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Schaltschrank-Unikate effizient fertigen

Bild 1. Die meisten der Schaltschränke, die pro Jahr das Siemenswerk in Chemnitz verlassen, werden in geringen Stückzahlen gefertigt

Bild 2. Für das Engineering der Schaltanlagen setzt Siemens 3-D-Daten der Bauteilebibliothek Ricad-3D und Eplan Cabinet für die Stromlaufplanung ein

Bild 3. Hans-Peter Kasparick (links), Leiter Process Engineering, und Olaf Günther, Leiter Applications and Systems Solutions, bei Siemens WKC in Chemnitz

Bild 4. Ricad unterstützt wirkungsvoll die Effizienz und Produktivität in der Anlagenplanung, unabhängig vom verwendeten CAD-System. Die elektrische Planung und der mechanische Ausbau eines Schaltschranks werden in Eplan Cabinet in einem integrierten Workflow zusammengeführt

Ganz oben auf der Prioritätenliste von Unternehmen steht die effiziente Gestaltung von Planungs- und Fertigungsprozessen. Dass dies nicht nur für Standardlösungen, sondern auch für individuelle Lösungen möglich ist, zeigt Siemens mit seinen Schaltschrank-Unikaten. Ausschlaggebend für die kurzen Lieferzeiten bei einem hohen Qualitätsstandard ist die Verfügbarkeit von hochwertigen 3-D-Stammdaten von Rittal in Verbindung mit Engineering-Tools von Eplan .

Das Siemens Werk für Kombinationstechnik Chemnitz& entwickelt, fertigt und vertreibt Schaltschränke für Hersteller von Produktions- und Werkzeugmaschinen sowie industriellen Transportsystemen. Es ist ein Unikat-Lieferant, der trotz individueller Auftragsfertigung kurze Lieferfristen und hohe Qualität bietet (Bild 1). Das erfordert eine hoch effiziente Planung und Fertigung. Siemens hat deshalb viel Detailarbeit in den Aufbau eines durchgängigen Informationsflusses gesteckt, der bereits beginnt, sobald der Kunde die ersten Unterlagen des Projekts bereitstellt.

Das Ziel ist es, die Prozesse effizient zu gestalten, Durchlaufzeiten zu reduzieren und damit die Kosten zu senken. Um dies sowohl für das Engineering der Schaltanlagen als auch für den kompletten Stromlaufplan zu erreichen, setzt Siemens auf 3-D-Bauteilebibliotheken von Rittal [2] und Engineering-Tools von Eplan. Das gilt sowohl für die Projektierung im Elektro-Engineering mit Eplan Electric P8 als auch für die Kombination der 3-D-Bauteilebibliothek Ricad-3-D mit der Projektierungssoftware für das Schaltschrank-Engineering Eplan Cabinet (Bild 2). „Der Hauptgrund, warum wir Produkte von Rittal wie Schaltschranksysteme, Klimageräte und Stromverteilungstechnik einsetzen, ist die Verfügbarkeit von 3-D-Daten in Verbindung mit der Kopplung an Engineering-Tools wie Eplan Cabinet und Eplan Electric P8,“ erklärt Hans-Peter Kasparick (Bild 3), Leiter Process- und Systems-Engineering bei Siemens. Darüber hinaus arbeitet man in Chemnitz auch mit dem Software-Tool Rittal Therm. Mit diesem Berechnungsprogramm für Kühlgeräte lässt sich die Schaltschrankkühlung dem jeweiligen Bedarf genau anpassen.

Durchgängige Lösung: integrativ planen, effizient fertigen
Grundlage für die Projektierung der Schaltschränke mithilfe eines virtuellen Prototypen in 3-D sind die exakt aufeinander abgestimmten Engineering-Werkzeuge Ricad-3-D und Eplan Cabinet. Die enge Kopplung bietet den Vorteil, dass sich der Aufwand für Planung, Konstruktion und Fertigung deutlich reduzieren lässt. So ermöglicht beispielsweise die 3-D-Bauteilebibliothek dem Anwender den direkten Zugriff auf dreidimensional hinterlegte originalgetreue Konstruktionsdaten von Gehäusen, Ausbauteilen und Systemzubehör. Diese stehen auf dem Download-Portal kostenlos als generische Daten für CAD- und CAE-Systeme, wie Eplan Cabinet, Autocad, Inventor, Pro/E, Solid Works und andere zur Verfügung (Bild 4). Damit entfallen viele der typischen Probleme bei Neutralformaten, wie Datenverlust oder das Nichterkennen von logischen Zusammenhängen. Positiv bei diesen Tools ist ebenfalls, dass kein manueller Konvertierungsaufwand erforderlich ist.
Daten, die in Eplan Cabinet aus Ricad-3-D stammen, enthalten nicht nur reine Geometriedaten, sondern zusätzlich das zugrunde liegende System-Know-how von Rittal. Die Spezifikationen zum Systemzubehör und den Anbauteilen sowie den passenden und gültigen Kombinationen sind dabei genauso inbegriffen, wie die zulässigen Montageflächen für den Ausbau und die Bestückung des Schranks.

Dabei umfassen die Daten von Ricad-3-D nicht nur die Rittal Schaltschranksysteme TS, AE und CM sowie deren Systemzubehör, sondern auch die Bediengehäusesysteme Comfort-Panel=, Opti-Panel sowie die Tragarmsysteme CP-L und CP-S. Das 60-mm-Stromsammelschienensystem Riline60 sowie Filterlüfter, Wärmetauscher und Heizungen gehören ebenfalls zur Bibliothek.
Fasst man den Nutzen der beiden Software-Tools für den Schaltanlagenbauer zusammen, so kristallisieren sich drei wesentliche Faktoren heraus: Der erste Punkt ist die Sicherung der Produktqualität, da die Parameter über ein virtuelles Engineering geprüft werden können. Hinzu kommt der normgerechte Einbau der Komponenten. Der zweite Punkt betrifft die Standardisierung und die Reproduzierbarkeit von Unikaten, die sich somit auch zu einem späteren Zeitpunkt wieder abbilden lassen. Der dritte Punkt ist die Produktivität in der Wertschöpfungskette: Störgrößen werden in das Engineering vorgelagert, der Aufbau simuliert und nach Plausibilität überprüft.

Artikel-, Verbindungs- und Drahtlisten auf Knopfdruck
Aufbauend auf den in der Elektrokonstruktion projektierten Schaltplan stellt Eplan Electric P8 alle für den Schaltschrankbau notwendigen Daten, wie Artikel-, Verbindungs- oder Drahtlisten, zur Verfügung. Mit der Software wird in Eplan Cabinet auf Grundlage der Projektdaten aus der Elektrotechnik ein virtueller 3-D-Prototyp des Schaltschranks oder der Anreihung erstellt. Qualifizierte Artikeldaten mit korrekten Abmessungen erlauben eine optimale Dimensionierung und ein bestmögliches Layout innerhalb des Schaltschranks. Intelligente Platzierungshilfen, Kollisionskontrollen und Bauteilüberprüfungen unterstützen den Anwender dabei genauso wie die automatische Einhaltung definierter Mindestabstände zwischen den Komponenten. Daten für die Weiterverarbeitung in der Fertigung und der Montage, zum Beispiel für die maschinelle Fertigung von Bohrungen, Gewinden oder Ausfräsungen, stehen auf Knopfdruck zur Verfügung. Die Dokumentation als Bild ist dabei inklusive.

Bild 5. Mit dem Routing-Modul werden vorkonfektionierte Kabelsätze erstellt

Mechanische Bearbeitung
Ist der Schaltschrank virtuell „konfektioniert“, erfolgt die mechanische Bearbeitung. Hier kommt der Vorteil der durchgängigen Lösung zum Tragen, da sich die NC-Dateien aus Eplan Cabinet heraus auf Knopfdruck generieren lassen. Die Daten werden über definierte Maschinenschnittstellen an die Bearbeitungsmaschinen übergeben: alle Werte für das Bohren, Gewindeschneiden und Fräsen von Löchern und Ausschnitten in Gehäuse und Schrankanbauteile sowie Montageplatten.
Über ein Routing-Programm, das als Modul in Eplan Cabinet integriert ist, werden bei Siemens dann im nächsten Schritt vorkonfektionierte Kabelsätze hergestellt (Bild 5). Dies führt zu einer Einsparung in der Produktion und vereinfacht die Verdrahtung, da die Leitungen nicht nur gelängt und beschriftet sind, sondern auf ihnen zusätzlich die Quelle und das Ziel steht.
Zum weiteren Aufbau einer kompletten Schaltanlage kommen TS8-Schaltschränke, Toptherm-Kühlgeräte und Schienensysteme zur Stromverteilung zum Einsatz. „Rittal bietet mit seinen Schaltschranklösungen ein durchgängiges System mit Zubehör für den weiteren Ausbau, mit dem wir alle Varianten für Stand-alone-Lösungen abdecken können“, erklärt Olaf Günther (Bild 3), Leiter Systemlösungen und Gesamtausrüstung Industrie bei Siemens.

Fazit
Siemens ist es aufgrund der durchgängigen Lösungen von Rittal und Eplan gelungen, die Durchlaufzeiten in der Fertigung zu verringern und die internen Prozesse zu optimieren. Damit bietet das Unternehmen seinen Kunden trotz individueller Fertigung einen hohen Qualitätsstandard bei kurzen Lieferzeiten.

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Autor: Jan-Henry Schall ist Produktmanager Modulare Schaltschranksysteme bei der Rittal GmbH & Co. KG in Herborn.

Autor: Hans-Robert Koch ist bei der Rittal GmbH & Co. KG in Herborn in der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit tätig.