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3D-CAD Planung: Umbau- und Montagezeiten reduzieren - Präzision erhöhen

3D-Planung zeigt zu einem frühen Zeitpunkt realistische Abbildungen der Anlage.
3D-Planung zeigt zu einem frühen Zeitpunkt realistische Abbildungen der Anlage.

3D-CAD Planung zeigt zu einem frühen Zeitpunkt die realistische 1:1-Darstellung einer Anlage. Dadurch können die jeweiligen Betriebsverantwortlichen schon im Vorfeld der Planung einbezogen werden und ihre spezifischen Anforderungen in die Planung einbringen. Basis dafür sind die in der Basic-Planung erstellten Dokumente, GMP-Anforderungen entsprechend gültiger Planungsrichtlinien und die definierten Rohrklassen und vorgegebenen Platzverhältnisse.

 

Warum in 3D planen?
Durch die 3D-Planung kann der Anlagenbetreiber schon frühzeitig in die Planung eingreifen und hat dadurch die Möglichkeit, eine optimale Anordnung, Bedienbarkeit und Wartbarkeit der Anlage sicherzustellen. Der Einsatz der 3D-Planung eignet sich nicht nur für Grossprojekte, sondern auch für kleinere Umbauprojekte. Durch die 3D-Planung lassen sich Umbau- und Montagezeiten reduzieren sowie die Präzision der Planungs- und Ausführungssicherheit erhöhen.

 

Struktur von 3D-Modellen
Die 3D-Detailplanung erfolgt in 3 Stufen:

  • Basismodell: Gebäude, Primärstahl, Rohrbrücken usw.
  • Layoutmodell: Apparate und Halterungen, Fundamente, Sekundärstahl, EMSR-Trassen, Schaltschränke, Lüftung etc.
  • Vollrohrmodell: komplette Verrohrung der Anlage mit allen Armaturen, Instrumenten und Rohrleitungshalterungen

 

Notwendige planerische Grundlagen für die Detailplanung
Um eine grösstmögliche Planungsqualität zu erzielen, sind qualitätsgesicherte Basisdokumente notwendig (frei zur Detailplanung):

  • Gebäudezeichnungen mit vorhandener Infrastruktur
  • RI-Schemata
  • Apparate-Zeichnungen (frei zur Ausführung)
  • Rohrklassen (Rohrleitungsbauteile und Armaturen)
  • MSR-Instrumente/Armaturen
  • Sonderbauteile (z.B. Sicherheitsventile, Kompensatoren etc.)

Sind diese Planungsgrundlagen beim Start der 3D-Planung nicht oder nur teilweise vorhanden, kann dies die Qualität der 3D-Planung beeinträchtigen und generiert höheren Zeitaufwand und Folgekosten.

 

Integration Vermessung
Bei Umbauprojekten in bestehenden Anlagen ist es sehr wichtig, dass die Gebäudestrukturen und die verbleibenden Anlagenteile und Einbindepunkte erfasst werden, um Kollisionen mit der neuen Anlage zu vermeiden.

Die Vermessung erfolgt:

  • Tachimetrisch (Achsenmodell) Gebäude-, Fest- und Montageachsenpunkte müssen in das 3D-Modell übernommen werden
  • Mit Laserscan (Volumenmodell) Punktewolke wird in das 3D-Modell übernommen


Resultate der 3D-Planung
Aus dem 3D-Anlagenmodell werden alle für die Erstellung der Anlage notwendigen Dokumente erzeugt:

  • Gebäude-Layoutpläne (keine Baupläne)
  • Gebäude-Zonenpläne
  • Stahlbaupläne für Primär- und Sekundärstahl
  • Aufstellungspläne für Apparate
  • Fundament- und Aussparungspläne
  • Lüftungs- und EMSR-Trassenpläne
  • Isometrien für die Rohrleitungsmontage
  • Halterungskonstruktionen und Pläne
  • Sonderbauteile-Zeichnungen
  • Materialauszüge (MTO) für die Beschaffung des Rohrleitungsmaterials


Qualitätssicherung im 3D-Modell
Durch die 1:1-Darstellung sollte das 3D-Modell in folgenden Schritten geprüft werden:

  • Gebäude- und Stahlbau-Layout
  • Apparate-Aufstellung
  • Verrohrungsstudie (Machbarkeitsstudie, Trassen, Steigzonen usw.)
  • Anlagenverrohrung nach RI-Schema (inkl. aller Instrumente und Sonderbauteile)
  • Isometrie-Kontrolle (frei zur Ausführung)
  • Kollisions-Check von Anlagenkomponenten

 

Wirtschaftliche Aspekte der 3D-Planung

  • Planung in kürzerer Zeit und mit höherer Qualität
  • Überprüfung durch den Betreiber und Abnahme der Planungsergebnisse im 3D-Modell
  • Reduktion der Planungskosten im Detail-Engineering
  • Vorfertigungsgrad von bis zu 100% bei Rohrleitungen und Halterungen
  • Kostenreduktion (15 – 20%) bei der Vorfertigung der Rohrleitungen und Halterungen in der Werkstatt
  • Montageanpassungen < 2%
  • Erheblich kürzere Montagezeiten (20–25%)
  • Kürzere Stillstandszeiten bei Umbauprojekten
  • Ausführungssicherheit (Termin, Kosten und Qualität)


Erkenntnisse für die Anlagenmontage
Was nützt die beste, millimetergenaue Planung und Vermessung, wenn diese bei der Anlagenmontage durch ungenaue Platzierung der Komponenten zunichtegemacht wird. Es ist deshalb wichtig, dass alle Anlagenkomponenten (Apparate, Lüftungs- und EMSR-Kanäle, Sockel, Durchbrüche usw.) auf das vorgegebene Achsraster aus dem 3D-Modell eingemessen werden (XYZ). Es ist auch wichtig, dass die Fertigungstoleranzen bei den Apparaten (z.B. Stutzenstellung) so klein wie möglich gehalten werden, um Anpassungen auf der Baustelle zu vermeiden. Das Einmessen der Apparate sollte durch kompetente Fachfirmen erfolgen.

 

Dreidimensionale Vorschau
Durch die mit 3D-CAD durchgeführte Planung können die jeweiligen Betriebsverantwortlichen schon im Vorfeld einbezogen werden und die neue oder erneuerte Anlage «virtuell begehen». Chemgineering setzt folgende CAD-Software ein:

  • TRICAD-MS-Anlagenplanung (Standard ab 2015)
  • PDS-Intergraph (auf Kundenwunsch)
  • Visualisierung und Bearbeitung des Laserscans mittels LFM-Server
  • Visualisierung und Modellabnahme mit Autodesk Navisworks

Alle Chemgineering Standorte sind miteinander vernetzt, so dass je nach Kundenbedarf von verschiedenen Standorten aus am gleichen Projekt ohne Datenverlust in «real time» geplant werden kann.

Chemgineering hat aufgrund der bereits geplanten Prozessanlagen das Know-how und die 3D-CAD-Spezialisten, die Ihre Vorgaben im gewünschten Zeitrahmen und in hoher Planungsqualität ausführen.
3D-Anlagenplanung (Mehrzweckanlage).

 

Klaus Genter|Leiter Gruppe CAD |Chemgineering|The Technology Designers

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