Projektierung mit Konfiguration und Vorkalkulation im ...

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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


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


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


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


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


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


Turbosatz HMN des Braunkohle-befeuertenDampfkraftwerks Boxberg 910MW


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


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


Komponenten des Lieferumfangs


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


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


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.


Modularisierung und Optimierung der Produktstruktur


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


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


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)


• 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


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


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.

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