Digitalisierung der Wertschöpfungskette

Der Anbieter Siemens PLM Software hat sich detailliert mit den Prozessen im Schiffbau auseinandergesetzt. Der Schiffbau ist eine von acht Industrien, für die man seit einigen Jahren speziell darauf zugeschnittene Lösungen entwickelt. Die Prozesse im Schiffbau wurden dabei in fünf Säulen unterteilt (siehe Bild 1). Für jede dieser Prozesssäulen untersuchte man, welche Schritte sie beinhalten und welche Werkzeuge und Methoden dafür geeignet sind.
Für die Prozesse leisten zahlreiche Komponenten des Siemens-PLM-Software-Portfolios einen Beitrag. Um sich aus diesem Portfolio die passenden Elemente zusammenzustellen, kann der Anwender den von Siemens angebotenen Shipbuilding Catalyst nutzen. Das Lösungsset für den Schiffbau ist eine Hilfe zur Konfiguration der richtigen Softwarebausteine für jede der Prozesssäulen und gibt vor, welche Funktionen aus welchem Programm üblicherweise zum Einsatz kommen. Da­rüber hinaus bietet er Best-Practice-Beispiele, so dass der Anwender Unterstützung bei der Ausrichtung seiner Prozesse erhält. Im Folgenden werden die fünf Säulen genauer vorgestellt.

Ship Design & Engineering

Design, Entwicklung, Konstruktion, Validierung und Dokumentation – alles, was zur Beschreibung des zu bauenden Schiffes benötigt wird, gehört in die erste Säule „Ship Design & Engineering“. Ebenso Systems Engineering, denn jedes moderne Schiff ist ein Gesamtsystem, das sich aus vielen einzelnen Systemen zusammensetzt. Von den Anforderungen geht es über die Architektur zur Umsetzung der Funktionen zu den digitalen Modellen, beispielsweise zur schiffbaulichen Konstruktion der Stahlstruktur, zur Ausrüstungskonstruktion oder zur Konstruktion von Teilen aus Faserverbund-Werkstoffen. Darüber hinaus gehören Analyse, Berechnung, Simulation und Test in diesen Bereich.
Für die Aufgaben bietet Siemens PLM Software mit NX, Solid Edge, Fibersim und Tecnomatix ein umfangreiches Portfolio an Autorensystemen an. Mit Teamcenter steht ein eigener Daten-Backbone zur Verfügung – auch für Daten von Fremdsystemen, etwa Schaltpläne aus einem ECAD-System oder Lüftungskanäle. Die Offenheit des Datenmanagements ist eine wichtige Forderung für alle fünf Prozesssäulen. Denn in den Werften kommen oft schiffbauspezifische Softwaresysteme zum Einsatz, deren Daten integriert werden müssen. Kaum eine Werft kann nämlich auf der grünen Wiese neu beginnen.

Digital Ship Construction

Die Säule „Digital Ship Construction“ umfasst die gesamte Phase des Zusammenbaus eines Schiffes. Das englische „construction“ steht für Bau, Zusammenbau und Errichtung. Der Zusammenbau eines Schiffes ist aber etwas anderes als die Montage eines Fahrzeugs. Dazu gehören das Layout der Werft, die Planung und fortlaufende Validierung des Zusammenbaus, der Materialfluss sowie die Lagerorte für Material und Teile. Eine Besonderheit ergibt sich dabei bei der Hauptmaschine: Möglicherweise ist schon ein beträchtlicher Teil der Schiffshülle zusammengebaut, bevor die Hauptmaschine installiert wird. Aber sie muss eingebaut, in Betrieb genommen und getestet sein, bevor das Schiff fertig ist. Das gilt für viele Baugruppen und Komponenten. Service und Wartung müssen also bereits vor dem Stapellauf mit der Arbeit beginnen.

Shipbuilding Program & Product Management

Die dritte Säule „Shipbuilding Program & Product Management“ beschreibt das Management eines Schiffsprojekts von der Erfassung der Anforderungen über die Zeitplanung und die Definition von Teilprojektplänen bis zur Fehlerbehandlung. Große Bedeutung erlangt dabei das Konfigurations- und Änderungsmanagement. Ein Schiffbauprojekt umfasst eine ungeheure Menge von Lieferteilen. Zigtausende, nicht selten Hunderttausende oder gar Millionen von Teilen zu planen, zu konfigurieren und zusammenzubauen, erfordert ein umfangreiches Konfigurationsmanagement. Und Change Management bedeutet im Schiffbau alle Änderungen – von Kleinigkeiten bis hin zu gravierenden Änderungen an Hauptbaugruppen – stets unter Kontrolle zu haben.
In diese Prozesssäule gehört auch das ­Issue Management, das Management von Problemlösungen. Weil das Schiff in iterativen Schritten gebaut wird, tauchen viele Probleme während des Zusammenbaus auf, die man im weiteren Verlauf bis zur Fertigstellung lösen muss. Etwa Kratzer an einer frisch gestrichenen Wand, die bei der Installation eines größeren Rohrsegments entstanden sind. Sie kommen auf eine Resteliste, die beim Stapellauf abgearbeitet sein muss.
Es können aber auch an der Hauptmaschine gemessene Vibrationen sein, die größere Nacharbeit erfordern. Dafür kommt das aus dem Automotive-Bereich bekannte CAPA (Corrective And Preventive Action) zum Einsatz: Korrigierende und vorbeugende Maßnahmen aufgrund festgestellter Mängel. Auch hier spielt die Dokumentation – etwa, was Compliance-Anforderungen betrifft – eine sehr wichtige Rolle.

Supply Chain Management

Die globale Zusammenarbeit zwischen Werften, Dienstleistern und Zulieferern ist der Normalfall. Dabei gibt es Regionen, die im Design und Engineering führend sind, während andere sich auf den Zusammenbau fokussieren. Norwegen hat beispielsweise große Kompetenz im Offshore-Design, aber der Zusammenbau der Schiffe erfolgt oft in weltweit verteilten Teams.
Die Güte der Zusammenarbeit in verteilten Teams ist abhängig vom Grad der Digitalisierung und der Offenheit der eingesetzten Systeme. Teamcenter und NX stehen hier für die effiziente Zusammenstellung von Datenpaketen für die Erledigung von Aufgaben bei Zulieferern und für die Integration der Zuarbeiten externer Partner in das zentrale Schiffsmodell.

Ship Service & Support

Wie vollständig lassen sich die Daten aus Design, Engineering und Zusammenbau (as built) als Basis für Service und Wartung (as maintained) nutzen? Dies entscheidet über die Effizienz des Service Lifecycle Management eines Schiffes. Im besten Fall sollten sich die Servicedaten automatisiert aus den Engineering-Daten konfigurieren lassen.
Auch das Service-Engineering findet sich in der fünften Prozesssäule „Ship Service & Support“. Service Documentation unterstützt das Technical Publishing bis hin zur 3D-Animation mit Video oder virtueller Begehung. Service Operations schließlich umfasst die Planung und Organisation der Abwicklung sowie die Qualitätssicherung der Service-Aktivitäten.

Kundennähe

Erste Komponenten der Schiffbaulösung und des Shipbuilding Catalyst sind bereits verfügbar, die nun ergänzt und ausgebaut werden. Einige Schiffbau-Kunden unterstützen dabei Siemens PLM Software, indem sie wichtige Anforderungen, Vorschläge und Best-Practice-Beispiele zur Verfügung stellen. Ein Beispiel: Die Schiffbausparte von Hyundai Heavy Industries (HHI) in Südkorea ist der größte Schiffbauer der Welt. Mit zehn Großdocks und neun Goliath-Kränen haben die Engineering-Spezialisten die Infrastruktur, um beispielsweise Öltanker, Containerschiffe, Autotransporter und Unterseeboote zu entwickeln und zu bauen.
Das Unternehmen hat entschieden, mit Tecnomatix und Teamcenter einen großen Schritt in Richtung eines integrierten Managements der schiffbauspezifischen Daten zu machen, „der uns ein integriertes Management über den gesamten Prozess von Vertrieb, Design, Produktion und After-Sales-Services erlaubt“, so Seung-Seok Kim, General Manager bei HHI.
Die bestehende Installation soll in den kommenden Jahren weiter ausgebaut werden, beispielsweise mit der Unterstützung mobiler Endgeräte. Langfristig, sagt Kim, „überlegen wir, die Installation zu einer
digitalen Werft auszubauen, die auch die Lifecycle Services nach der Schiffsübergabe unterstützt.“
Auch in Deutschland setzen führende Schiffbauunternehmen wie ThyssenKrupp Marine Systems in Hamburg oder die Lürssen Werft in Bremen auf die Schiffbaulösungen von Siemens PLM Software. „Wer heute unter dem enormen internationalen Druck rechtzeitig mit der Konstruktion und dem Bau eines Schiffes fertig sein will, kann dies nur durch eine Digitalisierung der Wertschöpfungskette erreichen“, so Bert Geisler, der bei Siemens PLM Software weltweit für die Schiffbaulösungen verantwortlich ist.rt |

Ulrich Sendler ist unabhängiger Technologieanalyst und Autor in München.

  • Die fünf Säulen der Schiffbaulösung von Siemens PLM Software.
  • NX-Modell ...
  • ... und Realität bei der Kooiman Group.
  • Bert Geisler, Solution Manager Marine Industries bei Siemens, auf der Schiffbaumesse in Hamburg 2014.
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