[vc_row][vc_column][vc_custom_heading text=“Konfigurieren statt Kopieren“ font_container=“tag:h2|font_size:38|text_align:left|color:%23e30613″ use_theme_fonts=“yes“ css=“.vc_custom_1519830833058{margin-top: -25px !important;}“][vc_custom_heading text=“Bei thyssenkrupp Industrial Solutions werden Düngemittelanlagen smart und modular“ font_container=“tag:h2|font_size:22|text_align:left|color:%23f07d00″ use_theme_fonts=“yes“][vc_column_text]Jens Mathiak, Johannes Dammeier, thyssenkrupp Industrial Solutions AG – Business Unit Fertilizern[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Kurz und bündig:“ font_container=“tag:h3|font_size:17|text_align:left|color:%23ffffff“ use_theme_fonts=“yes“ css=“.vc_custom_1519747666609{padding-left: 15px !important;background-color: #f07d00 !important;}“][vc_column_text css=“.vc_custom_1523450561158{border-top-width: 1px !important;border-right-width: 1px !important;border-bottom-width: 1px !important;border-left-width: 1px !important;padding-top: 10px !important;padding-right: 10px !important;padding-bottom: 10px !important;padding-left: 10px !important;background-color: #eaeaea !important;border-left-color: #aaaaaa !important;border-left-style: solid !important;border-right-color: #aaaaaa !important;border-right-style: solid !important;border-top-color: #aaaaaa !important;border-top-style: solid !important;border-bottom-color: #aaaaaa !important;border-bottom-style: solid !important;border-radius: 1px !important;}“]

Im Anlagenbau galt es bisher als kaum möglich, weitgehend individuelle Chemieanlagen aus einem digitalen Produktbaukasten zu konfigurieren. Die heute übliche Vorgehensweise für einen höheren Wiederverwendungsgrad besteht darin, bestehende Anlagenelemente für neue Projekte zu kopieren (Copy-Plant-Concept). Dieses Modell stößt jedoch mittlerweile an seine konzeptionellen Grenzen. Mit dem Pre-configured Plant Concept entwickelte thyssenkrupp Industrial Solutions eine Lösung, kundenindividuelle Anlagen mit Konfigurierbarkeit und hoher Wiederverwendung in Einklang zu bringen.

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Im Anlagenbau repräsentiert der digitale Zwilling die Summe aller technischen Komponenten, Strukturen und Arbeitsabläufe. Für neue Projekte wurde dieser bislang durch Kombination von Teilen bereits realisierter Projekte erstellt. Um intelligente Konfiguration im Anlagenbau zu ermöglichen, wird jedoch ein funktionales Anlagenmodell benötigt. Dieses Modell ist modular aufgebaut und beinhaltet die Abhängigkeit der Komponenten von Anforderungen. Damit wird es möglich, an Stelle von bereits realisierten Vorlagen ein anforderungsgemäß konfiguriertes Modell als Basis für neue Projekte zu benutzen.

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thyssenkrupp Industrial Solutions konzipiert chemische Anlagen für die Düngemittelherstellung. Jede Anlage ist dabei ein Unikat, jedoch besitzen alle Anlagentypen eine ganze Reihe funktional gleicher Komponenten, wie etwa Steuerstände oder Wasseraufbereitung. Ist man in der Lage, die Struktur einer Anlage komplett digital abzubilden, so kann man diese ähnlichen Komponenten im Sinne einer Gleichteilestrategie vereinheitlichen und durch Modularisierung die Anlage tatsächlich konfigurierbar machen, anstatt bei jedem neuen Auftrag hohe Entwicklungsaufwände zu investieren. So die Idee des Pre-configured Plant Concepts. Gestandene Anlagenbauer winken bei solchen Vorstellungen ab: Configure-to-Order ist etwas für Maschinenbauer, bei chemischen Großanlagen wurde dieser Ansatz allgemein als nicht umsetzbar betrachtet. Bei thyssenkrupp wollte man sich mit dieser Antwort nicht zufriedengeben und entwickelte das Pre-configured Plant Concept: Ein digitales, smart modularisiertes Produktmodell für konfigurierbare Düngemittelanlagen. Bei 18 unterschiedlichen Anlagentypen kam es vor allem darauf an, nach dem Beginn des Modularisierungsprojekts mit den ersten Anlagentypen möglichst schnell methodisch autark und weitgehend unabhängig von externen Beratern zu werden. Dies bedeutete: Die Anlagen müssen in einem digitalen Produktmodell abgebildet werden, das von den Mitarbeitern selbst ergänzt und erweitert werden kann – ein konfigurierbarer digitaler Zwilling, der die Brücke von Kundenanforderungen bis zur Produktstruktur spannt.

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Bestehende Entwicklungen optimal in neuen Projekten wieder zu verwenden gilt als einer der wirksamsten Stellhebel für die Beherrschung von Kosten und Produktvarianz in der fertigenden Industrie. Dabei beschreiten Maschinenund Anlagenbauer heute jedoch noch unterschiedliche Wege: Viele Maschinenbauunternehmen sind dabei, durch den Einsatz modularer Produktbaukästen von einem Engineer-to-Order- zu einem Configure-to-Order-Geschäftsmodell zu gelangen. Im Anlagenbau ist heute noch überwiegend die übliche Vorgehensweise, ein neues Projekt durch die Zusammenstellung von Vorlagen aus verschiedenen früheren Projekten anzulegen (Copy-Plant Concept).

Modularisierung existiert im Anlagenbau dabei sehr wohl, jedoch mit einer anderen Bedeutung, als der, die einem Maschinenbauer geläufig ist: Module im Anlagenbau sind keine funktional diskreten Einheiten, sondern Transporteinheiten. Eine funktionale Modularisierung, wie sie für das Konfigurieren von Produkten verwendet wird, galt lange als nicht durchführbar. Das Copy-Plant-Concept ist eine naheliegende Möglichkeit, Erfahrungen abgewickelter Projekte zu nutzen. Es beinhaltet jedoch konzeptionelle Schwächen: Einerseits nimmt der Umfang mit jeder neuen Zusammenstellung zu, da keine transparente Beziehung zwischen Funktion und Komponente besteht. Andererseits mögen aktuelle Verbesserungen in bestehende, ältere Vorlagen nicht eingeflossen sein. Kurz: Das Copy-Plant-Concept wird über die Zeit von einer Lösung zu einem Problem. Zunehmender Kosten- und Margendruck verlangen jedoch nach einem Lösungskonzept, mit dem der Wiederverwendungsgrad optimiert, Durchlaufzeiten verkürzt und gleichzeitig margenbelastende Risikofaktoren und Unsicherheiten im Angebotsprozess minimiert werden können. Vor diesem Hintergrund entstand bei thyssenkrupp Industrial Solutions im Bereich Düngemittel das Pre-configured Plant Concept (PCPC). Als einer der ersten Anlagenbauer beschreitet das Unternehmen damit den Weg der funktionalen Modularisierung von Chemieanlagen. Die im September 2016 begonnene Initiative wurde ein Jahr später mit zwei modularen und konfigurierbaren Anlagentypen in den operativen Betrieb überführt. Damit werden nun neue Anlagen nicht mehr nach dem Copy-Plant-Concept erstellt, sondern mit Hilfe eines modularen Baukastens konfiguriert (Abbildung 1).

[/vc_column_text][vc_single_image image=“4443″ img_size=“large“ add_caption=“yes“ alignment=“center“][vc_custom_heading text=“Methodisches Vorgehen übersetzt Kundenanforderungen in ein modulares Produktmodell“ font_container=“tag:h4|text_align:left“][vc_column_text]

Dem PCPC liegt die METUS Methodik zugrunde, die sich in den letzten 20 Jahren hauptsächlich im Maschinen- und Automobilbau etabliert hat. Dabei handelt es sich um ein Vorgehensmodell, mit dem Produkte in Funktionen und Komponenten aufgefächert, dabei Abhängigkeiten und Variantentreiber identifiziert und letztlich die Komponenten eines Produkts zu funktionalen Modulen zusammengefasst werden. Einfach ausgedrückt werden unterschiedliche Kundenanforderungen in ein modulares Produktmodell umgesetzt (Abbildung 2). Diese Vorgehensweise bot mehrere Vorteile für die Umsetzung des PCPC von thyssenkrupp Industrial Solutions: Trotz hoher Modularisierung und Standardisierung der Anlage können weiterhin individuelle Kundenbedürfnisse befriedigt werden. Modularisierung bedeutet also nicht mehr gleichzeitig die Reduktion auf Standardkonfigurationen: Da jedes Modul die Ausprägung „kundenspezifisch“ erhalten kann, bleibt die ursprüngliche Flexibilität erhalten, allerdings ohne ihre Nachteile: Kundenspezifische Aufwände können nun unmittelbar erkannt sowie frühzeitig und sicher bewertet werden. Für den Anlagenkunden ergeben sich ebenfalls Vorteile: Er kann sich über seine individuellen Spezifikationen hinaus aus einem Baukasten bedienen. Ist etwa ein höher spezifiziertes Standardmodul verfügbar, kann der Kunde dieses statt einer Individuallösung für sich wählen und damit Kostenvorteile verwirklichen und seinen Nutzen erhöhen.

[/vc_column_text][vc_single_image image=“4446″ img_size=“large“ add_caption=“yes“ alignment=“center“][vc_custom_heading text=“Vorteile nutzen, aber Flexibilität für den Kunden nicht verlieren“ font_container=“tag:h3|text_align:left“][vc_column_text]

Die bekannten Vorteile einer modularen Produktstruktur kann thyssenkrupp Industrial Solutions nun auch für den Bau der Anlagen nutzen: Niedrige Integrationsaufwände durch standardisierte Schnittstellen, geringere Kosten für die Angebotsphase und für Prüfungen durch die Verwendung bereits geprüfter Module bei gleichzeitig höherer Qualität und kürzerer Durchlaufzeiten. Umgesetzt wird diese Methode in einer Kombination aus Beratung, Coaching und Software mit der Unterstützung von ID-Consult. Die Zusammenarbeit mit dem Münchener Lösungshaus ergab sich, nachdem man im Auswahlprozess schnell feststellte, dass eine reine Modularisierungsberatung nicht ausreichend wäre: Nur die Gesamtsicht auf das Produkt – von den Marktanforderungen bis hin zur Produktarchitektur – und ihre entsprechende Abbildung in Software würde das Unternehmen entscheidend weiterbringen. Damit wurde ein dreistufiges Umsetzungskonzept verabschiedet: In der ersten Phase wurde die METUS Methodik anhand der Salpetersäure-Anlagen eingeführt. Gleichzeitig damit wurde in jedem Schritt ein Know-How-Transfer durchgeführt, mit dem „Star-User“ bei thyssenkrupp Industrial Solutions das Wissen über Methode und Werkzeuge erhielten.

Nach einem erfolgreichen Modularisierungsdurchlauf für den ersten Anlagentyp und der Verankerung der methodischen Vorgehensweise sollten weitere Anlagen autark durch das Team von thyssenkrupp modularisiert werden, wobei beraterische Unterstützung nur noch in Einzelfällen notwendig sein soll.

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Bereits kurz nach Beginn des ersten Schrittes stellte sich jedoch heraus, dass es großes Interesse aus anderen Bereichen gab, diese Methode zu nutzen. So wurde die Entscheidung getroffen, die Initiative PCPC unmittelbar auf eine zweite Anlagentechnologie – Ammoniak – auszuweiten. Damit eröffneten sich gleichzeitig neue Möglichkeiten: Man konnte die Modularisierung nun unmittelbar über mehrere Anlagentypen hinweg betrachten. Dabei wurde klar: Anlagentypübergreifend konnten zahlreiche Funktionen – etwa Wasseraufbereitung oder Leitstand – als “Cross-Technology“-Module ausgeführt und weitgehend identisch über die verschiedenen Anlagentypen hinweg verwendet werden (Abbildung 2). Im Sinne des dritten Elements des Umsetzungskonzepts ist thyssenkrupp Industrial Solutions nun dabei, einen weiteren Anlagentyp in das Pre-configured Plant Concept aufzunehmen. Dabei ist das Unternehmen nun methodisch autark, bedient sich aber der METUS Software für die Darstellung der Produktarchitekturen mit ihren jeweiligen Abhängigkeiten. Das erste funktional modularisiert geplante Anlagenkonzept bildet im Moment die Grundlage für die nächsten Projekte. Der Funktionsbaukasten liefert hier auf die Kundenanforderungen zugeschnittene technische Konzepte und direkt dazu passende Engineering-Dokumente. „Smart“ wird das Modularisierungskonzept durch die Kombination dreier Elemente: Der Kundennutzen steigt durch Kostenvorteile bei gleichbleibender Flexibilität, der Wiederverwendungsgrad kann deutlich gesteigert werden und das im Unternehmen verankerte methodische Vorgehen ermöglicht thyssenkrupp Industrial Solutions die autarke Erweiterung des Pre-configured Plant Concepts.

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