de voeding voor elke Elektrische schakelkast

Een leidend ontwerpsysteem: de voeding voor elke ­elektrische schakelkast Nico De Baerdemaeker, National Operation Manager EPLAN NV/SA

Systeemoplossingen voor het sneller ontwerpen en bouwen van besturingskasten De grootste uitdaging waar bordenbouwers de komende jaren voor staan, is om sneller een foutloze schakelkast samen te s­ tellen. Het is daarbij van belang dat het werk van ­verschillende ­afdelingen (bijvoorbeeld ontwerp, ­ werkvoorbereiding en realisatie) beter op elkaar wordt ­ afgestemd. Een gemeenschappelijk ­ platform is in dit traject ­ essentieel. Nico De Baerdemaeker, ­ National ­Operation ­Manager van EPLAN legt onder andere uit hoe iedere ­bordenbouwer en ook iedere bordenbouwafdeling nog ­potentieel heeft om zijn realisatieproces en engineering te verbeteren. Elke schakelkast begint met een ontwerp. In dit artikel i­llustreren we het belang van een leidend ontwerpsysteem voor iedere bordenbouwer: ongeacht of u distributie- en/of stuurkasten ­ ­produceert, in serie en/of projectmatig werkt, al uw ontwerpen zelf ­realiseert of u laat leiden door de s­ chema’s van uw eindklant. De wijze waarop u uw ontwerpsysteem inricht en de m ­ anier waarop het aansluiting vindt met uw ERP-systeem ­ ­ (Enterprise ­Resource Planning), zijn sterk bepalend voor de mate waarop u uw ­productieproces kunt inkorten. Wanneer u dit doordacht doet, heeft dat een directe impact op uw werkvoorbereiding en ­realisatie, zodat u nog bijkomende efficiëntieslagen realiseert.

September 2012

1

Naar een strategische rode draad

Belang van een ontwerpsysteem

Verschillende factoren beïnvloeden het realisatieproces van een schakelkast. Sommige hebben zelfs een ­ directe invloed op uw ­businessaanpak als ­bordenbouwer. ­Produceert u in ­serie? Dan ligt de klemtoon in uw ­bedrijf vooral op logistiek en ­operation ­excellence. Werkt u projectmatig? Dan staan uw klant en ontwerp ­centraal en focust u zich eerder op het ­customer i­ntimacy-­bedrijfsmodel.

De tijd dat bordenbouwers hun plannen gewoon op p ­apier ­tekenden, is intussen lang voorbij. Niet alleen voor s­tuurborden waar meestal meerlijnige ­ ontwerpen n ­oodzakelijk zijn om tot een goed ­ functionerende schakelkast te komen. Ook bij ­distributieborden - zelfs w ­ anneer een e­ enlijnig ontwerp v­ oldoende is - blijkt een ­digitaal o ­ ntwerpsysteem vandaag een noodzaak.

Een efficiënt leidend ontwerpsysteem doet daarom meer dan ontwerpen alleen. Het geeft u ook antwoorden op ­strategische vragen zoals: ‘Hoe oriënteer ik mijn o ­ rganisatie naar de markt en naar mijn klanten?’, ‘Hoe bouw ik best mijn proces op?’, ‘Hoe ga ik optimaal om met mijn ERP in relatie tot mijn ­ontwerpafdeling? Met andere woorden: het geeft structuur en creëert een ­belangrijke rode draad doorheen uw bedrijfsprocessen. Figuur 1 illustreert hoe deze ­bedrijfsprocessen de globale werking van uw bedrijf kunnen optimaliseren.

In de eerste plaats omdat bij elk bord een goed document ­aanwezig moet zijn. Een document dat aan de normen v­oldoet. Voor ­bordenbouwers schrijft de IEC60-617-norm nauwgezet voor welke coderingen en symbolen u bij uw schemaontwerp moet hanteren. In de tweede plaats ­omdat uw eindklant vraagt om ­efficiëntie, een kortere time-to-­market en scherpe p ­ rijzen. Om aan deze vereisten tegemoet te komen, hebt u een o ­ ndersteunende software nodig. Belangrijk hierbij is dat de software een deel van het werk van de tekenaar overneemt en hem op die manier ­waardevolle tijd bespaart. In dat geval kan hij zich namelijk meer f­ocussen op de effectieve samenstelling van het bord. Met andere woorden: een goede ontwerpsoftware stelt de gebruiker in staat om te evolueren van ‘tekenaar’ naar ‘­engineer’.

Figuur 1 - Bedrijfsproces

September 2012

2

Ontwerpen met CAD of CAE? Een ontwerpsysteem ontlast de tekenaar grotendeels van r­epetitieve taken. Een goed leidend ontwerpsysteem gaat nog een stap ­verder: het legt een link tussen het schematechnische en het ­logistieke. Om deze link te leggen, redeneert u best niet vanuit het schema, maar wel vanuit de componenten. Met andere woorden: kiest u voor ­component georiënteerd ­engineeren. Hiervoor is een CAE-software (Computer Aided E ­ngineering) meer geschikt dan een CAD-software (Computer ­Aided ­Design). CAD doet niet veel meer dan tekenen. CAE d ­ aarentegen, creëert intelligente blocks of macro’s die alle i­ndividuele ­ ­ componenten herkennen en ze in het schema a ­ utomatisch op de juiste manier met elkaar ­verbinden. In een CAE-software is elke component verbonden met uw d ­ atabank die op zijn beurt in verbinding kan staan met het E ­ RP-systeem. Op die manier verbindt u uw ontwerpafdeling rechtstreeks met uw ­logistieke proces. Bordenbouwers die het ontwerp in eigen beheer of eigen rangen realiseren, winnen op deze manier meteen heel wat tijd, al vanaf de ontwerpfase. Bordenbouwers die het ontwerp krijgen aangereikt, ­bevinden zich in een spagaat. De aangeleverde schema’s zijn ­gekoppeld aan de ­databank van de ontwerper. Vaak is die niet c­ompatibel met de ­eigen databank. Hierdoor vindt het ontwerp m ­ oeilijker ­aansluiting met het logistieke proces van de klant. Tenzij … u op gepaste manier gebruik maakt van dataportalen en standaardisatie.

Het belang van dataconsistentie Wanneer u uw ontwerpsysteem aan uw ERP linkt, staat uw ­databank centraal in uw processen. Een CAE-systeem is e­ chter maar net zo intelligent als het inzicht van de ­gebruiker en de data die u erin stopt. De grote uitdaging bestaat er dan ook in om die databank op een gestructureerde m ­ anier te v­ ullen. Dit kan gebeuren volgens ETIM - het Europees ­Technisch ­Informatie-Model - een standaard voor a ­ rtikelclassificatie in de installatiesector. Wanneer uw CAE-systeem toegang biedt tot dataportalen, kan dat vullen automatisch verlopen. In dat geval kunt u ­componenten van uw leveranciers eenvoudig in uw schema’s integreren. ­Moderne dataportalen bevatten handige tools waarmee u bepaalde deelcomponenten van de schakelkast op de juiste manier kunt ­ ­dimensioneren en configureren.

Configuratie en standaardisatie

Lastenboeken

Ontwerpers zijn gebaat met een juiste keuze van ­componenten. Door de integratie in uw CAE-­ontwerpsysteem van ­configuratoren zoals Rittal Therm en Ri4Power, beiden van Rittal, en ClipProject van Phoenix Contact, voorkomt u d ­ ubbele invoer en verzekert u zich van een juiste s­amenstelling. Daarnaast voorkomt u fouten. Door ­gebruik te maken van deze configuratoren is uw schakelkast niet ­alleen juist g ­ edimensioneerd, u beschikt in uw ontwerp ook over de correcte tekentechnische, constructie- en logistieke data. Hiermee zet u een eerste stap naar een doorgedreven ­standaardisatie.

Een goed CAE-systeem is in staat om de lastenboeken van uw toeleveranciers te ondersteunen. Meer nog: het maakt zelf een ­ helder onderscheid tussen de standaarden van uw v­erschillende ­leveranciers, zonder dat u uw eigen standaard verliest. Met een doordacht opgebouwde standaard kan uw leidend ­CAE-­ontwerpsysteem flexibel omgaan met de l­ astenboeken van uw leveranciers, ­onafhankelijk van het ontwerp dat u moet maken.

Standaardisatie garandeert u een helder databeheer en een vlotte herkenning in de aangeleverde documentatie bij de schakelkast. Het bespaart de ontwerper ook veel tijd, zeker wanneer u werkt met macrovarianten en waardesets. Ook extern biedt standaardisatie voordelen. Wanneer uw klant ­gebruik maakt van uw standaarden bijvoorbeeld in geval van co-engineering - schuiven de ­ontwerpfases beter in elkaar en kunt u het ontwerp van uw klant gemakkelijker ­synchroniseren met uw eigen logistieke proces.

September 2012

3

WERKVOORBEREIDING

Van systeem naar platform

U las eerder hoe een goed leidend CAE-systeem ­bordenbouwers in de ontwerpfase veel tijd bespaart. Dit dankzij de interface met een ERP-systeem, automatische configuratie en d ­oorgedreven standaardisatie. Een verdere optimalisatie realiseert u wanneer uw CAE-systeem de link legt met uw werkvoorbereidingsproces. Of meer nog: beide integreert.

Goede werkvoorbereiding vraagt veel tijd: materialen kiezen en bestellen, opdrachten en planning vastleggen, de juiste documenten bezorgen aan de juiste mensen. Stuk voor stuk ­ ­cruciaal voor de realisatie van een schakelkast. Software kan hierin een belangrijke rol spelen. Maar alleen software die als het ware de ontwerpfase en w ­ erkvoorbereidingsfase in elkaar kan schuiven. Met andere woorden: een ­technische p ­ rocesoplossing. Daarom spreken we ook niet meer over een CAE-systeem, maar over een softwareplatform. ­Gebaseerd op het ontwerp zal een dergelijk ­softwareplatform in staat zijn om de nodige ­logistieke ­informatie en ­constructiedocumentatie a ­ utomatisch te g ­ enereren.

Documentatie genereren Juiste documentatie op de juiste plaats, in de juiste vorm en met de juiste informatie is cruciaal voor de feilloze bouw van de schakelkast. Het softwareplatform ­ genereert deze ­ documentatie automatisch. Dit levert secure en e­enduidige data op die heel wat zoekwerk en foute interpretaties voorkomen. Een deel van de d ­ ocumentatie zijn de ­verschillende b ­ ordaanzichten. Door een goede bordlay-out weet de monteur perfect waar elke component staat. Zo loopt hij nooit het risico dat de kast te klein of te groot is of dat EMC-problemen optreden. De monteur kan b ­ lindelings de mechanische constructietekeningen opvolgen. Dit betekent dat u in de realisatiefase geen hoogopgeleide of ervaren engineers meer nodig hebt: goede monteurs v­ olstaan.

Van 2D naar 3D U kunt hier trouwens nog een verdere efficiëntieslag m ­ aken. Door de mechanische constructietekeningen van de schakelkast niet in 2D maar in 3D te realiseren. Vroeger werd een 3D-ontwerp ­eerder als ‘nice to have’ ­beschouwd. Maar in een wereld waar snelle ­levertijden en kleinere marges ­nagenoeg geen ruimte meer laten voor fouten, ­beschouwen steeds meer engineers 3D vandaag als een ‘need to have’. Ook bij bordenbouw is dat het geval. Zo zorgen 3D-tekeningen al meteen in de ontwerpfase voor ‘­ collision control’. Reeds in de engineeringsfase weet u of uw mechanisch kastontwerp correct is. Eventuele fouten ­ kunnen in een vroeg stadium worden opgelost. Heel b ­elangrijk. Want in elke volgende fase stijgen uw tijdverlies en kostenplaatje ­minimaal met factor 10. Dat betekent uren verlies in uw atelier en nog veel meer tijd- en ­geldverlies wanneer u een foutieve kast ‘in the field’ moet aanpassen. Deuren die niet dicht gaan, verkeerd geboorde gaten, f­outieve b ­ arenstellen … Met een 3D-ontwerp voorkomt u het a ­ llemaal nog aan de bron.

Naar een optimale routing 3D-constructietekeningen geven u trouwens nog een e­ xtra derde dimensie: diepte! Door het dieptezicht hebt u een ­ duidelijker beeld van de weg die de draden in de kast ­volgen. Dit opent de deur voor routing. Een goed l­eidinggevend s­oftwareplatform met geïntegreerde 3D-module zoekt naar een optimale vulling van uw kabelgoten waardoor uw ­ dradenparcours g ­eminimaliseerd wordt en EMC-gevoelige draden en voedingsverbindingen op de juiste manier van elkaar gescheiden blijven. ­Kostenbesparend én ­gebruiksvriendelijk wanneer u bij een uitbreiding in uw kast of bij een reparatie draden moet toevoegen of vervangen. Leveranciers spelen trouwens goed in op dergelijke ­softwareplatformen. Zo biedt Rittal Ricad 3D aan, een cd ­waarop haar hele gamma in 3D staat uitgewerkt.

September 2012

4

REALISATIE Nu de ontwerpfase en voorbereidingsfase dankzij het ­leidend ­softwareplatform als het ware in elkaar schuiven, kan de ­bordenbouwer een ­gevoelige tijdswinst boeken en sneller aan de effectieve realisatie van de schakelkasten starten. Maar ook in deze realisatiefase zijn er nog verdere tijdswinsten en ­efficiëntieslagen te boeken. Meer bepaald door een ­doorgedreven ­automatisatie die m ­ ogelijk wordt dankzij de compatibiliteit van het ­softwareplatform met externe ­productieapparaten zoals l­abelingmachines, CNC-machines, plooi- en configureermachines voor barenstellen en d ­ raadconfectieapparaten.

Automatisch labelen en graveren De IEC-norm vereist voor elke component in de kast een unieke ­onderdeelcode. Een goede kast is daarnaast voorzien van l­abels die de ­elektrische functie van componenten beschrijven. Door de ­integratie van het softwareplatform met verschillende ­­­­­­labelingen ­ graveertoestellen is het systeem in staat om f­unctieteksten, ­klemnummers, ­draadnummers en onderdeelcodes op een juiste ­manier over te dragen. Dit lijkt misschien eenvoudig, maar het voorkomt fouten en dubbel werk.

CNC-machines aansturen Softwareplatformen met een geïntegreerde 3D-ontwerpmodule ­hebben nog andere voordelen. Ze stellen bordenbouwers in staat om m ­ ontageplaten, deuren en wanden uit de ­constructietekeningen te isoleren. Door in 3D te werken, zijn alle x-, y- en z-coördinaten van deze componenten ­beschikbaar binnen het systeem en bestaat de mogelijkheid om al deze data in een leesbaar formaat over te dragen aan moderne CNC-installaties. Zo kan de ­CNC-machine alle draadtap-, boor-, frees- en ponswerkzaamheden u ­ itvoeren. De ­monteur moet zelf niet meer meten en hoeft deze handelingen niet langer manueel uit te voeren.

Barenstellen plooien en confectioneren Slecht geplooide of geconstrueerde baren kunnen aanleiding geven tot g ­ escheurde kastwanden of andere schade aan de h ­ ardware. Bovendien is koper heel duur. Een secure confectie en juiste ­ ­plooivormen van barenstellen zijn dan ook ontzettend ­belangrijk. Met een modern softwareplatform wordt dit een stuk e­ envoudiger. De ­ geïntegreerde 3D busbar-module definieert de juiste gaten, ­plooihoeken en dimensies van de koperen baren. Gevolg: geen fouten in het ontwerp. Daarnaast sluit het systeem ook naadloos aan bij ­externe (semi-)automatische pons- en knipmachines.

Draden confectioneren Het schakelkastontwerp in het platform bevat alle informatie over de manier waarop uw componenten met elkaar verbonden zijn, hoe de aansluitingen verlopen, in welke kabelgoten de draden zich ­bevinden. Het kent ook het eindhulstype, de kleur en de ­codering van elke ­individuele draad. Hierdoor heeft het systeem alle ­informatie om ­automatische draadconfectie mogelijk te maken. Een modern ­softwareplatform beschikt over een interface ­waarmee het deze data automatisch aan draadconfectieapparaten kan voeden.

September 2012

5

WAAR ZIT ÚW OPTIMALISATIEPOTENTIEEL? We kunnen gerust concluderen dat iedere bordenbouwer en ook iedere bordenbouwafdeling nog potentieel heeft om zijn realisatieproces en engineering te verbeteren. De grote vraag die u zich hierbij moet stellen: in welke fase van het proces zit úw optimalisatiepotentieel? Misschien wel aan het begin van het proces, op het moment dat u de keuze voor een applicatie moet maken. Of in de stap naar ­standaardisatie, automatisatie of integratie van uw s­ ystemen. Misschien kunt u wel een efficiëntieslag maken in uw opdrachtfase, ontwerpfase, bij uw werkvoorbereiding en/of realisatie. Waar uw optimalisatiepotentieel zich ook situeert, de juiste keuzes maken vertaalt zich altijd in een r­endementsverhoging. Een belangrijk aspect in een concurrentiële markt die ­alleen maar competitiever wordt. Op de kostprijs van energie en m ­ aterialen en de loonkosten van uw mensen hebt u zelf weinig vat. Daarom is het zo belangrijk dat u in p ­ rocessen denkt. ­Processen die ervoor zorgen dat u met hetzelfde aantal mensen en dezelfde vaste kosten meer borden p ­ roduceert. Door de verschillende domeinen met elkaar te v­ erbinden, door procesmatig te denken, onderscheidt u zich van de c­ oncurrentie. Enerzijds omdat u uw time-to-market ­gevoelig kunt inkorten. Anderzijds omdat u met de juiste ­procesondersteuning dure menselijke fouten voorkomt. Fouten die in een eerste fase klein lijken, maar doorheen het proces ­exponentieel groeien in kostprijs.

Met deze publicatie wil de schrijver u in de eerste plaats een helder inzicht geven in de logische opbouw van een productieproces voor ­bordenbouwbedrijven. Zodat u die zo belangrijke kortere time-to-market kunt realiseren zonder in te boeten op kwaliteit en continuïteit.

EPLAN NV/SA Bosstraat 54 B-3560 Lummen Tel: +32 (0) 13 53 96 96 Fax: +32 (0) 13 53 96 99 [email protected] - www.eplan.be

September 2012

6