Digitalizzazione della catena del valore per la progettazione dei quadri elettrici

L'azienda 3CON, con sede in Tirolo, Austria, progetta e produce sistemi di produzione interni personalizzati per i costruttori automobilistici e i loro fornitori in tutto il mondo. Passando ai prodotti software EPLAN per i progetti di ingegneria elettrica, l'azienda è stata in grado di dimezzare i tempi di sviluppo e creare un gemello digitale per ogni quadro elettrico. Il gemello digitale è la base per la digitalizzazione dei processi di assemblaggio e montaggio nonché per l'elaborazione meccanica completamente automatica di componenti in lamiera per armadi elettrici con un centro di lavorazione NC di Rittal. Ciò accelera considerevolmente i processi di produzione, migliorando nel contempo la qualità.

Le industrie automobilistiche stanno attraversando cambiamenti radicali. I sistemi di azionamento alternativi stanno sostituendo il tradizionale motore a combustione e i sistemi di assistenza supportati da Internet stanno cambiando i concetti operativi per tutti i prodotti del settore. Tuttavia, ciò che non è cambiato sono le richieste dei clienti per interni impeccabilmente rifiniti, dove non ci sono lacune che rivelano la lamiera sotto e la cucitura tra due pezzi di pelle segue il contorno esatto del bracciolo. Questo tipo di interni assicura un aspetto di alta qualità e fornisce un senso di lusso accogliente e sicurezza.

Automazione per gli interni delle macchine

Solo pochi decenni fa, la produzione di interni di automobili di alta qualità richiedeva una notevole quantità di lavoro manuale. Una lavorazione di prima qualità era riservata ai modelli top-of-the-range dei produttori di automobili premium. Al giorno d'oggi, le parti e gli assemblaggi come i pannelli delle porte e dei lati, gli specchi interni, i copricapi, i tappeti, i compartimenti e le coperture per gli interni delle automobili sono prodotti principalmente da subappaltatori. Un elevato grado di automazione assicura che anche i proprietari dei veicoli prodotti in serie possano godere di interni di ottima qualità.

L'azienda 3CON Technologies è uno dei leader di mercato a livello mondiale nello sviluppo e nella produzione di sistemi personalizzati per la produzione degli interni delle automobili. Il portafoglio 3CON, in continua evoluzione, comprende strumenti e sistemi per la cucitura completamente automatica, il taglio ad aria calda, la laminazione a pressione, la laminazione sottovuoto e la piegatura dei bordi nonché attrezzature per l'assemblaggio. Tecnologie sofisticate e processi intelligenti consentono di produrre arredamenti interni con la massima flessibilità progettuale, efficienza e qualità costantemente eccellenti.

Dalla fabbricazione di utensili alla costruzione di macchine

Originariamente, 3CON progettava e fabbricava soltanto utensili. Nel 2001, la progettazione degli impianti è stata il passo logico successivo per consentire ai clienti di beneficiare della vasta esperienza di 3CON nella fabbricazione di utensili. Fin dall'inizio, per la progettazione meccanica, gli ingegneri di 3CON hanno utilizzato uno dei pacchetti software leader del mercato per il CAD 3D, ampiamente utilizzato nel settore automobilistico.

Gli impianti 3CON sono sistemi meccatronici altamente complessi con una grande quantità di tecnologia elettronica. Questo spazia dalla tecnologia di azionamento e posizionamento, compresa la robotica, alla progettazione e al controllo degli elementi riscaldanti per attivare gli adesivi utilizzati nei processi di giunzione e laminazione. Ma la progettazione elettrica di allora, quando l'ambito dei progetti era molto meno complesso, impiegava prodotti di un costruttore meno noto.

Un nuovo inizio

Gli impianti 3CON sono sistemi meccatronici altamente complessi con una grande quantità di tecnologia elettronica. Questo spazia dalla tecnologia di azionamento e posizionamento, compresa la robotica, alla progettazione e al controllo degli elementi riscaldanti per attivare gli adesivi utilizzati nei processi di giunzione e laminazione. Alcuni impianti 3CON sono molto pesanti, con fino a 20 pali, mentre altri hanno ben oltre 500 punti di alimentazione e uscita. Gli schemi elettrici di un sistema 3CON medio possono raggiungere le 1.500 pagine e riempire diversi raccoglitori. "Con il nostro precedente software era possibile elaborarli e mantenerli solo a mano", afferma Karl Oberst, direttore della pianificazione elettrica presso 3CON. "Era quindi molto dispendioso in termini di tempo e soggetto a errori."

Poiché il precedente sistema CAD in uso era sempre più al limite, 3CON ha investito in un software completamente nuovo per la progettazione elettrotecnica. Per coprire tutti i sottocompiti all'interno dei sistemi dell'impianto senza dover affrontare le discontinuità, l'azienda ha optato per la piattaforma EPLAN, inclusi gli strumenti EPLAN Electric P8 per la progettazione elettrica e EPLAN Pro Panel per la costruzione di pannelli e la progettazione di quadri elettrici in 3D.

Nessun dato è stato trasferito dal sistema CAD utilizzato in precedenza. Ora Eplan viene sempre utilizzato quando devono essere creati nuovi componenti di sistema. In questo modo, man mano che le vecchie scorte del l'azienda vengono gradualmente sostituite, non si perde tempo nelle conversioni.

Due volte più veloce

Tutti i prodotti EPLAN utilizzano un database comune, che garantisce sempre la coerenza di tutte le relazioni dei dati in tutte le parti dell'intero sistema. Ciò significa che il sistema può prendere in considerazione tutte le dipendenze. Ad esempio, l'aggiunta o la rimozione di un'opzione in un aspetto della pianificazione - cioè negli schemi - influisce automaticamente su tutti gli altri sotto-piani, come lo schema dei morsetti o il layout del quadro di comando.

I progettisti elettrici possono affidarsi completamente al software e non devono ricontrollare e riprodurre ogni cambiamento in tutti i sottopiani, come avveniva in precedenza. La conseguente accelerazione delle successive procedure di valutazione e rendicontazione (tra l'altro) riduce notevolmente il tempo necessario ai sei progettisti elettrici per completare il loro lavoro. Lo stesso vale per l'uso di set di dati predefiniti per i componenti presi dal portale dati EPLAN e la progettazione del sistema di raffreddamento utilizzando l'integrazione della progettazione termica.

"Un progetto che prima richiedeva una settimana con il software utilizzato in precedenza può ora essere completato in soli due o tre giorni", afferma Oberst. "Questo è un prezioso contributo alla nostra competitività che, in larga misura, è dovuto alla capacità di 3CON di rispondere in modo estremamente rapido alle esigenze individuali dei clienti."

Aumentare la produzione

Oltre a risparmiare tempo ed evitare errori nei progetti di ingegneria elettrica, il passaggio al software della 3CON ha portato vantaggi anche per la costruzione dei pannelli e la produzione degli armadi di comando. "Gli attuali prodotti della piattaforma EPLAN rendono possibile la creazione di un completo gemello digitale del quadro elettrico", afferma l'ingegnere Alexander Schmid, direttore commerciale regionale per l'Alto Adige e il Vorarlberg presso EPLAN Software & Service. "Ciò costituisce la base per una notevole accelerazione dei processi di fabbricazione."

La possibilità di esaminare e verificare l'intero prodotto in una vista 3D, anche prima che vengano compiuti i primi passi nel l'officina, contribuisce a questa accelerazione. L'uso a livello aziendale di EPLAN Cloud e delle sue applicazioni, tra cui eVIEW e eMANAGE, ha anche notevolmente semplificato la produzione. Questi sistemi software basati su cloud possono essere utilizzati per condividere e commentare in modo collaborativo i dati per progetti di ingegneria elettrica.

Processi affidabili e interattivi

EPLAN eVIEW, che ha ricevuto il Automation Award nel 2020, aumenta la sicurezza dei processi per la costruzione di quadri e la progettazione degli armadi presso 3CON. Come spiega Oberst: "Invece di un ingombrante mucchio di documenti, i tecnici addetti al l'assemblaggio del quadro di comando hanno a portata di mano un monitor in cui possono facilmente trovare ciò di cui hanno bisogno e ottenere una buona panoramica dello stato attuale del progetto. Inoltre, possono essere certi che l'assemblaggio, il cablaggio e l'installazione del quadro di comando si basino su piani aggiornati e approvati."

Ciò elimina una nota fonte di errori e riduce il tempo necessario per apportare correzioni. La possibilità del redlining semplifica il feedback al dipartimento di progettazione, ad esempio con misure costruttive per facilitare la produzione nel l'ambito di un processo di miglioramento continuo.

Migliorare la collaborazione tra reparti

Un altro contributo importante per razionalizzare e stabilizzare la catena del valore è il collegamento diretto del software tecnico al software ERP di 3CON. Ciò consente l'esportazione delle liste mechatroniche senza la deviazione precedentemente necessaria attraverso i file Excel.

In futuro, l'azienda prevede anche di utilizzare l'elemento del pacchetto Electric P8 Select Plus, con la sua funzionalità PLC e l'integrazione nel Siemens TIA Portal e Siemens TIA Selection Tool, l'ambiente di sviluppo per il software PLC. Sono in corso anche i preparativi per l'introduzione di EPLAN Engineering Configuration per la generazione automatica dei dati tecnici e della documentazione, inclusi gli schemi, il layout dell'armadio di controllo in 3D e la documentazione tecnica basata sui dati di un configuratore di varianti.

Processi automatizzati

La 3CON utilizzava già da tempo le macchine di strippaggio e crimpatura per supportare i propri processi produttivi. Fino a poco tempo fa, tuttavia, la lavorazione meccanica delle piastre di montaggio, dei componenti interni e delle porte per gli armadi di comando era effettuata manualmente. "I nostri installatori di quadri di comando hanno utilizzato trapani e seghe a mano per questo", afferma Oberst. "Il lavoro era molto faticoso e noioso, che lo ha reso estremamente impopolare, ed è stato anche abbastanza difficile garantire una buona qualità."

Nel 2021, nell'ambito della costruzione di un nuovo impianto di produzione per armadi di controllo, 3CON ha compiuto un passo significativo verso l'aumento dell'efficienza produttiva acquistando un centro di lavorazione delle lamiere a controllo numerico. La macchina è una Perforex BC 1007 HS di Rittal.

La foratrice-fresatrice provvede in modo completamente automatico alle piastre di montaggio, ai componenti dell'alloggiamento e agli sportelli del quadro elettrico con i fori, le filettature, i tagli e le incisioni necessari. "La lavorazione meccanica automatizzata dei componenti in lamiera è la continuazione logica della catena del valore basata sul gemello digitale dei programmi EPLAN", afferma Thomas Bauer di Rittal, tecnico vendite Austria occidentale. "Perforex BC 1007 HS prende tutti i dati rilevanti direttamente dallo strumento di costruzione dell'armadio 3D EPLAN Pro Panel e li converte nel corrispondente programma NC."

Qualità migliore a prezzi più bassi

Oltre all'accelerazione significativa del processo di produzione, la lavorazione completamente automatica dei componenti in lamiera garantisce inoltre una qualità costantemente elevata. "Con la Perforex BC 1007 HS, abbiamo un risparmio di tempo per la lavorazione di circa il 60%, tanto che ci aspettiamo che l'investimento si ripaghi in tre anni", afferma Oberst. "Beneficiamo inoltre di una qualità riproducibile, con condotti per cavi rettilinei e tagli senza sbavature con angoli retti perfetti."

L'accettazione da parte degli utenti è stata molto rapida, non solo per il centro di lavorazione, che ha eliminato le fasi di lavoro meno popolari, ma anche per la produzione senza carta. Oberst afferma: "I nostri dipendenti hanno imparato molto rapidamente ad apprezzare la riduzione dei tempi di ricerca e l'eliminazione delle famose fonti di errore. Dopo solo poche settimane, anche il più grande scettico non vuole tornare ai disegni su carta."

Utente

Fondata nel 1998 a Oberaudorf, in Germania, 3CON ora sviluppa e produce strumenti innovativi e sistemi di impianti per la produzione di interni automobilistici - tra cui pannelli per porte, braccioli, cockpit e così via - ad Ebbs in Tirolo, Austria. Con circa 600 dipendenti in cinque paesi, tra cui 25 tirocinanti, l'azienda ha un fatturato annuo di oltre 80 milioni di euro ed è uno dei leader mondiali nella progettazione e produzione di macchine speciali per l'industria automobilistica e i suoi fornitori.