Szenario 6: Montageplanung und -simulation

Das Demonstrationsszenario „Montageplanung und –simulation“ beinhaltet die Ausarbeitung einer eindeutigen und visualisierten Montageplanung. Die Informationsweitergabe an Projektbeteiligte erfolgt dabei mit dem Multimodell-Container „Arbeitsvorbereitung“.

Präsentation und Video

Das sechste Demonstrationsszenario wurde auf dem 3. Mefisto Kongress im achten Vortrag präsentiert.

Prozessdiagramm

Das folgende Prozessdiagramm stellt die im Szenario durchgeführten Aktivitäten und die dabei verwendeten Fach- und Linkmodelle dar. Die eingerahmten Multimodelle-Container können heruntergeladen werden. Eine Legende findet man hier.

vereinfachtes Prozessdiagramm

Beschreibung

Der Vortrag gibt einen Einblick in die Absicherung einer Führungsentscheidung, wie sie im Baugeschehen oft getroffen werden muss. Im konkreten Fall wurde die Umstellung der Deckenkonstruktion von Ortbeton auf eine Fertigteillösung beschlossen. Ziel ist eine Zeitersparnis. Mit der Durchführung einiger aussagekräftiger Untersuchungen kann dem Baumanagement die Information zur Verfügung gestellt werden, ob die angestrebte Zeitersparnis erreicht werden kann und von welcher Bauzeitverkürzung ausgegangen werden könnte.

Parallel können alle weiteren Projektbeteiligten mit, für ihren jeweiligen Aufgabenbereich, signifikanten Informationen versorgt werden. Die Informationen werden bedarfsgerecht aufgearbeitet unter Nutzung des Multimodell-Containers weitergegeben. Informationen an Projektbeteiligte sind, beispielsweise, eine Liste der erforderlichen Baugeräte und Baumaschinen, der konkrete Personalbedarf incl. einem qualifizierten Vorschlag für die Einteilung der Herstellteams, Hinweise auf geometrische Kollisionen mit schlüssigem Lösungsansatz und einer eindeutigen Visualisierung der Montageplanung.

Gesamtübersicht Modell der Baustelleneinrichtung

Die angesprochenen Untersuchungen nutzen verschiedene Quellen in unterschiedlichen Datenformaten. Im Rahmen des Mefisto-Projektes sind geeignete Methoden entstanden um in den vorliegenden Multimodellen zu operieren. So kann direkt mit der Prüfung der vorhandenen Modelle begonnen werden. Das Terminmodell liefert den gewünschten Zeitrahmen, den es einzuhalten, oder, idealerweise, zu unterbieten gilt. Das Bauwerksmodellenthält die Bauwerksgeometrie und die angedachte Aufteilung in Fertigteile. Nach Ergänzung des Modells um erforderliche Arbeitsfugen können das Zusammenfügen der Fertigteile und eine dreidimensionale Kollisionskontrolle erfolgen. Das BE‐Modell enthält die projektierte Baustelleneinrichtung. In Kombination mit dem Baustellenmodell kann das Handling der Fertigteile überprüft und mögliche Kollisionen können ermittelt werden.

Durch die Ergänzung mit weiteren Baumaschinen, Hebezeugen und Gerüsten wird die Baustellenplanung zu einer ausführungsreifen Montageplanung weiterentwickelt. Die zusätzlich erforderlichen Baumaschinen und Geräte können schnell und zielsicher aus einem Baumaschinenkatalog ausgewählt werden. Der Baumaschinenkatalog wurde im Zuge des Mefisto Projektes angelegt und enthält Baumaschinenmodelle, zusätzlich auch Leistungsdaten der Baumaschinen. Alle erkannten Optimierungsmöglichkeiten werden, in dieser Phase, baustellengerecht durchgeplant.

Modell der Baustelleneinrichtung für die Montageplanung

Die Prognose der Herstelldauer erfolgt durch eine Montagesimulation. Die Simulationsuntersuchung erfolgt mit Hilfe bauspezifischer, Prozess-basierter Simulationsbausteine, die im Rahmen des Mefisto-Projektes entwickelt wurden. Die Bausteinbibliothek nutzt das ereignisorientierte Simulationswerkzeug „Plant Simulation “ von Siemens als Simulationskern. Grundlagen für die Simulation sind, neben zahlreichen Eingaben aus dem „Multimodell-Container“, die „Referenz Prozess Modelle“ (RPM). Sie dienen als Prozessvorlagen um die Herstellprozesse zu strukturieren, zu priorisieren, mit den erforderlichen Ressourcen zu verknüpfen und die Prozessdauer zu ermitteln.

Am Anfang steht hier eine klare Prozessanalyse mit Blick auf erforderliche Materialien, Ressourcen und firmenspezifische Leistungskennwerte. Verschiedene Herstellprozesse stehen in Interaktion zueinander und beeinflussen sich gegenseitig. Nach der Abbildung der Fertigteilmontage als Simulationsprozessmodell kann eine Prognose für die Herstelldauer errechnet werden. Wird die angestrebte Herstelldauer nicht erreicht, so wird man Optimierungen vornehmen, im aktuellen Fall an den Leistungskennwerten und Zwangsbedingungen, die über die Montageplanung kalibriert werden können. Die schnelle, zeitnahe Berechnung von Simulationsvarianten ergibt dann einen Minimalwert in der Herstelldauer, die Prognose für den erhofften Zeitvorteil.

Diese gesuchte Simulationsvariante, oder auch mehrere konkurrierende Simulationsvarianten, können dann als Bauablauf visualisiert werden. Die Visualisierung dient der Projektabstimmung zwischen den Projektpartnern und den Herstellteams. Dazu wurde im Mefisto-Projekt der Web Service „ProSim“ entwickelt, der die Daten aus dem Multimodell-Container ausliest, aufarbeitet und die Simulationsergebnisse in verschiedenen Visualisierungsarten online darstellt. Zur gewählten Simulationsvariante steht eine 2D Animation, ein 4D Simulationsablauf und ein Gantt Chart zur Verfügung. Die Anzahl des erforderlichen Personals, der benötigten Kräne und Baumaschinen und deren Auslastung werden als graphische Diagramme ausgegeben. Damit können die Simulationsergebnisse schnell und einfach validiert und die zugehörige Baustellenplanung angepasst werden.

Als Nächstes richtet sich die Aufmerksamkeit auf die Volumenströme, die der geplante Herstellprozess benötigen würde. Die Auswertung der gewählten Simulationsvariante liefert genaue Angaben zum Materialverbrauch auf der Baustelle, z.B. die Anzahl der benötigten Fertigteile und den erforderlichen Anlieferzeitpunkt. Ebenso wird der Transportbetonbedarf nach Menge und Lieferzeit genau beschrieben. Dieser Materialbedarf wird in LKW Transportmengen umgerechnet und den Ergebnissen der Logistiksimulation gegenüber-gestellt. Wenn die Belieferung der Baustelle durch die Logistiksimulation bestätigt werden kann, dann ist die Prognose für die Herstelldauer in vollem Umfang gültig.

Modelldaten und Software

Folgende Modelldaten und Softwareanwendungen können heruntergeladen werden, um die das Demonstrationsszenario selber nachzuvollziehen.

Multimodelle

Vorlagen und Vokabulare

Simulationsmodelle

Links