Schaltschrankbau in 3D und hoher Qualität

Vom Schaltschrankbau zur Lösungsfabrik: Das ist das Motto des Siemens-Standortes Chemnitz. Das Werk für Kombinationstechnik Chemnitz (WKC) entwickelt und fertigt dort Elektronikbaugruppen und komplette Schaltschränke – und das mit außerordentlichem Erfolg: Das Werk arbeitet für mehr als 130 nationale und internationale Kunden.

„Von den rund 14 000 Schaltschränken, die pro Jahr das Werk verlassen, werden viele nur in kleinen Stückzahlen im Unikate-Prozess gebaut“, sagt Hans-Peter Kasparick. Für den Leiter Fachaufgaben/Softwareengineering im Siemens-Werk Chemnitz ist in diesen Fällen ein effizientes Planen und Fertigen besonders wichtig. Daher hat Siemens viel Detailarbeit in einen durchgängigen Informationsflusses gesteckt. Er setzt dann an, wenn der Kunde die ersten Unterlagen des Projektes bereitstellt.

Da die Durchlaufzeit in der Schaltschrankfertigung ein entscheidender Faktor ist, prüft Siemens im Vorfeld die Plausibilität der Unterlagen, indem Stückliste und Stromlaufplan abgeglichen werden. Hans-Peter Kasparick: „Unser Ziel ist es, ohne Fehlteile in die Produktion zu gehen, um in der Fertigung Planungs- und Prozesssicherheit zu gewährleisten.“ Zunächst werden die Stücklisten in eine selbst entwickelte, komfortabel zu bedienende Software für die Stücklistenverwaltung und von dort ins SAP-System überführt. Diese Stücklisten kann man dann wiederum – und hier kommt die moderne E-CAD-Technologie ins Spiel – in das Eplan-Electric-P8 – System überführen. Dabei bewährt sich die Datenbankstruktur der neuen Software: Ohne diese Struktur wäre die Interaktion von E-CAD und ERP (Enterprise Ressource Planning) nicht so einfach realisierbar.

Im nächsten Schritt überführen die Siemens-Ingenieure den Stromlaufplan in technologische Fertigungsunterlagen. Eine davon ist der mechanische Aufbauplan der Schaltausrüstung. Früher geschah das in 2D-Technik, jetzt arbeitet man, ausgehend von den Daten, dreidimensional mit Eplan Cabinet. Diese auf der neuen Plattform aufbauende Software wurde speziell für das Projektieren von Montageplatten und Schaltschränken entwickelt. Die intuitive Oberfläche und die intelligenten Engineering-Werkzeuge erleichtern dem Ingenieur dabei die Arbeit. Kabelkanäle, Tragschienen, Klemmen oder Schütze können einfach per Mausklick platziert werden. Dabei berücksichtigt das System Mindestabstände und Sperrflächen: Eine Online-Kollisionskontrolle vermeidet Fehler in der Platzierung. Das Basismodul kann um zusätzliche Funktionen wie für das Routen und für das Generieren von Fertigungsdaten für die mechanische Bearbeitung ergänzt werden.

Das Engineering in der dritten Dimension ist schon deshalb sinnvoll, weil die Schaltschränke immer komplexer werden. Zunehmend werden Komponenten an Baugruppen, an Türen, Boden und Seitenwänden vorgesehen. Die 3D-Ansicht vermeidet dabei Kollisionen und sichert die konstruktiv vorgegebenen Freiräume der einzelnen Komponenten ab. Fast noch wichtiger ist ein zweites Argument: Aufgrund des begrenzten Bauraums und der immer höheren Leistung der Komponenten muss man die thermische Konstruktion und die Wärmeabfuhr stärker berücksichtigen. Aus diesem Grund beschäftigt sich das im Chemnitzer Werk etablierte „Technical Competence Centre Cabinet Cooling” ausschließlich mit dieser Problematik. Als Dienstleistung werden gemeinsam mit dem Kunden thermische Lösungen erarbeitet, Optimierungen und Messungen realisiert sowie Typprüfungen von Umweltspezifikationen durchgeführt.

Da ist es hilfreich, dass Eplan Cabinet über eine Schnittstelle zu der von Siemens genutzten Thermosimulations-Software verfügt, mit der man die Wärmeverteilung und -ableitung im Schaltschrank nachbilden kann. Voraussetzung dafür ist allerdings eine 3D-Innenansicht des Schaltschrankes, die die Software liefert. Der Ingenieur kann dann eine Umgebungstemperatur eingeben und errechnen, ob der geplante Aufbau aus thermischer Sicht in Ordnung ist.

Die zentrale Artikelverwaltung der Plattform ist für Siemens ein echter Vorteil. Hans-Peter Kasparick: „Für uns steckt das größte zu erschließende Potenzial im Engineering.“ Viele Zukaufprodukte sind bereits in Eplan hinterlegt, weitere werden folgen: Die Vorzugslieferanten sind aufgefordert, 3D-Daten mit Abmessungen oder Befestigungspunkten zu liefern, die in die Datenbank eingespeist werden.

Siemens delegiert die mechanische Bearbeitung der Schaltschränke an Zulieferer in der Region. Sie erhalten mit dem Schaltschrank eine NC-Datei, die sie in ihre Maschine laden und die exakten Daten für das Bohren und Lasern von Löchern und Ausschnitten sowie für die Fertigung von Montageplatten enthält: So wachsen Mechanik und E-CAD zusammen.

Für die nahe Zukunft hat sich das Siemens-Werk Chemnitz die Integration weiterer Prozessschritte in die E-CAD-Software vorgenommen. Zum Beispiel will man vorkonfektionierte Leitungen einsetzen, die über ein Routing-Programm geplant werden. Das wird die Durchlaufzeiten weiter verkürzen. Darüber hinaus gibt es auch „weiche“ Faktoren, die für die 3D-Schaltschrankplanung sprechen. Hans-Peter Kasparick: „Die 3D-Ansicht ist ein gutes Marketing-Instrument: Der Kunde sieht frühzeitig sein Produkt und kann sich das Aussehen des Schaltschranks besser vorstellen – das ist auch deshalb wichtig, weil Design-Aspekte im Maschinenbau an Bedeutung gewinnen.“ Für Kunden, die es ganz genau wissen wollen, bietet Siemens einen zusätzlichen Service: Über eine Webcam können sie den aktuellen Status ihres Schaltschrankes besichtigen und technische Details im Aufbau erörtern.

Peter Hintemann Produktmanager, Eplan Software & Service GmbH, Monheim

Kundenspezifisches Modul erleichtert das Engineering