Technische Projekte

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Bernd Ebert Technische Projekte

Weitere empfehlenswerte Biicher

Sattler, K., Kasper, W.

Verfahrenstechnische Anlagen Planung, Bau und Betrieb 2 Bande 2000

ISBN 3-527-28459-1

Helrnus. F. P.

An lagenpla nung Von der Anfrage bis zur Abnahme

erscheint voraussichtlich 2002

ISBN 3-527-30439-8

Tech nische Projekte A bIa ufe und Vo rgehe ns we isen

8WILEY-VCH

Autor dieses Buches Bernd Eberi

Enggasse 26 64846 Grog Zimmern Titelbild:

3-D-Modellansicht eines Produktionsgebaudes mit mehreren Anlagenstragen.

1

Das vorliegende Buch wurde sorgfaltig erarbeitet. Dennoch ubernehmen Autor und Verlag fur die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlagen sowie fur eventuelle Druckfehler keine Haftung. Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme

Ein Titeldatensatz fur diese Publikation ist bei Der Deutschen Bibliothek erhaltlich.

@ Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, 2002 Gedruckt auf saurefreiem Papier Alle Rechte, insbesondere die der Ubersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form durch Photokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes Verfahren - reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, venvendbare Sprache ubertragen oder ubersetzt werden. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dag diese von jedermann frei benutzt werden diirfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschutzte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind. All rights reserved (including those of translation into other languages). No part of this book may be reproduced in any form - by photoprinting. microfilm, or any other means - nor transmitted or translated into a machine language without written permission from the publishers. Registered names, trademarks, etc. used in this book, even when not specifically marked as such, are not to be considered unprotected by law. ~

Printed in the Federal Republic of Germany Satz TypoDesign Hecker GmbH. Leimen Druck Strauss Offsetdruck GmbH. Morlenbach Bindung Wilh. Osswald + Co. KG, Neustadt

ISBN 3-527-30208-5

I"

Fur rneine beruflichen ,,Leuchtfeuer": Horst Balle Charles Humphreys Gerd Jeitner Fred Schulze Jiirgen Walter Walter Zywottek

... und naturlich Dank an ale, die mir - direkt und indirekt - geholfen und zur Seite gestanden haben!!

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Celeitwort ,,Wir erobern zusammen mit einem unserer sehr guten Kunden den amerikanischen Markt; wir werden ein Global Player." Diese Aussagen beschreiben das Umfeld, in dem ich Bernd Ebert, den Autor des Buches, kennengelernt habe. Die Erfahrungen aus diesem Projekt gaben den Hauptanstog zu dem vorliegenden Buch. Wahrend zu Beginn einer Investition die Gestaltung eines ausgewogenen Gesamtkonzepts dominiert, verlagert sich spater der Schwerpunkt auf die Baustellenablaufe zur Realisierung des Ziels jedes technischen Projekts: Die volle Funktionsfahigkeit der installierten Systeme. Die Beherrschung der komplexen Zusammenhange bei einer Groginvestition, die interdisziplinare Zusammenarbeit auf allen Ebenen und ein striktes Kostenmanagement sind die Anforderungen, die ein erfolgreicher Projektleiter erfiillen mug. Ich habe zum Zeitpunkt der Projektrealisierung als Geschaftsfiihrer der amerikanischen Tochtergesellschaft der Merck KGaA Darmstadt den Projektfortschritt sehr intensiv begleitet und mit Mitarbeitern der Organisation aus den Bereichen Recht, Personal, Sicherheit und Arbeitsrecht, Finanzen, mit Handwerkern und Venvaltungsmitarbeitem die Projektarbeit unterstiitzt. Mit unserem US $10 Millionen-Projektwaren wir ein kleines Rad in dem Cesamtprojekt von mehr als US $ 2 Milliarden und trotzdem natiirlich voll in die Ablaufe und Zwange einer Grogbaustelleeingebunden. Wir haben alle daraus gelernt. ,,Kommunikation" wurde der Schliisselbegriff fur die Projektarbeit zusatzlich zu der Ablaufplanung und der Realisierung vor Ort. Die Lehren, Sorgen, Angste, die Last der Verantwortung und die Freude iiber die erfolgreiche Inbetriebnahme sollen mit Ingenieuren und Projektleitern, die vor ahnlichen Herausforderungen stehen, geteilt werden. Die technisch erfolgreiche Inbetriebnahme ist der Erfolg des Ingenieurs; das betriebswirtschaftlich gut abgeschlossene Projekt ist der Erfolg des Unternehmers. Dazu kann das vorliegende Buch einen wesentlichen Beitrag leisten. Februar 2001 West Chester, PA, USA

Walter W. Zywottek Chairman & CEO VWR International, Inc. Ein Unternehmen der MERCK KGaA, Darmstadt

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I

lnhaltsveneichnis Celeitwort vo~lort

V11

xm

Verzeichnis der verwendeten Symbole XV Verzeichnis der verwendeten Abkurzungen 1

1.1 1.2 1.3 1.4

1.5

1.G 1.7

Allgemeine Crundlagen Zielstellung 2

XVI

1

Technische Projekte im Wirtschaftsleben 2 Die Auswahl der richtigen Lieferanten 5 Technik - Kommerz - Recht 9 Woher kommen die Kosten? Oder: Die Gefahr der ersten Zahl 11 Das Projektteam - Bedeutung, Arbeitsumfang und Verantwortung 14 Zeitablaufe im Projektgeschehen 21 Literatur 29

2

Planung (Engineering) 31

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.4.1 2.1.4.2 2.1.4.3 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.3 2.2.3.1 2.2.3.2 2.2.4

Grundlagen der Planung 32 Gesetzliche Regelungen und technische Standards 35 Spezifikationen und Normen des Kunden 38 Anforderungen gemaB Q M , GMP, SEMTEC etc. 40 Dokumentationen, Objektkennzeichnung, Zeichnungsnummern 40 Dokumentationen im Projektverlauf 40 Objekt-Kennzeichnungen 45 Zeichnungs- und Dokumentennummern 47 Ablauf der Planung 48 ,,Ausloser" fur technische Projekte 48 Studien, Vorplanungen, Konzeptionen - der Weg bis zum Lastenheft 52 Erarbeitung des Investitionskonzepts 52 Das Lastenheft als inhaltlicher Projektstart 58 Entwurfsplanung (Basic Engineering) 66 Grundlagen 66 Ablaufschritte 67 Der Weg zu realen Kosten 76

IX

X

I

lnhaltsverzeichnis

2.2.5 2.2.5.1 2.2.5.2 2.2.6 2.2.6.1 2.2.6.2 2.2.7 2.2.8 2.2.9 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.3.9 2.3.10 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6

Interne und externe Genehmigungen 79 Genehmigung durch das Management intern 79 Genehmigung durch externe Stellen 81 Ausfuhrungsplanung (Detail Engineering) 82 Grundlagen 83 Ablauf-Schritte 84 Abnahmen und Verteidigungen 96 Erstellung des AufmaBes 97 Schulung des Personals 99 Inhaltliche Gestaltung wesentlicher Dokumente 100 Der Weg zum fertigen FlieBbild - Teilstufen und Auskopplungen 100 Erstellung von Lageplanen 110 Transportwege, Trassenverlaufe, Luftungsschachte, Kabelpritschen 115 Materialbilanzen und Massenauszuge - Grundlagen der Bestellung 118 Anlagenfunktion - Funktionsplan - Software 120 Sicherheits- und umwelttechnische Analysen 123 Planung der An- und Abfahrprozesse von Anlagen 129 Gestaltung spezieller Funktionsbereiche 132 Grundlagen der Baustellenplanung 141 Von der Verfahrensbeschreibung zur Bedienanleitung 143 Planungsmanagement 145 Der verbindende Rahmen: die Zeitplanung 146 Vergabe von Gewerkeauftragen 147 Gibt es gunstige Schnittstellen? I49 ,,Bearbeitet - Gepriift - Genehmigt" 153 ,,Mile stones'' und ,,Freezing points" oder: wenn sich die Grundlagen andern 155 Planungsabstimmung in der operativen Hektik 156 Literatur I57

3

Kornrnenielle Aufgaben irn Projekt

3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

Die Beschaffung 159 Die Beschaffung im Projektverlauf 160 Die Anfrage des Kunden 162 Angebotsbearbeitung und Kostenkalkulation der Lieferanten Inhaltlicher Abgleich je Leistungsumfang 180 Vertragstexte 184 Ablauf der entscheidenden Gesprache 190 Beschaffung der Katalogartikel 191 Richtwerte fur Kostenschatzungen 193 Weitere kommerzielle Aufgaben im Projektverlauf 196 Bereitstellung der Finanzmittel 196 Die laufende Kostenkontrolle 199 Bearbeitung von Nachtragen 200 Transport und Logistik 201

159

I72

fnhaltsverzeichnis

3.2.5

Zolle, Gebuhren, Versicherungen 204 Literatur 205

4

Fertigung 207

4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3

Bedeutung der Fertigung im Projektablauf 207 Vorbereitung der Fertigung 208 Gmndlagen der Fertigung 208 Planung fur die Fertigung 210 Gestaltung der Schnittstellen und der Montierbarkeit 212 Ablauf der Fertigung und Abnahmehandlungen 214 Ablauf der Fertigung 214 Vorbereitung und Durchfuhrung der Abnahme 216 Vorbereitung fur Transport und die Vor-Ort-Montage 21 9

5

Realisierung aller Leistungen auf der Baustelle 221

5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4

Allgemeiner Ablauf einer komplexen Baustelle 221 Auswahl des Standortes 222 Abfolge der wesentlichen Gewerke 225 Bedeutung des Zeitplans und seine Kontrolle 228 Aufgaben der Baustellenfirma 236 Problematik der standigen Verandemngen 240 Kooperationen der Firmen - Grundlagen und reale Ablaufe 245 Sicherheitsmafinahmen im Projektverlauf 248 Elemente der Baustellenplanung 254 Planung, Errichtung und Vorhaltung einer Baustelleneinrichtung 256 Bedarf und Gestaltung der Baustellenflache 257 Bereitstellung der Medien: Baubedarf und Dauerlosung 263 Abnahmen und Freigaben zwischen den Gewerken 266 Hinweise zur Montageplanung 269 Baustellenvorbereitungeines Auftragnehmers 271 Allgemeine Schwerpunkte 271 Aufstellen der Baustelleneinrichtung 274 Priifung der Installationsvoraussetzungen 275 Hinweise zur Durchfuhmng der Installationen 277 Einbringen der Grofiaggregate 277 Einbindung und Befestigung weiterer Anlagenteile 281 Anpassung von Anlagentechnik und MSR 283 Abnahme, Inbetriebnahme und Ubergabe 286 Interne Tests der Lieferanten und des Endkunden 287 Behordliche Inspektionen und Abnahmen 290 Funktionstests und Inbetriebsetzung 291 Erstellung der Enddokumentation 297 Literatur 298 Stichwortverzeichnis 299

I

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vorwort Als ich von der Hochschule abging, hatte ich den Kopf voll mit vielen Wahrheiten und einigen (wenigen) Weisheiten. Ich wusste, wie man Integrale ausrechnet, welche Schritte die Erdol-Spaltung beinhaltet, wo man einen Zyklon einsetzt und dergleichen. Die Verfahrenstechnik hat viele Teildisziplinen - im Studium wird vorrangig Wert auf die fachliche Durchdringung und die Anwendung der wissenschaftlichen Zusammenhange gelegt. In der beruflichen Praxis ergeben sich zahlreiche erweiterte Fragestellungen, die ich in folgende Komplexe einteilen mochte: 1. Technologische Komplettierung eines Verfahrens Wie mache ich aus einer ,,Verfahrensidee" ein technologisches Schema? Welche Verschaltung ist fur eine Destillationskolonne notwendig? Wo mussen Zwischenspeicher eingebaut werden? 2.

Umsetzung in die Realitat Welche Anfragezeichnungen, Werkstattskizzen usw. sind erforderlich? Wie erreiche ich qualifizierte Lieferanten und optimale Angebote fur deren Leistungen? Woran erkennt man diese? Mit wem sind welche Angaben oder Details abzustimmen? Wie ist die Baustelle zu organisieren?

3.

Umgang mit allen Beteiligten Wie mug ich argumentieren, u m Kollegen und Chefs fur die Idee zu gewinnen? Wie erreiche ich die Freigabe der notwendigen Gelder? Wie fuhrt man Verhandlungen, auch auf ,,schwierigem Terrain"? Wie verhalte ich mich, wenn bei der Abnahme einer Lieferung gravierende Mange1 auftreten?

Der Bau neuer Anlagen beinhaltet meist einen sehr komplexen Ablauf - sowohl bei der Rekonstruktion einer vorhandenen Industrieanlage als auch bei Neubau auf gruner Wiese. Das heiBt: viele Gewerke, verzahnte Ausfuhrung der Einzelleistungen, Eingriff in bestehende Prozesse und Strukturen, also Komplexitat pur. Ale diese Fragestellungen treten dabei auf - nicht hubsch nacheinander, sondern meist gleichzeitig. Werden sie nicht oder unzureichend gelost, gerat eines der Gewerke ins Stocken oder der Gesamtplan geht nicht auf.

XIV

I

vonvort

Fur viele dieser Teilaufgaben sind feste Regularien vorgeschrieben, z. B. auf dem Sektor der Genehmigungen und Abnahmen. Die wesentlichen Arbeitsschritte sind in der Literatur dargestellt und durch technische Regeln festgelegt wie der Inhalt von FlieBbildern, die Erarbeitung von Stoff- und Energiebilanzen oder die Dimensionierung von Apparaten. Die zu beobachtenden Schwierigkeiten treten durch eben diese Komplexitat der Einzelablaufe auf sowie durch die in den letzten Jahren verstarkte ,,Zeitraffung", d. h. stark verkurzte Realisierungszeiten. Gerade der letzte Aspekt zwingt Planer und Ausfuhrende zu einer Verzahnung ihrer Leistungen, die spezielle Vorgehensweisen erfordern. Ohne dies sind verzogerte Fertigstellungen, Schwierigkeiten bei der Inbetriebnahme, ,,vergesene" Ausriistungsteile etc. zu erwarten. Fur diese Vorgehensweisen werden Beispiele behandelt und Arbeitsmethoden vorgeschlagen. Dieses Buch kann keine Berechnungsmethode fur Problemlosungen liefern, jedoch Losungswege anbieten. Denn die Praxis ist manchmal unberechenbar ... . Formeln und Literaturauswertung sind minimal gehalten, da es ausreichend Parallel-Literatur gibt. Hoffentlich tragt der etwas unkonventionelle Stil dazu bei, den stellenweise ,,trockenen" Inhalt geniegbarer zu machen. November 2001

Bernd Ebert

Ixv Verzeichnis der verwendeten Symbole Symbole F Faktor k spezifische Kosten je Menge n Anzahl P Preis t Zeit A Differenz Summe

c

Exponenten Vorgangsanfang a Projektabwicklung abw Vorgangsende e Elektro-, MSR-Umfang EMSR Planung eng Inbetriebnahme IBN LiefemnglFertigung lief Aufstellung/Montage mont Rohrleitungsumfang RL Transport tr Verzogerung Z Uberlappung u Indices 1 2 3 a b C

d doc e

f ges NKK ROCE X

Raum Nr. 1 Raum Nr. 2 Halle Vorgang a Vorgang b Vorgang c Vorgang d Dokumente Vorgang e Vorgang f gesamt nichtkalkulierbare Kosten Kapitalverzinsung (Laufindex)

XVI

I Verzeichnis der verwendeten Abkiirzungen 2D 3D AG AN BUS BE cit DEKRA Elt En EN Ex F&E FO fob GMP GP GU HOAI IBN IBS L LAN

LLU MSR NAN OKF PL QM RL R&I SB

TA TK TUV

Zweidimensionale zeichnerische Darstellung Dreidimensionale zeichnerische Darstellung Auftraggeber Auftragnehmer Datenubertragungsprinzip Baustelleneinrichtung ,,customs, insurance, freight" Firma fur Begutachtung technischer Sachverhalte Elektro Energie EU-relevante Standards Explosion Forschung und Entwicklung Fertigungsobjekt ,,free on board" Good Manufacturing Practice Generalplanungsfirrna Generalunternehmer Honorarordnung fur Architekten und Ingenieure Inbetriebnahme Inbetriebsetzung Kapazitat allgemein (engl.) M SR-Feldtechnik Liefer-, Leistungsumfang MeB-, Steuer-, Regelungstechnik Nachauftragnehmer Oberkante FuBboden Projektleiter Quality Management Rohrleitung Rohrleitungs- und Instrumentierungsschema Sicherheitsbeauftragter Teilablauf Telekommunikation Technischer Uberwachungsverein

I’

1

Allgemeine Crundlagen Technische Projekte sind nicht nur ein wesentlicher Bestandteil der Innovationen in der Wirtschaft, sondern in allen Bereichen des gesellschaftlichen Lebens erforderlich. Sie sind gekennzeichnet durch starke finanzielle Strome bzw. Belastungen hohe Komplexitat aller Ablaufe straffe Zeitziele Um die Durchfuhrung optimal zu gestalten, sind neben den ingenieurtechnischen Kenntnissen jedes beteiligten Gewerks weitere spezielle Kenntnisse zur Gestaltung der Planung, zur Vorbereitung und Abwicklung der Baustellenphase, zur Steuerung der beteiligten Vertragspartner etc. erforderlich. Das Management derartiger Ablaufe ist kaum vergleichbar mit der Leitung vorgepragter, meist kontinuierlich oder periodisch sich wiederholender Prozesse, denn der Projektstatus schreitet jeden Tag fort. Oft treten unvorhergesehene Schwierigkeiten auf und die Komplexitat der Prozesse zwingt zu Provisorien, Teillosungen und Komprornissen. Entscheidend fur den Erfolg sind viele Faktoren, die juristischer, ingenieurtechnischer, kommerzieller oder rein personlicher Natur sein konnen. Diese Faktoren werden in Abhangigkeit von Verlauf und Status eines technischen Projekts betrachtet und Hinweise zur Bewaltigung gegeben. Passende Beispiele sind unterstiitzend fur die moglichen Problemstellungen aufgefuhrt. Die systematische Bearbeitung aller Teilaufgaben kann durch die Nutzung entsprechender Checklisten, Merkblatter und Formulare erleichtert werden. Diese werden an geeigneten Beispielen dargestellt und erlautert. Nach einer Einfuhrung uber generelle Aspekte, wie Projektstruktur, Gestaltung von Teams, Zeitplane, Zusammenhange zwischen Leistung, Vertrag und Bezahlung, werden die Ablaufe eines technischen Projekts dargestellt, mogliche Arbeitswege und Problemstellungen diskutiert und Losungsrnoglichkeiten bzw. Vorgehensweisen aufgezeigt. Ein besonderer Aspekt ist die Stellung des jeweiligen Vertragspartners im Projekt. Viele Situationen stellen sich fur den Endkunden anders dar als fur den Generalkontraktor oder einen Unterlieferanten bzw. erfordern unterschiedliche Herangehensweisen. Diese Unterschiede werden untersucht und - gemas Situation - mogliche Losungen betrachtet.

2

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I Allgemeine Crundlagen

Die dargestellten Zusammenhange sind nicht nur fur alle am Prozess Beteiligten anwendbar, sondern auch bis hin zum Management gultig. Denn ohne das Verstandnis der oberen Leitungsebenen sind die notwendigen MaBnahmen und temporaren Aktionen sehr schwer umzusetzen und selten erfolgreich zu gestalten. 1.1 Zielstellung

Der Begriff ,,Projekt"wird im aktuellen Sprachgebrauch fur in sich abgeschlossene, oft sehr interessante Arbeitskomplexe venvendet - z. B. Filmprojekte, spezielle Analysen zu Marketing- undioder Strategie-Themen, produktorientierte Forschungen, Personal-Untersuchungenbis hin zu den Projekttagen im schulischen Alltag. Laut Duden ist die definierte Bedeutung: ,,Projekt [