Produktivität ohne Grenzen

Digitale Fabrik - Größere Transparenz, drastische Verkürzungen von Produktionsanläufen und Kostensenkungen - all das verspricht das Konzept der Digitalen Fabrik. Das Herzstück sind durchgängige Engineering-Werkzeuge.

02. August 2007

Immer mehr Unternehmen aus allen Branchen setzen auf das Konzept der Digitalen Fabrik. Angesichts höher werdender Marktanforderungen, schnellerer Produkteinführungszeiten und einer Entwicklung in Richtung individueller Produkte ist die Umsetzung und Unterstützung des Konzepts nicht nur für Anlagenbetreiber, sondern auch für viele Zulieferer längst zu einem Muss geworden.

Durchgängig von A bis Z und Vernetzung aller Prozessbeteiligten

Führende Anbieter im Bereich Industrieelektronik haben dies erkannt und liefern ihren Kunden nicht nur Produkte, sondern auch zukunftsweisende, durchgängige Engineering-Werkzeuge, die den gesamten Lebenszyklus einer Maschine oder Anlage unterstützen. Vom virtuellen Entwurf einer Kundenlösung über 3D-Modelle bis zu maßgeschneiderten Tools für die Betriebs- und Servicephase. Worum geht es beim Konzept der Digitalen Fabrik eigentlich? Ein Arbeitskreis des VDI definiert die Digitale Fabrik als »Oberbegriff für ein umfassendes Netzwerk von digitalen Modellen und Methoden unter anderem der Simulation und 3D-Modellierung«. Ihr Zweck, so der VDI-Arbeitskreis weiter, sei die »ganzheitliche Planung, Realisierung, Steuerung und laufende Verbesserung aller wesentlichen Fabrikprozesse und -ressourcen in Verbindung mit dem Produkt«. Merkmale der Digitalen Fabrik sind die Vernetzung aller Prozessbeteiligten durch intelligente interne und externe Workflows, die enge Datenintegration zwischen den Beteiligten, die Standardisierung und Automatisierung der Planungs- und Engineering-Prozesse, die parallele Entwicklung von Produkten und Produktionsanlagen sowie die vollständige digitale Darstellung von Produkt, Produktionsprozess und Steuerungslösung. Die Vorteile des Konzepts liegen auf der Hand: Mit der Prozessstandardisierung wird die Planungsflexibilität erhöht; Probleme werden erkannt und beseitigt, noch bevor Kosten entstehen. Die Produktionsanläufe und Umstellungen werden drastisch verkürzt. Aufgrund des Prozess- und Änderungsmanagements lassen sich Änderungen leicht durchführen.

Die Kosten sinken, und die Lieferfähigkeit steigt

Die Datenintegration mit konsistenten Daten erlaubt eine frühzeitige Kostenabschätzung. Prozessketten, Anlagenkonzepte und ganzheitliche Produktionssysteme werden anschaulicher entwickelt; die Zahl von Prototypen und Versuchen sinkt; das Variantenmanagement wird optimiert. All dies führt zu Kostensenkungen bei gleichzeitig verbesserter Lieferfähigkeit und Produktqualität. Angesichts einer zunehmenden Globalisierung, kürzerer Produkteinführungszeiten und eines Trends in Richtung Produktindividualisierung ist die Digitale Fabrik längst nicht mehr nur für Konzerne oder Softwarehäuser ein Thema. Der Gesamtnutzen des Konzepts für den Anlagenbetreiber ergibt sich nur bei optimaler Zuliefererintegration, denn nur so lässt sich ein durchgängiger, integrierter Datenworkflow entlang der gesamten Engineering-Kette realisieren. Im Mittelpunkt steht dabei die Frage nach dem Total Benefit of Usership (TBU), der anders als der Total Cost of Ownership (TCO) nicht primär nach den Kosten, sondern nach dem Nutzen für die Anwender fragt. Wie Produktivitätssteigerung und schnelle Produktumsetzung zum Nutzen des Kunden geschaffen werden können, ist auch Thema der Productivity Days, die alljährlich von Rittal ausgerichtet werden. Höhepunkt der Vortragsveranstaltung ist die Verleihung der ›Productivity Awards‹, mit denen die besten Anwendungen in den Bereichen Technology Packaging und Engineering ausgezeichnet werden.

Alle Disziplinen am Tisch: der mechatronische Ansatz

Im optimalen Zusammenwirken der Produkte, Produktdaten und Engineering-Werkzeuge sieht Rittal den größten ›Benefit‹ für den Kunden. Gerade im Bereich des Engineering arbeiten Unternehmen noch immer stark getrennt in den Einzel-Disziplinen Elektrotechnik, Mechanik und Softwareerstellung während mechatronische, funktionsorientierte Ansätze in der Breite zu wenig angenommen werden. Rittal hat in Zusammenarbeit mit dem Tochterunternehmen Eplan Software & Service

­Lösungen für das Engineering in der Fabrik der Zukunft entwickelt. Dabei werden die unterschiedlichen Planungszyklen eines Schaltschranks oder einer Maschine von der Konzeption, der virtuellen Planung, dem Engineering bis hin zu Betrieb und Service aufgezeigt. Für jede dieser Phasen stellen die beiden Partner geeignete Lösungsansätze und Werkzeuge vor, die den Engineering-Prozess durchgängig unterstützen.

Schrittweise Konfiguration: Der Konfigurator im Bediengehäuse

Bei der Konzeption und Lösungsfindung spielen Produktkonfiguratoren eine wichtige Rolle - bei Rittal zum Beispiel in Form des Konfigurators für das Bediengehäuse Comfort-Panel. Die Produktkonfiguratoren zeichnen sich durch eine intuitive Bedienerführung aus und sorgen dafür, dass die komplexen Baukastensysteme der Gehäuselösungen transparent werden und optimal an die Anwenderforderungen angepasst werden können. Sie erlauben dem Nutzer, die Parameter zum Beispiel des Comfort-Panels - Abmessungen, Frontgestaltung, Designoption, Zubehör, Kühlvarianten, Tragarmanschlüsse und Tastaturgehäuse - über Auswahlmasken schrittweise zu konfigurieren und ermöglichen eine interne Konsistenzprüfung.

Am Ende des Konfigurationsprozesses stehen ein Ausschreibungstext samt Angebotsanfrage an Rittal sowie ein 3D-CAD-Modell der konfigurierten Lösung für den Kundenkonstrukteur zum Herunterladen. So kann die Konstruktion bereits arbeiten, während parallel der kaufmännische Prozess läuft.

In der Phase der virtuellen Planung geht es darum, dem Anwender bereits vor dem Detailengineering eine optische Darstellung der Lösung zu präsentieren und so die Möglichkeit zu geben, die unter Design- und Ergonomieaspekten optimale Entscheidung zu treffen. Dazu dienen heute Methoden der virtuellen Planung und Produktvisualisie-rung. Rittal-Services erlauben bereits in einer frühen Planungsphase die virtuelle Integration der Kundenanwendung in die jeweiligen Gehäusesysteme, sogar die Präsentation der Gesamtlösung in der Anwendungsumgebung des Kunden. Dadurch können Konstruktions- und Designalternativen leichter bewertet werden. Mit diesem Service bietet Rittal gerade Systemintegratoren die Möglichkeit, eine gemeinsam entwickelte Gesamtlösung optimal beim Endanwender zu präsentieren und somit eine optimale Entscheidungsbasis zu liefern.

Durchgängiger Workflow

In der Engineering-Phase laufen unterschiedliche Planungsdaten zusammen: Während mit dem Eplan Engineering Center komplexe mechatronische Strukturen einfach projektiert werden, überträgt das auf der ganzheitlichen Eplan-Entwicklungsumgebung aufsetzende Tool Eplan Cabinet diese Lösungen auf das Schaltschrank-Layout bis hin zur Ansteuerung von Bohrautomaten oder Kabelkonfektionierungen. Das Programm beschleunigt den digitalen Entwicklungsprozess, indem es 3D-Layouts und vollständige Fertigungsdaten erstellt und klare Montagedokumentationen liefert, die auch Mitarbeitern ohne weiterreichende Fachkenntnisse den Schaltschrankaufbau ermöglichen. Vor-aussetzung sind in der Regel 3D-Modelle sämtlicher Bauteile, die Rittal mit seiner RiCAD-3D-Bibliothek bereitstellt, der Downloadplattform für dreidimensionale CAD-Modelle. Das Werkzeug bietet einen einfachen Online-Zugriff auf die Original-Rittal-Konstruktionsdaten. Online bereitgestellt werden dabei generische Daten für nahezu alle CAD-Formate und zusätzlich eine Offline-CD-Variante für die fünf gän-gigsten CAD-Formate. Der Nutzen für die Anwender: Fehlerfreie Konstruktionsdaten für jedes CAD-System, bessere Datenqualität und geringerer Arbeitsaufwand. Mit mehr als 3.000 Downloads pro Monat hat sich RiCAD 3D als feste Größe im Markt etabliert und wird kontinuierlich ausgebaut. Auch die Rittal-Produktkonfiguratoren für TS8 und Comfort Panel greifen auf diese Datenbasis zurück. Rittal unterstützt den Engineeringprozess zusätzlich parallel mit seinen Software-Tools Therm, Computer Fluid Dynamic und Power Engineering, die eine optimale Energie- und Klimaauslegung garantieren.

Hohe Prozessverfügbarkeit

In der Betriebsphase unterstützt zum Beispiel die Wärmebildanalyse die Anwender. Die Wärmebildanalyse zeigt mögliche Schwachpunkte der Schrankklimatisierung auf, die beispielsweise durch Prozessveränderungen und Anlagenerweiterungen hervorgerufen werden können.

Der Service arbeitet mit erweiterter Realität

Bei einer Belastungsänderung lässt sich auf diese Weise die Klimatisierung einfach anpassen, wodurch ein sicherer Anlagenbetrieb und eine hohe Prozessverfügbarkeit erreicht werden. Außerdem profitieren die Anwender in der Betriebsphase von den Vorteilen der Rittal-Plattformen: Praktisch für jede Anwendung gibt es eine Lösung aus dem mehr als 10.000 Produkte umfassenden Programm.

In der Servicephase wird in Zukunft der Augmented Reality (AR), der erweiterten Realität, eine immer größere Bedeutung zukommen. Die Zukunftsvision sieht vor, dass der Servicetechniker mit einer mobilen, echtzeitfähigen, intuitiv bedienbaren und interaktiven Ultra-Anwendung (Ultra Portable Augmented Reality for Industrial Maintenance Applications) ausgestattet wird. Über eine Datenbrille mit Kopfhörer kann er Schritt für Schritt anhand von 3D-Animationen, Text- und Audioausgaben verfolgen, welche Maßnahmen er bei Störfällen zu ergreifen hat. Da auf gedruckte Handbücher verzichtet wird, hat der Techniker beide Hände für die notwendigen Reparaturarbeiten frei. Per Telekonsultationsmodus kann er bei komplexeren Störungen Kontakt zum Maschinenexperten des Anbieters aufnehmen, der diesen mittels Video- und Audioinformationen durch die Reparatur führt. Da die entsprechenden Arbeiten auch von geringer qualifiziertem Personal durchgeführt werden können, sinken die Service- und Wartungskosten. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut rückt die Vision der optimalen Unterstützung der Service-Techniker durch ein markerloses Tracking in wenigen Jahren in greifbare Nähe.

Dr. Martin Lang, Rittal

Uwe Scharf Rittal/ps

Fakten:

?Das Konzept der Digitalen Fabrik standardisiert Prozesse und erhöht die Planungsflexibilität.

?Probleme werden erkannt und beseitigt, noch bevor Kosten entstehen.

?Die Produktionsanläufe und Umstellungen werden drastisch verkürzt.

?Die Datenintegration mit konsistenten Daten erlaubt eine frühzeitige Kostenabschätzung.

?Prozessketten, Anlagenkonzepte und ganzheitliche Produktionssysteme werden anschaulicher entwickelt.

?Die Zahl von Prototypen und Versuchen sinkt.

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2007