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Digitaler Zwilling im Schaltanlagenbau

Workflows und Daten bis
zur Auslieferung integriert

Bei seinem neuen Großschranksystem VX25 kombiniert Rittal einen realen Schaltschrank und seinen digitalen Zwilling, um Digitalisierungsanforderungen von Onlinekonfiguration und Engineering über Montage bis hin zu Automatisierung und Tracking zu unterstützen. Die mit der Lösung erreichbare Datenqualität und Durchgängigkeit im Engineering soll Steuerungs- und Schaltanlagenbauern die Verschmelzung realer und virtueller Workflows künftig erleichtern – und so für eine deutlich höhere Effizienz sorgen.

Durch maximale Datenqualität und Durchgängigkeit im Engineering schafft Rittal die Voraussetzungen für die Verschmelzung realer und virtueller Workflows - mit deutlichem Effizienzgewinn für Steuerungs- und Schaltanlagenbauer. (Bild: Rittal GmbH & Co. KG)

Bild: Rittal GmbH & Co. KG

Der Steuerungs- und Schaltanlagenbau fertigt in der Regel Anlagen mit kleinen Losgrößen bis hinab zur Losgröße 1. Dadurch können Unternehmen der Branche besonders von der Einführung von Industrie 4.0-Anwendungen in der Fertigung profitieren. Voraussetzung ist allerdings, dass die Daten eines Projektes möglichst vollständig vorliegen. Nur bei einer durchgängigen Datenhaltung können alle Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette auf diesen digitalen Zwilling zugreifen. Während der Elektroplanung und der mechanischen Konstruktion einer Schaltanlage kommt den Daten eine besondere Bedeutung zu. Die Planer sind darauf angewiesen, die Daten der verwendeten Komponenten nicht erstellen zu müssen, sondern diese vom Lieferanten in geeigneter Form zur Verfügung gestellt zu bekommen. Dies sind beispielsweise die geometrischen Daten, die zur mechanischen Konstruktion verwendet werden. Da Rittal diese in 70 marktüblichen Formaten anbietet, können Konstrukteure diese meist ohne Probleme in ihre CAD-Programme importieren und dort weiterverwenden. Und dies funktioniert unabhängig davon, ob in 2D oder in 3D konstruiert wird. Die Daten stehen nicht nur für die Schaltschränke zur Verfügung, sondern auch für alle verfügbaren Zubehörteile, wie etwa Ausbauteile, Sockel, Türverschlüsse und so weiter.

Integrierte Systeme

Im Steuerungs- und Schaltanlagenbau ist die Effizienz besonders groß, wenn alle Systeme entlang der Wertschöpfungskette zusammenarbeiten. Verlässliche Daten, die an verschiedenen Stellen verwendet werden, spielen dabei eine wichtige Rolle. Der erste Schritt im Steuerungs- und Schaltanlagenbau ist in der Regel die Elektroplanung beispielsweise in Eplan Electric P8. Die für die Elektroplanung benötigten Daten des neuen Schaltschranksystems VX25 stellt Rittal seinen Anwendern zur Verfügung. Um Komponenten in seine Planung zu integrieren, kann der Elektroplaner aus dem CAE-System auf das Eplan Data Portal zugreifen. Dort sind auch die Eplan Makros des VX25 hinterlegt. Über eine Integration können Anwender per Mausklick vom Eplan-Datenportal zur Konfigurationslösung namens Rittal Configuration System gelangen. In diesem webbasierten Programm lassen sich die passenden Schaltschränke und Systemkomponenten auswählen. Der Konfigurator arbeitet auf der Basis elektronisch hinterlegter Regelwerke. Eine Plausibilitätsprüfung unterdrückt die Anzeige falschen und nicht passenden Zubehörs. Indem Ausprobieren entfällt, soll bereits die Auswahl des Systems deutlich Zeit gegenüber herkömmlichen Ansätzen einsparen. In einem 3D-Modell innerhalb des Konfigurators kann das gewählte Zubehör zudem an der dafür vorgesehenen Stelle platziert werden. Diese ist dann reserviert und steht für weitere Zubehörkomponenten nicht mehr zur Verfügung. Im Planungstool ist auch das Anlegen einer mechanischen Bearbeitung vorgesehen, um die für das ausgewählte Zubehör benötigten Ausbrüche und Bohrungen zu berücksichtigen. Ob Ausschnitte, Bolzen oder Muttern – zahlreiche Möglichkeiten der mechanischen Bearbeitung können bereits im 3D-Modell dargestellt werden. Im Anschluss können die so konfigurierten Schaltschränke inklusive Stückliste in die 3D-Aufbauplanung übernommen werden. Im System Eplan Pro Panel kann die Aufbauplanung beispielsweise sehr einfach erfolgen. Die elektromechanischen Daten des VX25 stehen auch hierfür als detaillierte Makros zur Verfügung. So entsteht aus den Daten des Schaltschranks inklusive der Zubehör- und Ausbauteile ein virtueller Prototyp, der eine digitale Kopie der Schaltanlage darstellt – der sogenannte digitale Zwilling. Dieser ist die Basis für Folgeprozesse etwa in der Fertigung und entlang der Wertschöpfungskette im Steuerungs- und Schaltanlagenbau.

Mit einer digitalen Umstellhilfe für Stücklisten sowie einem intelligenten Selektor und Konfigurator erleichtert Rittal seinen Anwendern den Umstieg vom TS 8-Schaltschranksystem auf das neue Großschranksystem VX25. (Bild: Rittal GmbH & Co. KG)

Mit einer digitalen Umstellhilfe für Stücklisten sowie einem intelligenten Selektor und Konfigurator erleichtert Rittal seinen Anwendern den Umstieg vom TS 8-Schaltschranksystem auf das neue Großschranksystem VX25.
Bild: Rittal GmbH & Co. KG

Nahtlos zur Bearbeitung

Mit den Daten aus der 3D-Aufbauplanung lassen sich zahlreiche Abläufe in der Fertigung automatisieren. Typisches Beispiel ist die Flachteilbearbeitung auf einem CNC-Bearbeitungszentrum vom Typ Perforex. Die in der Aufbauplanung festgelegten Bohrungen, Gewinde und Ausbrüche in Montageplatten, Seitenwänden und Schaltschranktüren lassen sich direkt in ein CNC-Programm übernehmen, mit dem das Bearbeitungszentrum die Fertigungsschritte automatisch abarbeitet. Die mechanischen CAD-Daten des Schaltschranks werden dabei wiederum verwendet. In diesen Daten ist auch festgelegt, an welchen Stellen innerhalb der Flachteile Bohrungen oder Ausbrüche möglich sind. Die Daten aus dem virtuellen Prototyp kommen noch an vielen anderen Stellen innerhalb der Fertigung zum Einsatz: Ablängen von Kabelkanälen und Tragschienen, Konfektionieren von Kabeln, Bestücken von Tragschienen mit Klemmen und Unterstützung bei der Verdrahtung sind nur einige Beispiele, wie die Effizienz in der Werkstatt erhöht werden kann.

Nahtlos in die ERP-Welt

Projekte im Steuerungs- und Schaltanlagenbau müssen selbstverständlich auch betriebswirtschaftlich abgewickelt werden. Das gilt für die Kalkulation über den Einkauf und die Logistik bis hin zum Versand und die Abrechnung. Die Eplan ERP/PDM Integration Suite hilft Anwendern dabei, den digitalen Zwilling der Schaltanlage etwa an ein ERP-System anzubinden. Die zeitraubende und fehleranfällige doppelte Datenerfassung oder Stücklisten in Form von Excel-Dateien zum Datenaustausch können so der Vergangenheit angehören. Da alle Prozesse auf die gleiche Datenbasis zugreifen, lassen sich auch nachträgliche Änderungen an einem Projekt ohne großen Aufwand realisieren. Wird etwa eine zusätzliche Komponente im Schaltschrank benötigt, kann der Planer diese im CAE-System hinzufügen und im virtuellen Prototyp platzieren. Die Änderungen an der Verkabelung, dem CNC-Programm für die Bearbeitung der Montageplatte, der Stückliste und der Kalkulation lassen sich damit entsprechend umsetzen.

Alle Flachteile des VX25 sind mit einem QR-Code versehen. Damit lassen sich einzelne Teile des Schaltschranks einem bestimmten Projekt zuordnen. (Bild: Rittal GmbH & Co. KG)

Bild: Rittal GmbH & Co. KG

Rückverfolgen per QR-Code

Auch bei der Abwicklung der Projekte im Betrieb des Steuerungs- und Schaltanlagenbauers bietet Rittal Lösungen an, die eine Vernetzung im Sinn von Industrie 4.0 ermöglichen. So sind alle Flachteile des VX25 mit einem QR-Code versehen. Damit lassen sich einzelne Teile des Schaltschranks einem bestimmten Projekt zuordnen. Gleichzeitig wird auf diese Weise eine komplette Rückverfolgbarkeit der Teile in der Fertigung möglich. So dient der QR-Code zunächst der Identifizierung des Bauteils und des Schrankes, aber auch der Zubehörteile. Hier genügt ein Scan, um Zugriff auf alle verfügbaren Informationen zu erhalten. Im nächsten Schritt hat der Anlagenbauer die Möglichkeit, den QR-Code in eigene Logistikkonzepte einzubinden. Werden einzelne Flachteile eines Schaltschranks etwa separat bearbeitet oder lackiert, können diese anschließend per Identifikation über den QR-Code wieder dem richtigen Schaltschrank zugeordnet werden.

Normgerechte Schaltanlagen

In vielen Anwendungen sind nicht nur mechanische Konstruktion und Elektroplanung für ein Projekt notwendig. So müssen beispielsweise Niederspannungs-Schaltanlagen einschlägige Normen wie die IEC61439 erfüllen. Mit der aktuellen Version der Software Rittal Power Engineering können die Systeme Ri4power 185 und ISV inklusive Bauartnachweis im neuen Großschranksystem geplant werden. Die Nachweise und Dokumentationen, die im Rahmen der IEC-Norm benötigt werden, liefert die Software mit. Die Basis hierfür sind wiederum Daten, die der Systemanbieter zusammen mit dem VX25 zur Verfügung stellt. Damit können die neuen Systeme die Anforderungen der IEC62208 erfüllen und in Schaltanlagen verwendet werden, die den Normen IEC61439 oder IEC60204 entsprechen sollen. Sollte für eine dieser Schaltanlagen eine Klimatisierung notwendig sein, kann der Anwender auf die Klimatisierungsberechnung Rittal Therm zurückgreifen. Dieses Tool schlägt während der Planung in Abhängigkeit von Bemessungsströmen und den Verlustleistungen der eingesetzten Komponenten eine passende Klimatisierung vor. Auch dieses Planungstool kann nahtlos in den Engineering-Prozess integriert werden.


Das neue Schaltschranksystem VX25

Die Basis des neuen Schaltschranksystems von Rittal ist das Rahmenprofil, das ein durchgängiges 25mm-Raster hat und sowohl in den vertikalen als auch den horizontalen Teilen des Rahmens verwendet wird. Ausbaukomponenten für die vertikalen Rahmenteile passen dadurch auch im Dachbereich des Schaltschranks. Je nach Ausbauvariante sinkt dadurch die Anzahl der benötigten Zubehörteile um bis zu 40 Prozent. Das Rahmenprofil bietet außerdem die Möglichkeit, Komponenten auch auf der Rückseite zu montieren. Dadurch entsteht eine zusätzliche Montageebene etwa für Trenn- und Schottwände sowie Abdeckungen für den Berührungsschutz. Montieren lassen sich diese, indem die Rück- oder Seitenwand abgenommen wird. Bei der Entwicklung des VX25 wurde viel Wert auf einen schnellen und einfachen Zusammenbau gelegt. Die Montage und Demontage der Türen ist nun komplett ohne Werkzeug möglich. Die Tür wird einfach in das Scharnier eingehängt. Dabei ist das so konstruiert, dass sich die Tür nicht ausheben lässt, wenn der Schaltschrank geschlossen ist. Bei den neuen Türgriffen spart der Monteur ebenfalls Zeit: Durch das neue Snap-on-System sind sie mit wenigen Handgriffen montiert. Die neuen Türgriffe gibt es mit den gängigen Schließsystemen.

Nach fünf Jahren Entwicklungszeit feierte Rittal auf der Hannover Messe 2018 die Premiere seines neuen Großschranksystems VX25. (Bild: Rittal GmbH & Co. KG)Bild: Rittal GmbH & Co. KG

Bilder: Rittal GmbH & Co. KG


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