Versnelde ontwikkeling met functiegerichte elektrotechniek
HEITEC Systemtechnik, met hoofdkantoor nabij Amstetten in Oostenrijk, ontwikkelt en produceert geautomatiseerde productiesystemen en speciale machines voor klanten in uiteenlopende industrieën wereldwijd.
De overstap van het bedrijf naar functiegerichte elektrotechniek met Eplan Electric P8 verkortte de ontwikkeltijden met tot wel 90 procent en verhoogde de kwaliteit van de systeemdocumentatie. Dit alles resulteerde in aanzienlijk kortere inbedrijfstellingstijden, mede doordat beruchte foutbronnen werden geëlimineerd.
Auteur: Peter Kemptner
Voor de automotive, food- en farmaceutische industrie worden machinesystemen voor geautomatiseerde productie en verpakking steeds krachtiger, flexibeler en veelzijdiger. Toch kunnen deze systemen nooit de volledige taak zelfstandig uitvoeren. Daarvoor is een reeks van meerdere machines, transportsystemen, handlingapparaten en/of industriële robots nodig om taakspecifieke productielijnen samen te stellen. Dit is het domein van fabrikanten van speciale machines en productielijnen en automatiseringsdienstverleners zoals HEITEC Systemtechnik, gevestigd in de gemeente Ardagger in Oostenrijk.
Geïntegreerde automatiseringsoplossingen
Het bedrijf maakt sinds 2013 deel uit van de HEITEC Corporate Group, met hoofdkantoor in Erlangen, Duitsland. Het ontwikkelt en produceert vooral geautomatiseerde en vaak robotgebaseerde turnkey productielijnen en speciale machines voor verschillende industrieën, vaak inclusief geïntegreerde meet- en inspectietechnologie. Daarnaast heeft HEITEC sinds 2018 een joint venture met DMG MORI voor de productie van modulaire automatiseringscellen voor de werktuigmachines van deze toonaangevende fabrikant.
Bedrijven in tal van industrieën wereldwijd gebruiken oplossingen van HEITEC Systemtechnik om hun efficiëntie en winstgevendheid te verhogen. Naast de automotive industrie is HEITEC ook actief in elektronica, logistiek en luchtvaart. Ook de medische technologie is uitgegroeid tot een belangrijke pijler van het bedrijf. Daarom zijn certificeringen volgens de richtlijnen van de US FDA en de EU Medical Device Directive voor HEITEC net zo belangrijk als UL-goedkeuring voor de Amerikaanse markt.
- 2
- Het ontwikkelen en produceren van compacte systemen in kleine series voor de medische technologie is uitgegroeid tot een belangrijke pijler van het bedrijf. © Peter Kemptner
Ontwikkeling op maat
HEITEC ontwikkelt al zijn maatwerkoplossingen intern, van mechanische, elektrische en elektronische engineering tot software, waarbij de ontwikkeling verder gaat dan eenvoudige PLC- en robotprogrammering. Omdat de meeste systemen unieke uitvoeringen zijn en prototypebouw daardoor geen optie is, worden ze eerst gecreëerd en gesimuleerd in de vorm van een digital twin.
Voor mechanische engineering gebruikt HEITEC Systemtechnik een van de marktleidende 3D-softwareproducten. Voor elektrotechniek gebruikt het bedrijf al jarenlang Eplan-software. Omdat HEITEC het grootste deel van zijn producten exporteert, waarderen het bedrijf en zijn medewerkers onder andere de mogelijkheid om taalvarianten via vertaaltabellen te creëren en systeemdocumentatie uit te voeren volgens de formele eisen van verschillende internationale certificeringsinstanties.
“Ik kan alle bijbehorende taken uitvoeren met Eplan Electric P8, van het maken van schema’s tot het plaatsen van componenten in 2D,” zegt Marco Stressler, elektrotechnisch ontwerper bij HEITEC Systemtechnik. “Gezien onze lage productievolumes was het tot nu toe economisch niet rendabel om in aanvullende producten te investeren.”
Power user van het Eplan Data Portal
In zijn werk gebruikt Marco Stressler intensief de productgegevens uit het Eplan Data Portal in de Eplan Cloud. Deze fabrikant-onafhankelijke productcatalogus biedt toegang tot productinformatie via een slimme zoekfunctie. Dankzij de eCl@ss Advanced-gegevensstandaard, die als basis voor alle informatie wordt gebruikt, is de kwaliteit en diepgang zeer hoog en zijn de gegevens discipline-overstijgend inzetbaar.
“Ik kan de mechanische eigenschappen van producten uit het Eplan Data Portal direct overnemen in de mechanische ontwerpen,” legt Marco Stressler uit. “Dat maakt het eenvoudiger om componenten te integreren die direct in de machines worden geïnstalleerd en helpt fouten voorkomen.”
- 2
- HEITEC bouwt ook zijn schakelinrichtingen en schakelkasten intern en gebruikt daarbij vrijwel uitsluitend producten van Rittal. De elektrotechnische ontwerpers halen de gegevens voor Rittal-producten en de geïntegreerde componenten voornamelijk uit het EPLAN Data Portal. © Peter Kemptner
Nieuwe methoden in elektrotechniek
Er zijn veel manieren om nieuwe projecten in elektrotechniek te creëren. Zoals bij veel bedrijven was het ook bij HEITEC Systemtechnik gebruikelijk om vergelijkbare bestaande projecten te kopiëren en vervolgens aan te passen. Bij traditioneel gestructureerde ontwerpen brengt dit het risico met zich mee dat wijzigingen niet consequent in het hele project worden doorgevoerd.
“De fouten die ontstaan door inconsistente ontwerpen zijn bovendien erg moeilijk te vinden,” zegt Marco Stressler. “Dat verhoogt de benodigde tijd en inspanning enorm, vooral tijdens de inbedrijfstelling op locatie.”
Daarom besloten de elektrotechnische ontwerpers hun methodiek te veranderen. Dit betekende een afstand nemen van productiegerichte structurering van schema’s, waarbij de documentstructuur de productievolgorde weerspiegelt. Hoewel deze methode als voordeel heeft dat systeembedrading in één keer kan worden uitgevoerd, weegt dit niet op tegen het nadeel dat functionele relaties binnen het project moeilijk te bepalen zijn.
Tegenwoordig zijn de elektrotechnische ontwerpen bij HEITEC Systemtechnik functiegericht. Deze werkwijze maakt het mogelijk functionele eenheden gedetailleerd uit te werken, die vervolgens zeer eenvoudig kunnen worden gecombineerd tot complete systemen.
Macrotechnologie in plaats van copy-paste
“De functionele eenheden zijn altijd in hun geheel zichtbaar in één visualisatie,” zegt Marco Stressler over het meest opvallende verschil. “Dat vraagt wel om een andere manier van denken bij bedrading, maar biedt onze technici veel betere ondersteuning tijdens inbedrijfstelling en foutopsporing.”
Marco Stressler gebruikt Eplan-macro’s om deze functionele eenheden te maken, die hij in een bibliotheek op het Eplan Platform opslaat voor verder gebruik. Net als objectklassen in softwareontwikkeling worden deze niet gedupliceerd zoals bij copy-paste, maar alleen gerefereerd. Ze krijgen specifieke eigenschappen wanneer ze in een project worden geïntegreerd en de parameters worden ingesteld.
Verdere ontwikkelingen of wijzigingen aan een macro zijn vervolgens overal beschikbaar waar de macro wordt gebruikt. Om veiligheidsredenen gebeurt de update echter niet automatisch. Deze wordt voorgesteld aan de elektrotechnisch ontwerper, die deze moet bevestigen – waardoor problemen door ondoordachte globale wijzigingen worden voorkomen.
Ontwikkeltijden gehalveerd
Omdat de macro’s uit de bibliotheek alleen als referenties dienen, blijven ze ondanks parametrisering in het project ongewijzigd en kunnen ze niet per ongeluk worden aangepast of beschadigd. Alleen al het feit dat macro’s in volledig geteste en afgeronde vorm kunnen worden gebruikt, versnelt ontwikkelprocessen en maakt het veel eenvoudiger om varianten te creëren.
Daarnaast vereenvoudigt en verkort het gebruik van reeds gecertificeerde macro’s ook certificeringsprocessen in een nieuw project aanzienlijk.
Door de overstap naar functiegerichte engineering met Eplan-macro’s heeft HEITEC Systemtechnik zijn ontwikkelprocessen in elektrotechniek een enorme versnelling gegeven.
“Voor het eerste project van dit type moesten we ongeveer 20 procent van de tijd investeren die eerder voor een vergelijkbaar project was geraamd om de macrobibliotheek te ontwikkelen,” zegt Marco Stressler over de kosten-batenanalyse. “Dat werd beloond met gemiddeld 50 procent minder ontwerptijd en een aanzienlijke vermindering van de inspanning voor testen.”
- Heitec
- Eplan
“Ik denk dat een van de grootste voordelen van functiegerichte elektrotechniek de consistentie van de systeemdocumentatie en de herbruikbaarheid van geïntegreerde functies is. De macro’s uit het macroproject, die eerder zijn gemaakt en met testloops zijn gecontroleerd, komen terug in de verschillende functies. Deze werkwijze vermindert fouten en mijn ontwerpwerk is ongeveer 50 procent sneller dan voorheen.”
Marco Stressler
Electrical Engineering Designer at HEITEC Systemtechnik GmbH
“De hogere datakwaliteit zorgt over het algemeen voor een sterk verlaagd foutenpercentage. Dat komt grotendeels door ogenschijnlijk kleine details, zoals de mogelijkheid om de software automatisch de afzonderlijke draadlabeling te laten controleren.”
Erwin Kreuzer
Regional Sales Manager for Eastern Austria at EPLAN GmbH
De voordelen zitten ook in de details
Een ander belangrijk voordeel van functiegerichte elektrotechniek met Eplan-macro’s is de kortere zoektijd tijdens inbedrijfstelling en onderhoud. “De hogere datakwaliteit zorgt over het algemeen voor een sterk verlaagd foutenpercentage,” zegt Erwin Kreuzer, Eplan Regional Sales Manager voor Oost-Oostenrijk. “Dat komt grotendeels door ogenschijnlijk kleine details, zoals de mogelijkheid om de software automatisch de afzonderlijke draadlabeling te laten controleren.”
De elektrotechnische ontwerpers kunnen volledig vertrouwen op de software en hoeven niet langer elke wijziging in alle deelplannen zelf te controleren en terug te volgen, zoals vroeger het geval was. Deze en vergelijkbare testloops elimineren nu automatisch het voorheen gevreesde en tijdrovende kwaliteitsborgingswerk op de ontwerpafdeling en voorkomen traditionele fouten betrouwbaar. Dit beschermt de inbedrijfstellingstechnici tegen onaangename verrassingen en helpt bovendien de tijd op locatie te minimaliseren.
Een ander groot voordeel is de mogelijkheid om Eplan-macro’s hiërarchisch te organiseren. Dit betekent dat zelfs grotere deelprojecten, die op hun beurt bestaan uit veel afzonderlijke projectmacro’s en deelprojectmacro’s, zelf als macro’s kunnen worden opgeslagen en zo vaak als nodig kunnen worden hergebruikt voor referentie en parametrisering.
“Voor een grotere automotive-installatie hoefde ik slechts één van de tien identieke robots vanaf nul te ontwerpen,” vertelt Marco Stressler. “Door de macro op te slaan, kon ik deze ook voor alle andere gebruiken, waardoor mijn totale ontwerptijd voor het project met 90 procent werd verminderd.”
Tevreden klant
De Heitec Group, meer dan veertig jaar geleden opgericht door Richard Heindl als engineeringbureau in Erlangen, Duitsland, heeft zijn hoofdkantoor in Erlangen en staat bekend om zijn expertise in automatisering, installatiesystemen, speciale machines, digitalisering en elektronica, met oplossingen, producten en services. Het bedrijf heeft momenteel meer dan 1.000 medewerkers in Duitsland en in eigen dochterondernemingen in Slowakije, Hongarije, Roemenië, Turkije en China. HEITEC Systemtechnik in Oostenrijk ontwikkelt en produceert oplossingen voor installatiesystemen, speciale machines en softwareoplossingen voor de automotive toeleveringsindustrie, de farmaceutische industrie en de werktuigmachine-industrie.