Digitales Baustellenmanagement im Anlagenbau
Digitales Baustellenmanagement im Anlagenbau
Anlagenbauer kämpfen in ihrer Prozesskette mit einem Problem – dem Medienbruch. Zwischen digitaler Vorplanung und realem Aufbau einer Maschine oder Anlage klafft eine digitale Lücke: Ausgedruckte CAD-Layouts mit handschriftlich vermerkten Statusmeldungen und direkte Kommunikation bilden die tägliche Ausgangsbasis aller Projektbeteiligten. Je größer die Anlage und je mehr Parteien teilnehmen, desto komplexer und aufwändiger gestaltet sich das Projekt. Daraus resultieren Fehler, Zeitverlust und Ressourcenverschwendung, die digitales Prozessmanagement zu verhindern vermag.
Moderne Produktionsanlagen zeichnen sich durch aufeinander abgestimmte hochkomplexe Prozesse aus. Sich stetig ändernde Marktbedingungen erfordern einen klaren Fokus auf innovative Umgebungen, die Produktionsprozesse durch Flexibilisierung und Effizienzsteigerung stärken. Die bisherige Koordination des Projektverlaufs und des Baustellenfortschritts mit Tabellenkalkulation und Handzetteln bedarf der Überholung. Dieser fehleranfällige Ansatz birgt Risiken wie unerwünschte Terminverzögerungen und Kostensteigerungen, die sich in der Regel erst spät zeigen. Dass Auftraggeber die Bauaufträge so gestalten, dass die Einhaltung des Terminplanes und Kostenrahmens in der Verantwortung der Anlagenbauer liegt, ist keine Seltenheit. Durch erfolgreiches Management der Bauausführung und Anlaufphase minimieren sich die entstehenden Kosten wesentlich, da der Zeitrahmen zwischen Investition und produktivem Einsatz schrumpft. Sowohl Auftraggebern als auch Auftragnehmern liegt viel an einer durchdachten Lösung.
Digital und synchron
Ein innovativer Ansatz für digitales Baustellenmanagement, das die Projektplanung und -ausführung durch die Kombination von Projektplaninformationen mit CAD-Daten in einem layoutbasierten Baustellenmanagementsystem zusammenführt, steht hoch im Kurs. Die Stendaler IT-Experten der COMAN Software GmbH haben die Herausforderung angenommen und die Prozess-Software COMAN entwickelt – mit dem Ziel, komplexe Prozesse zu vereinheitlichen und zu vereinfachen. Die Digitallösung visualisiert erstmals die gesamte Prozesskette von Beschaffung über Aufbau bis Produktionsstart in Echtzeit mithilfe grafischer „Smart Objects“. Die fünf Jahre lang praxisnah entwickelte Software verknüpft Terminplanungen involvierter Parteien, Mängeltracking und Fortschrittsprozesse in einer zentralen Datenbasis. Dank durchgängiger Digitalisierung zeigt sie Planabweichungen sogleich an und ermöglicht Verantwortlichen frühzeitiges Beheben von Fehlentwicklungen. Das führt zu Zeit- und Kosteneinsparungen in allen Projektphasen. In stetiger Weiterentwicklung begriffen, überwacht COMAN anwendungsorientiert den Projektfortschritt, steigert Detailgrad sowie Transparenz, automatisiert die Dokumentation und sichert die Qualität.
Potenzial erkannt
Während der Entstehungszeit wickelten Industriepartner aus dem Automobilbau Pilotprojekte mit COMAN ab und erkannten das Potenzial. Der generische Modellansatz befähigt Anwender dazu, beliebige Prozesse, selbst Checklisten abzubilden. Aufgrund des revisionssicheren Systems greift die Lösung sowohl in den Schlüsselbranchen Automotive und Maschinenbau als auch in weiteren Bereichen wie Bauindustrie, Sondermaschinenbau und Flugzeugbau. Industriepartner setzen das Tool gegenwärtig weltweit für das digitale Baustellenmanagement von Projekten unterschiedlicher Größe ein und koordinieren teilweise bis zu 8.000 Baustellenobjekte sowie damit verbundener ca. 70.000 Terminvorgänge. Dies gelingt durch den visuellen Ansatz von COMAN erstmals übersichtlich.
Probleme früh bemerken
Die bidirektionale Verknüpfung des Projektplans mit dem CAD-Modell ermöglicht die grafische Visualisierung des Anlagenaufbaus sowie die interaktive Anzeige des aktuellen Baufortschritts plus Projektstatus in einer layoutbezogenen Darstellung. Jedes Objekt der Baustelle bekommt Attribute und Abhängigkeiten zugewiesen, die das System übersichtlich darstellt und die intelligente Algorithmen in Echtzeit überwachen. Mängel macht das System automatisch sichtbar und leitet die Informationen direkt an die verantwortlichen Mitarbeiter weiter. Projektverantwortliche erkennen so Probleme früher und leiten entsprechende Gegenmaßnahmen ein. Den aktuell großen Aufwand für Fortschrittstracking, Checklistenpflege, Baustellendokumentation und Status-Reporting reduziert die COMAN-Anwendung signifikant. Sie kombiniert erstmalig automatisch das digitale Layout der Bauplanung, also 2D- und 3D-CAD-Zeichnungen, mit einer detaillierten Terminplanung der einzelnen Objekte und den Teilnehmern des Projektes. Alle beteiligten Personen erhalten ihre Status-Informationen in Echtzeit – die Lücke zwischen Projektmanagementebene und Baustellencontrolling schließt sich.
Kontextbezogener Informationsfluss
Kommunikation und Abstimmung zwischen Anlagenbetreiber, Generalunternehmer und Sublieferanten nähern sich dem Optimum: Ob der Aufbau eines neuen Produktionswerkes, einzelner Anlagen oder Umbauten – Nutzer der Software behalten jederzeit den aktuellen Projektstatus eingebundener Auftragnehmer und Lieferanten im Auge. Sie legen selbstständig eigene Strukturen an, sodass nach einer kurzen Beratungs- und Einarbeitungsphase ein Blick genügt, um den neuesten Stand des Baufortschritts zu begreifen. Die Standardisierung der grafischen Symbolcodes „Smart Objects“ vereinfacht den Berichtaustausch für Lieferanten und Auftraggeber. COMAN geht mit einer Server-zu-Server-Synchronisation noch einen Schritt weiter: Verwenden Auftraggeber und -nehmer COMAN mit eigenen Daten und Strukturen getrennt voneinander, können sie dennoch Projektgemeinsamkeiten miteinander teilen. Der ortsbasierte Zugriff durch mobile Geräte bietet die Möglichkeit, den Baufortschritt auf intuitive Weise zu erfassen, aktuelle Aufgaben einzusehen sowie Ausführungsmängel zu dokumentieren und deren Behebung zu verfolgen. Der ständig aktuelle Projektstatus ist weltweit für alle Nutzer abrufbar sowie jederzeit auch offline verfügbar. Dahinter stecken sowohl stationäre Clientanwendungen und Anwendungen für mobile Endgeräte als auch eine kontextbezogene Zugangsverwaltung für die einzelnen Anwender. Entsprechend den Anwenderrollen und der aktuellen Aufgabe filtert das System alle verarbeiteten und angezeigten Informationen vor. Es leitet aus den zugewiesenen Nutzerrechten individuelle Sichten auf das Anlagenlayout ab. So erhalten Anwender nur vorausgewählte Informationen, während sich andere Layoutdaten und projektbezogene Aktivitäten verbergen.
Technisches Fundament
Die modulare Architektur des Systems ermöglicht eine flexible Skalierung von einer Single-User-An-wendung bis zu einer kompletten Client-Server-Infrastruktur für den Einsatz mobiler Endgeräte zur ortsbasierten Baustellendokumentation. Die Basis bildet ein Expertensystem, das primär der Projektinitialisierung und Administration dient. Anwender nutzen die Desktopanwendung aber auch zur Fortschrittsdokumentation und zum Generieren von Statusberichten. Für die Projektinitialisierung von Mengengerüsten und Terminplansynchronisation im Verlauf erfolgt der Datenaustauch mit beliebigen Projektplanwerkzeugen wie zum Beispiel MS Project, Primavera, RPlan oder Excel. Die grafischen Informationen können von verschiedenen CAD-Werkzeugen wie zum Beispiel MicroStation, ProcessDesigner oder AutoCad importiert werden. Ist wie bei Checklisten kein CAD-Layout erforderlich oder verwendbar, ordnet COMAN die Smart Objects eigenständig und dynamisch an, um übersichtlich visualisierte Projektstrukturen zu erhalten. Ein spezieller Algorithmus stellt neben automatischer Verknüpfung von grafischen Anlageninformationen und Terminplandaten auch eine Synchronisation zu vor- und nachgelagerten Systemen sicher. Als Basis hierfür dient AutomationML, eines der Datenaustauschformate im Umfeld der Industrie 4.0. Das System basiert auf verschiedenen Softwaretechnologien. Serverseitig greifen die IT-Experten von COMAN Software auf ein minimal konfiguriertes Linuxsystem zurück, das mithilfe von in Java implementierten Webservices und verschiedenen Datenbankanbindungen (Oracle, PSQL, MySQL etc.) den Backbone realisiert. Das Expertensystem fußt hauptsächlich auf .Net-Basis (C#), wobei der direkte Grafikkarten-Zugriff zum performanten Rendern des Layouts via OpenGL gelingt. Die mobilen Anwendungen finden auf iOS-, Android- oder Windows10-Systemen Einsatz. Dabei erfolgt die Entwicklung mithilfe von HTML5- und Typescript-Technologien. Aufgrund von sicherheitsrelevanten Daten und Authentifizierungsmechanismen gegenüber dem Backbone bettet sich die eigentliche Webanwendung in ein für das Zielsystem natives App-Gerüst ein. Performance und Zugriff auf hardwareseitige Funktionen des mobilen Endgerätes stellen somit kein Problem dar. Weitere Funktionen bezüglich kollaborativer Aspekte und neuer MMI-Technologien stehen für zukünftige Ausbaustufen auf dem Integrationsplan.
Autoren
Sven Kägebein (r.) studierte in Magdeburg Mechatronik und wandte sich bereits in frühen Jahren der Softwareentwicklung zu. Nach dem Studium entwickelte er im Rahmen von Forschungsaufträgen unterschiedliche Softwareprojekte am Fraunhofer Institut in Berlin.
Timur Ripke (l.) studierte in Berlin Technische Informatik mit dem Schwerpunkt Echtzeitbetriebssysteme und lernte dabei die Softwareentwicklung lieben. Seit 2010 entwickelten beide hauptverantwortlich die Prozess-Software COMAN und sind seit 2018 Gründer und Geschäftsführer der COMAN Software GmbH.