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Industrialisierung im Schaltschrankbau

Balance zwischen Flexibilität und Wirtschaftlichkeit

Der Schaltschrankbau steht in puncto Fertigung und Kosten vor großen Herausforderungen. Die Prinzipien der industriellen Linienfertigung können hier Abhilfe schaffen und Mehrwerte erzeugen. Einspar- und Beschleunigungspotenziale verspricht das enge Zusammenspiel von Fertigungsprozessen und Informationsmanagement.

Bild: Phoenix Contact

Die Fertigungsabläufe im Schaltschrankbau stehen zunehmend im Fokus: Der Bereich umfasst häufig Projekte auf dem kritischen Pfad bei der Erstellung von Maschinen und Anlagen und dient so traditionell als Wegbereiter und Impulsgeber. Obwohl installierte Basiskomponenten der Modularität und dem Baukastenprinzip entsprechen, ist der Schaltschrankbau durch einen vergleichsweise geringen Automationsgrad gekennzeichnet. Die Fertigung im Schaltschrankbau geschieht überwiegend in der Werkstatt. Die Stückzahlen fallen im Sinne einer Serienfertigung häufig gering aus. Eine Fließfertigung gibt es nur selten und für einige Prozessschritte gar nicht. Hintergrund sind historisch gewachsene organisatorische und technische Strukturen sowie der Zwang zur Losgröße-Eins-Fertigung. Bestehenden Lösungen zur Automation im Schaltschrankbau sind häufig Insellösungen:

  • Für die Bearbeitung und Konfektionierung der Schaltschrank-Rückplatten gibt es etablierte Systeme.
  • Für die Konfektionierung von Tragschienen gibt es überwiegend teilautomatische Systeme.
  • Die Bestückung mit Komponenten geschieht überwiegend manuell.
  • Die Kennzeichnung von Komponentenfür die Tragschiene erfolgt üblicherweise mit Markierungsschildern. Mittels Drucksystem wird die Beschriftung aufgedruckt. Der Automationsgrad ist gering.
  • Die Bestückung mit Zubehör erfolgt manuell.
  • Die Konfektionierung von Leitungen erfolgt mit maschinellen Lösungen.
  • Für Einzelader-Verdrahtung fehlt noch eine wirtschaftliche, maschinelle Lösung.
  • Die Bestückung und Verdrahtung erfolgt vornehmlich manuell.

Prinzipien der Linienfertigung schaffen Mehrwert

Der zunehmende Kostendruck bei gleichzeitig wachsender Komplexität erfordert ein durchgängiges Fertigungskonzept. Dieses muss produkt-, prozess- und organisationsübergreifenden Grundprinzipien entsprechen, die eine Reduzierung der Produktionskosten ermöglichen und gleichzeitig einen Mehrwert für den Kunden schaffen, etwa minimale Durchlaufzeiten, geringe Fehleranteile oder hohe Varianz. Die Grundprinzipien sind, neben Anforderungen bezüglich Stabilität, Robustheit und Transparenz der automatisierten Prozesse:

  • ‚Lean Design‘: Systematisches Variantenmanagement bereits in der Engineering-Phase, das die Vielfalt der Komponenten, die installiert werden, reduziert.
  • ‚Design to Manufacture‘: Automatisierungsgerechte Gestaltung der zu fertigenden Produkte und ihrer Teilbaustein.
  • ‚Lean Manufacturing‘: Wandlungsfähige Linienfertigungs-Konzepte, Trennung von Logistik und Fertigung sowie produktionsgerechte Materialbereitstellung
  • ‚One-Piece-Flow‘: Fähigkeit der Maschinen, mit digitalen Auftrags- und Artikeldaten automatisierte Prozesseinstellungen vornehmen zu können.
  • ‚Single Minute Exchange of Die‘ (SMED): Paralleles Rüsten während der Hauptzeit.

Eine besondere Herausforderung stellt das Spektrum der Komponenten dar. Ihre Varianz muss für eine Fertigung im Fluss eingeschränkt werden. Das ist nur begrenzt möglich, da neben der Produzierbarkeit des Schaltschranks vor allem dessen Funktion im Vordergrund steht. Funktionselemente wie Netzteile oder Signalkonverter sind derart divergent und gleichzeitig von so zentraler Bedeutung, dass die Varianz letztendlich nicht eingeschränkt werden kann. Reihenklemmen hingegen sind mit verschiedenen Anschlusstechniken in ähnlichen Varianten erhältlich. Hier kann der Anwender sich auf eine Anschlusstechnik oder Produktfamilie beschränken. Dabei können auch die Funktionselemente häufig auf eine Anschlusstechnik beschränkt werden, sodass auch hier ein Varianzfaktor entfällt. Im nächsten Schritt sind die Produkte selbst zu betrachten: Über alle Prozessschritte hinweg sollte auch die Produktgestaltung berücksichtigt werden. Beispielsweise sind für eine Linienfertigung Komponenten geeignet, die mittels Aufrasten montiert werden. Als Anschlusstechnik empfiehlt sich die Push-in-Technologie, die ohne zusätzliches Werkzeug oder Arbeitsschritte auskommt.

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