Geordneter Materialfluss – und gut strukturierte Planung

Vier komplett neue Lagerstandorte mit rund 40 AKL-Systemen, ca. 200 Schaltschränken, mehr als 3000 Motoren und über 14.000 Sensoren/ Aktoren: Das sind einige Kenndaten für ein großes Projekt der Elektroplanung bei einem niederbayerischen Automobilhersteller, das die Siemens-Division "Process Industries and Drives" in Stuttgart erfolgreich abgeschlossen hat. Am Erfolg waren auch die CAE-Werkzeuge EPLAN Electric P8 und EEC One beteiligt – und eine sehr konsequente Automatisierung und Standardisierung der Planungsarbeit.

Ein Fahrzeug besteht aus mehreren tausend Einzelteilen. Einige wie Motor, Karosseriekomponenten und Sitze sind größer, die Mehrzahl jedoch eher klein. Für die Hersteller und ihre Zulieferer ist es eine große logistische Herausforderung, sämtliche Kleinteile wie Griffe, Leuchten und Befestigungselemente am richtigen Arbeitsplatz des Montageprozesses bereitzustellen. Jedes Werk ist deshalb mit mindestens einem Automatischen Kleinteilelager (AKL) ausgestattet, in dem die Teile eingelagert, sequenzgenau abgerufen und kommissioniert werden.

Anspruchsvolle Fabrikautomation an vier Standorten

Ein niederbayerischer Automobilhersteller hat diesen Teil der Produktionslogistik neu gestaltet und an vier Standorten neue Kleinteilelager mit insgesamt rund 40 AKL-Anlagen in Betrieb genommen. An den einzelnen Lagerstandorten können rund 2000 Behälter pro Stunde ein- und ausgelagert werden. Ihnen vorgelagert ist jeweils eine große Vorzone für das manuelle Depalettieren und Kommissionieren. Die von der Produktion angeforderten Teile werden in Anhängern von Routenzügen zusammengestellt. So entsteht ein ebenso geregelter wie effizienter Materialfluss. Alle vier Lager sind ähnlich aufgebaut, aber unterschiedlich ausgeprägt. Sie wurden von der Siemens-Division "Process Industries and Drives" geplant, gebaut und in Betrieb genommen – ein großes, aber durchaus typisches Projekt für die Elektroplaner am Standort Stuttgart. Teamleiter Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Göhringer: „Wir haben Erfahrung darin, Projekte mit mehr als 10.000 Planungsstunden abzu-arbeiten.“ Dabei nutzen die rund 20 Elektroplaner leistungsfähige ECAD-Werkzeuge, und sie legen großen Wert auf die Automatisierung und Standardisierung der Prozesse: „Das setzt zwar eine intensive Vorarbeit voraus. Aber dieser Aufwand lohnt sich, denn die gesamte Planungszeit wird dadurch verkürzt.“

Mehr als 200 Schaltschränke

Das Ergebnis der Planung ist schon zahlenmäßig beeindruckend. Das gesamte Projekt umfasste mehr als 200 Schaltschränke und die Anschaltung von über 3000 Motoren sowie rund 14.000 Sensoren und Aktoren. Allein für das größte AKL des niederbayerischen Automobilherstellers am Standort Dingolfing wurden über 100 Schaltschränke geplant, über die unter anderem rund 1.000 Motoren und rund 6.000 Sensoren angesteuert werden. Im Feld sorgen knapp 900 Eingabe- und Ausgabe-Baugruppen der Peripheriemodule Simatic ET200Pro für die Profinet-Kommunikation zwischen Aktoren, Sensoren und den fehlersicheren Steuerungen vom Typ Simatic S7 319F.

Der erste Schritt: Standardisierung

Der erste Schritt der Zusammenarbeit mit dem Kunden bestand in der Standardisierung. Siemens-Elektroplaner Martin Fritz: „Wir haben gemeinsam einen Standard für die Dokumentation festgelegt – bis hin zum Design und Layout der Dokumente – und ein Standardprojekt definiert. Daraufhin haben wir einen Muster-Schaltschrank zuerst ohne, dann mit Verdrahtung gefertigt. Erst als diese Muster vom Kunden abgenommen waren, begann die eigentliche Planungsarbeit.“ Als zentrales Werkzeug für die Elektroplanung setzt Siemens am Standort Stuttgart EPLAN Electric P8 ein. Planerin Sabine Graw: „Wir haben schon mehrere größere Projekte mit P8 abgewickelt und dabei auch in der Strukturierung der Projekte umfassende Erfahrungen gesammelt, die wir bei der Zusammenarbeit nutzen konnten.“

Nächster Schritt: Makros für die vier Anlagen entwickelt

Diese „Planung vor der Planung“ hat mehr als zwei Monate gedauert. Aber nach Überzeugung von Jürgen Göhringer und seinem Team war diese Zeit gut investiert: „Es geht um komplexe, hochverfügbare Anlagen. Da dürfen keine Fehler passieren - auch und gerade bei der Planung nicht.“ Mit Beginn der eigentlichen Elektroplanung wurden die einzelnen Anlagen und ihre Komponenten zunächst konsequent modularisiert. Martin Fritz: „Wir haben das gesamte Projekt mit EPLAN Electric P8 in Makros strukturiert, die wir eigens für den Kunden definiert haben.“ Ziel dabei war es, die komplette Steuerungstechnik der AKL-Systeme in so wenigen Varianten wie möglich abzubilden. Als Ergebnis entstand eine „Masterliste“ für alle Planer, die an dem Projekt arbeiteten. Diese Liste enthielt eine verbindliche Auswahl der zu verwendenden Bauteile mit ihren technischen Daten. Sabine Graw: „Für jeden Sensor, jeden Motor und jede ET200-Peripheriestation haben wir ein Makro entwickelt.“

Automatische Schaltplangenerierung mit EEC One

Die Makros wurden als Kopierliste auch in dem EEC One abgebildet. Diese Software erlaubt das Auswählen und Verknüpfen der Makros auf einer Excel-Oberfläche. Die Angaben genügen für die automatische Erstellung des Stromlaufplans – eine ganz erhebliche Arbeitserleichterung, die auch die Fehlerquote minimiert und eine schnelle, quasi-automatische Änderung zum Beispiel von Kabel-querschnitten ermöglicht. Jürgen Göhringer: „EEC One eignet sich sehr gut für die Standardisierung der Planung, und es beschleunigt den Prozess auch deshalb, weil Schaltpläne einfach dupliziert oder variiert werden können.“ Das setzt allerdings Disziplin voraus: „Nur zwei Personen durften neue Artikel in EPLAN anlegen. Eine solche Regelung ist ganz wichtig, wenn man die Planung vereinheitlichen will.“

Logistische Herausforderung: Zehn Elektroplaner für ein Projekt

Bis zu zehn Konstrukteure waren bei Siemens gleichzeitig mit der Projektierung der AKL-Lager beschäftigt – eine logistische Herausforderung. Die vier Lager an den vier Stationen wurden mit leichtem Zeitversatz geplant und in Betrieb genommen. Das bot die Möglichkeit, während des Projektes die Prozesse zu optimieren. Inzwischen sind alle Lager in Betrieb und laufen einwandfrei: sicherlich auch ein Ergebnis der guten Planung mit Werkzeugen, die eine weitgehende Standardisierung und Automatisierung erlauben.

Fazit: Standardisierung spart Zeit

Angesichts dieser Ergebnisse ist es keine Überraschung, dass die Verantwortlichen ein positives Fazit ziehen. Jürgen Göhringer: „Wir haben bewusst sehr enge Grenzen gesetzt in den ersten drei Monaten, und wir haben in die Standardisierung viel Zeit investiert, die wir aber in der eigentlichen Elektroplanung wieder gespart haben. Wichtig ist den Siemens-Managern auch, dass die „Engineering Automation“ den Ingenieuren die Freiräume verschafft, um ihre Kreativität einzubringen: „Mit EEC One vermeiden wir Wiederholarbeiten. Ohne diese Automatisierung bräuchten wir mehr Manpower, und sehr große Projekte ließen sich nur mit hohem Aufwand und Reibungsverlusten abarbeiten, weil der Koordinationsaufwand extrem hoch wäre.