Werksplan zeichnen – vom leeren Blatt bis zum fertigen Layout in 5 Schritten

Waren Sie nicht auch schon einmal in der Situation – eine neue Maschine soll aufgestellt werden, eine Produktumstellung erfordert die Anpassung einer vorhandenen Montagelinie oder es geht sogar um den Neubau eines Produktionsgebäudes und das vielleicht noch an einem neuen Standort? Bei alldem scheint das Werksplan zeichnen unvermeidlich.

Die Aufgabe – ein neues Layout

Damit Entscheidungsträger von der Idee eine konkrete Vorstellung bekommen, die dann auch tatsächlich zur Entscheidung führt, braucht es einen fundierten Plan. Neben vielen wirtschaftlichen und planerischen Kalkulationen sollte das Ganze natürlich auch irgendwie dargestellt werden, um zu sehen ob es passt und wie es dann aussieht. 

Sie werden mit der Aufgabe beauftragt, hierzu ein Layout zu erstellen stehen damit vor der Herausforderung, diese Aufgabe bestmöglich realisieren.

Ich möchte Ihnen in diesem Artikel einen kleinen Leitfaden mit fünf Schritten an die Hand geben, der Sie bei der Lösung der Aufgabe unterstützt und Hinweise gibt, das Layout zu erstellen und welche Angaben hierfür notwendig sind. Hierzu muss im ersten Schritt geklärt werden, was der Inhalt und das Ziel des Layouts sein sollen.

1. Schritt: Was ist das Ziel des Layouts?

Beim Ziel gibt es im Wesentlichen zwei Aspekte:

• Untersuchung der Machbarkeit
• Präsentation der Ergebnisse

Wahrscheinlich kommen beide Aspekte zum Tragen. Meist lässt sich die Machbarkeit recht einfach und schnell in einem abstrakten, skizzenhaften Layout untersuchen. Geht es jedoch um die Präsentation der Ergebnisse sind die Anforderungen an die Visualisierung in der Regel etwas höher. Dieser Effekt lässt sich sehr einfach damit erklären, dass einem Planer zur Untersuchung der Machbarkeit ein technisches Modell mit Symbolen und Zeichen in Form einer Skizze reicht. Hingegen muss das Ergebnis bei der Präsentation oftmals einem größeren Publikum einfach und schnell verständlich näher gebracht werden.

So sollten Sie in diesem Schritt schon frühzeitig folgende Fragen klären:

• Soll das Layout analog oder digital dargestellt werden?
• Soll das Layout 2D oder 3D dargestellt werden?

Jetzt werden wahrscheinlich die meisten denken – natürlich digital und in 3D oder vielleicht sogar noch mit VR. Es wäre schön, wenn man dies dann schnell und mit wenig Aufwand realisieren könnte, aber häufig muss man den Nutzen mit dem Aufwand in Einklang bringen. Dabei spielen die eigenen Fähigkeiten, die verfügbare Zeit und die zur Verfügung stehenden Werkzeuge eine nicht unwesentliche Rolle. Und dies bringt uns direkt zum nächsten Punkt.

2. Schritt: Welches Werkzeug nutze ich zur Layouterstellung?

Man erreicht mit Papier und Schere schnell ein Layout und kann damit einfach durch Schieben der ausgeschnittenen Schablonen in Varianten planen. Manchmal ist es auch eine besondere Anforderung das Ergebnis auf eine außergewöhnliche Art und Weise zu präsentieren, so z. B. über Holzmodelle mit verschiedenen Farben und speziellen Licht-Effekten (häufig im Architekturbereich genutzt). 

Am Ende ist entscheidend, dass Sie das Layout in der vorgegebenen Zeit erstellen können. Die folgende Abbildung zeigt, welche Auswahlmöglichkeiten Sie haben.

Da es scheinbar unzählige Werkzeuge zur Layouterstellung gibt, habe ich diese in den Säulen nur mit übergeordneten, eher allgemeinen Begriffen benannt. Aus der Erfahrung heraus kann ich jedoch eine klare Empfehlung geben, je einfacher und intuitiver sich das Werkzeug nutzen lässt, umso schneller und erfolgreicher kommen Sie ans Ziel. 

Sicherlich haben Sie schon das ein oder andere Werkzeug zur Layouterstellung genutzt und können diese(s) den Säulen im Bild zuordnen. An dieser Stelle gebe ich all denen Recht, die bei den beiden obigen Fragen gedacht haben, digital und 3D. Sicher ist das die Zukunft, aber oftmals scheint hier auch der Aufwand gegenüber dem Nutzen zu hoch.

Hier ergeben sich auch direkt die Fragen:

• Wie schnell kann ich mich einarbeiten und Layouts oder einen ersten Grundriss zeichnen?
• Welche Layout-Informationen stehen bereits zur Verfügung und wie?
• Welche Layoutdaten muss ich zusätzlich beschaffen?
  

3. Schritt: Welche Daten brauche ich zum Werksplan zeichnen? 

Natürlich ist die Datenfrage nicht allgemein zu beantworten, da dies stark von Planungsphase (Konzeption bis Ausführungsplanung) und Planungsebene (Werkslayout bis hin zu Arbeitsplatzlayout) abhängt. In den meisten Fällen gibt es jedoch ein paar Daten zumindest ausgedruckt auf Papier oder vielfach auch digital als pdf-Datei oder sogar als CAD-Datei (z. B. als .dwg oder .dxf).

Häufig ist dann die Freude groß, wenn irgendwer vorhandene digitale Pläne andeutet. Spannend ist bei vorhandenen Daten jedoch immer die Frage der Aktualität. Hier empfiehlt es sich, stichprobenartig die Daten durch eigene Kontrollmessungen zu prüfen. Auch die Genauigkeit der Daten spielt eine Rolle.

Grundstücksdaten

Geht es um den aktuellen oder zukünftigen Standort kann man recht einfach bei einem Kartendienstleister (z. B. Google Maps) vom Gelände eine Ansicht als Bilddatei speichern. Damit hat man nicht nur das Grundstück sondern auch die Umgebung als Grundriss dargestellt. Achten Sie aber bitte hier auf die Nutzungsbedingungen der jeweiligen Kartenanbieter.

Maßstäblich kann man vom Katasteramt die Grundstücksdaten in der Regel digital (pdf) erhalten. Fragen Sie am besten bei Ihrem betreuenden Architekten nach. Idealerweise existiert schon ein Masterplan bzw. Lageplan, den man als Basis für das Werksplan zeichnen nutzen kann. In diesem sind in der Regel die Grundrisse der vorhandenen Elemente (Bau, Wege, Grünflächen) mit den Abmessungen enthalten.

Gebäudedaten

Daten zum Gebäude liegen meist bereits vor. Bei älteren Bauwerken gibt es in der Regel Zeichnungen in der Draufsicht und manchmal auch in Schnittdarstellungen. Diese Zeichnungen kann man entweder abzeichnen oder fotografieren und als Bild in digitaler Form verwenden. Sind die Bauwerke nicht weit vor der Jahrtausendwende entstanden, ist die Chance auf digitale Daten in Form einer CAD-Datei oder auch als PDF groß.

Ab dem Jahr 2010 kann man eigentlich schon davon ausgehen, dass es Datensätze des Bauwerkes in einer 3D-CAD-Datei gibt (z. B. als .dwg, .step; bei sehr neuen Bauten .ifc). Meist stellt diese der Architekt dem Auftraggeber mit der Übergabe der Dokumentation bereit bzw. reicht diese auf Anfrage nach.

Spannend ist im Zuge der Gebäudedaten auch das Thema TGA (Technische Gebäudeausrüstungen). Gerade bei Layouts, wo die Höhe eine Rolle spielt, sind Medientrassen und Abluftrohre mit ihren Positionen und Abständen im Raum wichtig. Im besten Fall sind diese Informationen Teil der vorhandenen Gebäudedaten, bei BIM-Daten (i. d. R. als .ifc bereitgestellt) sind sie zwar entsprechend der ISO-Norm 16739 hinterlegt, müssen aber im konkreten Datensatz nicht zwingend mit bereitgestellt worden sein.

Falls Gebäudedaten nicht existieren, bietet die Technologie des 3D-Laserscannens einen einfachen und schnellen Weg der Bestandserfassung.

Ausrüstungsdaten

Bei den Ausrüstungen ist die Situation sehr heterogen. Teilweise liegen bereits digitale 2D-Daten zu Maschinen und Arbeitsplätzen als dwg- oder dxf-Datei vor. Häufig sind dies Modelle vom Hersteller oder die Daten sind selbst aufgenommen und zeigen den Grundriss der jeweiligen Ausrüstung (Länge und Breite).

Geht es um neue Ausrüstungen ist die Chance groß, die 3D-Modelle z. B. als step-Datei vom Hersteller zu bekommen. Manche Hersteller bieten die Modelldaten auch öffentlich über ihre Internetseite an. Wichtig ist bei den Modellen darauf zu achten, dass diese für die Layoutplanung in vereinfachter Darstellung (nur die Außenkontur bzw. Störkontur) übergeben werden. Der Ausrüstungslieferant kann dies oft mit einfachen Mitteln beim Export des Modells in seinem CAD-Programm einstellen.

Prozessdaten

Hoppla! Wieso kommt denn die Rede auf Prozessdaten? Es geht doch nur um die Abbildung des Layouts. Das stimmt natürlich. Nur zum Werksplan zeichnen benötigt man diese Daten nicht. Bei Daten zu den Prozessen geht es vielmehr darum, die Verbindung zwischen den Ausrüstungen darzustellen. Denn die optimale Anordnung der Ausrüstungen im Layout hängt im Wesentlichen von den logistischen Prozessen ab, also vom Materialfluss. Dargestellt werden Materialflussdaten im Layout als Sankey-Diagramm, in Arbeitssystem-Layouts nutzt man gern das Spaghetti-Diagramm.

Datengrundlage sind hier die Anzahl der zu produzierenden Produkte und die Transportlosgrößen, die im Ergebnis zur Anzahl der Transporte führen. Manchmal kann man sich der Daten aus dem ERP-System bedienen, um die für das Layout notwendigen Informatioen zu gewinnen. Oftmals ist es nötig, sie durch Erhebung oder Rückfrage beim Logistikverantwortlichen zu akquirieren. Das erzeugt natürlich Aufwand, darum werden diese Daten beim Werksplan zeichnen zunächst nicht erhoben. Solange es um die Erfassung einer Ist-Situation geht, ist das auch nicht schädlich.

Jedoch spätestens wenn die Optimierung des Layouts auf die Agenda rückt, muss man sich mit Materialfluss und Wertströmen auseinander setzen. Warum und wie erfahren Sie im folgend verlinkten Blogbeitrag:

Bei der Übernahme der Daten, egal ob Grundstück, Gebäude oder auch Ausrüstung, werden Sie definitiv auf das Thema des nächsten Punktes treffen.

4. Schritt: Welchen Maßstab nehme ich?

Diese Frage lässt sich sehr schnell und sehr einfach beantworten:

• Wenn Sie das Layout digital erstellen, wird immer in der originalen Größe gearbeitet. Ein Objekt mit 1 Meter Höhe wird auch digital mit 1 m Höhe modelliert.
• Nur wenn Sie das Layout analog erstellen möchten, ist es notwendig und wichtig, einen geeigneten Maßstab zu wählen.
  

Digitalen Werksplan zeichnen

Mit Softwarewerkzeugen für Layoutplanung können fehlerhaft skalierte Daten entsprechend korrigiert werden. Speziell sollte man im Zuge der Globalisierung auf das Maßsystem schauen. In Nordamerika ist das angloamerikanische Maßsystem noch sehr verbreitet. Wenn man also sein Layout im internationalem Maßsystem aufbaut, sollte man beim Import der Daten die Umrechnung berücksichtigen (ein Zoll/Inch entspricht 2,54 cm).

Analoge Repräsentationen

Analoge Werkspläne spielen i. d. R. nur eine Rolle, wenn man ein digitales Layout z. B. auf Papier ausdrucken oder in Form eines physischen 3D-Modells präsentieren möchte. So gibt es für den Druck empfohlene Maßstäbe (z. B. 1 : 100), anhand derer man sehr schnell zur Originalgröße zurückrechnen kann. Technische Zeichner nutzen sogar Lineale, die die Umrechnung in der Skala enthalten.

Ansonsten sollten Sie den Maßstab so wählen, dass das Layout auch auf das Ausgabemedium passt, wie z. B. auf eine A3 Seite. Geeignete Softwaresysteme bieten hierzu eine Vorschau, die bei der Wahl des Maßstabs unterstützt.

5. Schritt: Wie strukturiere ich das Layout?

Oftmals werden einfach alle Daten genommen und nebeneinander in ein Layout-Dokument gepackt. Dann kommen noch eigene Ergänzungen hinzu und es entstehen sehr schnell Zeichnungen, die irgendwann nicht mehr zu handhaben sind bzw. nur noch schwer der Überblick zu wahren ist. Nutzen Sie Software zum Werksplan zeichnen, so können Sie i. d. R. Strukturierungshilfen nutzen. Einige wichtige möchte ich hier nennen.

Layer beim Werksplan zeichnen

Layer sind logische Schichten, denen man Zeichnungsobjekte zuordnet. In der analogen Welt sind Layer am ehesten mit Folien beim Overhead-Projektor zu vergleichen. Sie sind in der CAD-Welt das älteste Strukturierungshilfsmittel für Zeichnungen und darum sehr weit verbreitet. CAD-Layouts beinhalten also immer Layer. Diese werden jedoch recht unterschiedlich genutzt. So entsteht durch Layer zu oft Chaos, leider.

Dabei ist es eigentlich sehr einfach. Die Grundfunktionen von Layern sind:

• Ausblenden der zugewiesenen Zeichnungsobjekte. Damit sind diese unsichtbar.
• Sperren der zugewiesenen Zeichnungsobjekte gegen versehentliche Auswahl.

Daraus folgend sollte man alle Objekte eines Werksplans auf einen Layer legen, die man gemeinsam unsichtbar machen möchte oder gemeinsam gegen versehentliches Verschieben schützen möchte. Oft sind davon Objekte einer gleichartigen Funktion betroffen, z. B. Türen und Tore, Verkehrswege, Symbole (z. B. für Steckdosen oder andere Medienanschlusspunkte) oder Sicherheitsbereiche.

Über die Layer lassen sich im Layout auch verschiedene Detaillierungsgrade (LoG) abbilden. So kann man ein Layout auch von der 2D-Konzeptplanung bis hin zur 3D-Layoutplanung entwickeln. So ist es z. B. durchaus hilfreich, „unter“ dem Feinlayout einen Layer für das Blocklayout zu halten.

Auch die Layerbezeichnung ist wichtig. Eine Empfehlung ist, die Funktionen innerhalb der Layerbezeichnungen hierarchisch zu gliedern. Damit lassen sich die Layer in einer Liste übersichtlich nach Hauptfunktion, Funktion und Unterfunktion gruppieren. Das erleichtert die Orientierung. Hier einige Beispiele:

• Gebäude—Tragwerk—Wand 
• Gebäude—Tragwerk—Stütze 
• Gebäude—Ausbau—Wand 
• Gebäude—Ausbau—Tür 
• Logistik—Lagern—Regale 
• Logistik—Lagern—Behälter 
• Produktion—Fertigen—Bearbeitungsmaschinen 
• Produktion—Montieren—Arbeitstische 
• Symbole—TGA—Steckdosen
• Symbole—TGA—Druckluft
• …  

Am besten, Sie entwerfen schon vor dem ersten Objekt im Layout eine Layerstruktur und können dann sofort damit arbeiten.

Objektbezeichnung

Objektbezeichnungen identifizieren die Inhalte Ihres Werksplans durch einen Namen. Nutzen Sie das als Hilfe, um Objekte im Layout einfach durch eine Volltextsuche auffinden zu können. Das erlaubt auch die Zurodnung von Objekten zu Planungsfunktionen, die Sie später zum Optimieren Ihres Werksplans benötigen. Objektbezeichnungen werden jedoch nicht von allen Softwarewerkzeugen unterstützt. Zeitgemäße Tools sollten das jedoch können, denn identifizierbare Objekte sind Grundlage morderner objektorientierter Modellierungsansätze sowohl in der Digitalen Fabrik als auch im Bereich der digitalen Gebäudemodellierung (BIM).

Wichtige Objekte, z. B. Anlagen, Türen, Tore, Stützen, Medienanschlüsse, PVBs und generell alle Blocklayout-Objekte müssen eindeutig bezeichnet sein. Hilfreich ist sicher, sich dabei eine Systematik zu schaffen. Für Ausrüstungen könnte der Objektname sich z. B. aus dem Herstellernamen, der Typbezeichnung und der Inventarnummer zusammensetzen:

• Hersteller_Typbezeichnung_Nummer
  

Flächentypen und weitere Attribute

Weiterhin sollten den Objekten im Layout Flächentypen zugeordnet werden. Auf dieser Basis kann man dann direkt eine Flächenbilanz zum erstellten Layout ableiten. Voraussetzung hierfür ist, dass man sich im Vorfeld Gedanken zu den zu verwendeten Flächentypen macht. Beispiele für Flächentypen könnten sein:

• Fertigung
• Montage
• Lager
• Verwaltung
• Verkehr
• Sozialbereiche
• Erweiterung/Reservefläche

Zudem kann man ausgewählten Objekten Attribute mitgeben, die zur Übersicht mittels Symbolen oder auch als planerische Grundlage dienen. Hilfreich ist auch hier eine Strukturierung, z. B. nach Name, Einheit und Wert. So würden z. B. folgende Informationen abbildbar sein:

• Druckluftanschluss – bar – 6
• Wasserverbrauch – Liter/h – 10
• Maschinenstundensatz – Euro – 20
  

Planablage und Layoutbenennung

Hat man beim Werksplan zeichnen einen ersten Fortschritt erzielt, ergibt sich beim Speichern schon die nächste Frage: Wo soll das Layout-Dokument abgelegt und noch viel wichtiger, wie soll es bezeichnet werden. Der Speicherort ist in der Regel durch eine Ordnerstruktur im Dateisystem des Unternehmens vorgegeben. Neben der Ablage im Dateisystem können auch datenbankgestützte Datenmanagementsysteme verwendet werden. Wichtig ist in jedem Fall, dass die erstellten Layouts nicht durch einen Defekt in der Hardware verloren gehen. Das heißt, man sollte die Daten nicht nur lokal z. B. auf seinem Laptop ablegen, sondern unbedingt eine Version in einer durch ein Backup gesicherte Cloud- oder Netzwerkumgebung speichern.

Bei der Ablage im Dateisystem empfiehlt sich mindestens die drei nachfolgend genannten Aspekte bei der Layoutbenennung zu berücksichtigen:

1. Status im Planungszyklus 
2. Layouthierarchie 
3. Varianten 

In einem Datenmanagementsysteme können die zuvor genannten Aspekte über Attribute abgebildet werden – die Dateibezeichnung spielt hier ggf. eine untergeordnete Rolle.

Der Status im Planungszyklus bezieht sich auf den aktuellen Bearbeitungsstand im Projekt. Für die Bestandspläne sollte es eine fixe Ablagestruktur geben inkl. Steuerung der Zugriffsrechte. Zu den Bestandplänen sollten immer aktuell pdf-Abzüge abgelegt werden.

Planungszyklen können z. B. folgendermaßen aussehen: 

• BESTAND ➔ PLANUNG ➔ FREIGEGEBEN [➔ BESTAND] oder 
• BESTAND ➔ KONZEPTPLANUNG ➔ GROBPLANUNG ➔ FEINPLANUNG ➔FREIGEGEBEN ➔ UMGESETZT [➔ BESTAND]

Layouthierarchien werden verwendet, um Werkspläne in Teillayouts zu zerlegen und eine Planung vom Groben zum Feinen und umgekehrt zu unterstützen. Hierarchieebenen können z. B. sein: 

• WERK ➔ HALLE ➔ PRODUKTIONSBERECH/-ABSCHNITT/-ABTEILUNG ➔ ARBEITSPLATZ oder  
• WERK ➔ WERKSBEREICH/-ABSCHNITT ➔ HALLE ➔ HALLENBEREICH/-ABSCHNITT/-ABTEILUNG ➔ PRODUKTIONSBERECH/-ABSCHNITT ➔ ARBEITSPLATZ oder generisch
• WERK ➔ BLOCK ➔ ARBEITSSYSTEM.

Varianten gilt es möglichst rasch zu entscheiden, ihre Bezeichnungen sollten sich eindeutig vom Status im Planungszyklus unterscheiden, wie z. B.: 

• M8-H04-LINIE02_PLANUNG210208_v02 
• M8-H04-LINIE02_BESTAND (M8-H04-LINIE02_BESTAND210208 im Archivordner)

Fazit

Sie sehen, zum Werksplan zeichnen braucht es doch mehr als nur eine Software und etwas Zeit. Man muss sich zum Herangehen und zur Umsetzung im Vorfeld Gedanken machen. Wer das tut, wird über die hier genannten Punkte hinaus schnell merken, dass der Werksplan viele wichtige Informationen bündelt und zugänglich machen kann, sofern er intelligent strukturiert und mit Informationen hinterlegt ist und natürlich digital!

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