Digitalisierungspotenziale bei der Fertigung von Schaltschränken

50 % der Fertigungszeit für die Verdrahtung

Aktuelle Studie zum Schaltschrankbau

Die 39-seitige Studie zum Schaltschrankbau ist exklusiv bei Eplan erhältlich Bild: Eplan
Die 39-seitige Studie zum Schaltschrankbau ist exklusiv bei Eplan erhältlich Bild: Eplan
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„Schaltschrankbau 4.0 – Eine Studie über die Automatisierungs- und Digitalisierungspotenziale in der Fertigung von Schaltschränken und Schaltanlagen im klassischen Maschinen- und Anlagenbau“, so heißt ein Forschungsbericht des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart. In der 39-seitigen Studie, die bei Eplan erhältlich ist, gehen die Stuttgarter Wissenschaftler der Frage nach, wie die Fertigung von Schaltschränken in Zukunft aussehen wird. Dafür haben sie eine Felduntersuchung bei deutschen Schaltschrankbauern durchgeführt, den Ist-Zustand verglichen, geben konkrete Handlungsempfehlungen und skizzieren die großen Trends im Zeitalter durchgängiger Informationsketten sowie intelligenter, selbst agierender Maschinen. Beispielhafte Erkenntnisse der Studie sind etwa, dass ein Stromlaufplan (SLP) im Durchschnitt 320 Seiten umfasst und dass die durchschnittliche Verdrahtungszeit auf SLP-Basis 54 Stunden und damit 49 % der gesamten Fertigungszeit beträgt. 16,74 Stunden werden dabei bei durchschnittlich 500 Drähten pro Schaltschrank allein für das Lesen der Dokumente aufgewendet.

Aus den gesammelten Daten leiten die Wissenschaftler ab, dass Unternehmen, die heute bei ihrem Engineeringprozess noch projekt- oder aufgabenorientiert arbeiten, durch einen Umstieg auf funktionsorientiert aufgebaute, modulare Stromlaufpläne bereits 45 % der benötigten Zeit einsparen können. Stromlaufpläne und Konstruktionszeichnungen müssen dafür in modulare und funktionale Einheiten unterteilt werden. Diese Einheiten wiederum müssen nur einmal konstruiert und geprüft werden, um anschließend ohne weitere Prüfung verwendet werden zu können. Lediglich eine funktionale Betrachtung ist noch notwendig – beispielsweise um zu klären, ob ein oder zwei Drucksensoren gewünscht sind. Der nächste Schritt, die Einführung von Optionstechniken und Produktkonfiguratoren, weist laut ISW-Studie ein Einsparpotenzial von rund 40 % auf.

Insgesamt ist auffällig, dass 92 % der Studienteilnehmer immer noch zweidimensionales Engineering einsetzen. „Generell stellt sich die Frage: Warum werden im Engineering noch 2-dimensionale Konstruktionspläne erzeugt, wenn die Fertigung eines Schaltschrankes ohnehin in drei Dimensionen erfolgt? Diese Dimensionsreduzierung ist eher kontraintuitiv und kontraproduktiv“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl, Leiter des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen. „Bis zu 35 Prozent der Engineeringzeiten und bis zu 22 Prozent der Fertigungszeiten können eingespart werden, da den Konstruktionsplänen blind vertraut werden kann. Dreidimensionale Konstruktionszeichnungen bieten auch für die Werker und in der Fertigung selber Vorteile.“ Zudem, führt die ISW-Studie weiter aus, lassen sich 55 % der Fertigungszeit in der mechanischen Bearbeitung einsparen, wenn digitale Konstruktionszeichnungen zum Beispiel zur Bearbeitung der Montageplatte und der Korpuswände des Schaltschranks genutzt werden. Und sogar 90 % weniger Zeitaufwand fallen bei der elektrischen Bestückung an, wenn digitale Schaltschrankmodelle für eine Vorkonfektionierung der Klemmen genutzt werden.

Darüber hinaus befasst sich die Studie mit Trends wie Fließfertigung contra Nestfertigung, Auslagerung und innerbetriebliche Fertigung sowie multimediale Endgeräte. Thematisiert wird auch die Notwendigkeit von mehr Logik und Intelligenz angesichts einer zunehmend vernetzten Produktionsumgebung, der eine große Anzahl dezentraler Schaltschränke mit mehr Teilevielfalt und Betriebsmitteln gegenübersteht. Maximilian Brandl, Vorsitzender der Geschäftsführung von Eplan Software & Service: „Die Studie ist eine besondere Empfehlung. Sie bietet allen Unternehmen des Schaltschrankbaus vielfältige Möglichkeiten der Reflexion und benennt sehr anschaulich Potenziale zur Effizienzsteigerung in Unternehmen.“

Zum Forschungsdesign: Das vierköpfige Forscherteam analysierte zunächst die gängige Praxis des Schaltschrankbaus in zwölf deutschen Unternehmen. Um die aktuelle Lage möglichst repräsentativ beschreiben zu können, wurden kleine Maschinen- und Anlagenbauer in der Untersuchung ebenso berücksichtigt wie Großunternehmen. 78 % der befragten Unternehmen führen die Schaltschrankfertigung innerbetrieblich durch, 63 % sprachen von einer großen Teilevielfalt und gaben mehr als 50 % Sonderanteil an. Die Einzel-Ergebnisse der Bestandsaufnahme in den Abteilungen Konstruktion/Engineering und Fertigung/Montage unterteilt die Studie in die Prozessprofile „klassisch“, „standardisiert“ und „automatisiert“. Benannt werden durchschnittliche Zeitangaben zu spezifischen Arbeitsschritten. ik

https://discover.eplan.eu/schaltschrankstudie

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