Schwefelanlage in Katanga im Süden der Demokratischen Republik Kongo: Durch die Verwendung eines digitalen Zwillings ließen sich mehrere Monate bis zur Inbetriebnahme einsparen.

Bild: Bentley Systems

Schwefelsäure-Fertigung in Afrika Digitaler Zwilling ermöglicht Anlagenbau in Rekordzeit

25.03.2020

In einer abgelegenen Provinz der Demokratischen Republik Kongo sollte eine neue Schwefelsäure-Fertigungsanlage entstehen. Das Projekt war mit einer Reihe geografischer und logistischer Risiken verbunden, die sich mithilfe eines intelligenten digitalen Zwillings eindämmen ließen.

Beauftragt mit der Entwicklung, Beschaffung und dem Bau der neuen Schwefelsäure-Fertigungsanlage war der Anlagenbauer Hatch. Das Projekt war rund 245 Millionen US-Dollar schwer und umfasste eine Produktionsanlage, in der 1.400 t Material pro Tag hergestellt wurden, sowie ein Energieerzeugungssystem mit 20 MW elektrischer Abwärme und einem Kühlturm.

Wenn man die hohen Umweltrisiken, die beim für den Kupferabbau erforderlichen Transport von Säure in diese entlegene Region entstehen, und die entstandenen Lieferengpässe bedenkt, zog Hatch den Projektzeitplan schnell durch. Durch die Überwindung geografischer und logistischer Herausforderungen gelang es dem Unternehmen, das Werk von der Machbarkeitsanalyse bis zur Inbetriebnahme innerhalb von weniger als zwei Jahren zu realisieren.

3D-Modelle statt Zeichnungen

Mithilfe von Bentleys offenen Modellierungsanwendungen entwickelte Hatch einen vollständigen, intelligenten digitalen Zwilling, um Informationen in den Entwicklungsbüros in Kanada, Südafrika, Indien, Australien und der Demokratischen Republik Kongo zu verwalten und auszutauschen. Das Projektteam entschied sich, keine herkömmlichen Anordnungszeichnungen für Mechanik, Rohrleitungen oder Statik zu erstellen und stattdessen für alle Produktionsanforderungen das Live-Modell zu verwenden.

Das Projektteam lagerte die technischen Qualitätsprozesse mithilfe von 3D-Modellen vor. So konnten Zeitrahmen für Projekte verdichtet werden, die mit auf Zeichnungen basierenden isometrischen Qualitätsprozessen für Rohrleitungen nicht realisierbar gewesen wären.

Dieser Ansatz bot dem Projektteam mehrere alternative Beschaffungsstrategien, um die Materialkosten zu senken. Die Materialkäufe in großen Mengen wurden direkt anhand der 3D-Modellkomponenten abgewickelt und dem Hersteller und Installationsunternehmen vor Ort kostenlos beigestellt. Das Ergebnis waren kundenseitige Kosteneinsparungen von zehn bis 15 Prozent bei Direktmaterialanforderungen.

Einsparungen beim Materialtransport

Darüber hinaus wurden die Transportkosten um den Faktor 4 reduziert, indem Rohrleitungsmaterialien in großen Mengen anstatt vorgefertigter Rohrzwischenstücke angeliefert wurden. Die Auswirkungen dieses Massentransports waren erheblich, da alle Materialien auf Straßen mit Kiesabschnitten 2.800 km weit transportiert werden mussten.

Durch die Vorverlagerung der Qualitätsprozesse konnte der Zeitplan zudem um drei Monate verkürzt werden, da das Rohrleitungsmaterial vor der Erstellung der isometrischen Zeichnungen angeschafft worden war. Während des Materialbeschaffungsprozesses produzierte das globale, über drei Zeitzonen verteilte Team von Hatch, das für die Projektabwicklung zuständig war, gleichzeitig isometrische Ergebnisse im Rahmen eines kontinuierlichen Follow-the-Sun-Prozesses.

Auch der verwendete Baustahl war ein kritischer Bestandteil des beschleunigten Bauplans. Mithilfe der integrierten strukturellen Lösungen von Bentley konnte das Projektteam die Frist für die Projektabwicklung um sechs Wochen verkürzen. Das Konstruktionsteam für Stahlbauteile nutzte die integrierte Baustahl-Modellierungslösung von Bentley, um dasselbe 3D-Modell für Layout, Analyse, Planung und Fertigung zu nutzen und die Ergebnisse direkt an automatisierte Fertigungsmanagementsysteme weiterzuleiten.

Anlaufzeit von sieben Tagen

Diese Ergebnisse wurden durch qualitätsgesteuerte, komponentenbasierte Arbeitsabläufe zur 3D-Modellierung erzielt, die alle in einer vernetzten Datenumgebung verwaltet wurden. Die Strategie von Hatch führte dazu, dass das global verteilte Projektteam aus mehreren Beschaffungsalternativen wählen und dadurch die Kosten für die Materialbeschaffung senken und die Lieferung optimieren konnte, wodurch der Zeitplan um Monate verkürzt werden konnte.

Bentley-Anwendungen spielten ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Festlegung eines neuen Branchenmaßstabs bei der Inbetriebnahme, indem die Produktionsanlaufzeit von sechs Monaten auf eine Woche nach Abschluss der heißen Inbetriebnahme verkürzt wurde. Das Ergebnis war eine erhebliche Steigerung der Investitionsrendite bei den Betriebsabläufen des Kunden.

„Hatch hat mehrere papierlose Projekte abgewickelt und eine verbesserte digitale Arbeitsweise eingeführt, die wir bei allen unseren Projekten anbieten“, sagt Randy McMeekin, Global Managing Director bei Hatch. „Die Vorteile, die unser Ansatz unseren Kunden bietet, umfassen nicht nur die EPCM-Projektabwicklungsphase, sondern auch den Betrieb und die Wartung. Wir sind von dem, was Bentley für digitale Zwillinge entwickelt, begeistert und wir sind bestrebt, die Ergebnisse unserer Kunden mit diesen Technologien weiter zu verbessern.“

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