Elektrokonstruktion durch regelbasierte Konfiguration

Höhere Qualität, niedrige Kosten und kürzere Termine: In diesem Zieldreieck sehen sich die Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau. Allerdings geht die Verbesserung einer dieser drei Faktoren zwangsläufig zu Lasten der anderen beiden. Und wenn es gelingt, zwei Faktoren wie zum Beispiel Kosten und Zeit zu verbessern, leidet der dritte Parameter, in diesem Fall die Qualität. Ziel ist es, Lösungen zu finden, die alle drei Engineering-Faktoren bestmöglich und gleichzeitig optimieren.

Grundsätzlich ändern lässt sich dieser Zusammenhang nur durch neue Prozesse und Arbeitsabläufe. Dieses Ziel hatte sich das Unternehmen Zahnen Technik gesetzt. Das Unternehmen begleitet seine Kunden national und international bei der Optimierung, Modernisierung und dem Neubau ihrer Wasser- und Abwasseranlagen – einschließlich MSR-Technik, Software-Programmierung und Anbindung an die Prozessleittechnik. Im Anschluss an die Planung übernimmt Zahnen auch den Schaltanlagenbau. Und der eigene Stahl- und Rohrleitungsbau schafft die Voraussetzung für die Fertigung von Komponenten sowie die umfassende Modernisierung vorhandener Anlagen. Das sind meist sehr komplexe Projekte. Benedikt Ney, Entwicklung Zahnen Water Engineering Performance: „Jedes Projekt ist individuell. Lösungen von der Stange gibt es nicht.“ Das Unternehmen befindet sich gerade auf dem Weg vom Handwerks- zum Industriebetrieb. Deshalb mussten die Engineering-Prozesse entsprechend verändert werden.

Das Ziel dieser Veränderungsprozesse stand von vorneherein fest: Gewünscht war der Schritt von der Konstruktion zur weitestgehend automatisierten Konfiguration von Schaltanlagen. Geschäftsführer Herbert Zahnen: „Als Anwender von Eplan Electric P8 stand für uns fest, dass wir Eplan Engineering Configuration (EEC) als Schaltplan-Konfigurator einsetzen und in einen durchgängigen IT-gestützten Workflow implementieren wollten. Mit der Umsetzung mussten wir uns dann etwas länger gedulden als geplant, weil die rasche Expansion einen beschleunigten Neubau und Umzug des Unternehmens erforderlich machte – und diese Baustelle ging erst einmal vor.“

Diese Zeit wurde aber gut genutzt, um die Einführung des EEC gründlich vorzubereiten. Im Rahmen seiner Bachelorarbeit untersuchte Benedikt Ney die Möglichkeiten des ganzheitlichen Engineerings und kam beim Vergleich verschiedener Systeme unter anderem zu dem Schluss, dass das EEC tatsächlich das richtige Werkzeug für diese Aufgabe ist. Die darauffolgende Masterarbeit im Jahr 2013 hatte die Schaffung eines ganzheitlichen Engineerings und eine Teilautomatisierung der elektrotechnischen Fertigung zum Thema, so dass er am Ende das Projekt auch umsetzte.

Benedikt Ney: „Anfang 2014 haben wir den Zeitplan und die Meilensteine definiert und damit begonnen, Makros und Standards festzulegen. Bei uns geht es immer um Unikate und Sonderlösungen. Wir streben eine Standardisierung an, aber nicht die 100-prozentige Generierung, da in jedem Auftrag ein projektspezifisches Individual-Engineering erforderlich ist. Hierbei handelt es sich um Anpassungen und Details, deren Standardisierung und Aufnahme in den Baukasten aus mangelndem Wiederverwendungspotenzial nicht lohnenswert ist.“

Der erste Schritt in der Umsetzung kann umgangssprachlich als „Aufräumen“ bezeichnet werden: Gemeinsam wurden Basisprojekte definiert und erste Makro­daten angelegt. „Aus abgeschlossenen Projekten haben wir wiederverwendbare Komponenten abgeleitet. So ist ein Baukasten entstanden, aus dem sich unsere Anlagen zusammensetzen“, sagt Ney.

So wählt der Konstrukteur zum Beispiel beim Konfigurieren nun Funktionen wie „Temperaturmessung“, spezifiziert sie durch Angabe von Hersteller, Messprinzip und Bussystem und verknüpft sie funktional mit anderen Funktionen beziehungsweise Komponenten. Bei Zahnen Technik wurde nicht nur das EEC zur Konfiguration von Schaltplänen implementiert, sondern auch Eplan Pro Panel, das eine 3D-gestützte Konstruktion beziehungsweise Layout-Planung von Schaltschränken ermöglicht – mit direkter Anbindung an die Fertigung. Zu diesem Zweck hatte Zahnen bereits ein neues CNC-Bearbeitungszentrum angeschafft. Die Daten gehen direkt aus der Konstruktion an die CNC-gestützte Fertigung.

Nach diesen Vorarbeiten starteten die Konstrukteure – begleitet vom Eplan-Consulting – Anfang 2015 ein erstes Pilotprojekt im EEC, das erfolgreich verlief. „Auf der organisatorischen Ebene gibt es für jedes Projekt einen Projektentwickler, der die in Teileinheiten gegliederten Unterlagen zusammenstellt und dem Konstrukteur übergibt. Dieser nutzt den Baukasten des EEC, um funktional gegliederte Stromlaufpläne zu erzeugen“, sagt Ney. Darauf aufbauend erfolgt dann das projektspezifische Individual-Engineering, wie die Erstellung des Schaltschrank-Aufbaus.

Nach diesem Prinzip arbeiten die sieben Elektrokonstrukteure von Zahnen seit Januar 2016 – und das Ergebnis ist messbar. Benedikt Ney: „Bei der Schaltplanerstellung sparen wir 50 bis 60 Prozent Zeit. Und weil die Standardelemente automatisiert konstruiert werden, entstehen auch keine Fehler durch Copy & Paste.“ Damit sind zwei von drei Kernfaktoren deutlich verbessert worden. Und auch bei dem dritten Faktor, den Kosten, ergeben sich Vorteile, weil die Arbeitszeit und damit die Arbeitskosten verringert wurden.

Das EEC bei Zahnen ist so aufgebaut, dass es die Berücksichtigung von Kundenstandards zulässt. Dieser wird im Vorfeld analysiert und anschließend im EEC abgebildet. Die Anbindung an das ERP-System ermöglicht einen durchgängigen Workflow in Richtung Einkauf, Kalkulation und Produktionsplanung. Schon beim Konfigurieren der Elektrokonstruktion entstehen Arbeitspakete mit detaillierter Zeitplanung, die für einen strukturierteren Durchlauf der „Hardware“ durch die Produktion sorgen.

Die Konstrukteure von Zahnen nutzen Eplan Engineering Configuration (EEC) nicht nur zur „reinen“ Elektrokonstruktion, sondern auch für das automatisierte Erstellen zum Beispiel von SPS-Codes, Pflichtenheften und Dokumentationen. Mit dem neuen Workflow hat Zahnen nicht nur eine schnellere und qualitativ bessere Elektrokonstruktion implementiert, sondern auch bessere Voraussetzungen dafür geschaffen, dass das Unternehmen seinen Kunden hochwertige und innovative Lösungen anbietet.

„Die Konstrukteure sollen keine Wiederholaufgaben erledigen, das lässt sich automatisieren. Sie sollen ihre Intelligenz einbringen, um die besten technischen Lösungen zu erarbeiten und um neue Technologien für unsere Kunden nutzbar zu machen“, erklärt Ney. Das gilt sowohl für die Betriebssicherheit der Anlagen als auch für deren Effizienz: Hier gibt es immer wieder neue Entwicklungen, die den Konstrukteur herausfordern und mit denen Zahnen den Betreibern von Wasser- und Abwasseranlagen echte Vorteile bieten kann. Denn – und hier schließt sich der Kreis: Aus der Sicht des Kunden erhöht der Standardisierungsprozess in der Organisation maßgeblich die Fähigkeit zur Umsetzung von individuellen Kundenwünschen. hei

Eplan stellt auf der Hannover Messe 2017 in Halle 6, Stand K31 aus.