Optimierte Fertigung mit Datenhaltung Schaltanlagenbau mit der „Industrie 4.0“-Brille

Autor / Redakteur: Uwe Scharf, Thomas Weichsel* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Wo lassen sich die Ideen und Konzepte von Industrie 4.0 verwirklichen und welche Branche ist heute schon wie weit? Diese Fragen werden in den nächsten Jahren die aktuelle Diskussion immer wieder bestimmen. Der Steuerungs- und Schaltanlagenbau, bei dem Unikatfertigung und Handarbeit heute noch die Regel sind, scheint als Paradebeispiel nicht prädestiniert zu sein. Doch das ist weit gefehlt..

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Wenn eine Schaltanlage in Betrieb geht, lief zuvor ein Engineering-Prozess mit vielen Schritten ab.
Wenn eine Schaltanlage in Betrieb geht, lief zuvor ein Engineering-Prozess mit vielen Schritten ab.
( Rittal)

Die Zukunftsvision Industrie 4.0 ist seit etwa drei Jahren innerhalb der fertigenden Industrie und dort speziell in der Automatisierungsbranche ein viel diskutiertes Thema. Eine der grundlegenden Ideen hinter Industrie 4.0 – der Begriff symbolisiert die vierte industrielle Revolution – ist das Zusammenwachsen der realen und der virtuellen Welt.

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Auf Basis des „Internets der Dinge“ soll eine intelligente Fabrik entstehen, in der sogenannte Cyber Physical Production Systems (CPPS) eine sehr flexible Produktion ermöglichen. Dabei sollen Verfahren zur Selbstoptimierung und Selbstdiagnose sowie autarke Entscheidungen der CPPS die Produktion und auch die sie umgebenden Prozesse, wie Einkauf und Logistik, insgesamt effizienter machen.

Gleichzeitig erhofft man sich, dass trotz Serienfertigung eine hohe Individualisierung des einzelnen Produktes möglich wird. Im Idealfall verfügt das noch unfertige Produkt beispielsweise über einen RFID-Chip oder Barcode mit allen Informationen, die zur Fertigung notwendig sind.

Am weitest fortgeschrittenen ist diese Technologie heute wohl in der Automobilindustrie, wo trotz Serienfertigung praktisch keine zwei völlig gleichen Fahrzeuge vom Band rollen und alle Prozesse sehr gut miteinander vernetzt sind. Aber auch hier ist noch keine vollständige Umsetzung der Konzepte von Industrie 4.0 realisiert. Denn die Daten auf dem RFID-Chip oder dem Barcode sind nicht mehr mit der ursprünglichen Datenbasis synchronisiert, so dass hier ein gewisser Bruch in der Datenhaltung eintritt.

Schaltanlagenbau nach Industrie 4.0?

Für Unternehmen im Schaltanlagenbau stellt sich die Frage, ob auch Schaltanlagen gemäß den Ideen von Industrie 4.0 produziert werden können. Klar ist: Die Auswirkungen der Zielsetzung von Industrie 4.0 auf das Engineering und die Abläufe in Fertigung und Montage im Schaltanlagenbau sind beträchtlich. Schaltanlagen in der Industrie, wie sie zum Beispiel in der Niederspannungs-Hauptverteilung zum Einsatz kommen, sind heute zwar standardisiert und etwa mit dem Systembaukasten von Rittal modular aufgebaut. Trotzdem ist jede Anlage genau an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst und muss daher individuell geplant und produziert werden.

Zunächst sollte man die Voraussetzungen betrachten, die für eine Industrie-4.0-Produktion notwendig sind.

Die ersten wichtigen Aspekte sind die Virtualisierung des gesamten Engineering-Prozesses und die Integration der Prozesse von der Produktentwicklung bis hin zur Produktion. Dazu gehören ein ganzheitliches Produktdaten-Modell (kaufmännisch, technisch, elektrisch und mechanisch) sowie eine Durchgängigkeit der zu Beginn des Prozesses erzeugten Daten.

Der Engineering-Prozess beim Schaltanlagenbau beginnt mit der Definition der Anforderungen und der anschließenden Elektroplanung. Eine Virtualisierung ist in diesem einen Teilschritt schon seit vielen Jahren Stand der Technik. Die mechanische Planung (zum Beispiel einer Maschine) ist häufig schon im Vorfeld durch den Maschinenbauer erfolgt. Auch hier ist die Virtualisierung unter Verwendung von nativen 3D-Daten mittlerweile Stand der Technik. Rittal stellt zum Beispiel sämtliche Produktdaten M-CAD-kompatibel über die Plattform Partsserver von Cadenas kostenlos zur Verfügung.

Die Elektroplanung findet heute praktisch ausschließlich mit leistungsfähigen CAE-Systemen statt. Um die nachfolgenden Prozesse möglichst effizient zu gestalten, ist es von entscheidender Bedeutung, dass die bei der Elektroplanung erzeugten Daten durchgängig weiterverwendet werden können.

Kommt bei der Elektroplanung beispielsweise Eplan Electric P8 zum Einsatz, kann im Anschluss an die Hardwareplanung ein virtueller 3D-Prototyp für die technologische Umsetzung mit Eplan Pro Panel erstellt werden. Die notwendigen Daten für Gehäuse, Zubehör und Betriebsmittel, die im Schaltschrank eingebaut werden, kommen dabei aus dem Eplan Data Portal, in dem aktuell etwa 370.000 Artikel- und Gerätedatensätze von 57 namhaften Herstellern erhältlich sind. Neben den technischen Daten sind auch die 3D-Grafikdaten der Bauteile vorhanden, die zur Erstellung eines virtuellen Prototypen benötigt werden.

Hier findet der Rittal Anwender in Kürze das vollständige Rittal Portfolio abgebildet – kaufmännischen Daten für Integration in ERP-Systeme und die Anbindung von Einkauf und Logistik in den Gesamtprozess inklusive.

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