Weit über die digitale Schaltanlagenfertigung hinaus
Vorhandene Tools nutzen
Raus aus Büro und Werkstatt - rein in den Betrieb. Denn auch wenn mit Teil 3 unsere Artikelserie 'Digitaler Schaltanlagenbau' beendet ist, sind die Automatisierungs- und Optimierungspotenziale im Projektzyklus des digitalen Schaltanlagenbaus noch lange nicht ausgeschöpft. Nach der Produktion der physischen Schaltanlage rücken nun der Inbetriebnahme- und Übergabeprozess sowie die anschließenden Wartungs-, Instandhaltungs- und Servicearbeiten in den Fokus. Ganz oben auf der Agenda stehen Kommunikationstests, Funktionsprüfungen, die Erstellung und Übergabe von Dokumentationen sowie die innovative Fehlerdiagnose und -behebung mittels Augmented Reality.
Bild 1 I Die digitale Dokumentation einer Schaltanlage eröffnet völlig neue Möglichkeiten, wie beispielsweise die direkte Zusammenarbeit zwischen Schaltschrankbauer und Anlagenbetreiber.
Bild 1 I Die digitale Dokumentation einer Schaltanlage eröffnet völlig neue Möglichkeiten, wie beispielsweise die direkte Zusammenarbeit zwischen Schaltschrankbauer und Anlagenbetreiber.Bild: Schneider Electric GmbH

Die Anlagenfertigung ist abgeschlossen, dank digitaler Assistenz ist aus dem virtuellen 3D-Modell auf effiziente Art und Weise eine reale Schaltanlage entstanden. Denn mit Hilfe der aus dem Engineering generierten und im digitalen Zwilling hinterlegten Informationen und Daten sowie mittels Softwareapplikationen und einem nahtlosen Zusammenspiel aus digitalen Werkzeugen und vernetzten Maschinen lassen sich die Arbeitsschritte rund um Beschriftung, Bestückung und Verdrahtung wesentlich besser durchführen. Angaben über Kabellängen können beispielsweise unmittelbar aus den Unterlagen exportiert und für weitere Anwendungen genutzt oder die CAD-Lösung direkt an die CNC-Maschine angebunden werden. So lassen sich Durchbrüche präzise fräsen, Löcher maßgenau bohren und Kabel automatisch konfektionieren. Auch die Verknüpfung des CAD-Systems mit Beschriftungslösungen ist denkbar: Die Kombination aus digitalem Stromlaufplan und vollautomatischer Übernahme der Druckdaten ermöglicht es dann, alle Anlagenteile ohne weiteres Zutun zu markieren und zu beschriften. Nicht zuletzt kann auch der oftmals fehleranfällige Verdrahtungsprozess mit Softwarelösungen wie SEE Electrical 3D Shop Floor komplett auf Grundlage des virtuellen 3D-Modells und der verknüpften Stromlauf- und Verdrahtungspläne unterstützt werden. Das Resultat: Aufwändige manuelle Tätigkeiten entfallen, personelle wie zeitliche Ressourcen werden geschont und Fertigungsgeschwindigkeit ebenso wie Bearbeitungsqualität und -genauigkeit verbessern sich.

Bild 2 I Mit Augmented Reality-Technologie, wie sie beispielsweise der EcoStruxure Augmented Operator Advisor verwendet, können Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten sicherer und weniger fehleranfällig sowie gleichzeitig zeit- und kosteneffizienter realisiert werden.
Bild 2 I Mit Augmented Reality-Technologie, wie sie beispielsweise der EcoStruxure Augmented Operator Advisor verwendet, können Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten sicherer und weniger fehleranfällig sowie gleichzeitig zeit- und kosteneffizienter realisiert werden.Bild: Schneider Electric GmbH

Inbetriebnahme: Die Stunde der Wahrheit

Dann ist der entscheidende Moment gekommen – die elektrische Anlage wird auf Herz und Nieren getestet. Ein immens wichtiger Prozessschritt, der sich jedoch aufgrund der immer vielfältigeren Aufgaben einer industriellen Schaltanlage und der zunehmenden Zahl komplexer Geräte im Schaltschrank durchaus schwierig gestalten kann. Softwaretools wie EcoStruxure Power Commission (EPC) von Schneider Electric sind daher mit Funktionen ausgestattet, die sowohl die Einrichtung und Prüfung der einzelnen elektrischen Komponenten als auch die Inbetriebnahme des kompletten Systems erleichtern. So erkennt die Software selbstständig alle intelligenten, sprich kommunikationsfähigen Geräte im Netzwerk und erlaubt zudem die einfache Konfiguration der elektrischen Einstellungen für Schalter und Zähler ebenso wie Anpassungen an den Kommunikationseinstellungen. Im Hinblick auf abschließende Tests vor der endgültigen Inbetriebnahme ermöglicht sie zudem, Werksabnahmeprüfungen (Factory Acceptance Tests, FAT) unkompliziert durchzuführen und beispielsweise die Kommunikationsverdrahtung zu checken oder Leistungsschalter mit automatischen Auslösekennlinien- und Zonenselektivitätsprüfungen zu testen. Gehen aus den Prüfungen keine Mängel hervor und die Schaltanlage funktioniert einwandfrei, folgt schließlich die Inbetriebnahme vor Ort. Dank der Offline-Konfigurationsfunktion können Einstellungen dabei komplett ohne Verbindung zu den Geräten angepasst werden und es ist nicht länger notwendig, Geräteeinstellungen für jedes Gerät einzeln zu konfigurieren, denn diese lassen sich mit Hilfe der Funktion ‚Batch-Operationen‘ auf mehrere Geräte gleichzeitig übertragen. Ein umfassender Projektbericht listet zudem die Schaltanlage mit allen zugehörigen Geräten, Firmware-Versionen, Seriennummern und weiteren technischen Informationen für die Projektübergabe auf.

Stichwort: Digitale Dokumentation

Zusammen mit der Übergabe der Schaltanlage findet auch die Übergabe der Dokumentation statt. Im digitalen Zeitalter ist dieser Prozess völlig papierlos und wird bereits während der Planungs- und Bauphase vorbereitet. Schon Planer und Schaltanlagenbauer können alle wichtigen Unterlagen wie Einlinien-Diagramme, CAD-Zeichnungen, Benutzerhandbuch oder Stückliste in einer Cloud-basierten Software, etwa dem EcoStruxure Facility Expert inklusive Digitalem Logbuch, ablegen. Die Zusammenarbeit mit anderen Akteuren wie Systemintegratoren, Konstrukteuren und Servicemitarbeitern kann auf diese Weise von Anfang an digital erfolgen. Der Online Community ist es nunmehr jederzeit möglich, die gemeinsam geteilte Dokumentenbasis kontinuierlich anzureichern, zum Beispiel mit Projekt- und Testberichten, Inbetriebnahmeprotokollen oder Wartungsplänen und -anleitungen. Mit Blick auf das Thema Datenschutz interessant: Zugangsbeschränkungen und die notwendige Vergabe von Leserechten stellen dabei jederzeit sicher, dass die hinterlegten Anlagendaten und -informationen nicht in falsche Hände geraten. Datendurchgängigkeit ist nicht zuletzt für effizient gemanagte Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten sowie eine transparente, lückenlose und stets aktuelle Dokumentation unerlässlich. Insbesondere wenn man bedenkt, dass ungefähr 30 Prozent der zu Projektbeginn erstellten Daten im Laufe des klassischen, nicht digital unterstützten Fertigungsprozesses verloren gehen und damit zu Informationsdefiziten im laufenden Betrieb und bei Wartungsvorgängen führen. Mit in EPC erstellten QR-Codes, die ausgedruckt auf dem Schaltschrank oder den Bauteilen angebracht werden, hat später der Facility Manager alle relevanten Informationen für Wartungsarbeiten direkt zur Hand. Das Wartungspersonal muss lediglich den QR-Code einscannen, um auf benötigte Unterlagen zugreifen zu können. So lassen sich beispielsweise im Fall einer Gerätestörung Betriebsdaten, Reparaturprotokolle und technische Dokumentationen einfach abrufen. Auch ist es möglich, dass Schaltanlagenbauer direkt mit dem Anlagenbetreiber zusammenarbeiten, um langfristige Instandhaltungspläne für vorausschauende Wartungsmaßnahmen zu erstellen. Anschließend kann das komplette Projektteam über die geplante Wartung informiert werden, damit sich jährliche Wartungs- und Serviceverträge nach Ablauf der Gewährleistungsfrist absichern lassen. Unterstützt durch den Taskmanager sind Wartungstätigkeiten leicht zugewiesen, Benachrichtigungen erinnern an Aufgaben und wenn es zu einem Einsatz kommt, sind Berichte schnell, einfach und vollautomatisch generiert.

Bild 3 I Vor Ort kann ein Augmented Reality-Videogespräch mit einem zuständigen Servicemitarbeiter geführt werden, der den Bediener dank eines gemeinsamen Kamerazugriffs effizient durch die Fehlerbehebung oder Wartung leitet.
Bild 3 I Vor Ort kann ein Augmented Reality-Videogespräch mit einem zuständigen Servicemitarbeiter geführt werden, der den Bediener dank eines gemeinsamen Kamerazugriffs effizient durch die Fehlerbehebung oder Wartung leitet.Bild: Schneider Electric GmbH

Realität statt Zukunftsvision – Künstliche Intelligenz und Augmented Reality

Werden alle im bisherigen Projektverlauf generierten Unterlagen und Daten zudem nahtlos in ein CAFM -System (Computer Aided Facility Management) übernommen, lassen sich mittels künstlicher Intelligenz, etwa den Advisor-Lösungen von Schneider Electric, Betriebs- und Wartungsdaten der Anlage miteinander vergleichen, Prognosen zur Abnutzung und Lebenszyklen der Komponenten erstellen sowie nicht zuletzt Zuverlässigkeit und Effizienz der Anlage steigern. Kommt außerdem Augmented Reality-Technologie – wie sie beispielsweise der EcoStruxure Augmented Operator Advisor verwendet – zum Einsatz, können Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten wesentlich sicherer und weniger fehleranfällig sowie gleichzeitig zeit- und kosteneffizienter realisiert werden. Denn unter ständiger Einhaltung von Sicherheitsabständen und ohne den Schaltschrank mechanisch öffnen zu müssen, erlaubt das interaktive Visualisierungstool einen virtuellen Blick in die Schaltanlage – inklusive dynamischer Echtzeit-Daten und in die reale Umgebung projizierter Objekte. Aktuelle und kontextbezogene Informationen wie Kataloge, Stromlaufpläne und Handbücher sowie Videos und Schritt-für-Schritt-Anleitungen zur Fehlerbehandlung stehen dem Bediener genau dort bereit, wo er sie zur unmittelbaren Diagnose benötigt. Die integrierte Fernwartungsfunktion sorgt im Bedarfsfall zudem für die notwendige Remote-Unterstützung. Heißt konkret, dass direkt vor Ort ein Augmented Reality-Videogespräch mit einem zuständigen Servicemitarbeiter geführt werden kann, der den Bediener dank eines gemeinsamen Kamerazugriffs effizient durch die Fehlerbehebung oder Wartung leitet. Damit fördert der EcoStruxure Augmented Operator Advisor den Wissensaustausch, stellt Erfahrung, Informationen und Knowhow bedarfsgerecht bereit, verkürzt das Onboarding neuer Mitarbeiter und reduziert Bedienungsfehler. Gerade vor dem Hintergrund des anhaltenden Fachkräftemangels ein besonders wertvoller Aspekt.

Fazit

Die Artikelserie ‚Digitaler Schaltanlagenbau‘ hat die Relevanz einer ganzheitlichen Betrachtung des Schaltanlagenbaus deutlich gemacht. Von der Planung über die Konstruktion bis hin zur Inbetriebnahme und Wartung lassen sich so immense Optimierungs- und Nutzungspotenziale identifizieren. Zudem können interne Arbeitsprozesse mit leistungsstarken, digitalen Möglichkeiten auf ein zukunftssicheres und resilientes Level gehoben werden. Die hierfür notwendigen Softwarelösungen, Tools und Systeme stehen schon heute bereit. Jetzt gilt es lediglich, sie auch zu nutzen.

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Schneider Electric GmbH

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