Mit Opcenter APS die Kapazität der Gasturbinen-Testanlage um 25 Prozent erhöhen

Testen des realen Leistungsvermögens

Sicherheit hat in den Gasturbinenanlagen von Siemens Energy Priorität. Während des Herstellungsprozesses werden Turbinenschaufeln untersucht und gewogen, bevor sie strategisch auf gegenüberliegenden Seiten von Schaufeln mit ähnlichem Gewicht platziert werden. Ein einziges Blatt kann die Kraft eines Zweiliter-Automotors erzeugen. Selbst eine leichte Unwucht könnte also bei der extremen Geschwindigkeit, die für die Prüfung der Rotormontage verwendet wird, übertrieben werden. Dies ist eine der vielen Sicherheitsmaßnahmen, die die Testanlage in Lincoln, Großbritannien, durchführt.

Adrian Toyne ist Betriebsleiter für Kernmontage und Tests bei Siemens Energy. Er ist verantwortlich für das Team, die Ausrüstung und die Anlagen. Dazu gehören acht Prüfstände, mit denen die Zuverlässigkeit sowohl neuer als auch restaurierter Motoren analysiert wird. „Unsere Arbeit ist ziemlich direkt und bezieht sich auf die Fertigung. Da das Testen die letzte Phase vor der Auslieferung an den Kunden ist, ist es oft die letzte Abteilung, die in Betracht gezogen wird. Wir müssen nur mit der Nachfrage Schritt halten und das Unternehmen in die Lage versetzen, seine Verpflichtungen und Fristen einzuhalten“, erklärt Toyne.

Umgang mit einem komplexen Umfeld

Am Standort werden jedes Jahr zwischen 130 und 140 Turbinen hergestellt. Trotz dieses geringen Produktionsvolumens ist die Planung aller Testressourcen und Maßnahmen eine Herausforderung. Die Testabteilung ist mit einer Vielzahl von Einschränkungen konfrontiert, darunter unterschiedliche Maschinenkapazitäten und die Verfügbarkeit von Monteuren und Ingenieuren, die über die erforderlichen Fähigkeiten verfügen. Tests und Analysen müssen systematisch die Umgebung untersuchen, gegebenenfalls mit Kundenberichten.

Toyne erklärt: „Wir verwenden Hochdruckgas. Daher müssen wir bei allem sehr kontrolliert vorgehen. Wir haben eine Reihe von Systemen mit spezifischen Einschränkungen. So ist beispielsweise die Versorgung mit Gasbrennstoff in unserer festen Pipeline begrenzt, ebenso wie das Fassungsvermögen unserer Flüssigbrennstofftanks. Wir haben ein System für die Wasserversorgung und ein anderes mit einer anderen Kapazität für die Kühlung des von uns verwendeten Wassers. Wir streben die Nutzung von Strom außerhalb der Spitzenzeiten an und müssen hohe Anforderungen an Lärm und Emissionen erfüllen. Bei derart vielen Optionen gibt es zahlreiche Möglichkeiten, sich mit einem Zeitplan zu befassen“, sagt er.

Als Toyne seine Stelle antrat, stellte er fest, dass es innerhalb der Testanlage an detaillierter und fortschrittlicher Planung mangelte. „Bei weniger als 200 Unit-Tests pro Jahr würde theoretisch eine Tabellenkalkulation für die Planung ausreichen. Unser Modell ist jedoch sehr komplex. Das ursprüngliche Kühlsystem umfasste beispielsweise zwei separate Kühltürme sowie verschiedene Wasserstränge, die von zwei verschiedenen Pumpen betrieben wurden, obwohl nur zwei dieser Zweige gleichzeitig betrieben werden konnten. Die Chancen, mit einer Tabellenkalkulation zur effizientesten Antwort zu gelangen, sind gering“, erklärt Toyne.

Erhöhung der Zuverlässigkeit und Genauigkeit

Die Suche nach einem Tool, das Einschränkungen aufzeigen und Chancen identifizieren kann, wurde zu einer Priorität. Dies veranlasste Toyne dazu, die Opcenter™ Advanced Planning and Scheduling (APS)-Software einzusetzen, die Teil der Siemens Xcelerator Business-Plattform für Software, Hardware und Services ist. Diese wurde 2016 implementiert, nachdem ein technisches Team von Siemens in Zusammenarbeit mit Toyne und seinen Kollegen alle Randbedingungen als Parameter eingegeben und Algorithmen erstellt hatte. Sie waren in der Lage, den Betrieb der Abteilung effektiv zu digitalisieren und Antworten mit einem Tastendruck zu ermöglichen.

„Bei der Installation eines Opcenter APS-Systems sind viele Daten zu berücksichtigen“, kommentiert Toyne. „Das System verlangt spezifische Details und markiert alle Informationen, die wir nicht zur Verfügung gestellt haben. Im Gegenzug bietet Opcenter APS ein hohes Maß an Planungsgenauigkeit sowie eine intuitive Benutzeroberfläche, die eine umfassende und dennoch leicht lesbare visuelle Berichterstattung ermöglicht.“

Management von Ressourcen und Einschränkungen

„Eines der ersten Dinge, die wir durch Opcenter APS erkannt hatten, war, dass wir nicht genug Personal hatten“, sagt Toyne. „Wir gingen davon aus, dass es sich um einen Mangel an anderen Ressourcen handelte, der uns zurückhielt, aber als das System die verfügbaren Mitarbeiter auf die Pläne anwendete, war die Diskrepanz klar. Das System teilte uns genau mit, welche Art von qualifiziertem Personal wir benötigten. Ohne Opcenter APS wären wir nicht selbst zu einem solchen Detaillierungsgrad in der Lage gewesen.“

Bald darauf stellte das System fest, dass die Wasserkühlung eine zu große Einschränkung darstellte und das Unternehmen einen dritten Wasserkühlturm benötigte. „Es war sehr deutlich zu sehen“, fügt Toyne hinzu. „Wir erhielten eine quantifizierbare Antwort, um zu bestätigen, was wir zuvor vielleicht nur vermutet hatten.

Opcenter APS könnte die Auswirkungen potenzieller Änderungen demonstrieren, indem es einzelne Elemente desselben Puzzles aufdeckt und uns die Freiheit gibt, selbstbewusst Änderungen vorzunehmen. Der Business Case für einen zusätzlichen Kühlturm war absolut klar und wir erhielten grünes Licht für den Bau eines solchen und die Maximierung der Kapazität.“

Das System bot zudem ein neues Verständnis von Emissionen. Toyne sagt: „Während des Prozesses der Verbrennung von Gas oder Flüssigkeit in einer Gasturbine gibt es bestimmte Punkte, an denen die Emissionen sehr sauber sind und leicht berechnet werden können. In anderen Fällen, in denen eine Turbine bestimmte Übergangspunkte durchläuft, ist es besonders wichtig, das Leistungsverhalten zu messen und sicherzustellen, dass die Turbine den Normen entspricht. Unsere Fähigkeit, die Abgase zu lesen und die Bestandteile der Emissionen zu verstehen, war bisher begrenzt. Wir konnten nur maximal drei Tests gleichzeitig durchführen. Nach drei Tests mussten wir Entscheidungen darüber treffen, welche Tests auf welchen Geräten gelesen werden sollten. Jetzt, da Opcenter APS unseren Zeitplan effektiv verwaltet, können wir die Ergebnisse einer Reihe von Tests genau ablesen und die Emissionen so sauber wie möglich halten.“

Produktivitätssteigerung

Als Opcenter APS installiert wurde, bestand das ursprüngliche Ziel darin, die Nachfrage aus der Fertigung und dem Service zu decken, die die Motoren wiederherstellt, wodurch die Motoren wieder austauschbar sind. „Wir hatten eine Leistung von etwa drei Gasturbinen pro Woche und einen Auftragsrückstand von 30 Motoren über ein Jahr“, sagt Toyne. „In den letzten zwei Jahren hatten wir keinen Rückstand, und obwohl die Nachfrage definitiv gestiegen ist, sind wir in der Lage, damit umzugehen. Im nächsten Jahr werden wir vier Motoren pro Woche schaffen, was einer Steigerung von 25 Prozent entspricht.“

Ein besseres Management hat Vorteile im gesamten Unternehmen mit sich gebracht: Auf der Serviceseite stehen mehr Ersatzgeräte zur Verfügung, und jede Phase des Countdowns bis zur Auslieferung wird erfüllt. Das System liefert äußerst spezifische Daten über das zukünftige Timing. In der Vergangenheit schickten Kunden Ingenieure aus der ganzen Welt, um den Tests in der Lincoln-Anlage beizuwohnen. In der Regel ist eine zwei- bis vierwöchige Frist erforderlich. Die Remote-Anzeige von Tests ist jetzt eine bevorzugte Option, die den Kunden angeboten wird. Dies erfordert auch eine Planung, um sicherzustellen, dass Techniker an einem bestimmten Datum und zu einer bestimmten Uhrzeit eine Online-Verbindung herstellen können.

Das System bietet zudem die Möglichkeit, hypothetische Szenarien zu testen, z. B. das Deaktivieren einer einzelnen Randbedingung, um ihren Einfluss aufzudecken. Wenn ein Nachfrageanstieg simuliert wird, hebt das System alle damit verbundenen Auswirkungen hervor und identifiziert die erforderlichen Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Produktivität.

Ein strategisches Instrument für Effizienz

Toyne merkt an, dass er sich nie vorgestellt hätte, Opcenter APS häufig zu verwenden: „Wir brauchen es, um wichtige strategische Antworten zu liefern, die neben unseren bestehenden Planungsinstrumenten verwendet werden können. Es ist von zentraler Bedeutung für unseren Betrieb, und die Ergebnisse des Systems beeinflussen, was wir täglich tun. Es gibt an, wann die Randbedingungen relativ geringe Auswirkungen haben. Damit können wir auch feststellen, wann keine noch so große positive Anstrengung etwas bewirkt, ohne dass sich die Anlagegüter oder Ressourcen wesentlich ändern. An diesem Punkt können wir verschiedene Ansätze verwenden, um genau zu untersuchen, ob es einen Weg gibt, Schwierigkeiten zu umgehen.“

Die Testabteilung ist nun an einem Punkt angelangt, an dem das System auch für Last-Minute-Anforderungen einige Kapazitäten vorbehält. „Wenn es einen Eilauftrag gibt, können wir Eingaben schnell neu ausrichten und das System teilt dem Unternehmen innerhalb von Minuten mit, ob und wie wir es schaffen können“, kommentiert Toyne. „Wir haben festgestellt, dass man das System lehren und ihm dann vertrauen muss. Der Vorteil ist, dass sich das Gespräch dann um echte und zuverlässige Daten drehen kann.“

Infolge des Erfolgs von Opcenter APS wurde das System in eine weitere Vor-Ort-Implementierung eingeführt, die die Großserienfertigung in anderen Bereichen der Fabrik verwaltet.