Vorplanung als Disziplin im Prozess integriert

Was macht die ideale Engineeringlösung aus?

Von der Idee bis zum Produkt - das ist insbesondere im Maschinen- und Anlagenbau ein langer Weg, der über zahlreiche Projektphasen läuft. Dabei fristet die Vorplanung vielfach ein Schattendasein. Eigenentwickelte Datenbanklösungen und reine Grafik-Systeme bieten nur unzureichende Unterstützung für einen durchgängigen Prozess. Was braucht also ein universelles System, damit der Prozess durchgängig wird?

Das Engineering ist heute geprägt durch die Vorgabe von Standards und Normen, die sich jedoch in erster Linie auf Aufgabenstellungen in Projektphasen wie Detail-Engineering oder Ausführungsplanung konzentrieren. Referenzkennzeichen für Bauteile und Vorgaben für Fertigungsunterlagen sind sehr detailliert über Normen und Standards definiert und sorgen bei der Anwendung für entsprechend strukturierte Prozesse, die durchaus auch interdisziplinäre Aspekte haben können. So sind z.B. das Aussehen und die Inhalte von Schaltplänen für Elektro- und Fluidtechnik durch entsprechende Normen konkret vorgegeben und auch das interdisziplinäre Zusammenwirken über mechatronisch orientierte Referenzkennzeichen ist geregelt. Wenn man allerdings in die frühen Planungsphasen schaut, dann verliert sich die Spur von eindeutigen Vorgaben und Standards recht schnell. Wann werden in der Vorplanung welche Informationen erfasst? Wie sind Eigenschaften und Informationen konkret zu benennen? Wie können bereits im Prozess der Vorplanung Engineeringdaten erfasst und dokumentiert werden? Diese Fragenstellungen sind in vorplanungslastigen Industrien und Branchen – beispielsweise Gebäudeautomatisierung oder MSR-Technik – über Standards zumindest teilweise definiert. Auf Basis dieser Vorgaben wurden Speziallösungen geschaffen, die den Projekteuren eine auf die Aufgabenstellung zugeschnittene Arbeitsumgebung bieten und somit in der konkreten Branche gute Dienste leisten. Allgemeingültige Ansätze und dazu passende Systeme, die aufgrund einer eher generischen Natur auch in der Breite der Aufgabenstellungen im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt werden können, sind rar. Die oben genannten Spezialwerkzeuge lassen sich häufig nicht für allgemeine Planungsansätze verwenden, da sie darauf nicht ausgerichtet sind und nur für speziellen Workflows oder Datenstrukturen gelten. Was also, wenn ein allgemeines, universelles Planungswerkzeug benötigt wird? Dem Ideenreichtum von Ingenieuren sind hier kaum Grenzen gesetzt. Selbst eine kleine Datenbank entwickeln ist häufig die erste Idee, wenn es um das Sammeln von Daten angeht. Ein Mitarbeiter entwickelt beispielsweise eine exakt auf die individuellen Bedürfnisse angepasste Datenbank-Konfiguration. Diese muss er künftig pflegen und mit der Zeit wird aus der kleinen Datenbank eine immer umfassendere Lösung. Häufig endet diese Eigenkreation in einem \’Datengrab\‘, das nicht mehr gepflegt werden kann und aufgrund der Komplexität nicht mehr zum Einsatz kommt. Die Folge: Es muss wieder ein neues System aufgesetzt werden.

Mangelnde Durchgängigkeit – undurchsichtige Planungsprozesse

Excel ist Stand heute das am häufigsten genutzte System, um Engineering-Daten zu sammeln, sofern keine eigene Datenbank-Lösung entwickelt wird. Bereits mit Bordmitteln bietet die Tabellenkalkulation einige Möglichkeiten, um Informationen übersichtlich zu erfassen, zu verwalten und auch kontinuierlich zu detaillieren. Aber wie gestaltet sich hier die Weitergabe in nachgelagerte Projektphasen wie Detail-Engineering und Fertigung? Hier stoßen die betrachteten Lösungsansätze häufig an ihre Grenzen. Die Tabellen werden zum Zeitpunkt \’x\‘ übergeben, vielfach nur als ausgedruckte Tabellen. Die Konsequenz: Daten werden nicht weiter gepflegt, veralten zunehmend und die Projekteure übernehmen die Informationen in der Regel manuell in die Engineering Werkzeuge, die im Detail-Engineering zum Einsatz kommen. Ein weiterer Ansatz zur Projektierung in der Vorplanung ist der Einsatz von Grafik-Tools (reine CAD-Systeme, Visio), mit denen grafische Übersichten als Planungsgrundlage erstellt werden. Die hier hinterlegten Informationen stehen dann als Zeichnung allen Projektbeteiligten zur Verfügung. Leider gestaltet sich auch hier die Weitergabe der Informationen ins Detail-Engineering gestaltet als aufwendig. Häufig nutzen Automatisierer einen Ausdruck aus der Mechanik, um ihre Komponenten einzuzeichnen und so zumindest einen Überblick über die Maschinen-/Anlagentopologie zu bekommen. Alle genannten Methoden haben den Nachteil, dass die in den jeweiligen Systemen erfassten Informationen in den nachgelagerten Planungsphasen nicht wiederverwendet werden. Die Folge ist ein entscheidender Bruch in der Datendurchgängigkeit. Es entstehen zusätzliche Aufwende und die Qualität in der Projektierung leidet. Selten sind die auf diese Weise erstellten Dokumente oder Datensammlungen auch später Bestandteil der abschließenden Dokumentation und bieten damit im Lebenszyklus der Maschine/Anlage kaum einen Vorteil. Was aber sind die konkreten Anforderungen an Systeme und Lösungen, die das Projektieren in der allgemeinen Vorplanung erleichtern würden? Was muss ein System erfüllen, das in frühen Projektphasen eingesetzt werden kann und zudem eine Durchgängigkeit in weitere Projektphasen ermöglicht? Ohne Zweifel: Auch in der Vorplanung müssen Daten erfasst, dokumentiert und verwaltet werden. Potenzielle Systeme benötigen eine große Flexibilität und sollten unterschiedlichste Planungsmethoden gleichberechtigt unterstützen. Das gilt für grafische Planungsansätze genauso wie für tabellen- oder eher strukturorientierte Arbeitsweisen. Idealerweise kann im System je nach Status oder Anforderung beliebig zwischen den Methoden gewechselt werden oder auch parallel in den unterschiedlichen Sichtweisen projektiert werden. Wichtig ist auch die Offenheit zum Datenaustausch, um beispielsweise Aktor-/Sensorlisten, Motor- und Komponentenlisten oder Signallisten aus ersten Konzeptphasen einzubinden. Ebenso müssen einmal im System erfasste Daten exportiert, ergänzt, verändert und wieder importiert werden können. Nur dann ist ausreichend Flexibilität im Datenhandling und in den Arbeitsabläufen vorhanden. Durch Ex- und Import von neutralen Formaten können auch Abteilungen und Bereiche mit einbezogen werden, die nicht auf das Vorplanungssystem aufsetzen.

Individuelle Konfiguration zur Ablage der Informationen

Ergänzend zur Flexibilität in Bezug auf die Arbeitsweise muss ein ideales Vorplanungssystem vor allen Dingen die Möglichkeit bieten, interne Datenstrukturen und verwaltete Eigenschaften individuell zu konfigurieren. Nahezu jedes Unternehmen hat für Objekte und Eigenschaften in der Vorplanung unterschiedliche Begriffe und Definitionen. Nur, wenn das Vorplanungssystem diese nahezu 1:1 abbilden kann, wird es sich im Prozess etablieren. Das spielt insbesondere eine wichtige Rolle, wenn vorhandene Daten per Import übernommen werden sollen. Dann kann in der Tat ein 1:1-Mapping erfolgen und Anwender finden sich in ihrer eigenen \’Welt\‘ wieder – kennen also die Bedeutung und die Inhalte aller Eigenschaften und Objekte. Die wichtigste Anforderung an ein universelles Vorplanungssystem ist jedoch die Möglichkeit, Daten auch in unterschiedlichen Umfängen und insbesondere auch unvollständige Informationen erfassen und verwalten zu können. Wenn es z.B. zu einem Förderbandantrieb zunächst einmal nur einen Platzhalter geben soll, der nach etablierter Nomenklatur die Bezeichnung \’Bandantrieb Typ A\‘ trägt, dann muss das System diese grundlegende Information verarbeiten können. Sukzessive können später detailliertere Informationen hinzugefügt werden, bis der Antrieb im Sinne der Vorplanung vollständig beschrieben ist. Ob diese Informationen durch erneuten Import, durch Zuweisung einer Aggregatvorlage oder eben durch manuelle Ergänzung hinzukommen, ist dann abhängig von der individuellen Arbeitsweise des Projektierers.

Daten im Prozess \’durchreichen\’53

Idealerweise ist das Vorplanungssystem Teil einer ganzheitlichen Engineering-Lösung. Dann können bereits in der Vorplanung – der frühesten Projektphase – erste Daten erfasst werden, Schritt für Schritt ausdetailliert werden und ab einem bestimmten Reifegrad in das Detail-Engineering durchgereicht werden. Werden z.B. Vorplanungsobjekte je nach Ausprägung mit einer Stromlaufplan oder Fluidplan-Vorlage versehen, kann dieser Plan gegebenenfalls sogar automatisch erstellt werden. Durch die Integration der Planungsdaten in den gesamten Engineering-Prozess sind die Daten auch Bestandteil der Gesamtdokumentation und können somit in späteren Lebenszyklen der Maschine oder Anlage sinnvoll genutzt werden.

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