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Projektierung mit Konfiguration und Vorkalkulation im Anlagenbau am Beispiel von Kraftwerksturbosätzen
Dr. Florian HissProduktmanager CCPP Turbinen, Siemens Power Generation, Mülheim a.d.R.Dr. Diethard StruckEAS, Kirchhundem
VDMA Anbieter-/Anwender-Dialog „Product Engineering“
14. Sitzung Schwerpunkt: „Produktkonfiguration"
Seite 3 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Geschäfts-bereich
Lösungen für Öl & Gas
Industriegasturbinen
Industriedampfturbinen
Kernkomponenten für Industriekraftwerke, inkl. Kraft-Wärme-Kopplungzur Strom- und Wärme-erzeugung
Verdichter und Antriebe
Service-Lösungen
IndustrialApplications
Fossil Power Generation
Instrumentation & Controls
Leittechniksysteme für alle Kraftwerkstypen
IT- Lösungen
Service Lösungen
Windenergieanlagen(on- & offshore)
Wind Power
Windturbinen(on- & offshore)
Service Lösungen
#2 #2 #1 #5
Gas- und Dampf-turbinenkraftwerke
Dampfturbinen und Dampfkraftwerke
Gasturbinen und Gas-turbinenkraftwerke
Elektr. GeneratorenService-Lösungen,z.B. Balance of Plant, Anlagen-diagnostik, Anlagenbetrieb, Kessel, Servicelösungen zur Umweltverträglichkeit und Modernisierung
Elektrische GeneratorenTechnologie zur Brennstoffvergasung
Portfolio
Markt-position
Umfassendes Produkt- und Serviceportfolio;führende Marktposition in nahezu allen Geschäftsbereichen
Seite 4 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Turnkey-Kompetenz: Lösungen in jeder Phase eines Anlagenprojekts
MachbarkeitsstudienFinanzierungskonzepteGenehmigungsverfahrenGesamtanlagenkonzepte(Basis-Kraftwerke)
ProjektmanagementKomponenten und SystemeSchlüsselfertige AnlagenInbetriebsetzung
Service-VerträgeAusfallbedingte und präventive WartungModernisierung und UpgradesTraining & Beratung
BetreiberverträgeLeittechnik- und IT-LösungenÜberwachungDiagnose
Errichtung
Service & Ausbau
Betrieb
Planung
Seite 5 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
GJ 2005 *
10.964
8.061
951
11,8
33.533
Umsatz
Auftragseingang
Bereichsergebnis
Mitarbeiter (Anzahl)
in % vom Umsatz
Werte in Millionen Euro; soweit nicht anders angegeben
* Geschäftsjahr: 1.Oktober bis 30. September
GJ 2006 *
12.532
10.086
782
7,8
36.427
Unternehmenskennzahlen
Seite 6 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
4.283
U.S.A. 4%
2006
Mittlere Osten, GUS*, Afrika
Asien/Pazifik
Amerika
Europa
Deutschland 43%
Werte in Millionen Euro
10.086
Umsatz nach Regionen
U.S.A. 23%
Deutschland 11%
China 3%
1995
10%
60%
25%5%
27%
34%
16%
23%
* GUS = Gemeinschaft unabhängiger Staaten
Seite 7 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
5) Akquisition von Bonus Energy seit Dezember 2004
7.245 Einheiten
Fossil & Nuklear Industrie und Öl & Gas
3) Akquisition von Alstom Industrial Turbines seit August 2003 4) Akquisition von Demag Delaval Industrial Turbomachinery seit Oktober 2001
2) Joint Venture Voith Siemens Hydro Power Generation seit April 2000 (Siemensanteil 35 %)
1) Joint Venture Siemens-Nukleargeschäft im Gemeinschaftsunternehmen Areva NP seit Januar 2001(Siemensanteil 34 %)
4.500 MW
Verdichter 4Dampf-kraftwerke
Gasturbinen-und GUD-Kraftwerke
Kernkraft-werke
Industrie-dampf-
turbinen 3
Industrie-gas
turbinen 3
Wasserkraft-generatoren 2
Windenergie-anlagen 5
22 GW
101 GW85 GW94 GW
165 GW
300 GW
Wasser Wind
Weltweit von Siemens installierte Kraftwerksleistung: 772 GW
Seite 9 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Niederaußem, 965 MW
Referenz-DKW600 MW
43% 47%
Mainz-Wiesbaden, 400 MW
58%
Steinkohle-kraftwerk
Gas- und Dampf-turbinenkraftwerk
Braunkohle-kraftwerk
1992: 52 % 2005: 58 % Ziel 2020: > 63 %
1992: 36 %2005: 43 %Ziel 2020: > 50 %
> 53 % *
1992: 43 %2005: 47 %Ziel 2020: > 53 %
Entwicklung der Wirkungsgrade
Entwicklung der Wirkungsgradebei fossil befeuerten Kraftwerken
* Bei Anwendung von Braunkohle-Vortrocknungstechnoloigie
Seite 10 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Turbosatz HMN des Braunkohle-befeuertenDampfkraftwerks Boxberg 910MW
Seite 14 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Modul-Konzept für Dampfturbinen
SST-6000 series
SS
T-30
00
serie
s
SS
T-50
00
serie
s
HP turbine Combined IP/LP turbine
Combined HP/IP turbine
LP turbine
IP turbine
H
K
E
M
N
• Fünf Basis-TypenDrei Produktlinien für unterschied-liche LeistungsbereicheGemeinsame Features, z.B. Beschaufelung, DichtungenGemeinsame Konstruktions-elemente z.B. Ventile, Lager, Hilfssysteme
Seite 15 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Leistungsbereiche des Modul-Konzeptes
HHigh Pressure
Turbine
MIntermediate
Pressure Turbine
NLow Pressure
Turbine
E
Combined Intermediateand Low Pressure Turbine
K
Combined High and Intermediate Turbine
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
100
20
mbar
HEKN HMN
MW
Seite 17 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Komponenten des Lieferumfangs
Seite 22 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Von innen nach aussen
Customizationstarts from outside to inside ...Customizationstarts from outside to inside ...
... Standardizationstarts from inside to outside
... Standardizationstarts from inside to outside
HRSG
Turbine Island
Fuel Transfer
Cooling Tower
Water Treat-ment
Fuel Storage
Water Supply
WaterPretreat.
Civil
BuildingFacilities
Site
HV-Switch-gear
EPC
GT Econo
pac
BoilerCondenser
W/S-Cycle
FW & Main Condensate Pumps
I&C &Electrical
HP Bypass Station
.........
...
.........
DampfturbineGenerator
Kondensator
Lieferumfang• Dampfturbine• Kondensator• Dampfturbine Hilfssysteme• Kondensator Hilfssysteme• Generator• Generator Hilfssysteme• Instrumentation & Controls• Optionen
Seite 24 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Konfigurieren
A1
A2?
B1
B2?
B3
C1
C2?
Merkmale:
Turbinen-Typ: E
Anwendung: CCPP
Drehzahl: 50
Abströmfläche: 11,1
Erosionskennzahl: 0,3
D1
D2?
D3
D3
A1 B1
B3
C2 D2
Lieferumfang Angebots-Dokumente
A, B, C: Module, Komponenten
Regel
Seite 26 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Module und Komponenten als Voraussetzung für Produktkonfiguration
Modul (abgeleitet ausÄhnlichkeit)
FreigegebenesModul (nochnicht eingesetzt)
Standard-Modul
Neues Modul(nicht freigegeben)
Produkt -Varianten für den Kunden
Mod
ule
Standard-Konfiguration 1 Standard-
Konfiguration 2
Spezial-Konfiguration
Module und Komponenten für
• Dampfturbine
• Generator
• Hilfssysteme
• Kondensator
Der Behandlung von Spezial-Konfigurationen muss beim Entwurf der Konfigurator-Logik die gleiche Aufmerksamkeit gewidmet werden wie den Standard-Konfigurationen.
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Modularisierung und Optimierung der Produktstruktur
Seite 29 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Module und Plattformen
- Geringere Entwicklungskosten pro Produkt - Flexiblere Reaktion auf veränderte Martkbedürfnisse- Optimierung des Resourcen-Einsatzes und der
Abwicklungsprozesse
- Geringere Entwicklungskosten pro Produkt - Flexiblere Reaktion auf veränderte Martkbedürfnisse- Optimierung des Resourcen-Einsatzes und der
Abwicklungsprozesse
Herstell-kosten-anteil
Entwicklungs-zeit
Lebens-zyklusVarianz
StandardisierteKomponenten,Module &Plattformen
StandardisierteKomponenten,Module &Plattformen
ProduktsystemGrundvariationen wichtiger Produkt-komponenten, z.B.Teilturbinengrößen
ProduktsystemGrundvariationen wichtiger Produkt-komponenten, z.B.Teilturbinengrößen
ProduktsortimentVarianten bzgl. unterschiedlicherKundenbedürfnisse(mit Anpaßmodulen)z.B. Kombination vonTeilturbinen
ProduktsortimentVarianten bzgl. unterschiedlicherKundenbedürfnisse(mit Anpaßmodulen)z.B. Kombination vonTeilturbinen
Vor
entw
icke
lt
- Befriedigung produktbezogenerKundenbedürfnisse
- Differenzierung zum Wettbewerb
- Befriedigung produktbezogenerKundenbedürfnisse
- Differenzierung zum Wettbewerb
Dauer
Seite 30 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Modellierung des Liefer- und Leistungsumfangs
AnlageBaustein
Merkmalein Klassen
MaschineBaustein
Merkmalein Klassen
ModulBaustein
Merkmalein Klassen
BaugruppeBaustein
Merkmalein Klassen
Merkmalein Klassen
Arbeitsschritt
Zukauf-Teil
Leistung
Roh-Teil
BausteineFertig-Teil
Montage
BausteineMechanischeBearbeitung
Engineering
Projekt-management
Merkmale, in einer oder mehreren Klassen zusammengefasst, z.B. für SAP-Schnittstelle,können in jeder Bausteinebene hängen
Abstraktion
Liefer- und Leistungsumfang gliedern (Anlagen, Maschinen, Module, Baugruppen und Komponenten)Bausteine entsprechend der Erzeugnisgliederung definierenDetaillierungstiefe der Bausteine zwischen Entwicklung, Konstruktion, Angebotswesen abstimmenMaximal-Varianten-Strukturen für „konfigurierbare Produkte“ aufbauen (Muss-, Kann-, Alternativ) Anforderungsbeschreibende Einflußgrößen (Parameter) mit Wertebereichen definieren (Produktdaten)Beziehungswissen (Abhängigkeiten) erfassen und im Produktkonfigurator abbilden
Seite 33 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Funktionale Anforderungen an Konfigurator-SoftwareMehrbenutzer- und Datenbankfunktionalität
Versionierung, Zugriffsberechtigungen, Mehrsprachigkeit des Systems und der Daten
Zugriffe aller Standorts auf eine zentrale Datenbank
Konfigurationsmöglichkeiten mit hinterlegten Regeln/Rechenoperationen
Abbildung und Verwendung von Standards auf unterschiedlichen Hierachieebenen
Einbindung von Preisdaten (feste Date oder aus merkmalsgesteuerten Formeln)
Darstellung einer Lieferaufteilung (Eigenfertigung, lokaler Anteil, Fremdfertigung)
Darstellung und Handhabung von Kann- und Muß-Alternativen
Vererbung von Merkmalswerten für projektübergreifende Kenndaten.
Angebotskalkulation durch mehrstufiges und einstellbares Zuschlagsverfahren
Generierung der Angebotsdokumente aus dem System
Möglichkeit zum Anhängen von Dokumenten (pdf, jpg, ...)
Möglichkeit zur Ausleitung von Daten und Dokumenten, z.B. Word, Excel
Schnittstelle zu SAP für die Projektabwicklung
Customizing und Pflege durch Fach-/Angebotsabteilung (ohne IT Spezialwissen)
Seite 34 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
• Baugruppen
• Durchlaufzeiten
• Zielkosten
Einordnung des Konfigurators im Angebotsprozess
• Auftragsunabhängiger Lieferumfang
• Angebotskalkulation
• Auftragseingangskalkulation
• Baugruppenverzeichnis
• Projekt-abhängige Terminierung
• Meilensteine und Kostenkontrolle
• Erstellung Stücklisten/Zeichnungen
• Einkauf
• Versand
Konfigurator SAPInterface
ProcessDevelop PreliminaryProposal
ProcessDevelop ProposalDevelop Contract
ProcessOrder Entry
Award of ContractBid/No Bid
ProcessOrder execution
Order start
Grunddaten
Seite 36 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Systemaufbau und System-Module des Konfigurators
IT-Administrator: Datenbank (Oracle) und Terminal-Server/Clients
Konfigurator – Client Server Windows ApplikationAngebotsmanager (Vorgangsverwaltung und Verzweigung in die Module)
Konfig-Editor
Einfügen von Positionen Verzweigung in die Module
Konfigurator Ablaufsystem
Merkmale, Logiken, GUI
Mengengerüst und Lieferaufteilung Editor
Vorkalkulation
Kalkulationsschemata
Dokumentengenerator
Aufbau Dokumentenvorlagen
Systemeinstellungen
Customizing
Benutzerverwaltung
Benutzerrechte Konfigurator Pflegesystem
Merkmale, Logiken, GUI
Grunddaten Pflegesystem
Bausteindaten, Maximalstrukturen, Texte,
Einstandpreise etc.
Vorkalkulation
Preisfindung / Preisgestaltung / Ergebnisrechnung
Dokumentengenerator
Mehrsprachige Generierung
Operative BenutzerProduktadministratorenSystemadministrator
Seite 38 November 2006 Power GenerationCopyright © Siemens AG 2006. All rights reserved.
Zusammenfassung
Produkt- Hohe Komplexität, hohe Varianz- Nur teilweise neutrale Produkt-Strukturen
Informationsfluss- Verbesserungsfähige Qualität der Grunddaten- Abstimmung zwischen Vertrieb und Technik- Verbesserungsfähige Produkt-Transparenz- Geringe Flexibilität, lange Durchlaufzeiten- Hohe Arbeitsteiligkeit und Bearbeitungsaufwand
Produkt- Reduzierung der inneren Komplexität durch
Standardisierung und Modularisierung- Bereitstellung markt-konformer äußerer Komplexität(geeignete Produkt-Individualität für Kunden)
Informationsfluss- Durchgängige Informationskette auf einheitlicher
Plattform- Konsistenz durch vererbte Projektdaten- Redundanzfreie Grunddaten
- Erstellung neutraler Produkt-Strukturenin Strukturbaukästen mit Regeln
- Unterstützung von Routineabläufen- Eindeutiger Scope of Supply mit Kosten- Standardisierte Angebotsbeschreibung- Plausibilität, Vollständigkeit- Einheitlicher Angebotsprozeß an allen
Standorten
Aus
gang
ssitu
atio
nZi
ele
Beitrag der Produkt- und Angebots-Konfiguration
Kosten- Verbesserte Angebotsqualität- Kürzere Angebots- und Durchlaufzeiten
• Konfigurator-Software mit erforderlicheFunktionalität out-of-the-box
• Geringes Maß an Customizing derSystemeinstellungen erforderlich
• Neben der Wahl der geeigneten Soft-ware spielen Prozesse, Verantwort-lichkeiten, Qualität und Stabilität derDaten und Verzahnung mit Produkt-kostenrechnung entscheidende Rollenfür den Projekterfolg.