Engineering verfahrenstechnischer Anlagen

Transkript

1 Engineering verfahrenstechnischer Anlagen

2 Klaus H. Weber Engineering verfahrenstechnischer Anlagen Praxishandbuch mit Checklisten und Beispielen

3 Klaus H. Weber UFW Unternehmensberatung & Fortbildung Dresden, Deutschland ISBN DOI / ISBN (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Vieweg Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Vieweg ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media

4 Meinen lieben Eltern gewidmet

5 Vorwort Das Engineering beinhaltet die ganzheitliche technische Planung einer Anlage. Die gesamten Engineeringkosten machen bei Anlageninvestitionen ca. 15 bis 30 Prozent der Investitionskosten aus. Dabei liefert das Engineering die Basis, um die Investitionsentscheidung begründet herbeizuführen sowie die Anlage wirtschaftlich und zielgerecht zu errichten, in Betrieb zu nehmen und zu betreiben. Das Engineering beeinflusst somit erheblich die Gesamtkosten des Projektes und die Wirtschaftlichkeit des späteren Betriebs. Während des Engineering sind i. Allg. aus einer Vielzahl möglicher Varianten die besten Lösungen auszuwählen und detailliert auszugestalten. Dafür ist ein effizientes Verständnis und Zusammenwirken der einzelnen Fachdisziplinen notwendig. Im Ergebnis sind zahlreiche, verschiedenartige Dokumente zu erarbeiten und zu pflegen. Für das Engineering sind gleichermaßen ein fundiertes Fachwissen und Erfahrungen notwendig. Das vorliegende Buch strukturiert den gesamten Engineeringprozess anhand eines Phasenmodells für die Anlagen-Projektabwicklung in die 6 Phasen: Projektvorbereitung und Grundlagenermittlung, Vorplanung (Pre-Engineering), Entwurfsplanung (Basic Engineering), Genehmigungsplanung (Planning for permission), Kostenermittlung (Cost Calculation), Ausführungsplanung (Detail Engineering). Für jede Phase werden die ingenieurtechnischen Einzelaufgaben der unterschiedlichen Fachdisziplinen systematisch dargelegt und die Schnittstellen und Prozeduren betrachtet. Anhand zahlreicher Praxisbeispiele, Bilder und Checklisten werden die Aussagen veranschaulicht. In einem einführenden 1. Kapitel werden die grundlegenden Managementaspekte abgehandelt, die beim Engineering zu beachten sind. Wesentliche Aussagen zu europäischen und deutschen Rechtsvorschriften und zu möglichen Vertragsmodellen sind im 2. Kapitel angeführt. Ein Schwerpunkt über alle Kapitel ist die umfassende Beachtung von Gesundheit-Sicherheit-Umwelt (GSU) während des Engineerings. Das vorliegende Buch ist ein drittes Praxishandbuch in einer Reihe mit meinen Fachbüchern zur Inbetriebnahme bzw. Dokumentation verfahrenstechnischer Anlagen. Es bündelt das Wissen und die Erfahrungen, die ich auf diesem Fachgebiet

6 VIII in über 40 Berufsjahren und in zahlreichen, verschiedenartigen Anlagenprojekten im In- und Ausland sammeln konnte. Das Buch ist für die Führungs- und Fachkräfte der unterschiedlichsten Fachdisziplinen bzw. Unternehmen als Handlungsanleitung und Nachschlagewerk gedacht. Zugleich soll es das Bemühen von Fachkollegen unterstützen, den eigenen fachlichen Horizont zu erweitern. Für den Auszubildenden ist es ein Leitfaden. Ein ausführliches Sachwortverzeichnis soll den Nutzer helfen, schnell und zielgenau seine Problemstellungen zu finden. Durch ein Glossar mit ca. 130 Begriffsdefinitionen sowie viele weitere Begriffsdefinitionen im Text sollen ein besseres Verständnis zwischen den Fachleuten erreicht sowie Kommunikations- und Schnittstellenprobleme verringert werden. Insgesamt sind im Buch 137 Abbildungen inkl. Ablaufschemata und Templates sowie 88 Tabellen inkl. Checklisten und Mustergliederungen enthalten. Das Manuskript dieses Buches ist aus den Vorträgen meines Seminars Engineering verfahrenstechnischer Anlagen entstanden. Für die zahlreichen Anregungen sei den Fachkollegen gedankt. Besonderer Dank gilt meiner Ehefrau, Dipl.-Ing. Brigitte Weber für die kritische aber konstruktive Unterstützung sowie für die Gestaltung zahlreicher Abbildungen. Bei Herrn Reinhard Jarry bedanke ich mich für die Unterstützung bei der Durchsicht des Manuskripts. Dem Springer-Verlag sei für die angenehme Zusammenarbeit gedankt. Dresden, Juli 2014 Klaus H. Weber

7 Inhalt 1 Phasenmodell der Anlagen-Projektabwicklung Struktur, Aufgaben und Schnittstellen des Phasenmodells Front-End-Loading bzw. Front-End-Engineering Grundzüge der Projektorganisation und -abwicklung Projektziele und Projektorganisation Ausführungen zu Verantwortung und Befugnisse sowie Pflichten und Zuständigkeiten Verantwortung und Befugnisse Pflichten und Zuständigkeiten Umsetzen der Festlegungen im Projekt Konsequenzen bei pflichtwidrigen Verhalten Schaden durch fahrlässiges bzw. vorsätzliches Handeln Mögliche Konsequenzen bei Pflichtverletzungen Planung der Engineeringarbeiten Planen und Gewährleisten der Sicherheit im Projekt Grundsätze und Begriffsdefinitionen Strukturieren der Sicherheitsarbeit Vorbemerkungen zur Dokumentation Lebenszyklus und Phasen der Dokumentation Einheit von Engineering und Dokumentation Hinweise zur Beachtung der Dokumentation im Projekt Besonderheiten von Pharmaprojekten Überblick Qualifizierung und Validierung gemäß Good Manufacturing Practice (GMP) Good Engineering Practice (GEP) und Dokumentation Literatur Projektvorbereitung und Grundlagenermittlung Vorbemerkungen Durchführbarkeitsstudie... 59

8 X Inhalt 2.3 Relevante Rechtsvorschriften der EU und BRD Übersicht zum Europarecht Wichtige EU-Richtlinien und EU-Verordnungen Übersicht zum Recht der BRD Wichtige Gesetze und Verordnungen der BRD Genehmigungsrecht und Umweltrecht Produktsicherheitsrecht und Anlagensicherheitsrecht Arbeitssicherheitsrecht und Gesundheitsschutzrecht Lastenheft inkl. Dokumentation Definition und Aufgaben des Lastenhefts Inhalt des Lastenhefts Vorgaben zur Dokumentation im Lastenheft Vertragsmodelle für Engineeringleistungen Rechtsformen von Verträgen nach Bürgerlichen Gesetzbuch Vertragsmodelle für Engineering und Realisierung Vertragsmodelle vor der Investitionsentscheidung Vertragsmodelle nach der Investitionsentscheidung Vertragsmodelle über alle Projektphasen Gewährleistung und Garantie für Engineeringleistungen Ausführungen zu GEWÄHRLEISTUNG Ausführungen zu GARANTIE Literatur Vorplanung (Pre-Engineering) Aufbau der Projektorganisation Erarbeiten des Dokumentationskonzepts Erarbeiten von Lösungsalternativen und -vorschlägen Verfahrensauswahl und Verfahrensentwurf Lageplanung und Grob-Layoutplanung Baukonzept PLT-Konzept TGA-Konzept Logistik- und Infrastrukturkonzepte Beschaffungskonzept Sicherheitstechnische Grundlagenermittlung Bewertung der Lösungsvarianten, Lösungsvorschlag Ergebnisse der Vorplanung Schutzrechtliche Sicherung der Ergebnisse Literatur

9 Inhalt XI 4 Entwurfsplanung (Basic Engineering) Begriffsdefinition, Aufgaben, Trends Ausführen der Entwurfsplanung Verfahrensplanung (Basic Design) Fließschemaarbeit inkl. Beschreibung Massen-, Stoff- und Energiebilanzierung Festlegen der Betriebsparameter und Druckstufen Auswahl und Auslegung der Hauptausrüstungen Auslegung der Rohrleitungen Auswahl und Auslegung der Sicherheitsarmaturen gegen Drucküberschreitung Wahl der Rohr-, Armaturen- und Dichtungsklassen Werkstoffauswahl und Korrosionsschutz D-Anlagenentwurfsplanung und Aufstellungsentwurf Entwurfsplanung Bau und Stahlbau Entwurfsplanung Prozessleittechnik (PLT) Entwurfsplanung Technische Gebäudeausrüstung (TGA) Logistik- und Infrastrukturentwurfsplanung Montage- und inbetriebnahmegerechte Planung Instandhaltungsaudit und -konzeption Sicherheitstechnische Entwurfsplanung, Risikobeurteilung Durchführen der Risikobeurteilung Erarbeiten des Explosionsschutzdokuments Basic-Engineering-Dokumentation, Pflichtenheft Literatur Genehmigungsplanung (Planning for permission) Begriffsdefinitionen und Grundsätzliches Einordnung der Genehmigungsplanung in die Projektabwicklung Überblick zu Genehmigungsverfahren in der BRD Umweltverträglichkeitsprüfung Genehmigungsverfahren nach BImSchG Einfluss des Antragstellers auf das Genehmigungsverfahren Genehmigungsantrag inkl. Antragsunterlagen Ablauf des Genehmigungsverfahrens Genehmigungsbescheid Nutzung und Änderung der Genehmigung Literatur

10 XII Inhalt 6 Kostenermittlung (Cost Calculation) Kosten für Engineering Investitionskostenermittlung Vorbemerkung und Überblick Kapazitätsmethoden Zuschlagsfaktorenmethoden Modulmethode Ergänzende Bemerkungen und Folgerungen Betriebskostenermittlung Investitionsrechnung Literatur Ausführungsplanung (Detail Engineering) Begriffsdefinition und Aufgaben Ausführen der Ausführungsplanung Verfahrensausführungsplanung Spezifikation und Konstruktion der Apparate, Behälter und Maschinen D-Anlagenmodell und Detail-Aufstellungsplanung Ausführungsplanung Bau und Stahlbau Ausführungsplanung Rohrleitungen Ausführungsplanung Prozessleittechnik (PLT) Ausführungsplanung Technische Gebäudeausrüstung (TGA) Logistik- und Infrastrukturausführungsplanung Besondere Vorgaben und Hinweise für die weitere Projektabwicklung Sicherheitstechnische Detailplanung Detail-Engineering-Dokumentation Ausblick zu Beschaffung, Bau/Montage, Inbetriebnahme Übergreifende Hinweise (Phasen 7 bis 9) Hinweise zur Beschaffungsphase (Phase 7) Hinweise zur Bau-/Montagephase (Phase 8) Hinweise zur Inbetriebnahmephase (Phase 9) Literatur Glossar Sachwortverzeichnis