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PROSTEP hilft Meyer Group beim Aufbau einer Plattform für Kreuzfahrtschiffe

Von Mathias Grau

Kreuzfahrtschiffe werden normalerweise nicht von Grund auf neu entwickelt, aber bislang wurde das bestehende Design nicht systematisch wiederverwendet. Jetzt baut die finnische Schiffswerft Meyer Turku das erste von zwei Schiffen auf der Basis einer gemeinsam mit der Meyer Werft entwickelten Plattform. PROSTEP hilft Meyer Turku bei der Wiederverwendung der Daten in ihren CAD-Systemen.

Meyer Turku mit Sitz in Turku an der Südwestküste Finnlands ist die größte Werft des Landes und einer der größten europäischen Hersteller von großen Kreuzfahrtschiffen. Die Schwesterwerft der Meyer Werft beschäftigt etwa 1.400 Mitarbeiter, die alle Arbeiten, die mit dem Rumpf zusammenhängen, selbst ausführen und das Lieferantennetz koordinieren. Etwa 80 Prozent der Wertschöpfung entfallen auf 15 bis 20 Systemlieferanten und auf 400 kleinere Zulieferer, wie Tapany Mylly, Communications Manager bei Meyer Turku, sagt.

"Das Geschäft mit Kreuzfahrtschiffen boomt. Es gibt eine wachsende Nachfrage nach zusätzlichen Schiffen und neuen Schiffen, um die erste Generation von Kreuzfahrtschiffen zu ersetzen, die außer Dienst gestellt werden“, fährt Mylly fort. Da die Zahl der Schiffswerften auf der Welt, die anspruchsvolle Kreuzfahrtschiffe bauen können, begrenzt ist, müssen sie ihre Lieferzeiten verkürzen und ihren Output erhöhen. Meyer Turku arbeitet üblicherweise an drei Schiffen gleichzeitig, um ein Schiff pro Jahr fertig zu stellen, und will die Lieferrate auf ein Schiff alle neun Monate verkürzen. Die Meyer Werft in Papenburg, die die Werft in Turku vor vier Jahren von STX übernahm, stellt jedes Jahr mehr als zwei Schiffe in Dienst, wie Carsten Lindt, Leiter der Structural Engineering Group, erklärt.

Nutzeneffekte für die Reedereien

Als ein Großkunde auf einen Schlag vier Schiffe für seine verschiedenen Kreuzfahrtlinien orderte, mit der Option für weitere Schiffe, musste die Werft erkennen, dass ihre Kapazitäten damit für mehrere Jahre ausgelastet sein würden. So entstand die Idee, die Arbeitslast auf Papenburg und Turku zu verteilen und eine gemeinsame Plattform als Basis zu verwenden. Plattform bedeutet eine gemeinsame Rumpfstruktur gleicher Länge und Größe für den unter Wasser liegenden Teil des Schiffs, mit unterschiedlich geformtem Bug und Heck, um die markenspezifische Linie zu erhalten. Auch die Systeme für Antrieb, Energieerzeugung, Wasseraufbereitung etc. im Outfitting sollten identisch sein. Es ist das erste Mal, dass die Meyer Group eine gemeinsame Plattform für mehrere Schiffe nutzt, wie Lindt sagt.

Die Plattform-Idee fiel auf fruchtbaren Boden, da der Kunde in die gleiche Richtung dachte. Die Reederei wollte die funktionalen Bereiche der verschiedenen Schiffe vereinheitlichen, um Wartungsarbeiten einfacher durchführen und das technische Personal zwischen den Schiffen austauschen zu können, ohne den Stil der Marken in der Kundenwahrnehmung zu verlieren. In diesem Sinne war der Plattform-Ansatz eine Win-Win-Situation für Werft und Reederei. Meyer Werft kümmerte sich um die technische Machbarkeit des Plattform-Konzepts in engem Kontakt mit der Reederei, während Meyer Turku untersuchte, wie ihre Schiffe auf der gemeinsamen Plattform entwickelt und gebaut werden konnten. Die Finnen brachten auch ihr Know-how als Pionier in der Nutzung der umweltfreundlichen LNG-Technologie (Liquid Natural Gas) für den Antrieb von Passagierschiffen in das Projekt ein.

Herausforderungen für die Ingenieure in Turku

Das Plattform-Konzept bedeutete für die Ingenieure in Turku eine enorme Herausforderung. Obwohl beide Werften die gleiche Art von Produkten herstellen, verwenden sie unterschiedliche Prozesse, Methoden und Werkzeuge in Entwicklung und Fertigung. Einige dieser Unterschiede sind historisch bedingt, aber die meisten haben einen soliden technischen Hintergrund. In den großen, offenen Docks in Turku werden die Schiffe in voller Länge vom Tank- bis zum Aussichtsdeck aufgebaut. Papenburg hingegen hat ein überdachtes Dock, das ein komplettes Schiff und ein Drittel des nächsten aufnehmen kann. Deshalb werden dort zuerst schwimmende „Türme“ aufgebaut und später zu voller Schiffslänge zusammengefügt.

Die unterschiedliche Art der Montage beeinflusst nicht nur Größe und Struktur der Building Blocks, sondern auch die Reihenfolge, in der sie entwickelt werden. Das wäre mit Blick auf die Wiederverwendung selbst dann eine Herausforderung, wenn beide Seiten das gleiche CAD-System einsetzen würden; doch das ist nicht der Fall. Meyer Werft migriert gerade von der erprobten CATIA V4-Umgebung auf die neue Version V6, was den Aufbau kompletter Rumpfmodelle im Basic Design erlauben wird. Für die aktuellen Projekte wird jedoch noch CATIA V4 eingesetzt, sowohl für das Basic als auch für das Detail Design. Das bedeutet, dass diese Blöcke an die Blockstruktur von Turku angepasst werden müssen.

Bei der Konvertierung müssen aber nicht nur die Block-Strukturen angepasst werden. Die finnischen Ingenieure nutzen das bekannte AVEVA Marine-System für Basic und Detail Design der Rumpfstruktur und die datenbankgestützte Software CADMATIC für die Ausrüstung. Die Aufgabe bestand also darin, CATIA-Daten korrekt in die Formate von AVEVA und CADMATIC zu konvertieren und in die jeweiligen Systeme zu importieren. Und hier kommt PROSTEP ins Spiel. Der Spezialist für PLM-Beratung, Systemintegration und Datenmigration hat eine langjährige Reputation in Automobilindustrie, Flugzeugbau, Schiffbau und anderen Branchen, war in Finnland aber weitgehend unbekannt. „Die Kommunikation mit PROSTEP war aber so gut, dass wir schnell von der  Durchführbarkeit überzeugt waren“, sagt Henrik Mantere, Teamleiter Hull Design in Turku.

Kostengünstiger und zuverlässiger

Eine der Personen, die von Anfang auf die Konvertierung mit der PROSTEP-Technologie baute, war Pekka Puranen, der damalige CAD-Manager bei Meyer Turku. Er verglich die Kosten für die Konvertierung mit Alternativen wie der Nutzung eines kostengünstigen Engineering-Dienstleisters in Osteuropa  und kam zu dem Schluss, dass die Konvertierung nicht nur kostengünstiger war, sondern auch eine höhere Qualität und Zuverlässigkeit versprach als das Nachmodellieren. Die automatische Konvertierung erlaube eine bessere Kontrolle der Datenqualität und eine bessere Dokumentation der Fehler, sagt Puranen.

Nach den ersten vielversprechenden Tests beauftragte Meyer Turku PROSTEP mit der Entwicklung einer dezidierten Schnittstelle für den CATIA-AVEVA Marine-Transfer. Die PLM-Experten mussten zunächst den Konverter anpassen, um die Blockstrukturen aus V4 auf AVEVA abbilden zu können. „Da die in Papenburg entwickelten Blöcke hinsichtlich Größe und Höhe etwas unterschiedlich von unseren sind, müssen wir sie manuell anpassen. PROSTEP hat uns jedoch Tools zur Verfügung gestellt, um die Trennung und Verschmelzung der Geometrie zu vereinfachen und die Umbenennung weitgehend zu automatisieren“, erläutert Entwickler Teemu Mäkinen. „Insgesamt müssen wir etwa 32 Blöcke mit ungefähr 400.000 Einzelteilen konvertieren.“

Ergänzung der Detail Design-Daten

In einem zweiten Schritt entwickelte PROSTEP die notwendige Funktionalität, um auch die Detail Design-Daten aus CATIA V4 in das AVEVA-Modell zu übernehmen. Das ermöglicht einen inkrementellen Detaillierungsprozess, bei dem kleinere strukturelle Teile oder Durchlässe für die Versorgungsleitungen für Gas, Diesel, Strom, Brauch- und Abwasser ergänzt werden. Die größeren Öffnungen werden schon im Basic Design (bei Meyer Werft Structural Engineering genannt) definiert, da sie für die Berechnung der Widerstandsfähigkeit wichtig sind. Der Import der Öffnungen für die Ausrüstung in das Rumpfmodell von AVEVA spart sehr viel Zeit im Detail Design und vermeidet Fehler, die bei der manuellen Platzierung der Öffnungen auftreten könnten.

Gegenwärtig sind bereits über 90 Prozent der Modelle konvertiert und werden für das Basic Design in Turku und die Vorbereitung der Klassifikation verwendet, wie Mäkinen betont. Er schätzt, dass 40 bis 50 Prozent der konvertierten Daten so wieder verwendet werden können, wie sie sind. „Darüber hinaus nutzen wir Daten aus Papenburg bei der Entwicklung von Bereichen, die spezifisch für unsere Schiffe sind, als Referenz, sodass wir sie nicht komplett neu entwickeln müssen.“ Die Wiederverwendung bedeutet Zeiteinsparungen von mehreren Monaten für jeden Building Block.

Wiederverwendung der Ausrüstung

“Die Konvertierung der Ausrüstungskomponenten war ein noch anspruchsvolleres Projekt”, sagt Puranen. Aufgrund der unterschiedlichen Systemphilosophien der beiden CAD-Systeme konnte nicht einfach die CATIA-Geometrie konvertiert werden. PROSTEP musste die ID der Komponenten, ihre Lage im Raum mit Start- und Endpunkt etc. extrahieren, um sie auf die entsprechende Komponenten-ID in CADMATIC abzubilden und das Modell neu aufzubauen. Die meisten dieser Komponenten wie Maschinen, Gastanks etc. kommen nur einmal vor, aber es gibt auch Standardkomponenten und so genannte Used IDs wie Flansche, Rohre oder Krümmer, die Tausende von Malen an verschiedenen Stellen im Schiff auftauchen. Im ersten von vier Konvertierungsläufen, der nur den Maschinenraum betraf, wurden etwa 4.000 Standard und 10.000 Used IDs mit mehr als 800.000 Instanzen konvertiert bzw. in CADMATIC regeneriert. Das macht etwas mehr als ein Drittel der gesamten Schiffsausrüstung aus, wie Puranen erläutert.

Die beiden Mitarbeiter von Engineering-Dienstleister ENG’nd Oy in Turku, die mit der Konvertierung der Outfitting-Daten betraut waren, standen anfangs vor der Herausforderung, dass die Harmonisierung der Materialien in Papenburg und Turku noch nicht abgeschlossen war, als sie die erste Konvertierung starteten. „Es erforderte manchmal den Instinkt eines Sherlock Holmes, um zu verstehen, ob eine Komponente aufgrund eines Problems bei der Konvertierung oder der unvollständigen Materialharmonisierung fehlte“, erzählt Petri Marttinen. „Nach der Bereinigung der Dubletten, die wir in den ersten Modellen entdeckten, wurden die Ergebnisse viel besser.“ Die Konvertierung trug nicht nur zu einer besseren Datenqualität bei, sondern half auch bei der Identifizierung der Komponenten, die wirklich in den neuen Schiffen verwendet werden.

Schnellere Auslieferung der Kreuzfahrtschiffe

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt lassen sich die Zeiteinsparungen nicht genau quantifizieren, da die Konvertierung im Bereich Outfitting noch nicht abgeschlossen ist. „Bei allem, was die Plattform betrifft, sind die Nutzenvorteile jedoch enorm“, versichert Puranen. Die Wiederverwendung spart nicht nur Zeit im Engineering, sondern auch Geld im Einkauf, da die beiden Werften eine größere Zahl identischer Komponenten gemeinsam beschaffen können.

Die Konvertierung des Schiffsrumpfs versetzt die Mitarbeiter im Detail Design und Outfitting außerdem in die Lage, mit ihrer Arbeit früher im Prozess und ausgehend von einem höheren Reifegrad und Niveau der Genauigkeit zu beginnen. Henrik Mantere und Carsten Lindt sind davon überzeugt, dass sich die Auslieferung der Schiffe, die normalerweise 2,5 bis drei Jahre nach Vertragsunterzeichnung erfolgt, dadurch beschleunigen wird. Darüber hinaus hat das Konvertierungsprojekt die Zusammenarbeit der beiden Werften verbessert, wie Mantere resümiert: „Während des Projekts haben wir unsere Kollegen in Papenburg, ihre Prozesse, Kultur und Terminologie besser kennengelernt. Dadurch haben wir ein gemeinsames Verständnis entwickelt, das uns hilft, unsere gemeinsame Zukunft zu gestalten.“

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