Produktentwicklung Automatische Konfiguration: Mittels Software schnell zu mechatronischen Varianten

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In riesigen Umspannwerken müssen Spannungen und Stromstärken kontrolliert werden. Damit dies gefahrlos möglich ist, braucht es Messwandler von Trench - jeder ein Einzelstück. Heute übernimmt die Standardsoftware von CustomX zusammen mit dem Berechnungsprogramm die automatische Konfiguration und Konstruktion elektrotechnischer und mechanischer Bauteile.

Die Trench Germany GmbH liefert Messwandler an Netz- und Kraftwerksbetreiber weltweit, wobei jede der jährlich 1.500 Auftragspositionen kundenindividuell spezifiziert und gefertigt wird. Da Messwandler in einer systemrelevanten Infrastruktur betrieben werden, kommt es auf jedes Detail an. Es sind technisch hoch anspruchsvolle Geräte, bei denen exakte Herstellung und Funktion wesentlich sind. Die besondere Herausforderung ist die präzise Transformation von Spannung und Stromstärke in Hochspannungsleitungen auf ein niedrigeres Niveau. Dieses wird dann zu Mess- und Kontrollzwecken in den Leitständen der Umspannwerke herangezogen.

Unikate auf höchstem Niveau

Den Kern des Messwandlers bilden dabei Transformatorenwicklungen im Inneren, die für eine exakte Übersetzung der elektrischen Größen verantwortlich sind. Diese Hochspannungskomponenten werden in einer druckfesten Hülle angeordnet und elektrisch durch ein Gas isoliert. Dies stellt hohe Anforderungen an die Qualität und Montage der eingesetzten Bauteile und Materialien.

Hohe Anforderungen führen zu CustomX

Bei Konstruktion und Fertigung müssen also sowohl elektrotechnische Berechnungen als auch mechanische Bauteile und Geometrien berücksichtigt werden. Für Trench bedeutete dies früher einen enormen Aufwand, da die Daten an vielen verschiedenen Stellen durch unterschiedliche Personen bzw. Abteilungen mehrfach erfasst werden mussten – in der Konstruktion, für die elektrotechnische Auslegung, für die Erstellung der Leistungsschilder etc. Neben einem erheblichen Zeitaufwand führte dieses Vorgehen zu einer hohen Fehleranfälligkeit. Auch das Erstellen der Stücklisten stellte sich sehr aufwendig dar.

Damit entstand zunächst die Idee, einen Konfigurator einzusetzen, der die mehrfachen manuellen Eingaben überflüssig macht. Im Web wurde man schnell fündig und so kam der Kontakt zu CustomX, einer Tochter der Mensch und Maschine Software SE, zustande. Die Software-Plattform überzeugte vor allem damit, dass sie sowohl mit AutoCAD als auch mit Inventor kompatibel ist – beides Programme, die bei Trench schon lange im Einsatz sind. Ebenso konnten die Anforderungen an eine mechatronische Anwendung erfüllt werden.

Verantwortlich für die Einführung und Pflege von CustomX ist Stephan Naetscher als Industrial Engineer in der Operational Excellence.

Automatische Konfiguration: Die schrittweise, schnelle Umsetzung

Zunächst musste das gesamte Produktwissen in Regeln übersetzt werden, die sich an der Excel-Sprache orientieren. Trench konnte das Regelwerk mit Unterstützung der Projektingenieure von CustomX weitgehend selbständig aufbauen, was Stephan Naetscher große Freude bereitet hat. Wie er schildert, liebt er die Logikherausforderung, das Produkt in Regeln zu beschreiben. So hat er mit einem weiteren Kollegen rasch das Regelwerk fertiggestellt und auf Herz und Nieren geprüft. Im Anschluss wurden mehr User hinzugenommen und das System produktiv genutzt. Herr Naetscher hält dieses Vorgehen für optimal, weil bei der schrittweisen Ausarbeitung Probleme schnell auffallen und behoben werden können.

Für die elektrotechnische Auslegung wurde von CustomX in enger Zusammenarbeit mit den Spezialisten von Trench auf Basis eines veralteten Vorgängers ein neues Berechnungsprogramm entwickelt und in customX integriert, so dass beide Teile – Konfiguration und Berechnung – heute Hand in Hand arbeiten. Auch die Anbindung an SAP und der damit verbundene Datenaustausch sind hergestellt.

Komplette, mechatronische Anwendung

Heute schicken die Kunden ihre Anforderungen und Spezifikationen wie Spannung und Übersetzungsverhältnis direkt an Trench. Hier werden die technischen Daten – elektrische Anforderungen, gewünschte An- und Einbauten, Farbaufbauten, gewünschte Sprachen für die Dokumente/Schilder etc. – durch die mechanische Auftragsbearbeitung direkt in CustomX erfasst. In einem zweiten Schritt optimiert die elektrotechnische Auftragsbearbeitung mit Hilfe des integrierten Berechnungsprogramms die Wicklungsdaten der Trafokomponenten hinsichtlich ihrer technischen Parameter und Kosten. Als Ergebnis der Eingaben erzeugt CustomX nun automatisch sämtliche Dokumente wie Maßbildzeichnungen – für Leistungsschilder, Klemmkasten und den Messwandler selbst – SAP-Stücklisten und Produktionsunterlagen wie Wickelanweisungen und Montagehinweise. Ebenso werden die umfangreichen Prüfdokumente für den Test jedes einzelnen Produktes nach der Fertigung automatisch generiert. Von SAP werden unter anderem Daten wie Kopfdaten und Seriennummern übernommen, die wiederum für die Schilder genutzt werden.

Insgesamt werden so pro Jahr ca. 6.000 hoch spezifische Dokumente durch CustomX automatisch generiert. Der gesamte Prozess läuft automatisch ab, wenn auch jederzeit die Möglichkeit zu einem manuellen Eingreifen gegeben ist.

Umfassendes Produktwissen für die automatische Konfiguration

Neben den angestrebten Effekten der deutlichen Prozessbeschleunigung und einer extremen Senkung der Fehlerquote weiß man mittlerweile bei Trench auch die weiteren Effekte deutlich zu schätzen. Das gesamte Produktwissen ist zentral in einem Regelwerk zusammengefasst. Diese Wissensdatenbank wird zunehmend genutzt, erleichtert sie doch das Auffinden einzelner Komponenten und kleinere Korrekturen am Produkt.

Stephan Naetscher hat eine klare Vorstellung von dem, wie es mit CustomX in Zukunft weitergeht. Ihm schwebt die intensivere Anbindung des Angebotswesens vor. Die Idee ist ein intuitives Ampelsystem, das nach der vereinfachten Eingabe direkt signalisiert, was technisch realisierbar ist und wo es einer zusätzlichen Rücksprache mit der Technik bedarf. Damit sollen die Angebote noch schneller bereitstehen und damit auch die detaillierten Unterlagen.

Die automatische Konfiguration als Perfect Match

Die weite Prozessabdeckung und die vollständige Erfassung des Produktwissens sowohl im elektrotechnischen als auch im mechanischen Bereich bringen für Trench große Vorteile durch die geringe Fehleranfälligkeit sowie die hohe Geschwindigkeit der Prozesse.

Durch die von CustomX durchgeführte zusätzliche Programmierung des spezifischen, elektrotechnischen Berechnungsprogramms ist die Anwendung perfekt auf die mechatronischen Anforderungen bei Trench angepasst, so dass auch komplexe Abläufe und Berechnungen automatisiert und damit maximal vereinfacht werden.