Im Anlagenbau sind heute Fehler mit teilweise immensen finanziellen und terminlichen Auswirkungen zu beobachten, die einem erfahrenen Anlagenbauer vor 30 Jahren nicht passiert wären. Die Ursachen solcher Fehlleistungen, die bei öffentlichen Großprojekten aber zum Teil auch bei industriellen Vorhaben anzutreffen sind, zeigt dieser Beitrag auf.

Die Unfähigkeit, ein Projekt wie den neuen Hauptstadtflughafen Berlin Brandenburg in einem vertretbaren Kosten- und Terminrahmen in den Griff zu bekommen, blamiert den deutschen Anlagenbau inzwischen weltweit. Dabei ist dieses Großprojekt kein Einzelfall. Eine Untersuchung von 129 abgeschlossenen öffentlichen Großprojekten aus den Jahren 1960 bis 2015 in Deutschland ergab eine mittlere Kostenüberschreitung dieser Projekte um 73 % der vorgesehen Investitionssumme.
Für erfolgreichen verfahrenstechnischen Anlagenbau muss der Entstehungsprozess von Planung und Realisierung von den Beteiligten beherrscht werden. Dieser ist multidisziplinär und iterativ.

Herausforderungen des Anlagenbaus
Eine verfahrenstechnische Anlage kann nicht mit dem Fachwissen einer einzelnen Disziplin geplant und gebaut werden. Man braucht z. B. den Chemiker/Physiker, den Verfahrenstechniker, den Apparate- und den Maschinenbauer, den Anlagentechniker und den Rohrleitungsbauer, den Bauplaner, den Automatisierungstechniker, den Einkäufer, die Fachbauleiter …. Für jeden der Bereiche haben die Mitarbeiter entsprechende Ausbildungsgänge absolviert und sich im Beruf fortgebildet. Ihre fachlichen Planungsbeiträge müssen jedoch in sinnvoller Weise strukturiert in das Gesamtgeschehen eingebracht werden.
Für die Koordinierung und Strukturierung dieser Arbeiten bedarf es einer kompetenten Projektleitung. Ein Projektleiter kann nicht so weit Fachmann in allen Disziplinen sein, dass er die fachliche Planung dort selbst durchführen könnte. Aber er sollte ein hinreichendes Arbeitswissen über die in den einzelnen Fachdisziplinen zu leistenden Arbeiten haben, um diese termingerecht einleiten, führen und steuern zu können. Dafür ist es vorteilhaft, wenn er vor seiner Projektleitertätigkeit in einer der Fachabteilungen selbst fachlich verantwortlich geplant hat und im Zusammenspiel der verschiedenen Disziplinen bei vorangehenden Projekten mitgewirkt hat. Reines Führen von Listen und Abfragen von Terminen ohne Verständnis von dem, was dahinter steckt, das reicht nicht. Man muss auch kritische Fragen stellen und Antworten bewerten können.
Das sinnvolle Zusammenspiel von Projektleiter und Fachdisziplinen kann man sich am besten veranschaulichen, wenn man an ein Musikorchester denkt. Es besteht zunächst aus den verschiedenen Musikern, die das Spielen ihrer Instrumente beherrschen müssen. Aber auch wenn jeder der Musiker sein Instrument perfekt beherrscht, wird noch keine harmonische Musik erklingen, wenn es nicht einen Dirigenten gibt. Dieser kann wahrscheinlich auch ein oder zwei der Instrumente spielen, aber nicht alle. Er muss beim Konzert die Beiträge der einzelnen Orchestermitglieder koordinieren, führen, die richtigen Einsätze geben.
Und so wie die verschiedenen Instrumente eines Orchesters in ihren Beiträgen in einem Konzert aufeinander folgen, so müssen bei dem iterativen Charakter des Anlagenbaus die verschiedenen Beiträge der Fachdisziplinen aufeinander aufbauen. Das Geschehen ist ganz anschaulich auf der Baustelle: Da muss zunächst ein Fundament hergestellt sein, dann kann ein Behälter darauf montiert werden und er liefert die Anschluss-Stutzen für die Montage der Rohrleitungen. Vergleichbare Iterationen gibt es auch im Planungsgeschehen: Das Vorliegen des Ergebnisses eines vorangehenden Planungsschrittes – in der Regel von einer anderen Fachdisziplin – ist Startvoraussetzung für die nachfolgende Arbeit des eigenen Fachgewerkes. Die Kunst des Anlagenbaus besteht darin, das gesamte Projekt mit hinreichender Genauigkeit
• in solchen Abläufen zu strukturieren,
• die Informationen über die vielfältigen in- und externen Schnittstellen hinweg in geeigneter Weise sicher und termingerecht zu übermitteln
• und die Ergebnisse der verschiedenen Einzelbeiträge – seien es Planung, Hardware oder Montageleistungen – rechtzeitig angemessen zu prüfen.

Unterschiedliche Unternehmensinteressen
Kein Unternehmen kann eine verfahrenstechnische Anlage nur aus Eigenfertigung errichten. Selbst die Herstellung einer schlüsselfertigen Anlage ist ihrem Wesen nach ein System-Engineering und das Einkaufen aller Lieferungen und Leistungen bei dafür kompetenten Fachfirmen. Das ganze Geschehen wird damit überlagert von unterschiedlichen wirtschaftlichen Belangen der beteiligten planenden und ausführenden Firmen,
• die zwar das Interesse haben, Aufträge zu erhalten zur Leistung von Beiträgen für die Errichtung einer Anlage; denn davon leben sie ja,
• deren Interessen in ihren finanziellen Auswirkungen aber nicht immer gleichgerichtet sind.

Letzteres beginnt schon im Zusammenspiel zwischen dem Betreiber als Auftraggeber und einem Ingenieurunternehmen als Auftragnehmer, und es setzt sich fort über alle Verträge mit planenden und ausführenden Firmen. Natürlich möchte ein Auftraggeber für eine kontrahierte Leistung so wenig wie möglich bezahlen; denn dieses Geld stellt für ihn ja Kosten dar. Genauso natürlich ist es auch, dass ein Auftragnehmer gute Verkaufspreise für seine Leistungen erzielen möchte, denn diese stehen für ihn auf der Einnahmenseite zu Buche. Aber das weiß doch jeder Beteiligte! Dieser natürliche Interessensgegensatz ist kein Grund, in dem Anderen seinen Gegner oder gar Feind zu erblicken. Dass die Bäume für einen Auftragnehmer auf der Erlösseite nicht in dem Himmel wachsen, dafür sorgt in der Marktwirtschaft der Wettbewerb.
Anlagenbau wird im Allgemeinen umso erfolgreicher, je partnerschaftlicher und fairer die verschiedenen Beteiligten im Projekt zusammenarbeiten. Nicht immer ist dieser Geist der Zusammenarbeit in Projekten zu erkennen, manchmal auch dadurch bedingt, dass jemand die Interessen eines Partners gar nicht hinreichend kennt (oder kennen will) oder das, was er beschaffen will, nicht hinreichend genau für einen Auftragnehmer beschreibt oder beschreiben kann. Der billigste Angebotspreis allein ist nicht immer die richtige Wahl für einen Partner bei einem Projekt des Anlagenbaus.

Planung = Prognose
Planung ist ihrem Wesen nach immer Prognose. Man muss mit hinreichender Genauigkeit das Geschehen der Zukunft in der zeitlich davor liegenden Phase erfassen, abbilden und daraus Handlungsalternativen / Entscheidungen ableiten.
Das sollte Fachleuten im rein technischen Teil eines Fachgewerkes mit großer Prognosegenauigkeit gelingen. Dies ist eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für erfolgreichen Anlagenbau.
Für erfolgreichen Anlagenbau muss man in den zeitlich früheren Phasen auch mit hinreichender Genauigkeit die Szenarien der später liegenden Phasen überblicken und daraus in der eigenen Arbeit Vorgehensmaßnahmen, Handlungsalternativen und Entscheidungen der aktuellen Phase für die zukünftigen entwickeln. Man muss die Rückkoppelungseffekte aus den späteren Phasen auf die Arbeit und Entscheidungen der gerade gegenwärtigen Phase erkennen und in ihren Festlegungen berücksichtigen. Bild 2 veranschaulicht diese Gesetzmäßigkeiten im Anlagenlebenszyklus mit übergeordneten Phasenaktivitäten:
• Zeitablauf und Planung / Realisierung verlaufen in diesem Diagramm im Uhrzeigersinn,
• die wichtigen Rückkoppelungseffekte im Gegenuhrzeigersinn.
• Je belastbarer diese Prognosen - insbesondere aus der Planung – für die späteren Phasen gelingen, umso größer wird die Wahrscheinlichkeit, dass ein Anlagenbauvorhaben erfolgreich realisiert wird. Der umgekehrte Fall gilt ebenso. Um diese Aufgabe mit großer Erfolgswahrscheinlichkeit bewältigen zu können, brauchen die Verantwortlichen daher Erfahrungen aus den jeweils späteren Phasen. Unter „Verantwortlichen“ ist in diesem Fall nicht nur der Firmenname, z.B. eines Planungspartners, zu sehen, sondern vor allem die Erfahrung des Projekt-Teams, das für gerade dieses Projekt die Arbeit macht.

Misserfolg infolge mangelnder Erfahrung des Projekt-Teams
Das Vorhaben des Baus des Kernkraftwerkes Olkiluoto ist ein markantes Beispiel für mangelnde Erfahrung der Ausführenden. Die Siemens-Tochter KWU hat es in der 70er/80er Jahren des vorigen Jahrhunderts geschafft, im Rahmen des Konvoi-Projektes praktisch jedes Jahr ein Kernkraftwerk in Deutschland ans Netz zu bringen. In Frankreich sind in dieser Zeit pro Jahr zwei Kernkraftwerke in Betrieb gegangen. Nun bauen Areva und Siemens zusammen ein Kernkraftwerk und schaffen es – abgesehen von der Kostensteigerung von 3 auf 8,5 Mrd. € – neun Jahre Terminverzug zu produzieren! Wie kann so etwas passieren? Nun, es sind noch dieselben Firmen, aber die Leute, die das früher erfolgreich in diesen Firmen gemacht haben, gibt es in ihnen nicht mehr. Die Ursachen für die Kostenerhöhungen und Terminverzüge liegen offenbar nicht im nuklearen Teil, sondern in Mängeln der Koordinierung und Überwachung der vielen Zulieferer sowie in einem falschen Verhalten im atomrechtlichen Genehmigungsverfahren in Finnland. Die FAZ zog in ihrer Ausgabe vom 31.03.2008 die Schlussfolgerung, dass selbst ein Spezialist wie Areva viel Wissen und Erfahrung verloren hat, weil jahrzehntelang keine Kernkraftwerke mehr gebaut worden waren.
Dieses Problem existiert nicht nur im Kernkraftwerksbau, sondern auch in anderen Bereichen des verfahrenstechnischen Anlagenbaus. Die früher gewachsenen Firmenstrukturen von Anlagenplanern in einem ausgewogenen Verhältnis von jung, mittlerem Alter und alt gibt es praktisch nicht mehr. Die älteren Erfahrungsträger fehlen. Sie haben das Rentenalter erreicht, sind in Vorruhestand geschickt oder anderweitig freigesetzt worden. Sie können die Jüngeren nicht mehr im „Training on the Job“ einarbeiten und allmählich reif machen, selbst Verantwortung zu übernehmen. Und dies kann nicht ersetzt werden durch die Lehre an Hochschulen oder Fachhochschulen, zumal den dort Lehrenden auch häufig diese Erfahrung aus ausgeführten Projekten in dem erforderlichen Umfang selbst fehlt. Da trotzdem gehandelt werden muss, ist die Konsequenz, dass z.B. Mängel im Anlagenbau – auf Seiten von Auftraggebern und Auftragnehmern - zu beobachten sind, die erfahrenen Betreiberfirmen oder Anlagenbauer in den 70er / 80er Jahren des letzten Jahrhunderts nicht mehr unterlaufen wären: Verstöße gegen das kleine Einmaleins des Anlagenbaus.

Projektmanagement auf Bauherrnseite
Es werden manchmal große Anlagenbauvorhaben angegangen, ohne dass der Auftraggeber ein kompetentes betreiberseitiges Projekt-Team in ausreichender Personalstärke installiert, das auch fachliche Belange hinreichend beurteilen kann.
Man bedenke: Auch ein Vertrag für die schlüsselfertige Erstellung einer Anlage ist kein Rundum-Sorglospaket für den Auftraggeber: Siehe Ereignisse beim Kernkraftwerk Olkiluoto.
Im Falle der Thyssen-Stahlhütte in Sepetiba wurde von Bauherrnseite zu spät erkannt (und dadurch auch zu spät reagiert), dass die Lieferung der Koksöfen, ohne deren Koks das Stahlwerk nicht produzieren konnte, terminlich völlig aus dem Ruder lief. Ein Teilprojekt im Vergabewert von 300 Mio € gefährdete den geplanten Inbetriebnahmetermin eines Gesamtprojektes mit einem geplanten Umfang von 3 Mrd. € aus denen letzlich 5 wurden mit einer Terminverzug von 2 Jahren.
Auch Lenkungskreise auf Bauherrenseite sollten kompetent besetzt sein. Der Lenkungskreis für Flughafen BER entschied z.B. in einer späten Phase, dass die Verkaufsflächen wesentlich größer gestaltet werden sollten, als dies dem fortgeschrittenen Planungsstand entsprach. Diese Entscheidung wurde getroffen – und die Änderung wurde umgesetzt -, ohne dass die Konsequenzen für Technik (z. B. beim Brandschutz), Kosten und Termine dabei betrachtet wurden. Es gehört zum kleinen Einmaleins eines verantwortungsvollen Projektmanagements, dass ein ordnungsgemäßes Änderungsverfahren durchlaufen wird, in dem alle Auswirkungen betrachtet und bewertet werden, bevor ein solcher Änderungsvorschlag genehmigt oder abgelehnt wird!

Mängel in Abläufen der technischen Projektabwicklung
Nachfolgend wird für zwei weitere Negativbeispiele das Augenmerk auf Verstöße gegen das klein Einmaleins des Anlagenbaus in technischen Abläufen gerichtet.

Biopharmazie-Anlage Grange Castle
Moderne verfahrenstechnische Anlagen sind stark automatisiert. Neben Mess- und Regelaufgaben müssen in erheblichem Umfang automatisch ablaufende Steuerungsaufgaben realisiert werden. Der Umfang derselben steigt für Anlagen mit Batch-Prozessen um einen Quantensprung gegenüber Anlagen mit kontinuierlich durchlaufendem Medienfluss. Bei einer kompetenten Planung hat sich bei erfahrenen Anlagenbauern folgender Ablauf der iterativ aufeinander aufbauenden Planungsschritte bewährt:

• Die Steuerungsaufgaben zu definieren – welche Aktoren sollen in ihrer Position wann in Folge welchen Ereignisses im Prozess oder infolge welchen Fortschaltkriteriums wie verändert werden (in der Regel Motor an oder aus, Stellglied auf oder zu) –, das ist zunächst eine Aufgabe für die Verfahrenstechnik, nicht für die Automatisierungsfachleute. Sie müssen diese Anforderungen aus den Abläufen ihrer Verfahrensplanung eindeutig in geeigneter Weise schriftlich definieren.
• Diese verfahrenstechnischen Steuerungsbeschreibungen bilden die Basis für die Erstellung von Funktionsplänen von Automatisierungstechnikern. Funktionspläne sind formalisierte graphische Darstellungen der Steuerungsaufgaben ohne Bezug zu den Herstellerspezifika eines Prozessleitsystem-Lieferanten.
• Diese Funktionspläne bilden die Aufgabenstellung für die Programmierung des Prozessleitsystems durch den Lieferanten desselben. Die Programmierer der Software für dasselbe müssen gar nichts von den verfahrenstechnischen Abläufen verstehen – und tun das in der Regel auch nicht -, sondern die Programmierung ihres PLS-Systems beherrschen. Bei großen Anlagen arbeiten hier häufig einige zig Programmierer, die meistens von Subunternehmern des PLS-Lieferanten rekrutiert sind, gleichzeitig an dieser Aufgabe.

Wenn man den ersten Schritt nicht in eindeutiger Weise schriftlich fixiert durchführt, begibt man sich auf Glatteis. Wenn man sich dann auch noch den zweiten „spart“ (weil der Prozessleitsystemlieferant sagt „ich drucke euch die Funktionspläne als Nebenprodukt der Programmierung kostenlos aus“ und man ja gern Kosten sparen will) – dann zäumt man das Pferd von hinten auf; denn nach was programmiert nun eigentlich der PLS-Lieferant? Nach irgendwelchen Notizen, die die Programmierer (die vom Prozess nichts verstehen) sich in Besprechungen mit Verfahrenstechnikern gemacht haben, in denen diese mündlich erläutert haben, wie sie sich Steuerungsabläufe vorstellen? Dieses Vorgehen war eine der wesentlichen Weichenstellungen für den zweijährigen Terminverzug mit einer Verdopplung der Kosten auf 2 Mrd. € des Wyeth (heute Amgen)-Projektes Grange Castle in Irland.

Netzanschluss für Windpark Sylwin 1
Niemand weiß zunächst, wie es im Untergrund aussieht unter dem Gelände, auf dem eine verfahrenstechnische Anlage errichtet werden soll. Ein Auftraggeber weiß bei der Ausschreibung auch nicht, an welcher Stelle genau später die schweren Komponenten/Bauwerke gemäß Aufstellungsplan einmal stehen werden. Insofern ist es die Regel, dass zunächst ein mehr globales Bodengutachten beauftragt wird. Aufgrund einiger Bohrpunkte erstellt der Bodenmechaniker sein Gründungsgutachten. Dieses wird dann auch Vertragsbestandteil für den Anlagenbauvertrag.
Wenn dann der Aufstellungsplan mal entwickelt ist, wird ein erfahrener Anlagenbauer frühzeitig prüfen, wie sieht es unter meinen zu gründenden Bauwerken eigentlich wirklich aus? Gibt es unter ihnen genügend Bohrpunkte aus dem Bodengutachten – oder gibt überhaupt welche an genau diesen Stellen? Wenn das nicht der Fall ist, muss er dringend entsprechende zusätzliche Untersuchungen veranlassen. Wenn die Ergebnisse dieses zweiten Gutachtens die des globalen bestätigen, kann er wie geplant weiterarbeiten. Wenn sie jedoch abweichen, muss er seine weitere Planung natürlich auf diesen Gegebenheiten aufbauen.
Bei Planung und Bau der Plattform (Grundfläche ca. 60 x 70 m) für die Netzanschlusskomponenten des Projektes Sylwin 1 wurde von Siemens wohl gegen dieses eigentlich nicht schwer verständliche Vorgehensprinzip verstoßen. Die verzinkten Stahlkonstruktionen für die Plattform waren für eine Gründungtiefe von 70 m schon komplett gefertigt worden. Dann stellte man im Februar 2013 mit dem zweiten Bodengutachten fest, dass man infolge einer Weichbodenschicht nicht 70 m, sondern 100 m tief gründen musste. Die Konsequenzen:

• Der bereits fertiggestellte Strahlbau musste geändert werden, was natürlich Änderungkosten mit sich brachte.
• Diese Änderungsarbeiten beanspruchten Zeit.
• Durch diesen Terminverzug konnte das „Wetterfenster“ von Mai bis September, in dem solche Arbeiten in der Nordsee nur durchgeführt werden können, nicht mehr für die Montage genutzt werden. Die Arbeiten verschoben sich damit auf das Jahr 2014.

Erfahrung weitergeben
Der Autor dieses Beitrages vermittelt in dem Seminar „Planung und Bau verfahrenstechnischer Anlagen“ des VDI Wissensforums, Verständnis für das Gesamtgeschehen eines Investitionsvorhabens des Anlagenbaus von der Konzeptstudie bis zur Inbetriebnahme. Anhand exemplarischer Darstellungen soll jüngeren Ingenieuren und sonstigen Verantwortlichen einiges von dem Wissen weiter gegeben werden, das zusätzlich zur Beherrschung der Technik in einem Fachgewerk erforderlich ist – und das sie heute offenbar nicht immer in gelebter Firmenkultur von Älteren vermittelt bekommen und mangels eigener Erfahrungen noch nicht haben können.

Nächste Termine
01.–04. Juni 2016, Raunheim bei Frankfurt
19.–22. Oktober 2016, München
14.–17. Dezember 2016, Düsseldorf