CAD-Software

Welche Vorteile die Digitalisierung im Anlagenbau bringt

| Autor / Redakteur: Christiane A. Plank / Monika Zwettler

Paradigmenwechsel in der Anlagenplanung: von einzelnen Systemen hin zu digitalem Engineering mit einer Software und einer einheitlichen Datenbasis. Welche Vorteile diese Digitalisierung mit sich bringt.
Paradigmenwechsel in der Anlagenplanung: von einzelnen Systemen hin zu digitalem Engineering mit einer Software und einer einheitlichen Datenbasis. Welche Vorteile diese Digitalisierung mit sich bringt. (Bild: Siemens PLM Software)

Seit Version 2019 entwickelt sich Solid Edge durch „Modular Plant Design“ zu einer CAD-Lösung für die Anlagenplanung: modular und durchgängig von P&ID über Piping bis hin zur Isometrie – und mit zahlreichen Automatismen als Beschleuniger. Dass sich das Vertrauen in die Automatismen auszahlt, zeigen erste Anwendererfahrungen.

In der praktischen Anlagenplanung zeichnet sich ein Paradigmenwechsel ab: Hat sich der Anlagenplaner bislang auf eine Handvoll Programme verlassen und diese eigenständig miteinander kombiniert, soll er nun eine einzige Lösung einsetzen und die entstandenen Daten zudem ins komplette Product Life Management einspeisen. Automatisiert versteht sich. Dieser Doppelschlag impliziert neben zahlreichen weiteren Automatismen innerhalb des Konstruktionsprozesses eine Kontrolle von besonderer Bedeutung: Die Auswirkungen eines Fehlers oder einer Änderung werden für berechtigte Personen wie dem Konstruktionsleiter, dem Einkauf oder auch der Geschäftsführung digital sichtbar und in kaufmännischen Zahlen belegbar.

Wissen des Konstrukteurs muss mitwachsen

Aus dieser Perspektive erscheint es umso wichtiger, sich bei der Anlagenkonstruktion auf eine CAD-Lösung für den Anlagenbau verlassen zu können und Fehler vorzeitig zu eliminieren. In dem Kontext wird auch eine fachliche Begleitung in Form von Schulungen einen höheren Stellenwert einnehmen als bisher. Denn mit der Weiterentwicklung der Software-Lösung muss sich auch das Wissen des Konstrukteurs über deren Umgang weiterentwickeln. Doch was steht ganz am Ende der Kette aller Bemühungen? Und welche Erfahrungswerte liegen bereits vor?

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Sicherheit und Schnelligkeit durch integriertes Arbeiten

Am Beispiel von Modular Plant Design lässt sich gut nachvollziehen, welche Anforderungen an die aktuelle und künftige digitale Anlagenplanung gestellt werden und wie Hersteller, Schulungsanbieter und Anwender diesen Anforderungen gerecht werden.

Konsens dürfte bei allen dreien darüber bestehen, dass aufgrund der veränderten Marktbedingungen durch die Digitalisierung keiner abgehängt, verdrängt oder ersetzt werden möchte. Befragt man dazu Andreas Weiss, Head of Engineering Draftsman von Techno Alpin, wird deutlich, welche Chancen er dem integrierten Arbeiten von CAD und PLM beimisst: „Wir konnten unseren Workflow damit deutlich optimieren. Durch die zahlreichen Integrationsmöglichkeiten, Automatismen und den Wegfall der Schnittstellen lässt es sich sofort fehlerfrei und vor allem wesentlich schneller arbeiten. Bei knapp 2.000 Masterplänen pro Jahr stellt die Software-Lösung eine enorme Erleichterung dar.“

Nahtlose Verbindung von P&ID ins 3D-Piping beschleunigt die Konstruktion

Aufgrund der Notwendigkeit, Beschneiungsanlagen zu einem früheren Zeitpunkt den Kunden zu liefern und damit in kürzerer Zeit zu konstruieren, hat er sich intensiv mit der Thematik auseinandergesetzt. Denn Skisport-Liebhaber würden gern schon im frühen Herbst auf die Piste gehen; die Erzeugung von Kunstschnee ist gefragter denn je.

Weiss hat überzeugende fachliche Argumente für eine Umstellung der Konstruktion auf eine integrierte Lösung gefunden. So ließe sich über die nahtlose Verbindung von P&ID ins 3D-Piping der Konstruktionsprozess deutlich beschleunigen. Durch diese Umstellung und Änderungen ist es den Konstrukteuren von Techno Alpin gelungen, Beschneiungsanlagen schneller zu konstruieren, was das Herz der Wintersportler höherschlagen lässt. Sie können sich nun früher im Jahresverlauf auf die Skier schwingen und ihrem Hobby nachgehen.

Fehlerquelle: manuelle Übertragungen von Stücklisten

Zu einem ähnlichen Fazit wie Andreas Weiss gelangt Christian Montag, der als Gruppenleiter Konstruktion für den Brauereimaschinenhersteller Kaspar Schulz tätig ist: "Durch die integrierte Lösung für die Rohrleitungsplanung sind wir gegenüber der früheren Vorgehensweise bis zu dreimal schneller geworden.“ Vorher arbeitete das Konstruktionsteam mit unterschiedlichen Software-Lösungen. Die zum Teil manuell erfolgten Übertragungen von Stücklisten wurde als Hinderungsgrund für einen fließenden und zügigen Konstruktionsprozess identifiziert.

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Stücklisten automatisch erzeugen und weiterverwenden

Mit der automatisierten Erstellung von Stücklisten lassen sich bei Kaspar Schulz Planungsschritte verkürzen, indem einzelne manuelle Schritte entfallen. Ein großer Vorteil liegt darin, dass sie bereits mit der verfahrenstechnischen Planung, dem Erstellen von Fließbildern, erzeugt werden und für angrenzende Prozesse weiterverwendet werden können.

Der Konstrukteur erstellt die Stücklisten mit dem Solid Edge Add-on „Modular Plant Design“, indem dort die gesamten Komponenteninformationen automatisch mit der notwendigen „TAG Nummerierung“ ins Projekt übergeben werden. In der Komponentendatenbank selbst können beliebige unternehmens- und projektspezifische Komponenten angelegt werden und diesen gewünschten Symbolen zugewiesen werden. So besitzen die einzelnen abgesetzten Symbole die Detailinformationen über die entsprechenden Komponenten. Dadurch können bereits in dieser Phase die ersten Stücklisten aus dem R&I-Fließbild erstellt werden. Davon profitiert auch das Management: Bereits jetzt kann es erste Kalkulationen vornehmen.

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Zentrale Definition von Rohrklassen als Beschleuniger

Die Basis einer automatisierten 3D-Rohrleitungsplanung ist die Verwendung von Rohrklassen bzw. Spezifikationstabellen. Die Besonderheit bei Modular Plant Design für Solid Edge liegt darin, dass die Definition der Rohrklassen zentral erfolgt und in allen weiteren Schritten zur Verfügung steht. Bei Kaspar Schulz hat man nach Angaben von Christian Montag nach kürzester Zeit von dieser Funktion profitiert: Die Definition erfolgt zentral und einmalig – unternehmens- und projektspezifisch. Dabei wird in den Rohrklassen die Zugehörigkeit von Komponenten wie Fittings oder Armaturen zu Rohrleitungsmerkmalen wie Durchmesser oder Medium festgelegt. Diese und weitere Informationen aus der R&I-Planung werden im nächsten Schritt als Grundlage für die 3D-Planung und weitere Automatismen verwendet. Manuelle Übertragungsfehler entfallen also.

Integrierte und automatisierte 3D-Rohrleitungsplanung

Bei der Rohrleitungsplanung mit zentralen Rohrklassen generiert der Konstrukteur mit Modular Plant Design die komplette Rohrleitung automatisch nach Auswahl der benötigten Rohrklasse, des Durchmessers sowie weiterer Rohrleitungsmerkmale. Die Software übernimmt dabei die automatische Platzierung der für den Leitungsverlauf notwendigen Fittings für eine Vielzahl von Standardsituationen wie Bögen, T-Stücken, Flanschen, Dichtungen sowie die Generierung aller Rohre zwischen den platzierten Fittings. Dabei zeichnet und definiert der User in der 3D-Baugruppe die gewünschten Rohrleitungsverläufe als Mittelpunktsbahnen aus 3D-Linien.

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Vernetzte Software-Architektur bei Krones

Die Krones AG gilt unter anderem als weltweit gefragter Spezialist für Prozesstechnik-Anlagen. Gerade an einen international agierenden Konzern wie diesen, der nach eigenen Angaben als Synonym für Systemtechnik steht, ist die Erwartungshaltung bezüglich des Top-Themas Digitali-sierung entsprechend hoch. Digitalisierung soll auch im eigenen Haus gelebt werden, um darauf aufbauend eigenen Kunden durch Maschinen und Anlagen mit hohen Qualitätsnormen und Vernetzungsgrad adäquat zur Seite stehen zu können.

Volker Richter, Head of Mechanical and Process Engineering, setzt hier bei der Produktentwicklung mit Solid Edge an, um auf dieser Basis alle angrenzenden Prozesse virtuell abbilden zu können: „Mit der automatisierten Weitergabe der Daten ins CAD, ERP und in andere Systeme gewinnt nicht nur die tägliche Konstruktionsarbeit an Effizienz und wird deutlich beschleunigt; auch andere Abteilungen profitieren von der Lösung, indem frühzeitig relevante Daten für weitere Planungen und Änderungen zur Verfügung stehen."

Konsistenz- und Kollisionsprüfung macht Nachbearbeiten überflüssig

Die Qualität der Planung wird in Solid Edge mit Modular Plant Design durch die integrierte Konsistenz- und Kollisionsprüfung überwacht. Am Beispiel der Krones AG wird deutlich, welches Einsparpotential damit verbunden ist. Noch während des Konstruktionsprozesses kann der Konstrukteur überprüfen, ob die Rohre maschinell biegbar sind.

Eine Nachbearbeitung und Korrektur entfällt. Zudem gelingt es, die Anzahl an Neukonstruktionen – auch bei Änderungen der Rohr-Nennweite – deutlich zu minimieren. Allein im Bereich der Soft Drink-Anlagen spart die Krones AG nach eigenen Angaben ein ¾-Mann-Jahr. Über die automatisierte Datenweitergabe direkt an die Biegemaschinen im Rohrbearbeitungszentrum gewinnt das Unternehmen zusätzlich wertvolle Zeit.

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Modular Plant Design – Systemeffizienz und Präzision

Über die direkte Integration in Solid Edge spart sich der Konstrukteur einen Systemwechsel – er kann direkt in Solid Edge die Rohrleitungen konstruieren und benötigt keine extra Software zur Rohrleitungsplanung. Aber auch die aktive Verknüpfung von P&ID und 3D-Design in Verbindung mit der systeminternen Fehlerkorrektur birgt erhebliches Optimierungspotential.

Jörg Müller, Geschäftsführer von Planeta, einem Projektplanungsbüro im Bereich der industriellen, internationalen Medienversorgung, spricht diesbezüglich von einer „Optimierung der Systemeffizienz und Bedienungsfreundlichkeit“. Müller verweist bei seinem Fazit exemplarisch auf ein Resultat, das sein Team bei der Planung einer amerikanischen Glasfabrik erzielt hatte: „Das Ergebnis waren Ausführungszeichnungen, die der weltweit agierende und sehr erfahrene Endkunde nach eigenen Angaben in dieser Präzision noch nie gesehen hatte.”

Entwicklung, Vertrieb und Schulung aus einer Hand

Das für die Anlagenplanung entscheidende Add-on Modular Plant Design wurde von CAD Partner entwickelt, die mit Smap3D Plant Design eine international etablierte Software-Lösung im Portfolio haben. Die Normteilbibliothek, die im 3D-CAD-System Solid Edge von Siemens PLM enthalten ist, stammt im Übrigen ebenfalls von CAD Partner. Zusammen mit dem Tochterunternehmen Solid System Team, das zuständig für Vertrieb und Schulungen von Solid Edge, NX, Teamcenter und Smap3D Plant Design und weiteren Software-Lösungen ist, hat man gerade auch über diese Nähe zum Kunden eine beeindruckende Expertise im Anlagenbau aufgebaut. Zugleich verfügt das Solid System Team als Gold Partner von Siemens PLM Software über ein immenses technisches Know-how bezüglich Solid Edge. So sind auch sehr erfahrene Konstrukteure aus großen Maschinen- und Anlagenbauunternehmen in deren Schulungen anzutreffen.

Reduktion von Planungsfehlern, Beschleunigung der Planung und präzise Zeichnungen

Ängste von Anlagenplanern, die aufgrund der Digitalisierung und der damit verbundenen Transparenz durch die virtuelle Weitergabe von Arbeitsergebnissen entstehen, scheinen angesichts der enormen Weiterentwicklung – wie in diesem Fall der CAD-Software Solid Edge mit Add-on Modular Plant Design – unbegründet zu sein: Fehler werden vorzeitig erkannt und die Automatismen sorgen zusätzlich für eine Prozesssicherheit sowie eine Anbindung an andere Systeme wie PDM oder ERP bei gleichzeitiger Aktualisierung aller Planungsdaten, sodass auch die Kalkulation auf einem besseren Fundament wie bisher fusst.

Letztlich ist das Gegenteil der Fall: Der Anlagenplaner verbessert sein Standing, indem er diese Vorteile und damit Wertigkeit seiner Arbeit in den Fokus rückt und das Management sowie andere Abteilungen davon profitieren können.

Last but not least: Mit der Solid System Team GmbH, über die Solid Edge und Modular Plant Design erworben werden kann, steht durch die enge Anbindung an das Entwicklungsunternehmen CAD Partner, den Anlagenplanern ein Unternehmen zur Seite, das in dieser Kombination von Solid Edge-Know-how und Anlagen-Expertise in Deutschland einzigartig sein dürfte.

* Dr. Christiane A. Plank, Marketing, SST

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