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Durchgängig digitale Produktentwicklung im Sonderanlagenbau

01  Auf der Basis der Gas- und Dieselmotoren von Caterpillar entwickelt und fertigt Zeppelin Power Systems vollständige Antriebseinheiten

01  Auf der Basis der Gas- und Dieselmotoren von Caterpillar entwickelt und fertigt Zeppelin Power Systems vollständige Antriebseinheiten

02  Der Geschäftsbereich Power Systems fertigt Systeme ­einschließlich der kompletten Peripherie, das heißt mit ­Schaltschrank und elektrotechnischer Ansteuerung

02  Der Geschäftsbereich Power Systems fertigt Systeme ­einschließlich der kompletten Peripherie, das heißt mit ­Schaltschrank und elektrotechnischer Ansteuerung

03  Feeko Harders ist Leiter Konstruktion und Leiter des PLM-Einführungsprojekts bei Zeppelin Power Systems

03  Feeko Harders ist Leiter Konstruktion und Leiter des PLM-Einführungsprojekts bei Zeppelin Power Systems

04  Die Daten der 3D-Schaltschrankkonstruktion aus Eplan Pro Panel können direkt in der eigenen Fertigung verwendet werden, um zum Beispiel Bohrungen in die Panels zu setzen

04  Die Daten der 3D-Schaltschrankkonstruktion aus Eplan Pro Panel können direkt in der eigenen Fertigung verwendet werden, um zum Beispiel Bohrungen in die Panels zu setzen

Flexible und dennoch automatisierte Konstruktion und Fertigung von Sonder­anlagen in ganz unterschiedlichen Losgrößen: Das ist eine typische Industrie-4.0-Aufgabenstellung. In der Konstruktion von Zeppelin Power Systems wird sie unter anderem mit einem durchgängigen Datenfluss und einer engen datentechnischen Anbindung von Elektrokonstruktion und Schaltschrankbau gelöst – auf der Basis von Eplan Electric P8 und Eplan Pro Panel.

Über mangelnde Abwechslung können sich die Elektrokonstrukteure der Zeppelin Power Systems GmbH & Co. KG in Achim bei Bremen nicht beklagen. Wenn sie zum Beispiel die elektrotechnische Integration eines 20-­Zylinder-Gasmotors in ein Blockheizkraftwerk mit 4,4 MW Gesamtleistung (elektrisch/thermisch) abgeschlossen haben, folgt als Nächstes vielleicht die Aufgabenstellung, die Elektro­konstruktion für den Antrieb eines Sonderschienenfahrzeugs oder eines Hafenschleppers für Kreuzfahrtschiffe zu planen (Bild 1).
Das Unternehmen gehört zum Zeppelin-Konzern, der Vertriebs- und Servicepartner von Caterpillar in vielen europäischen und ehemaligen GUS-Ländern ist. Der Geschäftsbereich Power Systems entwickelt und fertigt auf der Basis der Gas- und Dieselmotoren von Caterpillar kundenspezifische Antriebs- und Energiesysteme einschließlich der kompletten Peripherie, das heißt, mit Schaltschrank und elektrotechnischer Ansteuerung (Bild 2). Dabei stellt jedes Projekt andere Anforderungen, und es müssen oft besondere Umgebungsbedingungen und Normenwerke berücksichtigt werden: Das macht die Arbeit in der Entwicklung und Projektierung spannend.
Genau das aber ist eine Herausforderung für den Workflow. Einerseits gilt es den Besonderheiten jedes Projekts gerecht zu werden, andererseits will und soll die Konstruktion nicht bei null anfangen. Deshalb sind die Verantwortlichen bestrebt, die Prozesse zu standardisieren und zu automatisieren. Als Grundlage dient ein modernes Product-Lifecycle-Management-System (PLM), das zurzeit eingeführt wird. Zudem begleiten Projektingenieure nun die einzelnen Projekte von der Planung über Konstruktion und Fertigung bis zur Auslieferung.
Feeko Harders, Leiter Konstruktion und Leiter des PLM-Einführungsprojekts (Bild 3): „Wir haben in den vergangenen zwei Jahren zunächst die mechanische Konstruktion und den Rohrleitungsbau neu strukturiert und unter anderem ein leistungsfähiges 3D-CAD-System eingeführt sowie eine Konstruktionsmethodik, die perfekt zum PLM-System passt.“

Digitalisierung der Elektroplanung
Im nächsten Schritt stand dieselbe Aufgabe für die Elektrokonstruktion an (Bild 4), und Zeppelin Power Systems entschied sich für die Einführung von Eplan Electric P8 sowie – für die 3D-Schaltschrankplanung – von Eplan Pro Panel. Ziel war es hier, keine „halben Sachen“ zu machen, sondern die Vorteile moderner CAE-Technologie möglichst umfassend zu nutzen. F. Harders: „Natürlich können wir als Fertiger von komplexen Antriebssystemen für ganz unterschiedliche Anwendungsfelder die Konstruktion nicht vollständig automatisieren. Aber wir können im digitalen Raum planen, das Datenmodell sukzessive verfeinern und Doppelarbeiten vermeiden. Das ist uns gelungen.“
Zu den Arbeitserleichterungen gehört unter anderem der Zugriff auf das Eplan Data Portal. Elektrokonstrukteur Gerd Schnirring: „Das Portal nutzen wir intensiv und integrieren die Daten in unsere Konstruktionen. Das spart sehr viel Zeit im Bereich der Stammdatenpflege.“ Auch das parallele Entstehen von Stücklisten und anderen Dokumenten gibt mehr Raum für kreatives Arbeiten. F. Harders: „Wir konzentrieren uns auf das Wesentliche.“
In Kürze wird über das PDM-System (Produkt-Daten-Management) auch die Verbindung zu den kaufmännischen Daten, das heißt, zum ERP-System von Zeppelin Power Systems, geschaffen. Dann ist der Informations- und Datenfluss im Unternehmen vollkommen durchgängig – angefangen mit den ersten Vorplanungsrunden, an denen Projektmanagement, Konstruktion und Fertigung teilnehmen, und weiterführend mit Einkauf, Bestandsverwaltung und Vertrieb.

Schaltschrankbau wird automatisiert
Die Verbindung von Elektrokonstruktion und Fertigung ist im Schaltschrankbau besonders deutlich, den Zeppelin ­Power Systems im eigenen Hause erledigt. F. Harders: „Aus den 3D-Daten von Eplan Pro Panel generieren wir die Datensätze für die Bohrschablonen. Der externe Dienstleister für die Kabelkonfektionierung erhält ebenfalls einen Eplan-Datensatz und liefert am folgenden Tag die Kabelbäume.“
Allein in der Verdrahtung, so haben die Verantwortlichen ermittelt, reduziert sich der Zeitaufwand um rund 70 %, was unter anderem im halb automatisierten Routing begründet ist. Die verkürzten Durchlaufzeiten kann man gut nutzen, denn das Unternehmen ist bestens ausgelastet.
Mit den bisherigen Ergebnissen der neuen Software und der veränderten Methodik ist Zeppelin Power Systems rundum zufrieden, weist jedoch darauf hin, dass der Produktivitätsgewinn umso größer ist, je mehr in die Planung – zum Beispiel in das Hinterlegen von Makros für die elektrotechnischen Funktionen einzelner Motorenbaureihen – investiert wird. F. Harders: „Das ist charakteristisch für alle Industrie-4.0-Projekte, wobei sich der Aufwand bei Eplan noch in Grenzen hält.“
Auch zur Zusammenarbeit mit Eplan gibt es positive Rückmeldung: „Nach wenigen Consulting-Tagen konnten wir bereits mit dem System arbeiten. Eplan hat sich in der Testphase sehr kulant gezeigt, und auch mit dem Support sind wir sehr zufrieden.“ Als weiterer Vorteil wird die Kompatibilität der Daten angesehen: „Da viele unserer Kunden ebenfalls mit Eplan konstruieren, können sie die von uns generierten Daten weiter nutzen. Außerdem ist es beim ­Recruitment von Konstrukteuren hilfreich, mit Eplan als dem marktführenden System zu arbeiten.“

Fazit
Nachdem Eplan Electric P8 vollständig eingeführt wurde, die Pilotphase für Eplan Pro Panel abgeschlossen wurde und die Vorbereitungen für die ERP-Anbindung des PDM-Systems laufen, kann F. Harders eine positive (Zwischen-)Bilanz ziehen: „Für uns wird sich das Investment in neue CAD- und PLM-Software schnell rechnen. Die Konstrukteure konzentrieren sich aufs Wesentliche, sie arbeiten artikelbasiert und nutzen vorhandene Daten zum Beispiel aus dem Eplan Data Portal und den Makros. Wir können sehr viel schneller den Schritt von der Konstruktion in die Fertigung vollziehen und vor allem im Schaltschrankbau sowie in der Verdrahtung auch schneller fertigen. Wenn wir dann in Kürze die CAD-Daten über das PDM-System mit dem ERP verbinden, in dem die Metadaten von mehr als zwei Millionen Komponenten gespeichert sind, haben wir einen vollständig durchgängigen Datenfluss realisiert und werden nochmals deutlich effizienter arbeiten.“ (mh)

Thomas Michels ist als Leiter Produktmanagement bei der Eplan Software & Service GmbH & Co. KG in Monheim am Rhein tätig. info@eplan.de

Thomas Michels ist als Leiter Produktmanagement bei der Eplan Software & Service GmbH & Co. KG in Monheim am Rhein tätig. info@eplan.de