Mit einem Investitionsvolumen von rund 300 Millionen Euro ist das neue Schiffshebewerk Niederfinow ein entscheidendes Bauwerk für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV). Um die hochkomplexe Anlagentechnik fehlerfrei und termingerecht in Betrieb zu nehmen, vertraute das Wasserstraßen-Neubauamt Berlin (WNA Berlin) beim neuen Schiffshebewerk Niederfinow auf die Virtuelle Inbetriebnahme. Erfahren Sie, wie WinMOD als digitaler Zwilling funktionale Risiken minimierte und die Softwarequalität für dieses Großprojekt von Grund auf sicherstellte.
Auf einen Blick (TL;DR)
Das neue Schiffshebewerk Niederfinow erfordert höchste Sicherheitsstandards und die Verarbeitung von ca. 6.000 I/O-Signalen. Eine physische Inbetriebnahme barg das Risiko massiver Zeit- und Kostenüberschreitungen durch späte Fehlererkennung auf der Baustelle. Durch die Virtuelle Inbetriebnahme mit WinMOD wurde ein vollfunktionaler digitaler Zwilling für das Schiffshebewerk Niederfinow geschaffen, der das reale Verhalten der Anlage in Echtzeit emuliert. Die gesamte Steuerungssoftware konnte so vorab erfolgreich getestet werden, was zu deutlich verkürzten Werksabnahmen und einer risikofreien Schulungsumgebung für das Personal führte.
Hohe Risiken und enorme Komplexität bei der physischen Inbetriebnahme
Die physische Inbetriebnahme einer realen Anlage kann immer erst nach deren kompletter baulicher Fertigstellung erfolgen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Hardware bereits verbaut. Wenn unvorhergesehene Fehler am neuen Schiffshebewerk Niederfinow erst in dieser späten Phase auf der realen Anlage erkennbar geworden wären, hätte dies unweigerlich zu erheblichen Mehraufwendungen und Kosten geführt. Insbesondere Nacharbeiten oder der Austausch einzelner Anlagenkomponenten sind bei einem Projekt dieser Dimension mit einem immens hohen baulichen und zeitlichen Aufwand verbunden.
Tausende Signale und höchste Sicherheitsanforderungen
Das Ersatzneubau-Projekt Schiffshebewerk Niederfinow ist technologisch und funktional äußerst anspruchsvoll. Der Antrieb des Troges erfolgt über vier Ritzel und fest montierte Zahnstockleitern, während die Trogsicherung über vier in Mutterbackensäulen mitlaufende Drehriegel realisiert wird. Ein mechanischer und ein elektronischer Gleichlauf sichern die vier massiven Trogantriebe ab. Die Steuerung all dieser Komponenten – inklusive diverser Tore und Hilfsanlagen – erfolgt über eine zentrale Sicherheits-SPS sowie 25 dezentrale Anlagen-SPS’n.
Zusätzlich sind vier dezentrale Vor-Ort-Bedienebenen mit ca. 20 Anzeigepanels in das Prozessleitsystem eingebunden. Insgesamt müssen dabei ca. 6.000 I/O-Signale (Ein-/Ausgangssignale) aus der Antriebs- und Messtechnik verarbeitet werden. Diese extrem hohe Komplexität, gepaart mit den strengen Sicherheitsanforderungen, beinhaltete einen massiven Testbedarf auf der Baustelle des Schiffshebewerks Niederfinow.
DIE LÖSUNG
Virtuelle Inbetriebnahme mit dem WinMOD-System
Um diese immensen Risiken für das Schiffshebewerk Niederfinow von vornherein auszuschließen, beauftragte das WNA Berlin die Erstellung eines vollfunktionalen digitalen Zwillings (Anlagensimulationsmodells) für die Virtuelle Inbetriebnahme.
Das Anlagensimulationssystem WinMOD ersetzte hierbei das reale zu steuernde System durch ein virtualisiertes System mit einer Verhaltenssimulation in Echtzeit. Die Simulation umfasste die gesamte Antriebs- und Sensorebene, was das elektrische, mechanische und hydraulische Verhalten von Aktorik und Sensorik lückenlos abbildete. Angeschlossen wurde dieses Modell über simulierte PROFIBUS- und PROFINET-Netzwerke. Durch eine detaillierte dreidimensionale Darstellung der Visualisierung von Signalen, Reaktionen und Zeitverläufen wurde das Verhalten der gesamten Anlage deutlich transparenter und für die Ingenieure wahrnehmbar.
Die komplette Software – also die entwickelten Programme für die speicherprogrammierbaren Steuerungen, die Bedienpanels und das Prozessleitsystem – wurde so im Vorfeld intensiv geprüft, lange bevor die Montage der Anlagenbauteile (Schaltschränke) am Schiffshebewerk Niederfinow erfolgte. WinMOD ermöglichte es, unvorhergesehene Fehler frühzeitig aufzudecken, sämtliche Betriebsarten detailliert abzubilden und die Folgen von Fehlbedienungen sowie allen denkbaren Störsituationen gefahrlos zu simulieren.
Expertenstimme aus dem Projekt
„Die virtuelle Inbetriebnahme ist ein sehr wirkungsvolles Instrument zur Qualitätssicherung der Software, sowohl für die Bau- als auch für die Inbetriebsetzungsphase des neuen Schiffshebewerks Niederfinow. Ein erhöhtes Risiko von Fehlbedienungen und Fehlabläufen wird aufgrund der virtuellen Inbetriebnahme ausgeschlossen.“
Dipl.-Ing. Frank Ulrich
Ehemaliger Sachgebietsleiter beim Wasserstraßen-Neubauamt Berlin
FAZIT
Nachhaltiger Erfolg für das Schiffshebewerk Niederfinow durch WinMOD
- Verkürzte Abnahmen: Der erfolgreiche Softwaretest am Simulationsmodell war die Freigabevoraussetzung für die Testungen im Werk, was dank der herausragenden Softwarequalität zu deutlich verkürzten Werksabnahmen und Inbetriebnahmen für die einzelnen Anlagenteile führte.
- Risikofreie Schulungen: Da der digitale Zwilling voll funktionsfähig parallel zum Schiffshebewerk Niederfinow betrieben wird, konnte das Bedienpersonal bereits vorab intensiv und völlig risikofrei geschult werden.
- Zukunftssicheres System: Der digitale Zwilling steht dem Bedien- und Wartungspersonal auch künftig für regelmäßige Übungen und die Vorbereitung auf den praxisnahen Betrieb der Anlage zur Verfügung.
- Grundlage für Updates: Für eventuell notwendige Softwareänderungen durch technische Anpassungen oder das Ändern von Parametern bleibt das auf WinMOD basierende Softwareprüfsystem als bewährte Grundlage dauerhaft nutzbar.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Schiffshebewerk Niederfinow
Was ist das neue Schiffshebewerk Niederfinow?
Es handelt sich um einen Ersatzneubau für das historische Hebewerk, der von der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) mit einem Investitionsvolumen von rund 300 Millionen Euro realisiert wurde. Es gewährleistet den zuverlässigen Weiterbetrieb der Wasserstraße und ermöglicht die Passage wesentlich größerer Fahrzeuge mit Abmessungen von bis zu 110 m Länge, 11,45 m Breite und 2,80 m Abladetiefe.
Was ist der Unterschied zwischen Schiffshebewerk und Schleuse?
Eine Schleuse überwindet Höhenunterschiede, indem eine feststehende Kammer mit Wasser gefüllt oder entleert wird, wodurch das Schiff aufschwimmt oder absinkt. Ein Schiffshebewerk hingegen ist ein Aufzug für Schiffe: Es transportiert das Schiff mitsamt dem Wasser in einem riesigen beweglichen Trog mechanisch nach oben oder unten. Hebewerke werden meist bei großen topografischen Höhenunterschieden eingesetzt, da sie diese deutlich schneller und mit weitaus weniger Wasserverbrauch überwinden können als herkömmliche Schleusensysteme.
Wie funktioniert das Schiffshebewerk in Niederfinow?
Das neue Bauwerk ist funktional als Senkrechthebewerk mit einer Gegengewichtsanlage konzipiert. Der wassergefüllte Trog wird mechanisch angetrieben. Dieser Antrieb erfolgt über vier Ritzel und fest am Traggerüst montierte Zahnstockleitern. Zur Trogsicherung kommen vier in Mutterbackensäulen mitlaufende Drehriegel zum Einsatz. Ein mechanischer und ein elektronischer Gleichlauf gewährleisten dabei, dass die vier massiven Trogantriebe absolut synchron arbeiten.
Wo befindet sich das Schiffshebewerk Niederfinow?
Das Schiffshebewerk befindet sich in der Gemeinde Niederfinow in Brandenburg, am Oder-Havel-Kanal. Als zentrales Bauwerk der Havel-Oder-Wasserstraße liegt es nordöstlich von Berlin und stellt eine der wichtigsten schiffbaren Verbindungen zwischen der Havel und der Oder (sowie weiterführend nach Stettin und zur Ostsee) dar.
Wie hoch ist das neue Schiffshebewerk Niederfinow?
Das Bauwerk muss einen enormen Höhenunterschied von rund 36 Metern zwischen der oberen und unteren Haltung des Kanals überwinden. Die architektonische Gesamthöhe der massiven Beton-Pylone liegt bei etwa 55 Metern. Die Durchfahrtshöhe für Schiffe liegt bei 5,25 Metern über dem oberen Betriebswasserstand.
Wann wurde das neue Schiffshebewerk Niederfinow gebaut?
Die bauliche Umsetzung des Großprojekts erstreckte sich über mehr als ein Jahrzehnt, wobei der Hochbau in den 2010er Jahren kontinuierlich voranschritt (ein dokumentierter Bauzustand im Rahmen der baubegleitenden virtuellen Inbetriebnahme datiert auf den März 2019). Nach umfassenden Testphasen und der virtuellen Absicherung der Anlagensteuerung wurde das neue Hebewerk im Oktober 2022 feierlich für den regulären Schiffsverkehr freigegeben.
Ist das Schiffshebewerk Niederfinow noch in Betrieb?
Ja. Das direkt daneben liegende alte Schiffshebewerk befand sich bereits seit 1934 im Betrieb. Durch den Ersatzneubau wird der zuverlässige Weiterbetrieb der Wasserstraße nun langfristig gesichert. Das historische Hebewerk bleibt jedoch als faszinierendes technisches Denkmal vorerst parallel in Betrieb.
Kann man das neue Schiffshebewerk in Niederfinow besichtigen?
Ja, das Schiffshebewerk Niederfinow ist eines der bedeutendsten touristischen Ausflugsziele in Brandenburg. Besucher können die gigantischen Dimensionen beider Bauwerke besichtigen und das dazugehörige Informationszentrum besuchen. Zudem bieten lokale Fahrgastschifffahrten die Möglichkeit, die spektakuläre Fahrt im Trog des Hebewerks live auf dem Wasser mitzuerleben.
