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ISW-Forschungsbericht exklusiv bei Eplan erhältlich : Ausgabe 08/2018, 08.05.2018

Studie zum Schaltschrankbau

Wie sieht die Fertigung von Schaltschränken in der Zukunft aus? Dieser Frage ging das Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart nach. Der Forschungsbericht fusst auf einer Untersuchung bei deutschen Schaltschrankbauern.

Bilder: Rittal

320 Seiten umfasst ein Stromlaufplan (SLP) im Durchschnitt – die durchschnittliche Verdrahtungszeit auf SLP-Basis beträgt 54 Stunden und damit 49 % der gesamten Fertigungszeit. 16,74 Stunden werden bei durchschnittlich 500 Drähten pro Schaltschrank allein für das Lesen der Dokumente aufgewendet. Das sind beispielhafte Erkenntnisse der Studie «Schaltschrankbau 4.0 – Eine Studie über die Automatisierungs- und Digitalisierungspotenziale in der Fertigung von Schaltschränken und Schaltanlagen im klassischen Maschinen- und Anlagenbau», die das ISW der Universität Stuttgart erstellt hat.

Einsparpotenziale im Engineering

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

3D ist der Schlüssel

Insgesamt ist auffällig, dass 92 % der Studienteilnehmer immer noch zweidimensionales Engineering einsetzen. Alexander Verl, Leiter des ISW: «Generell stellt sich die Frage: Warum werden im Engineering noch 2-dimensionale Konstruktionspläne erzeugt, wenn die Fertigung in drei Dimensionen erfolgt? Diese Dimensionsreduzierung ist eher kontraproduktiv. Bis zu 35 % der Engineering- und bis zu 22 % der Fertigungszeiten lassen sich einsparen, da man den Konstruktionsplänen blind vertrauen kann.»

55 % der Fertigungszeit, führt die ISW-Studie weiter aus, lassen sich in der mechanischen Bearbeitung einsparen, wenn man digitale Konstruktionszeichnungen zum Beispiel zur Bearbeitung der Montageplatte und der Korpuswände des Schaltschranks nutzt. Immerhin 90 % weniger Zeitaufwand fallen bei der elektrischen Bestückung an, wenn digitale Schaltschrankmodelle für eine Vorkonfektionierung der Klemmen genutzt werden.

Vernetzung durch Intelligenz

Weiter befasst sich die Studie «Schaltschrankbau 4.0» mit Trends wie Fliessfertigung contra Nestfertigung, Auslagerung und innerbetriebliche Fertigung und 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 bietet allen Unternehmen des Schaltschrankbaus vielfältige Möglichkeiten der Reflexion und benennt sehr anschaulich Potenziale zur Effizienzsteigerung in Unternehmen.»

Das Untersuchungsdesign

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 Firmen führen die Schaltschrankfertigung innerbetrieblich durch. 63 % sprachen von grosser 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». 

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Die 39-seitige Studie zum Schaltschrankbau ist exklusiv bei Eplan erhältlich