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Schaltschrank 4.0

Wie der Schaltschrankbau der Zukunft aussieht

| Redakteur: Katharina Juschkat

Im Schaltschrankbau lässt sich noch vieles optimieren, stellt eine Studie der Universität Stuttgart fest. Wie mit dreidimensionalem Engineering und digitalen Konstruktionszeichnungen Zeit und Kosten gespart werden können.

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Mithilfe von funktionsorientiert aufgebauten, modularen Stromlaufplänen könnten Unternehmen bei ihrem Engineeringprozess bis zu 45 % der benötigten Zeit einsparen, schätzen die Stuttgarter Wissenschaftler.
Mithilfe von funktionsorientiert aufgebauten, modularen Stromlaufplänen könnten Unternehmen bei ihrem Engineeringprozess bis zu 45 % der benötigten Zeit einsparen, schätzen die Stuttgarter Wissenschaftler.
( Bild: gemeinfrei / CC0 )

Wie werden Schaltschränke gefertigt – und was lässt sich optimieren? Ein Stromlaufplan (SLP) umfasst im Durchschnitt 320 Seiten – die durchschnittliche Verdrahtungszeit auf SLP-Basis beträgt 54 Stunden und damit 49 % der gesamten Fertigungszeit. 16,74 Stunden werden bei durchschnittlich 500 Drähten pro Schaltschrank allein für das Lesen der Dokumente aufgewendet. Das sind Ergebnisse des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW).

Modulare Stromlaufpläne sparen fast 50 % Zeit

Unternehmen, die heute projekt- oder aufgabenorientiert arbeiten, können durch den Umstieg auf funktionsorientiert aufgebaute, modulare Stromlaufpläne bei ihrem Engineeringprozess bis zu 45 % der benötigten Zeit einsparen, schätzen die Wissenschaftler auf Grundlage der Daten. Stromlaufpläne und Konstruktionszeichnungen müssen dafür in modulare und funktionale Einheiten unterteilt werden. Diese Einheiten wiederum müssen nur einmal konstruiert und geprüft werden, um anschließend ohne weitere Prüfung verwendet werden zu können. Lediglich eine funktionale Betrachtung ist noch notwendig – beispielsweise um zu klären, ob ein oder zwei Drucksensoren gewünscht sind. Der nächste Schritt, die Einführung von Optionstechniken und Produktkonfiguratoren, weist laut ISW-Studie ein Einsparpotenzial von rund 40 % auf.

Dreidimensionales Engineering für schnellere Planung

92 % der Studienteilnehmer setzen immer noch zweidimensionales Engineering ein. Prof. Alexander Verl, Leiter des Instituts für Steuerungstechnik, sagt: „Generell stellt sich die Frage: Warum werden im Engineering noch zweidimensionale Konstruktionspläne erzeugt, wenn die Fertigung eines Schaltschrankes ohnehin in drei Dimensionen erfolgt?“ Bis zu 35 % der Engineeringzeiten und bis zu 22 % der Fertigungszeiten könnten laut Verl eingespart werden, da den Konstruktionsplänen blind vertraut werden könnte.

55 % Prozent der Fertigungszeit, führt die ISW-Studie weiter aus, lassen sich in der mechanischen Bearbeitung einsparen, wenn digitale Konstruktionszeichnungen zum Beispiel zur Bearbeitung der Montageplatte und der Korpuswände des Schaltschranks genutzt werden. Immerhin 90 Prozent weniger Zeitaufwand fallen bei der elektrischen Bestückung an, wenn digitale Schaltschrankmodelle für eine Vorkonfektionierung der Klemmen genutzt werden

Tipp: Anwendertreff Maschinenkonstruktion Verfügbarkeit und Produktivität, Flexibilität, Adaptivität – diese Ziele erreichen Konstrukteure und Entwickler bis heute mithilfe klassischer Technologien und Methoden. Doch angesichts zunehmender Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen und Anlagen stellt sich die Frage: Wo bieten sich neue Maschinenkonzepte an, wo spielen bewährte Technologien ihre Stärken auch in Zukunft aus? Der Anwendertreff Maschinenkonstruktion will diese Fragen klären und konkrete Lösungsansätze aufzeigen.
Zum Programm: Anwendertreff Maschinenkonstruktion

Trends im Schaltschrankbau

Weiterhin befasst sich die Studie „Schaltschrankbau 4.0“ mit Trends wie Fließfertigung contra Nestfertigung, Auslagerung und innerbetriebliche Fertigung und multimediale Endgeräte. Thematisiert wird auch die Notwendigkeit von mehr Logik und Intelligenz angesichts einer zunehmend vernetzten Produktionsumgebung, der eine große Anzahl dezentraler Schaltschränke mit mehr Teilevielfalt und Betriebsmitteln gegenübersteht.

Das vierköpfige Forscherteam analysierte für die Studie zunächst die gängige Praxis des Schaltschrankbaus in zwölf deutschen Unternehmen. Um die aktuelle Lage möglichst repräsentativ beschreiben zu können, wurden kleine Maschinen- und Anlagenbauer in der Untersuchung ebenso berücksichtigt wie Großunternehmen. Die komplette Studie kann gegen eine Anmeldung kostenlos bei Eplan heruntergeladen werden.

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