Digitalisatie van de schakelkastbouw

De traditionele bouw van schakelkasten, zowel in serie als op maat, omvat een groot aantal handmatige processtappen die dat proces tijdrovend en duur maken. Gelukkig is end-to-end digitalisering langs de volledige waardeketen een veelbelovende oplossing als het gaat om verhoogde productiviteit en toegenomen flexibiliteit en transparantie. Met volledig gedigitaliseerde processtromen kan de efficiëntie van de productie en de planning met wel 40 procent worden verbeterd.

Digital twins voor de bouw van schakelkasten

Digital twins bieden aanzienlijke voordelen bij de koppeling van de processtappen voor de bouw van schakelkasten. De digital twin komt tijdens het elektrische ontwerp en de planning van de lay-out tot leven en blijft tijdens het volledige productieproces aanwezig, waarbij hij de afzonderlijke afdelingen steeds de benodigde informatie biedt. Het bijzondere aan een digital twin is dat de klant, de fabrikant en de leveranciers allemaal met hetzelfde model werken. "Toestelfabrikanten zoals Siemens, Schneider of SEW verstrekken EPLAN macro's die alle eigenschappen van hun producten bevatten. Onze elektrische ontwerpers voegen die toestellen toe in hun schema's en genereren zo een logische versie van het model", aldus Mathias Terstegen, productiemanager schakelkastbouw bij Unitechnik Systems GmbH. De planner van de lay-out geeft het model dan fysieke vorm door de toestellen in de virtuele behuizing te plaatsen. Het voltooide model omvat alle afmetingen en toont de individuele toestellen in een realistische 3D-weergave. Ook de volledige bedrading, inclusief alle kabeltrajecten, leidingen en DIN-rails (posities en lengtematen), en alle gaten en uitsnijdingen worden getoond. Dat maakt het werk veel eenvoudiger, want de taken voor de verschillende technische afdelingen zijn duidelijk herkenbaar. De productie neemt daardoor minder tijd in beslag en de kans op fouten daalt merkbaar.

Automatisering van mechanische productie

De in de digital twin opgeslagen data bieden nog meer voordelen. De lengtematen van de kabelleidingen en de DIN-rails worden automatisch gegenereerd. Handmatig meten en snijden is niet langer nodig dankzij de automatische kabelleiding- en DIN-railsnijder, die elke kast van het benodigde materiaal voorziet. De precisiedata van de digital twin bieden ook toegevoegde waarde voor andere processtappen. "Boor- en freesmachines halen hun data uit het 3D-model en weten zo exact waar de boorgaten en uitsnijdingen zich bevinden", zegt Terstegen. Geautomatiseerde afbakenings- en printstations betekenen dat de individuele onderdelen niet door de medewerkers hoeven te worden geëtiketteerd. Uitbesteding van de productie van klemmenstroken is een ander voorbeeld van verbeterde efficiëntie dankzij gedigitaliseerde processen. Bij de leveranciers kunnen volledig geëtiketteerde en geconfigureerde klemmenstroken worden besteld door de voltooide klemmenstrook van de digital twin naar de dienstenleverancier te versturen, die die dan volledig automatisch in productie neemt. “Zo'n machine betaalt zichzelf alleen terug wanneer continu grote hoeveelheden nodig zijn", zegt Terstegen. "Productiebedrijven kunnen daarom kiezen in welke machines ze willen investeren en welke taken beter kunnen worden uitbesteed." Ook kabels kunnen op basis van de behoeften worden voorgeassembleerd.

Papiervrije productie dankzij slimme bedrading

Slimme bedrading is een volgende stap richting papiervrije productie. Dit houdt in dat de volledige bedrading van een systeem via de digital twin wordt gevisualiseerd. Geprinte bedradingsschema's behoren daarmee tot het verleden: het werk wordt via de tablet uitgevoerd, rechtstreeks op het 3D-model. De digital twin kan worden gebruikt om de kabellengte, het kabeltraject en de eindpunten af te lezen. Het systeem zorgt ervoor dat de kabelleidingen over voldoende vulcapaciteit beschikken. De digital twin maakt ook de realtime weergave van de huidige processtatus mogelijk wanneer meerdere afdelingen tegelijk aan het model werken. Wijzigingen zijn daardoor transparant en ze worden op elk moment voor alle partijen duidelijk gedocumenteerd. "Voor ons is het van belang dat we wijzigingen dankzij de digitalisering van de processen flexibel kunnen integreren", vertelt Terstegen. Wanneer een wijziging wordt aangebracht, ziet de elektrisch ontwerper online of de component in kwestie al is bedraad. De wijziging wordt ook onmiddellijk weergegeven op de tablet van de bedradingstechnicus. Andersom kan de bedradingstechnicus ook een fout opmerken. De wijziging wordt dan in real time aan de elektrisch ontwerper doorgegeven.

Oplossing voor interfaceproblemen bij de constructie van schakelapparatuur

Een uitdaging bij de overbrenging van data tussen verschillende ondernemingen, is dat die meestal geen standaardinterface hebben voor het 3D-model van een schakelkast. In andere industrieën, zoals de bouwsector, zorgt de IFC-interface voor een standaardweergave van de 3D-voorstelling van een gebouw. Met EPLAN Pro Panel biedt EPLAN de mogelijkheid om de digital twin van een schakelkast in 3D te beschrijven. Op basis van dit model kan alle informatie die voor de latere processen nodig is, via gestandaardiseerde interfaces worden verstrekt. Klanten en dienstenleveranciers kunnen de data van de digital twin voor hun eigen processen gebruiken. Er zijn geen extra documenten nodig om informatie te delen.

Flexibiliteit tot voorbij de bedrijfsgrenzen

Wanneer met de digital twin wordt gewerkt, beschikken alle betrokkenen continu over de meest recente informatie. De digital twin zorgt zo voor een uiterst efficiënte samenwerking tussen bedrijven, tussen klanten en schakelkastfabrikanten en tussen schakelkastfabrikanten en hun leveranciers. Ook de klant heeft hier baat bij, want die heeft een goed overzicht van het proces en de projectvorderingen. Zelfs de kleinste details kunnen in een oogwenk worden bekeken. Hierdoor is het gemakkelijk om overeenstemming te bereiken, want problemen kunnen in dit model samen worden bekeken en besproken.

Over Unitechnik

Unitechnik Systems GmbH is gevestigd in Wiehl. Het is al veertig jaar een toonaangevende leverancier van industriële automatiserings- en informatietechnologie. De tweede generatie van dit familiebedrijf ontwerpt en implementeert systemen op maat voor interne logistiek, vrachtfaciliteiten en productie. Unitechnik is wereldwijd actief als systeemintegreerder en totaalleverancier. De onderneming onderhoudt langetermijnrelaties op basis van professioneel projectmanagement en ondersteuning van de geïmplementeerde installaties. De klanten weten daardoor dat hun investeringen veilig zijn. Unitechnik werkt voor bekende bedrijven zoals Claas, Dehn, Emirates, Linde, Lindt & Sprüngli, Nobilia, Otto Fuchs, Soennecken en Turck.

Auteur: Dirk Schütz, afdelingshoofd en hoofd verkoop schakelkasttechniek bij Unitechnik