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, es soll auf Grund einer Produktumstellung die vorhandene Montagelinie angepasst werden oder es geht sogar um den Neubau eines Produktionsgebäudes und das vielleicht noch an einem neuen Standort?

Die Aufgabe – ein neues Layout

Damit die 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 bzw. zu zeichnen und welche Angaben hierfür notwendig sind. Hierzu muss im ersten Schritt geklärt werden, was der Inhalt und das Ziel des Layouts sein sollen.

Ausgangssituation für Planer der Werksplan zeichnen soll

1. Schritt: Was ist das Ziel des Layouts?

Beim Ziel gibt es im Wesentlichen die folgenden beiden Hauptaspekte:

  • Untersuchung der Machbarkeit
  • Präsentation der Ergebnisse

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

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 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 sehr schnell ein Layout und kann damit einfach 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 wichtig, dass Sie in der vorgegebenen Zeit das Layout erstellen können. Die folgende Abbildung soll zeigen, welche Auswahlmöglichkeiten Sie haben.

Art das Werksplan oder Fabriklayouts Auswahl des passenden Werkzeugs oder Software

Da es 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 bedienen 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 sehr hoch.

Hier ergeben sich auch direkt die Fragen: Wie schnell kann ich mich einarbeiten und Layouts oder einen ersten Grundriss zeichnen? Welche Layoutdaten stehen bereits zur Verfügung und um welche muss ich mich selbst kümmern?

3. Schritt: Welche Daten sind für das Layout nutzbar? 

Natürlich ist das nicht allgemein zu beantworten, da dies stark vom Planungsinhalt (Werkslayout bis hin zu Arbeitsplatzlayout) abhängt. In den meisten Fällen gibt es jedoch ein paar Daten entweder ausgedruckt auf Papier oder auch digital als pdf-Datei oder sogar als CAD-Datei.

2D Werksplan Struktur Zeichnung

Spannend ist bei vorhandenen Daten immer die Frage der Aktualität. Hier empfiehlt es sich, stichprobenartig die Daten durch einige Kontrollmessungen zu prüfen. Auch die Genauigkeit der Daten spielt hierbei häufig 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. Zudem kann man auch vom Katasteramt die Grundstücksdaten in der Regel digital (pdf) erhalten. Idealerweise existiert schon ein Masterplan bzw. Lageplan, den man als Basis 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 viel älter als das Jahr 2000 ist die Chance groß, dass die Daten auch digital in Form einer CAD-Datei oder auch als PDF vorliegen. Ab dem Jahr 2010 kann man eigentlich schon davon ausgehen, dass es Datensätze des Bauwerkes in einer 3D-CAD-Datei gibt (dwg, step oder ifc). Meist stellt diese der Architekt dem Auftraggeber mit der Übergabe der Dokumentation bereit bzw. reicht diese auf Anfrage nach.

3D Werksplan sämtlicher Gebäude der Fabrik

Spannend ist im Zuge der Gebäudedaten auch das Thema TGA (Technische Gebäudeausrüstungen). Gerade bei Layouts, wo die Höhe eine Rolle spielt, sind die Positionen von Medientrassen und Abluftrohren mit ihren Positionen und Abständen im Raum wichtig. Im besten Fall sind diese Informationen Teil der Gebäudedaten und sind dort mit hinterlegt. Falls nicht, bietet hier 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 meist mit einfachen Mitteln beim Export des Modells in seinem CAD-Programm einstellen.

Prozessdaten:

Bei den Daten zu den Prozessen geht es hauptsächlich um Daten, die die Verbindung zwischen den Ausrüstungen darstellen. Da der Aufbau des Layouts im wesentlichen von den logistischen Prozessen abhängt, betrifft dies die Materialflussdaten. Dargestellt werden diese Materialflussdaten im Layout z.B. als Spaghetti-Diagramm.

Datengrundlage sind hier die Anzahl der zu produzierenden Produkte und die Transportlosgrößen, die im Ergebnis zur Anzahl der Transporte führen. Meist kann man sich dieser Daten aus dem ERP-System bedienen. Sollten diese dort nicht aufgeführt sein, kann man sie auch durch Beobachtung oder Rückfrage beim Logistikverantwortlichen erhalten.

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. Bezogen auf die obige Grafik (Art des Layouts) kann man sagen, wenn Sie das Layout digital erstellen, wird immer in der originalen Größe gearbeitet. Ein Objekt mit 1m Höhe wird auch digital in der Software mit 1m Höhe modelliert.

Das heißt, wenn Sie Layoutdaten zum Grundstück, zum Gebäude oder auch zu den Ausrüstungen erhalten, prüfen Sie spätestens beim Import, dass diese auf den richtigen Maßstab (zur Originalgröße) skaliert werden. Es gibt immer wieder Modelle, die nicht in Originalgröße erstellt wurden.

Speziell sollte man auch gerade im Zuge der Globalisierung auf das Maßsystem schauen. Gerade in Amerika ist das angloamerikanische Maßsystem noch sehr verbreitet. Wenn man also sein Layout im internationalem Maßsystem aufbaut, sollte man auch hier beim Import der Modelle die Umrechnung berücksichtigen.

Nur wenn Sie das Layout analog erstellen möchten, ist es notwendig und wichtig, einen geeigneten Maßstab zu wählen. Dies passiert in der Regel nur dann, wenn man ein digitales Layout z.B. auf Papier ausdrucken möchte oder in Form eines 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 bzw. sogar Lineale, die die Umrechnung schon in der Skala enthalten haben. Ansonsten sollten Sie den Maßstab so wählen, dass das Layout auch auf das Ausgabemedium passt, wie z.B. auf eine A3 Seite. Viele Softwaresysteme bieten hierzu auch eine geeignete Vorschau, die bei der Wahl des Maßstabs unterstützt.

Seitenformate DIN A für Planung und Druck

Wenn mit der Zielstellung, der Auswahl des Werkzeuges und den Daten die Vorbereitungen zur Layouterstellung weitestgehend abgeschlossen sind, geht es zur eigentlichen Layouterstellung. 

5. Schritt: Wie baue ich mein Layout auf?

Oftmals werden an dieser Stelle alle Daten genommen und in ein Layout gepackt. Dann kommen noch eigene Ergänzungen hinzu und es entstehen sehr schnell gewachsene Strukturen, die irgendwann dazu führen, dass das Layout nicht mehr zu handhaben ist bzw. nur noch schwer der Überblick zu wahren ist.

Layer

Da viele Modelle und Layouts Layer beinhalten und diese unterschiedlich genutzt werden, entsteht hier in der Regel das meiste Chaos. Aber gerade die Layer dienen der Organisation des Layouts nach Funktionalitäten und Zweck. 

Bezüglich der Layerbezeichnungen kann man dabei auf bestehende Standards, wie z.B. die VDI 6027 zurückgreifen.

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. 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 
  • …  

Die Layer sind insbesondere in der Layoutnutzung dann wichtig, wenn es darum geht Objekte im Layout aus- bzw. einzublenden oder auch gegen versehentliches Verschieben zu schützen. Am besten, Sie bauen schon vor dem ersten Objekt im Layout Ihre Layerstruktur auf und können dann direkt mit den ersten Objekten im Layout diese den Layern zuordnen.

Hinweis: Über die Layer lassen sich im Layout auch zu den Objekten verschiedene Detaillierungsgrade abbilden. So kann man ein Layout auch von der 2D-Konzeptplanung bis hin zur 3D-Layoutplanung entwickeln. 

Objektbezeichnung

Direkt beim Import bzw. beim Erstellen der Objekte im Layout sollten diese neben der Zuordnung zu den Layern eine eindeutige Objektbezeichnung (Objektname) erhalten. Dies erleichtert  zum einen die Suche der Objekte im Layout und ermöglicht zum anderen auch die Zuordnung zu weiteren planerischen Funktionen. 

Der Objektname könnte 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
  • Sozial
  • Erweiterung/Freifläche

Zudem könnte man den Objekten auch noch Attribute mitgeben, die zur Übersicht mittels Symbolen oder auch als planerische Grundlage dienen. Solche Attribute könnten z.B. folgende sein:

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

Layoutablage und Layoutbenennung

Hat man in der Erstellung des Layouts einen ersten Fortschritt erzielt, ergibt sich beim Speichern schon die nächste Frage: Wo soll das Layout 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. Layouthierarchien 
  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 pdfs abgelegt werden.

Planungszyklen können z.B. folgendermaßen aussehen: 

  • BESTAND ➔ PLANUNG ➔ FREIGEGEBEN ➔ UMGESETZT ➔ BESTAND oder 
  • BESTAND ➔ KONZEPTPLANUNG ➔ GROBPLANUNG ➔ DETAILPLANUNG ➔FREIGEGEBEN ➔ UMGESETZT ➔ BESTAND 

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

  • WERK ➔ HALLE ➔ PRODUKTIONSBERECH/-ABSCHNITT/-ABTEILUNG ➔ ARBEITSPLATZ oder  
  • WERK ➔ WERKSBEREICH/-ABSCHNITT ➔ HALLE ➔ HALLENBEREICH/-ABSCHNITT/-ABTEILUNG ➔ PRODUKTIONSBERECH/-ABSCHNITT ➔ ARBEITSPLATZ 

Variantenbezeichnungen 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)
2D Werksplan Struktur Zeichnung

Fazit

Um ein Layout zu erstellen, braucht es doch mehr als nur eine Software und etwas Zeit. Man sollte sich zum Herangehen und zur Umsetzung im Vorfeld ein paar Gedanken machen, um das Ziel erfolgreich zu erreichen. Ich hoffe, die aufgeführten Punkte dienen als Gedankenstütze und helfen auch Ihnen bei der Erstellung Ihres Layouts.

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Dr. Uwe Günther
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