Rechnereinsatz in der Konstruktion: Kraftwerk der Zukunft

Forschungsfeld Kraftwerk der Zukunft Unterstützung von multidisziplinären Engineering-Prozessen im Kraftwerksbau (UMEK)

Ausgangssituation

In Planungsprozessen werden sehr unterschiedliche Techniken der „Informationsverarbeitung“ eingesetzt, was teilweise auch davon abhängt, in welchem Teilbereich (Maschinentechnik, E-Technik, Steuerungs- und Regelungstechnik, Stahlbau, Massivbau, TGA …) oder in welcher Planungsphase (Anfragen, Angebote, Basic- und Detail-Engineering, Realisierung, …) man sich befindet. Die bisherigen Richtlinien und Normen zum Daten- und Informationsaustausch im Kraftwerks- und Anlagenbau zielen daher bisher immer nur auf gewisse Teilbereiche und Anwendungsfälle ab, so dass interdisziplinäre Engineering-Prozesse nicht durchgängig widerspruchsfrei abgesichert werden können. Damit sind auch die Möglichkeiten für ganzheitliche Untersuchungen an virtuellen Kraftwerksmodellen noch stark eingeschränkt.

Zielstellung

Das Projekt wird dazu beitragen, kooperative und Gewerke übergreifende Engineering-Prozesse im Kraftwerksbau so weiter zu qualifizieren, dass weiterreichende System- und Prozessoptimierungen als bisher möglich werden. Dabei wird der Einsatz moderner Informationstechnologien in Verbindung mit digitalen Anlagen- und Prozessmodellen nicht nur für die Planungs- sondern auch für Realisierungs- und Inbetriebnahmeprozesse sowie den Kraftwerksbetrieb eine besondere Rolle spielen.

Im Blickpunkt stehen daher vor allem die Absicherung eines möglichst widerspruchsfreien Daten- und Informationsmanagements in allen Engineering-Phasen sowie der regelbasierte Aufbau digitale Komponenten-, Anlagen- und Prozessmodelle, so dass die Durchgängigkeit von Engineering-Prozessen für die Planung, Entwicklung, Herstellung und Instandhaltung von Kraftwerkssystemen deutlich erhöht und die informationstechnische Einbindung von Methoden des Prozess- und Qualitätsmanagements möglich werden. Damit soll zugleich eine ganzheitliche modellbasierte Systementwicklung ermöglicht werden.

In ausgewählten Bereichen werden zum Projektende prozessgerechte DMU-Modelle (DMU – Digital Mock-up) kraftwerksspezifischer Aggregate aufgebaut und auf deren Basis Methoden und Applikationen für Zuverlässigkeits- und Risikoanalysen entwickelt, so dass bereits an virtuellen Prototypen entsprechende Störgrößen aufgedeckt bzw. verschiedene Einsatzszenarien und Randbedingungen durchgespielt und die Projektdokumentation bei Genehmigungs- und Zertifizierungsprozessen unterstützt werden können.

Projektdaten

  • Projektleitung: Institut für Produkt Engineering der Universität Duisburg-Essen
  • Projektstart: 09.2015
  • Projektdauer: 36 Monate
  • Arbeitspakete: 6
  • Gesamtprojektvolumen: 2.7 Mio. Euro

Forschungsfeld Kraftwerk der Zukunft Wissensbasierte CAx-Prozessketten für Schweißkonstruktionen im Kraftwerksbau (WPSK)

Ausgangssituation

Qualitätsansprüche, die an Kraftwerkskomponenten und damit auch an entsprechende Fertigungsprozesse zu stellen sind, müssen in allen Entwicklungsphasen abgesichert werden. Eine besondere Verantwortung obliegt hier den Entwicklungs- und Konstruktionsbereichen, in denen Fachwissen aus sehr unterschiedlichen Bereichen zusammengeführt und in entsprechenden Daten- und Informationsmodellen und Dokumentationen eingearbeitet werden muss.

Moderne Informationstechnologien können hierbei helfen, diese Prozesse zu unterstützen. Bisher sind die verschiedene Wissensdomänen (Konstruktion, Berechnung, Schweißtechnik, Genehmigungsprozesse, …) und  Entwicklungswerkzeuge jedoch nur sehr unzureichend informationstechnisch verknüpft, so dass die Durchsetzung von Qualitätsansprüchen noch zu sehr von subjektiven Stärken oder Schwächen abhängen.

 Zielstellung

Ziel ist es, im unmittelbaren Arbeitsumfeld des Konstrukteurs stets das für die Erfüllung der jeweiligen Aufgabe erforderliche schweißtechnische und auslegungsspezifische Wissen verfügbar zu machen und den Prozess der schweiß- und anforderungsgerechten Gestaltung der Komponenten unter Beachtung bereits bestehender Schweißanweisungen und einzuhaltender Regelwerke möglichst systemintern in den CAD/CAE-Applikationen abzusichern. Anhand kraftwerksspezifischer Anwendungsfälle werden Konzepte zur Integration schweißtechnischen und auslegungsspezifischen Wissens in CAx-Prozesse entwickelt und mit entsprechenden Informationstechniken umgesetzt, so dass sowohl die Qualität und Zuverlässigkeit der entsprechenden Komponenten als Dokumentations- und Zertifizierungsprozesse effektiver als bisher in den verschiedenen Planungs- und Entwicklungsphasen abgesichert werden können. Ebenso werden Strategien umgesetzt, die auch eine digitale Informationsweitergabe an Zuschnitt- und Schweißprozesse und deren Optimierung hinsichtlich Qualität und Wirtschaftlichkeit (Material- und Energieeinsatz) ermöglichen.

Projektdaten

  • Projektleitung: Institut für Produkt Engineering der Universität Duisburg-Essen
  • Projektstart: 09.2015
  • Projektdauer: 30 Monate
  • Arbeitspakete: 6
  • Gesamtprojektvolumen: 1.5 Mio. Euro