘ selbst zu definieren.

Dazu schlägt das System Regeln vor, mit denen die gesamte Planung mit Sicherheitsbestimmungen, Fachnormen oder Kundenvorgaben verglichen werden kann. Ziel der Lösung ist es, wertvolle Erfahrungen aus dem Engineering möglichst einfach festzuhalten. Ein weiterer Einsatzbereich besteht in der Einbindung externer Validierungsprogramme über eine offene Schnittstelle. So kann beispielsweise ETAP, ein Programm zur Analyse der Elektrik, an das System angebunden werden. Auf diese Weise können Schaltpläne etwa auf Schutzvorrichtungen oder Kurzschlüsse hin überprüft und bewertet werden. Dies trägt wiederum zu einer verbesserten Qualität, Verlässlichkeit und Sicherheit der softwaregestützten Planung bei. Zudem kostet es Ingenieure viel Zeit, Daten zu sichten und diese zu verifizieren. Ein regelbasierter Einsatz von Engineering-Software kann Nutzer bei der Verifizierung der Daten unterstützen und so zu Zeiteinsparungen sowie höherer Konsistenz und Qualität der Planung führen. Mit der regelbasierten Software ist es zudem möglich, Erfahrungen festzuhalten und diese mit Ingenieuren und Anlagenplanern zu teilen, auch wenn sich diese an unterschiedlichen Standorten befinden.

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