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Elektro-CAD bei den Schweizerischen Bundesbahnen

Bild 1. Der Intercity-Neigezug der SBB

Bild 2. Die 132/15-kV-Freiluftschaltanlage im SBB Frequenzumformerwerk Seebach

Bei den Schweizerischen Bundesbahnen sind seit den frühen neunziger Jahren CAD-Produkte im Einsatz. Damals entwickelten die Elektroplaner noch zeichnungsorientiert mit Autocad ihre Stromlaufpläne. Heute kommt eine spezielle Elektro-CAD-Software zum Einsatz, mit der die Effizienz gesteigert wurde. So ist es möglich, mehr Projekte als früher im eigenen Haus zu bearbeiten.

Nach einer Statistik des Internationalen Eisenbahnverbands gehören die Schweizer zu den fleißigsten Bahnfahrern Europas, mit steigender Tendenz. Jeder dritte Arbeitnehmer fährt mit dem Zug zum Arbeitsplatz. 2010 transportierten die Schweizerischen Bundesbahnen täglich rund 950 000 Menschen, 6 % mehr als im Vorjahr (Bild 1).
Auch die SBB Cargo steigerte ihre Transportleistung im gleichen Zeitraum um über 12 %. Ein Viertel des Schweizer Transportmarkts fährt mit den SBB und kommt dabei mit nur 3 % des Energieverbrauchs des schweizerischen Verkehrs aus. Das ist trotzdem kein Grund für die SBB-Manager sich zurückzulehnen: Rund 28 000 Mitarbeiter halten die Netz- und Räderwerke des größten Reise- und Transportunternehmens der Schweiz am Laufen. Es gilt ständig, auf der Hut zu sein, die Kosten niedrig und die Servicequalität hochzuhalten, um wettbewerbsfähig zu bleiben.
Die SBB Infrastruktur, die ein Drittel des SBB-Personals beschäftigt, hat sich die Verbesserung seiner Prozesse und Strukturen in einem Vierjahresprogramm zum Ziel gesetzt. Das Ziel fordert Effizienzverbesserungen von jeder einzelnen Abteilung. Dieser Bereich ist dafür verantwortlich, dass alle Züge pünktlich und sicher auf dem richtigen Gleis ans Ziel gelangen – trotz der europaweit höchsten Auslastung des Schienennetzes.

Zu ihm gehört die SBB Energie mit dem gesamten Komplex der Energieversorgung und deren Planung und Ausführung. Deren technische Abteilungen entwickelt und betreut Produkte und Anlagen, wie die sechs eigenen Wasserkraftwerke, Frequenzumformer, Umrichter, Hochspannungsanlagen, fahrbare Unterwerke (das sind mobile Umspannungswerke als Zweigstellen der Kraftwerke) und dazugehörige Steuerungen (Bild 2). Alle diese Produkte dienen der Energieversorgung der Netze der SBB und von 13 Privatbahnen.

Zwei Jahrzehnte CAD
Seit den frühen neunziger Jahren sind Autodesk-Softwareprodukte bei den SBB im Einsatz. Heute nutzen die Ingenieure und Zeichner in den vielen technischen Abteilungen hunderte von Autodesk Softwarelizenzen, wie Autodesk Inventor, Autocad Mechanical, Autocad, Autocad LT und Autodesk Vault. Im Jahre 1996 beschaffte die Abteilung SBB Energie, angesiedelt am Standort Zollikofen bei Bern, zeitgleich mit der Einführung von Autocad 13 die damals junge Software Ecscad für die Elektrokonstruktion. Heute sind konzernweit insgesamt 32 Lizenzen dieser Software bzw. dessen Nachfolgerprodukt Autocad Ecscad im Einsatz.
Markus Dietiker ist Planer und Projektleiter bei den SBB, im Geschäftsbereich Energie, und betreut gleichzeitig die Ecscad-Anwendung als einer der ersten und erfahrensten Anwender in Zollikofen. Er ist seit über 20 Jahren im Unternehmen und erinnert sich noch an die Zeit vor der Einführung von Ecscad in den neunziger Jahren.
Damals entwickelten die Elektroplaner noch zeichnungsorientiert mit Autocad ihre Stromlaufpläne. Das war nicht sehr komfortabel und für die großen Projekte der SBB Energie unzureichend. Deshalb warfen die Verantwortlichen die prinzipiellen Fragen auf, ob die Pläne überhaupt intern oder besser extern entwickelt werden sollten, und wenn intern, mit welchem System. Schließlich entschied man sich für die interne Planung, um das Know-how intern zu sichern. Weil damals Autocad im Konzern bereits weit verbreitet war, sollte möglichst eine auf Autocad basierende Lösung gesucht werden. Mehrere Systeme kamen in Betracht.

Am Ende fiel die Wahl auf das damalige Ecscad von Mensch und Maschine, das Autodesk im Jahre 2008 übernahm und seither unter dem Namen Autocad Ecscad weiterentwickelt. Neben dem Industriestandard DWG als Zeichnungsformat unterstützt diese Software eine datenbankorientierte Elektrokonstruktion, die der zeichnungsorientierten konventionellen Arbeitsweise – vor allem bei großen Projekten – überlegen war. Die Planer entwickelten damit die gesamten elektrischen Schemata für die Anlagenleittechnik der Kraftwerke, die Frequenzumformer und Unterwerke der Bahnstromversorgung.
Ihre komplexen Projekte erforderten aufwendige Elektropläne mit oft mehreren 1 000 Blättern, die heute als PDF-Dateien ausgegeben werden und nur noch auf PC sinnvoll zu lesen sind. Autocad Ecscad erschien damals als Lösung, die den gestellten Anforderungen am besten gerecht wurde.

Systematische Einführung
„Autocad Ecscad war ein relativ junges Produkt, die Herstellerfirma war klein und die SBB hatten direkten Kontakt zu den Entwicklern und Einfluss auf die Funktionalität der Software“, erzählt M. Dietiker. „Wir fingen damals mit zwei Arbeitsplätzen an und steckten viel Aufwand in die Vorbereitung und Anpassung des Systems an unsere Bedürfnisse. Wir erstellten zunächst Symbole und Makros, passten auch die Datenbank an. Am Anfang stand die Erstellung der Stromlaufpläne im Mittelpunkt, später kamen Funktionsschemata wie die Klemmenpläne und Kabelpläne, die Artikeldatenbank und mehr dazu.“
In regelmäßigen Anwenderworkshops tauschten die SBB-Ingenieure Erfahrungen mit den Entwicklern aus und definierten so ihre Anforderungen an die Software. Mittlerweile sind 15 Jahre vergangen und der Funktionsumfang steigerte sich mit jeder neuen Version. „Im gleichen Maße wuchs der Bedarf an Rechnerleistung und Hauptspeicherausstattung unserer Systeme. Beim Hauptspeicherbedarf stecken wir heute kaum mehr hinter den 3-D-Anwendern zurück“, meint M. Dietiker.
Standarddokumente, wie Deckblätter, Inhaltsverzeichnisse, Übersichten, mechanische Aufbaupläne, Stromlaufpläne, grafische Darstellungen der Betriebsmittel, Klemmenpläne, Stücklisten und Bestelllisten, erzeugt heute Autocad Ecscad für die SBB-Techniker mit mehr oder weniger Aufwand automatisch.

Alte Anlagenteile integrieren
Teilweise müssen bei den SBB 60 Jahre alte, langlebige Apparate und Komponenten in neue Anlagen integriert werden. Das bedeutet, dass alte Zeichnungen, die noch von Hand erstellt wurden, neben den neuen Plänen heranzuziehen sind. Sie werden gelegentlich neu gezeichnet, meist jedoch als Blackbox dargestellt, mit einem Verweis auf die alten Dokumente. Der Aufwand, alte Anlagen neu zu zeichnen, lässt sich nur selten rechtfertigen.
Neu erstellte Zeichnungen werden dabei immer in den Sprachen Deutsch, Französisch und Italienisch abgelegt. Dabei ist die mehrsprachige Textdatenbank von Autocad Ecscad eine Hilfe, die fremdsprachige Texte verwalten und gleichzeitig bis zu drei Fremdsprachen darstellen kann. „Wir arbeiten mit nummerierten Standardtexten. Jedes Beschriftungselement tragen wir mit einer Nummer auf der Zeichnung ein, die als Referenz auf die Textelemente in der Datenbank dient. Neben dieser Textdatenbank gehören die zugehörige Symbolbibliothek, die Artikeldatenbank, das Normschema und die CAD-Pläne zu den Bestandteilen eines Projekts und müssen jeweils vom Planer definiert werden“, erklärt der SBB-Ingenieur.

M. Dietiker konstruiert auch selbst. Er leitet die Anwenderkonferenzen und organisiert regelmäßig Schulungen mit dem betreuenden Autodesk-Partner, die auf die Bedürfnisse der SBB abgestimmt sind. Aktuell geht es in Schulungen darum, die Effizienz der Mitarbeiter zu verbessern, um den hochgesteckten Zielen der Bereichsleitung gerecht zu werden. „Wir arbeiten daran, unsere Arbeitsmethoden zu optimieren, damit wir die Qualität und die Effizienz steigern und gleichzeitig die Kosten senken können“, erläutert
M. Dietiker, dem bewusst ist, dass Autocad Ecscad heute schon den Anwender unterstützt, Fehler zu vermeiden und Zeit zu sparen. „Früher gab es beispielsweise oft Übertragungsfehler beim Erstellen von Listen aus den Zeichnungen. Dieser manuelle Aufwand und die Fehlerquelle entfallen vollständig, weil das System diese Listenauszüge automatisch auf Knopfdruck erzeugt“, erinnert er.
Jeder Elektrokonstrukteur bei den SBB trägt einen großen Anteil der Verantwortung am Gesamtprojekt, von der Planung, über die Ausschreibung, Installation, bis zur Inbetriebnahme. Große Projekte laufen bei den SBB in der Regel über mehrere Jahre, wobei der Projektverantwortliche kleinere Projekte oder Störungsbehebungen neben seinem Hauptprojekt ebenfalls bearbeitet.

Weniger Projekte extern vergeben
Ohne das Elektro-CAD-System zu arbeiten, ist heute bei den SBB nicht mehr denkbar. „Wir bearbeiten heute in unserer Abteilung zwei- bis viermal mehr Projekte. Diese wurden früher an externe Büros vergeben, um alle zu bewältigen“, stellt der Projektleiter fest und meint: „Trotzdem sind wir überzeugt, durch Optimierung unserer Arbeitsprozesse die Effizienz steigern zu können.“ Er ist optimistisch, zusammen mit dem Partner Tinline noch Optimierungspotenzial zu identifizieren.
M. Dietiker schätzt seine Arbeit mit dem intelligenten CAD-System, das ihm viele Routinearbeit abnimmt, aber auch die Montagekontrollen und die Möglichkeit, immer wieder vor Ort mitzuerleben, wenn eine Anlage in Betrieb geht.

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Autor: Dr. Philipp Grieb ist als freier Fachjournalist in Taufkirchen tätig.