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Artikel und Hintergründe zum Thema

Engineering

Timm Hauschke | Meinrad Happacher,

Vom virtuellen Plan zur realen Maschine

Vom virtuellen Plan zur realen Maschine: Eplan teilt diese Engineering-Aufgabe in vier Schritte auf und zeigt auf der Hannover Messe anhand von vier Exponaten, wie sich diese umsetzen lassen – und welche Einsparpotenziale sich dadurch ergeben.

© Eplan

Am Anfang einer Maschine oder Anlage steht die Idee beziehungsweise eine konkrete Anforderung des Kunden. Im Engineering wird diese Idee am virtuellen 'Reißbrett' zu einer komplexen Maschine geformt und in der Fertigung in die Realität überführt. Dabei ist eine Vielzahl von Fragestellungen zu beantworten: Welche Bauteile sind einzusetzen? Gibt es digitale Daten zu den Bauteilen? Welche Abteilungen und Softwarelösungen müssen zusammenwirken? Ist ein paralleles Engineering möglich? Welche Informationen muss die Fertigung erhalten?

All diese Fragestellungen lassen sich letztlich in vier Schritten beantworten: Integrieren, Projektieren, Kommunizieren, Produzieren.

Das Integrieren

Geräte und Bauteile zeichnen sich heute durch hohe Funktionsvielfalt, Flexibilität und unterschiedlichste Einsatzmöglichkeiten aus. Bei der Auswahl und Nutzung der Bauteile sind dies entscheidende Faktoren. Zudem rückt der gesamte Entwicklungsprozess einer Maschine immer mehr in den Fokus – fallen heute doch rund 50 % der Gesamtkosten einer Maschine im Anlagenbau in diesen auftragsbezogenen Engineering-Aufwand. Stellt sich die Frage: Welche zusätzlichen Informationen stehen für die eingesetzten Geräte zur Verfügung, die in den einzelnen Phasen der Prozesskette verwendet werden können? Daher steht generell zu Beginn die Datenintegration im Vordergrund. In der Regel werden Bauteildaten in die Engineering-Systeme integriert beziehungsweise Engineering-Daten – 3D-Zeichnungen, Verbindungslisten – aus vorgelagerten Abteilungen als Grundlage für weitere Engineering-Aufgaben herangezogen. Bei diesem Schritt spielt eine entscheidende Rolle, dass entweder standardisierte digitale Gerätedaten vorhanden sind oder – wie im zweiten Fall – die Systeme über Schnittstellen verbunden sind.

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Das Projektieren

Nachdem die Daten in den Systemen vorhanden sind, geht es im nächsten Engineering-Schritt zur Projektierung. Verschiedene Abteilungen planen mit den integrierten Daten die Maschine oder Anlage. So kann beispielsweise der Fluidtechniker unabhängig von der Elektrotechnik seine Pläne erstellen und umgekehrt. Beide greifen allerdings auf die gleichen standardisierten Gerätedaten zu. Mit dem Data Portal stellt Eplan bereits über 370.000 Artikeldaten zur Projektierung bereit. Das sichert die korrekten Ergebnisse in der Projektierung und beschleunigt außerdem die Prozesse bei den Anwendern enorm. Eine andere Art der Projektierung ist das Aufsetzen auf bereits existierenden Planungsergebnissen. So ist beispielsweise für die Kabelbaum-Erstellung ein entscheidender Vorteil, wenn beim Kabelbaum-Engineering direkt auf das 3D-Modell aus der Mechanik und auf die Verbindungsinformationen aus der Elektrotechnik zurückgegriffen werden kann.

Das Kommunizieren

Jederzeit konsistente Planungsstände sind ein Muss in der Engineeringphase – und zwar abteilungsübergreifend. Dabei ist wichtig, dass die Abteilungen parallel auf einer einheitlichen Datenbasis arbeiten. Ein Beispiel: Der Fluidtechniker ändert den Funktionstext eines Ventils – zeitgleich ist dieser im elektrischen Schaltplan auf die neuen Gegebenheiten angepasst. Im Fall der Eplan-Plattform arbeiten sämtliche Systeme für Elektro- und Fluidtechnik, für Verfahrenstechnik und den Schaltschrankbau auf dieser einheitlichen Basis. Eine einheitliche Artikeldatenbank und eine einheitliche Bedienung gewährleisten, dass sich die Daten von der Planung bis zur Fertigung durchreichen lassen. Begleitet wird dieser Prozess mit standardisierten Schnittstellen zu PLM/PDM- und ERP-Systemen wie beispielsweise Teamcenter oder SAP. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt auf der Hand: Eine redundante Dateneingabe entfällt und ein manueller Abgleich der Daten ist obsolet. Zugleich steigt die Qualität der Dokumentation.

Das Produzieren

Im vierten und letzten Schritt, nachdem alle relevanten Fertigungsdokumente erstellt sind, lässt sich auf Basis dieser Dokumentation die reale Maschine erstellen. Je umfang- und detailreicher die Informationen aus dem Engineering sind, umso effizienter kann in der Fertigung gearbeitet werden. An erster Stelle stehen die konsistenten Pläne inklusive aller Auswertungen – Montagezeichnungen oder Klemmenpläne – bis hin zu maschinenspezifischen Daten für die automatisierte Konfektionierung von Schrankbauteilen, Kupferschienen und Kabeln. Hier sichern Schnittstellen zu NC-Maschinen oder Drahtkonfektioniermaschinen gute und schnelle Ergebnisse.

Autor: Timm Hauschke ist Produktmanager bei Eplan Software & Service

Engineering konkret

Um den gesamten Prozess von der Planung bis zur Fertigung erlebbar zu machen, zeigt Eplan zur Hannover Messe Exponate,  die den Weg vom Engineering zum realen Ergebnis nachvollziehen lassen:

Mit dem Exponat „Eplan Data Portal“ spricht Eplan zwei Zielgruppen an: Zum einen die Komponentenhersteller und auf der anderen Seite die Anwender von Komponenten. Die Hersteller erfahren, welchen Mehrwert digitale Engineering-Daten für ihre Produkte bieten, wie diese Daten aufzubauen sind und wie sie sich dann über das Data-Portal weltweit direkt in die Engineering-Umgebung der Anwender verteilen lassen. 

Die Projektierung eines mechatro­nischen Prozesses mit ganzheitlicher Projekt-Dokumentation, dargestellt an einer Festo-Handlingsaufgabe. Änderungen an einem Bauteil werden diszplinübergreifend in allen Dokumenten online abgeglichen.

© Eplan

Anwender hingegen können erleben, wie sie auf die standardisierten Engineering-Daten direkt über die Plattform zugreifen. Beispielhaft zeigt dieses Exponat den Zugriff auf das webbasierte Portal. Dabei wird der gesamte Prozess vom Engineering über die Beschaffung bis zur Fertigung durchgängig unterstützt.

Die Workflow-Optimierung
Das Zusammenspiel der unterschiedlichen Abteilungen zeigt eine Festo-Handlingsauf­gabe. Wobei der Fokus des Beispiels auf dem mechatronischen, interdisziplinären Engineer­ing liegt: Im Handling müssen Anforderungen wie Verteilen, Prüfen und Sortieren fluid- und elektrotechnisch umgesetzt werden. Die eingesetzten Ventilinseln sind mechatronische Bauteile mit einem Pneumatikanteil und einer elektrischen Ansteuerung.

Der Anwender wird in vier Schritten vom Integrieren eines Ventils per Eplan Data Portal über das Projektieren, Kommunizieren und Produzieren mit der Eplan-Plattform durch den Prozess geführt. Ergebnis: Eine ganzheitliche Projektdokumentation ohne Datenabgleich oder aufwendige Schnittstellen entsteht. Änderungen an einem Bauteil – etwa ein Funktionstext – werden durchgängig und automatisch in allen Dokumenten online abgeglichen; redundante Daten entfallen. Eine solche hochwertige Engineering-Dokumentation ist letztlich Grundlage für eine effiziente Fertigung.

Das Exponat Kabelbaum zeigt einen Kabelbaum von Steyr Motors in Verbindung mit der dazugehörigen Engineering-Dokumentation.

© Eplan

Das Kabelbaum-Engineering
Das Kabelbaum-Engineering ist am Beispiel eines realen Motors von Steyr Motors zu sehen. Dabei folgt der Engineering-Prozess den genannten vier Schritten. Stichwort Integrieren:

Das 3D-Modell aus der Mechanik und die Verbindungsdaten aus der Elektrotechnik sind die Grundlage für die Projektierung des Kabelbaums. In 'Eplan Harness proD' folgt Schritt 2 – das Projektieren: Direkt am 3D-Modell lassen sich die passenden Verlegewege für die Verbindungen definieren. Die korrekte Verdrahtung aller elektrischen Bauteile ist sichergestellt – es folgt der Part Kommunizieren: Ableitend aus dem virtuellen Kabelbaum werden die Daten für die Fertigung erzeugt. Dabei ist von entscheidender Bedeutung, dass das Formboard und die Stückliste vollautomatisch erzeugt werden.

Funktionales Engineering: In einem Baukasten abgebildete Module lassen sich mit Hilfe der Generierungstechnik systematisch im Projekt erneut verwenden.

© Eplan

Was ist Funktionales Engineering?
Funktionales Engineering – was genau verbirgt sich dahinter? Diese Fragestellung wird an einem innovativen Multitouchpanel aufgelöst. Anhand einer idealisierten Förderstrecke werden Themen wie Modularisierung, Baukastenprinzip, Variantenmanagement und Parametrierung sowie Konfiguration interaktiv dargestellt. Es ist zu sehen, wie sich auch in einer komplexen Anlage wiederkehrende Module erstellen und diese standardisiert in einem Baukasten abbilden lassen. Die Anlage lässt sich individuell per Funktionalem Engineering via Konfiguration zusammenstellen. Daraus abgeleitet werden vollautomatisch sämtliche Dokumente innerhalb eines Auftrages generiert. Angefangen von einem Angebot über die Engineering-Dokumentation (3D-Zeichnungen, Fluid- oder Elektropläne, Aufbauzeichnungen) bis hin zu kompletten SPS-Programmen oder HMI-Projekten.

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