Individualisierung ist auch hier gefragt

Der Geschäftsbereich Engineering Services bei Wago beschäftigt sich intensiv mit den Wertschöpfungsketten seiner Kunden und berät diese bei den Themen Datenaufbereitung und Schnittstellen-Implementierung in Bezug auf die im Schaltschrank notwendige Verbindungstechnik. „Dabei möchten wir dazu beitragen, Deutschland nicht nur als Engineering-Hochburg, sondern auch als Fertigungsstandort von Schaltschränken zu sichern. Durch das richtige Maß an Digitalisierung können wir dies erreichen“, zeigt sich Steffen Winther überzeugt. Als hauptsächliche Herausforderungen für die Branche nennt er dabei fünf Punkte: ständig steigender Preisdruck, Fachkräftemangel, die Forderung nach immer kürzeren Lieferzeiten, ineffiziente Arbeitsabläufe und Qualitätsmängel sowie nicht reproduzierbare Prozessabläufe. Dabei sei es entscheidend, das nicht selten abstrakte, wenig griffige Thema Digitalisierung auf jeden Schaltanlagenbau-Betrieb individuell heruntergebrochen zu betrachten. „Aus eigener Erfahrung weiß ich, dass es überhaupt keinen Sinn macht, bei Kunden Vorträge darüber zu halten, welche theoretischen Möglichkeiten die Digitalisierung bietet. Jeder Schaltschrankbauer möchte in seinem Arbeitsalltag abgeholt werden. Geschieht dies nicht, baut sich vielfach von vornherein eine Skepsis auf, die nur sehr schwer zu durchbrechen ist“, sagt Winther.

Den einen digitalen Zwilling gibt es nicht

Auch in Sachen digitaler Zwilling geht es um Individualisierung. Denn das eine virtuelle Abbild eines Produktes, das auf alle Anwendungen passt, gibt es nicht. Z.B. müsse klar sein, in welchem Prozessabschnitt der digitale Zwilling verwendet werden soll. Stehe etwa der fertigungstechnische Aspekt im Vordergrund, sei dieser häufiger weniger komplex und lasse sich einfacher in den laufenden Prozess integrieren. Der digitale Zwilling in der Schnittstelle von der Planung zur Produktion ist eine detailgetreue visuelle Abbildung eines Objekts (z.B. eines Schaltschrankes) inklusive zahlreicher Informationen wie Verdrahtung mit allen Drahtwegen, Kabelkanälen und Hutschienen sowie sämtlichen Bohrungen und Ausschnitte. Die plastische Darstellung vereinfacht viele Tätigkeiten, da einzelne Positionen im Gewerk leichter erkannt werden. Verändert sich das Design eines Schaltschrankes während der Planung, wird dies automatisch im digitalen Zwilling übernommen und kann durch die nachgelagerte Produktion unverzüglich umgesetzt werden. Dadurch wird die Fertigung effizienter, der Durchsatz an Schaltschränken höher und die Qualitätssicherung vereinfacht. Wago bietet derzeit rund 28.000 digitale Zwillinge für 3D-Daten in 60 unterschiedlichen Formaten an. „Für uns als Komponentenhersteller besteht die Herausforderung darin, zum Beispiel unsere Klemmen möglichst vollständig zu beschreiben, also inklusive X/Y-Koordinaten für die Leiteröffnungen, zugehörige Brücker, usw. Nur so können unsere Kunden die digitalen Abbilder der Produkte in ihren Prozessen weiter verwenden“, erläutert Winther. Um das volle Potenzial digitaler Zwillinge auszuschöpfen, steht Wago im intensiven Dialog mit den einschlägigen CAD-Anbietern wie Eplan, WSCAD oder Zuken, aber auch mit Marktbegleitern. „Wir sind der Ansicht, dass wir zum Wohle des deutschen Schaltschrankbaus möglichst alle maßgeblichen Player an einem Tisch versammeln müssen und das Thema Wettbewerb in diesem Fall weitgehend außen vor bleiben sollte“, sagt Steffen Winther.

Gelungener ‚Use Case‘ in Sachen Datenaufbereitung

Der Aufwand für den Einstieg in das Thema digitaler Zwilling erhöht sich aber nicht nur für die Hersteller von Schaltschrankkomponenten, sondern auch für die Planungs- und Engineering-Abteilungen der Schaltschrankbauer. „Damit ein solcher Prozess aufgesetzt und die Vorteile von digitalen Zwillingen ausgeschöpft werden können, sollte ein Schaltanlagenbauer mindestens einen Mitarbeiter seiner Planungsabteilung möglichst exklusiv mit der Datenpflege und -integration betrauen. Denn erfahrungsgemäß funktioniert das nicht sehr gut, wenn Planer dies noch zusätzlich zu ihrem Tagesgeschäft erledigen müssen. Steht das Grundgerüst eines solchen Prozesses einmal, sind die Benefits dafür umso größer“, berichtet Steffen Winther. Als bereits realisierten gelungenen ‚Use Case‘ beschreibt er einen kleinen Schaltschrankbau-Betrieb, der Probleme mit seiner Material- und Lagerwirtschaft hatte. Konkret half Wago dieser Firma dabei, ihr Engineering dahingehend zu optimieren, dass die Materialbehälter vorkommissioniert an den Arbeitsplatz in der Fertigung gelangen, so dass die Mitarbeiter die Schaltschränke effizienter bestücken können. Die notwendigen Daten dafür wurden aus dem CAE-Programm WSCAD Universe herausgeleitet und in eine Datenbank integriert. „Das war relativ mühselig, da die Daten der unterschiedlichen Komponentenhersteller nicht standardisiert waren. Schließlich ist es uns gelungen, die notwendigen Daten für den Klemmenaufbau inkl. der dazugehörigen Beschriftung zu ermitteln. Am Ende erhielt der Kunde dann eine detaillierte Stückliste mit den zum jeweiligen Auftrag passenden Komponenten, nach der der Produktionsmitarbeiter seinen Materialbehälter bestücken konnte. Der Klemmenanreihplan wurde dem Behälter in Papierform beigelegt. Letztlich hat sich dieser Aufwand also gelohnt, da der Kunde seine Materialbevorratung sowie die nachgelagerten Arbeitsschritte entscheidend effizienter gestalten konnte.“

Anwendungsbeispiele Mini-Reihenklemmen

Beispiele dafür, wie digitale Zwillinge für konkrete Produkte aussehen können, hat Wago auf seiner Webseite aufgeführt. Interessierte gelangen nach Scan des am Ende dieses Beitrags aufgeführten QR-Codes dort hin. Exemplarisch ist einmal der digitale Zwilling einer Mini-Reihenklemme für ein fahrerloses Transportsystem mit einer reinen 3D-Modellierung zur Simulierung des Bauraums und zur Platzierung der Bohrungen aufgeführt. Im zweiten Anwendungsbeispiel wurde der digitale Zwilling für einen Verteilerkasten um die elektrische Funktionsbeschreibung bzw. den Stromlaufplan inklusive der Anschlusspunkte erweitert. In Beispiel 1 speist sich der digitale Zwilling mit Informationen aus der Wago Part Community, in der der Anwender aus mehr als 60 Formaten wählen kann. Die Daten der Part Community sind nach den Qualitätskriterien des Cadenas Goldsiegels ausgezeichnet. Die Informationen hinsichtlich der elektrischen Verdrahtung in Beispiel 2 können, je nach verwendeter CAE-Software, aus dem Eplan Data Portal, dem WSCAD Universe oder der Zuken Component Cloud gewonnen werden. „Der Schlüssel zum Erfolg digitaler Zwillinge ist die hohe Datenqualität. Dies bedeutet, dass Komponentenhersteller ihre Produkte nach einheitlichen Datenstandards beschreiben. Zu nennen sind hier in erster Linie eCl@ss sowie Automation ML, in deren Entwicklung auch Wago in den einschlägigen Gremien involviert ist“, betont der Market Manager Engineering Services.

Weitergehende Potenziale

Digitale Zwillinge sorgen aber nicht nur für einen Effizienzschub in der Schnittstelle Planung/Fertigung. Letztendlich besteht ein Schaltschrank aus einer Vielzahl an virtuellen Abbildern von Komponenten und bildet in seiner Gesamtheit einen eigenen digitalen Zwilling, dessen Zustand sich im Laufe seines Produktlebenszyklusses aufgrund der dynamischen Datenentwicklung permanent verändert. Denkt man das Konzept weiter, so erschließt dieses auch neue Möglichkeiten bei der virtuellen Inbetriebnahme von Schaltanlagen, der Wartung und zustandsorientierten Instandhaltung, dem Retrofit, bis hin zur Entsorgung. Wie eingangs erwähnt beschränken sich digitale Zwillinge zudem nicht allein auf physisch vorhandene Produkte, sondern auch auf Prozesse. Prof. Boris Otto, Institutsleiter am Fraunhofer Institut für Software und Systemtechnik ISST in Dortmund, verweist beispielsweise auf die Möglichkeiten, die etwa virtuelle Logistik-Netzwerke spielen könnten, indem darin Informationen zu Standorten und Kapazitäten von Lagern und Warenverteilzentren hinterlegt würden. Wertschöpfungsprozesse über Unternehmensgrenzen hinweg ließen sich so deutlich optimieren. Es lohnt also in jedem Fall, sich dem Thema digitaler Zwilling zu widmen – Schritt für Schritt, aber entschlossen. (jwz)