Inhaltsverzeichnis
1. Elektrotechnik und Mechanik arbeiten auch bei Kabellängen Hand in Hand
2. Verschiedene Sichtweisen erhalten
3. Artikeldaten auf einheitlicher Basis schließen Fehler aus
4. Digitaler Zwilling eröffnet zahlreiche Chancen
5. Nachgefragt: Vom Kabelbaum zur richtigen Kabellänge
6. Kabellängenplanung in Eplan Harness proD
Das richtige Kabel finden, planen und den Verlauf und damit die Kabellänge für die Montage darstellen? Bislang war das im Maschinenbau ein durchaus mühevolles Procedere für den Elektrokonstrukteur. Servoantriebe oder Sensoren beziehungsweise Aktoren werden von verschiedenen Anbietern mit unterschiedlichsten ‚Konfigurationen‘ angeboten. Dabei müssen neben aktuellen Umgebungsbedingungen auch mechanische, chemische und elektrische Eigenschaften berücksichtigt werden. Vollständig sind die gesammelten Informationen aber erst, wenn die benötigte Länge des Kabels ermittelt wurde. Ist das vorgesehene, auf Augenmaß geplante Kabel zu lang, wird es meist in Schlaufen unter dem Schaltschrank oder der Maschine – in so genannten Klängen – verstaut. Die Herausforderung hier: Durch die Nichteinhaltung von Biegeradien und EMV-Vorgaben steigt das Risiko zur Fehlfunktion mit aufwändiger Fehlersuche. Wird das Kabel gekürzt, das üblicherweise in aufwändigen Steckern mit zahlreichen Kontakten mündet, beginnt ein zeitraubender, manueller und zugleich fehleranfälliger Konfektionsprozess. Auch ein Tausch des Kabels kann zeit- und kostenintensiv sein. Viel besser ist es, mit exakten Daten – beispielsweise auf Basis des digitalen Zwillings – zu planen.
Elektrotechnik und Mechanik arbeiten auch bei Kabellängen Hand in Hand
Bild: Eplan
Genau hier setzt Lösungsanbieter Eplan an. Anfragen aus dem Markt wurden sondiert und die 3D-Software Eplan Harness proD wurde auf die Praxisanforderungen der Maschinenverkabelung im Feld erweitert. Was im Umfeld der Mechanik oder bei Geräten und mobilen Maschinen längst Standard ist, zieht also jetzt auch im Elektro-Engineering ein – der digitale Zwilling der Verkabelung. In Harness proD abgebildet dient er als eindeutige, konsistente Produktdatenquelle – sowohl für die Fertigung als auch für Montage und Service. Das alles geschieht in Kombination von Elektrotechnik und Mechanik. Die gemeinsame Artikeldatenbank der Systeme von Eplan sichert eine eindeutige Datenquelle.
Verschiedene Sichtweisen erhalten
Bei Geräten und Fahrzeugen werden einzelne Adern zu einem sich verzweigenden Kabelbaum zusammengefasst, Fertigungsunterlagen abgeleitet und der physische Kabelbaum gefertigt. Dieser ist immer ein Unikat und exakt auf das jeweilige Gerät beziehungsweise die mobile Maschine angepasst.
Ganz anders präsentiert sich die Verkabelung im Maschinenbau. Hier werden zumeist einseitig oder vollständig vorkonfektionierte Kabel eingesetzt. Auch Meterware kommt zum Einsatz, also Kabel auf einer Kabeltrommel. Das digitale 3D-Modell des Schaltschrankaufbaus in Eplan Pro Panel bildet dabei den Startpunkt für die Feldverkabelung. Zusätzliche Feldkomponenten, geplant in Eplan Electric P8, lassen sich ganz einfach im mechanischen 3D-Modell integrieren und installieren. Daraus ergibt sich ein deutlicher Praxisvorteil: Jede Disziplin bleibt bei ihrer eigenen Sichtweise auf die Maschine – übersetzt heißt das: Die Mechanik denkt weiter in Baugruppen (Assemblies), die Elektrotechnik in Funktionen.
Artikeldaten auf einheitlicher Basis schließen Fehler aus
Der Prozess für die Kabelplanung ist dabei denkbar einfach. Der Elektrokonstrukteur plant in Eplan Electric P8 die benötigten Kabel im Schaltplan. Sozusagen ‚nebenbei‘ definiert er auch die benötigten Artikel für die Verkabelungsplanung in Eplan Harness proD. Hier zeigt sich nun der entscheidende Vorteil im Prozess: Die gemeinsame Artikeldatenbank der Systeme von Eplan. Alles basiert auf einer Quelle – Fehler sind ausgeschlossen!
Anschließend verknüpft der Konstrukteur das elektrotechnische Projekt mit Harness proD und importiert die 3D-Geometrie der Mechanik in das Verkabelungs-Tool. Mit diesen Informationen werden die externen Betriebsmittel in der 3D-Umgebung positioniert, Kabelwege systemgestützt definiert und die Kabel anschließend geroutet. Wurden alle Betriebsmittel und Kabel eingebracht, erhält der Konstrukteur einen digitalen Zwilling der gesamten Verkabelung. Dieser Zwilling hat jetzt zweifache Wirkung:
- Er kann als 3D-Baugruppe der mechanischen Konstruktion bereitgestellt werden oder
- mit den ergänzten Kabelinformationen in das elektrotechnische Projekt übertragen werden.
Digitaler Zwilling eröffnet zahlreiche Chancen
Was bei der klassischen Arbeitsweise erst der physische Prototyp offenbart, wird mit diesem integrativen Prozess viel früher sichtbar. Änderungen, beispielsweise bei Erstellung eines Prototyps, können mit wenigen Mausklicks am PC erledigt werden. Das reale Pendant in der Fertigung beziehungsweise Werkstatt wird nicht benötigt.
Digitaler Zwilling ermöglicht Losgröße 1 im Schaltschrankbau
Der digitale Zwilling ist das Medium für die Kollaboration im Engineering oder um mit Kunden in einen konstruktiven Dialog einzutreten – sei es während der Spezifikationsphase, der Entwicklungsphase für Entwurfsprüfungen oder auch zu Marketingzwecken. Denkt man diese Digitalisierung weiter, so wäre sie auch als Datenquelle zur Umsetzung von Augmented-Reality-Strategien nutzbar. (co)
Nachgefragt: Vom Kabelbaum zur richtigen Kabellänge
KEM Konstruktion|Automation: Dass die Kabelbaumerstellung für Fahrzeuge Ähnlichkeiten mit der Maschinenverkabelung hat, liegt auf der Hand. Was musste Eplan konkret tun, um die Software Eplan Harness proD entsprechend zu erweitern? Wo gibt es gegebenenfalls doch Unterschiede?
Michael Widmann (Eplan): Ähnlichkeiten bezüglich Plug&play sind bei der Montage beziehungsweise in der Installation natürlich vorhanden. Der Unterschied liegt in dem Herangehen an die Arbeitsweise. Bei der Kabelbaumerstellung ist es wichtig, alle Informationen für die Fertigung des Kabelbaumes bereit zu stellen – vom individuellen Aufbau des Kabelbaumes bis hin zu den benötigten Artikeln.
Bild: Eplan
In der Maschinenverkabelung ist die Arbeitsweise eine andere: Hier werden standardisierte Kabel von verschiedenen Herstellern eingesetzt. Sie unterscheiden sich in den Eigenschaften und Längen bei identischer Verdrahtung (gleiche Verbindungen). Für das klassische Kabelbaum-Engineering waren ursprünglich die Daten von Steckern und Verbindungen ausreichend. Mit steigender Nachfrage unserer Anwender im Maschinenbau nach einer Verkabelungslösung haben wir Eplan Harness proD um weitere Daten wie etwa Schaltschrankkomponenten erweitert. Auch die Daten des Schaltschrankaufbaus aus Eplan Pro Panel lassen sich jetzt übernehmen. Die Basis ist die gemeinsame Artikeldatenbank der Systeme von Eplan.
KEM Konstruktion|Automation: Ohne Zweifel ist diese gemeinsame Datenbasis eine Voraussetzung, um basierend auf der Elektroplanung in Eplan Electric P8 die Kabel zu planen. Wie aber kommen insbesondere Daten zum mechanischen Aufbau einer Maschine – sprich aus MCAD-Systemen – nun in Harness proD, um dort die Planung der Maschinenverkabelung zu ermöglichen und die Lücke zwischen MCAD und ECAD zu schließen?
Widmann: Im Grunde ganz einfach. Eplan Harness proD kann native MCAD-Daten importieren, etwa von Autodesk, PTC, Siemens oder Dassault Systèmes. Ebenfalls möglich ist ein Import via STEP-Format. Mit den Daten der Elektroplanung erfolgt zunächst das Engineering der Verkabelung – daraus wird ein digitaler Zwilling erstellt. Auf Basis dieser Informationen kann der Konstrukteur nun das richtige Kabel wählen, für die Stückliste ausgeben sowie per 3D-HTML-Datei mit exakter Darstellung der Kabelverlegung an den Monteur weiterreichen. Der Mechanik-Konstrukteur erhält das 3D-Modell der Verkabelung und kann dies in sein MCAD-System übernehmen. Entscheidend ist, dass Eplan Harness proD das originale 3D-Modell nicht ändert!
KEM Konstruktion|Automation: In welcher Weise lässt sich der digitale Zwilling der Maschinenverkabelung auch nutzen, um im Laufe des Lebenszyklus einer Maschine Wartung und Instandhaltung zu unterstützen? Wo sind die entsprechenden Daten abgelegt – in der ‚digitalen Schaltplantasche‘?
Widmann: Die Nutzungsmöglichkeiten eines digitalen Zwillings sind vielfältig. Er repräsentiert die Maschine in digitaler Form, was gerade bei Wartung und Instandhaltung, aber vor allem auch im Service helfen kann, Ausfall- oder gar Stillstandszeiten zu reduzieren. Ob dies zukünftig in der ‚digitalen Schaltplantasche‘ möglich sein wird ist im Moment noch offen, da neben den Schaltplaninformationen auch die Daten des 3D-Modells benötigt werden. Diese sind üblicherweise ziemlich umfangreich. Aktuell lässt sich eine 3D-HTML-Datei ausleiten, welche alle Infos zur Verkabelung enthält. Diese können mit einem Browser als Viewer genutzt werden.
Kabellängenplanung in Eplan Harness proD
Mit aktuellen Versionen von Eplan Harness proD erhalten Anwender Zugriff auf alle Artikel der Kategorie ‚Elektrotechnik‘ in der Artikelverwaltung der Eplan Plattform. Daten von Motoren, Steckern, Kabeln etc. sind vollumfänglich verfügbar. Die zentrale Sicht auf Artikel erleichtert die Stammdatenpflege. Wird beispielsweise ein Schaltschrankaufbau (aus Eplan Pro Panel) in die Maschine integriert, lassen sich alle Bauteile mit ihren Anschlussinformationen übertragen. Sie bilden einen exakten Startpunkt für die Feldverkabelung.
Bild: Eplan
Vielfach planen Mechaniker die Kabelwege – unter Einsatz von Kabelkanälen, Kabeltrassen und Energieketten. Seit Version 2023 lassen sich diese auch für das Kabelrouting nutzen. Auch wenn der Mechaniker sie plant – der Elektrokonstrukteur weiß genau, ob die Kabel durch die vorgesehenen Wege passen und welche Länge exakt benötigt wird. Praktisch ist auch, dass die Kabel direkt angeschlossen werden können, denn auch die Informationen dazu sind bereits im Schaltplan hinterlegt.
Mehrwerte für die Anwender:
- Vollständiges Eplan Projekt (Single-Source-of-Truth)
- Übergabe des digitalen Zwillings an die Mechanik
- Vollständige Stückliste einschließlich Leitungslängen für die Elektrokonstruktion
- Kabelkonfektionszeichnungen für Spezialkabel in der Kabelfertigung
- 3D-HTML-Viewer für Montage und Service
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