Elektrokonstruktion per Knopfdruck

Knapp 600 Millionen Menschen weltweit werden über Grundfos-Pumpen mit Trinkwasser versorgt. Ein Produkt für diesen Einsatzfall sind die Druck­erhöhungsanlagen der Serie Hydro MPC. Sie bestehen aus zwei bis sechs Pumpen und einem Control Panel. Die integrierte Regeleinheit sorgt dafür, dass zu jeder Zeit und bei jedem Bedarf die benötigte Anzahl der Pumpen läuft.

Neben der Bereitstellung der Förderleistung haben diese Anlagen auch die Aufgabe, den Druck im hauseigenen Trinkwassersystem konstant zu halten – unabhängig von Netzdruckveränderungen und schwan­kenden Entnahmemengen. Der Anwender kann aus unterschiedlichen Leistungsklassen und diversen Optionen wählen.

Dazu gehören beispielsweise ein drehzahlgeregelter Antrieb und ein Lasttrennschalter, aber auch kleinere Extras wie eine Betriebsmeldeleuchte oder die Ausgabe eines akustischen Alarms im Fehlerfall. Darüber hinaus müssen die länderspezifischen Richtlinien und Normen (EU, UL…) sowie die Kommunikations-Schnittstellen berücksichtigt werden.

Die Kombination von Pumpentyp und -anzahl, Normen und Optionen ergibt eine hohe, aber endliche Varianz der Druckerhöhungsanlagen. Dieses Variantenmanagement ist eine Herausforderung, die Grundfos jetzt auf neue Weise gelöst hat.

Gemeinsam mit Eplan hat das Unternehmen auf der Basis von Eplan Engineering Configuration (EEC) ein Konfigurationssystem entwickelt, das diese Aufgabe vereinfacht. In enger Zusammenarbeit mit den Consultants von Eplan wird nun der weltweite Rollout der EEC-Einführung innerhalb der Grundfos-Organisation koordiniert.

Der Elektro-Konstrukteur, der das Control Panel für eine kundenspezifische Druckerhöhungsanlage projektiert, arbeitet auf einer Plattform, die nicht nach CAD-System aussieht: Das webbasierte Menu führt ihn in wenigen Schritten durch die Auswahl der einzelnen Varianten, beginnend mit der Landesnorm sowie der Anzahl der Pumpen und ihrer jeweiligen Leistung. Die Optionen sind in funktionale Gruppen wie Safety und Kommunikation zusammengefasst und brauchen nur angeklickt zu werden. Auch eine Sprachauswahl der Dokumentation kann gewählt werden.

Nach wenigen Klicks hat der Konstrukteur, der sich die vom Vertrieb bereitgestellten Projektdaten aufruft, das System konfiguriert und damit im Hintergrund zugleich die komplette elektrotechnische Dokumentation erzeugt – inklusive Schaltplänen, Stücklisten und Klassifizierungsdaten.

Auch die Datensätze für die Control-Panel-Produktion und die Kabelkonfektionierung sind dann bereits vorgegeben und können von den jeweiligen Anlagen eingelesen werden, die zum Beispiel vollautomatisch die Blechbearbeitung (Bohren, Fräsen) der Schaltschränke übernehmen.

Das klingt einfach und ist es auch. Die Prozesse im Hintergrund hingegen sind komplex, weiß Bjarne Lønvig, Senior Technical Lead: „Wenn der Konstrukteur im Konfigurationssystem einen Haken bei der Option Amperemeter setzt, muss dies nicht nur im Schaltplan berücksichtigt werden, sondern auch in der mechanischen Konstruktion des Schaltschrankes, weil in die Tür eine Öffnung für das Display geschnitten werden muss.“ Gegebenfalls muss dafür die Größe des Schranks verändert werden.

Eplan Engineering Configuration stellt die technische Basis zur Integration bereit. Diese mechatronische Konfigurationslösung interagiert mit der Eplan Plattform und den beteiligten Autorensystemen Eplan Electric P8 (Elektrokonstruktion) und Eplan Pro Panel (3D-Schaltschrankaufbau).

Im EEC sind die funktionalen „Bausteine“ der zu planenden Anlagen hinterlegt, die im Sinne der mechatronischen Konstruktion ausgewählt und automatisch verbunden werden. Das gilt für den mechanischen Teil der Kon­struktion ebenso wie für den elektrotechnischen Part. Ausgegeben werden Schaltplan und 3D-Schaltschrankdaten dann als Eplan-Datensätze und im neutralen PDF-Format.

Um diese ganz erhebliche Vereinfachung zu erreichen, wurde zunächst das funktionale Regelwerk über den Aufbau der jeweiligen Grundfos-Produktreihen im mechatronischen Baukasten von EEC angelegt. Bjarne Lønvig: „Es gibt mehr als 750 Basis-Konfigurationen für Control Panel, die alle passen müssen. Dafür haben wir mehr als 150 Makros definiert und 25 Optionen. Das Programmieren der hohen geforderten Varianz von Kombinationen war eine besondere Herausforderung.“

Dabei konnten die Verantwortlichen allerdings auf Erfahrung im eigenen Hause zurückgreifen. Alexander Grenda, Senior Configuration Engineer am Grundfos-Standort Wahlstedt: „Wir hatten schon seit über 20 Jahren einen Konfigurator im Einsatz, der durch einen „state of the art“-Konfigurator ersetzt werden sollte. Das neue System haben wir unter anderem mit dem Ziel entwickelt, eine Verbindung zum ERP zu schaffen und damit einen wirklich durchgängigen Datenfluss.“

Die im EEC automatisch generierten Konstruktionsdaten werden – sobald die Konstruktion abgeschlossen ist – ans ERP-System von Grundfos (SAP) übermittelt und von allen kaufmännischen Bereichen wie Einkauf und Lagerverwaltung weiterverarbeitet

Darüber hinaus bietet das neue Konfigurationssystem auch weitere Vor­teile, zum Beispiel durch die Integration von Eplan Pro Panel. Mirco Wünsch, EEC Configuration Engineer: „Die Control-Panel-Konstruktion erfolgt in 3D, so wird das Packaging der Bauelemente selbsttätig optimiert. Das hat in der Praxis oft zur Folge, dass wir einen kleineren Schaltschrank wählen können – das freut die Kunden, weil der Bauraum oft begrenzt ist.“

Das ist umso wichtiger, weil die Elektrotechnik gerade in Zeiten energieeffizienter, geregelter Pumpenantriebe immer komplexer wird. Standardmäßig sind die Rittal-Schaltschränke, die Grundfos verwendet, bis zu 4,8 Meter breit. Und da das EEC auch die Wärmelasten berechnet, erfolgt die bedarfsgerechte Dimensionierung und Auswahl des Filterlüfters ebenso automatisch. Dasselbe gilt für die Erzeugung von Bohrbildern für die Control-Panel-Produktion. Hier kommen Perforex-Maschinen aus dem neuen Geschäftsbereich Rittal Automation zum Einsatz.

Die Zusammenarbeit zwischen Eplan und Grundfos mit dem Ziel der Konfigurations-Entwicklung startete 2012 mit der Entscheidung für EEC.

Bjarne Lønvig: „2013 haben wir mit der Modellierung des Systems begonnen, seit Mitte 2014 laufen Pilotsysteme und inzwischen haben wir das Konfigurationssystem am ersten Standort in Wahlstedt installiert. Hier findet die Control-Panel-Produktion für große Teile Europas statt. Im nächsten Schritt wird das System in den anderen weltweiten Standorten implementiert, beginnend mit China.“

Da das Konfigurationssystem auf einem Webserver im Grundfos-Intranet läuft, ist es weltweit einsetzbar und der Anwender arbeitet immer mit der aktuellsten Version.

Für Grundfos hat sich die Vorarbeit – die insbesondere aus dem „Füttern“ des EEC mit den Konstruktions- und Komponentendaten bestand – schnell gelohnt. Bjarne Lønvig: „Wir bilden die ganze Prozesskette der Elektro- und Control Panel Konstruktion ab, automatisieren die Konstruktion und integrieren durch die Verbindung zum ERP auch Konstruktion, Produktion und die kaufmännischen Prozesse. Das erleichtert uns die Arbeit ganz erheblich, vereinheitlicht das Design der Control Panel und verbessert auch deren Konstruktion.“ hei