Sviluppo accelerato con elettrotecnica funzionale
HEITEC Systemtechnik, con sede nei pressi di Amstetten, in Austria, sviluppa e produce sistemi di produzione automatizzati e macchinari speciali per clienti di vari settori in tutto il mondo.
Il passaggio attuato dall’azienda verso un'elettrotecnica funzionale con Eplan Electric P8 ha ridotto i tempi di sviluppo fino al 90% e aumentato la qualità della documentazione di sistema. Tutto questo ha portato a tempi di messa in servizio notevolmente più brevi, anche grazie all'eliminazione di fonti di errore ben note.
Autore: Peter Kemptner
For the automotive, food and pharmaceutical industries, machine systems for automated production and packaging are becoming increasingly powerful, more flexible and more versatile. Despite this, these systems can never complete the entire task on their own. This requires a series of multiple machines, conveyor systems, handling devices and/or industrial robots to put together task-specific production lines. This is the domain of special machinery and production line manufacturers and automation service providers such as HEITEC Systemtechnik, based in the municipality of Ardagger in Austria. Nei settori automotive, alimentare e farmaceutico, gli impianti per la produzione e il confezionamento automatizzati stanno diventando sempre più potenti, flessibili e versatili. Nonostante ciò, questi sistemi non riescono mai a svolgere l'intero compito da soli. Per comporre linee di produzione su misura, è necessaria una serie di macchine, sistemi di trasporto, dispositivi di movimentazione e/o robot industriali. È l’ambito di competenza dei costruttori di macchinari speciali e linee di produzione e dei fornitori di servizi di automazione come HEITEC Systemtechnik, con sede nel comune di Ardagger, in Austria.
Soluzioni di automazione integrate
Dal 2013 l'azienda fa parte del Gruppo HEITEC, con sede a Erlangen, in Germania. Sviluppa e produce principalmente linee di produzione chiavi in mano automatizzate e spesso robotizzate, oltre a macchine speciali per vari settori, includendo spesso anche tecnologie integrate di misurazione e ispezione. Inoltre, dal 2018 HEITEC è in joint venture con DMG MORI e produce celle di automazione modulari per le macchine utensili di questo produttore leader.
Aziende di numerosi settori in tutto il mondo utilizzano le soluzioni HEITEC Systemtechnik per aumentare efficienza e redditività. Oltre al settore automotive, HEITEC opera anche nei campi dell'elettronica, della logistica e dell'aviazione. Anche il settore delle tecnologie in campo medico è diventato un pilastro importante dell'attività dell'azienda. Per questo HEITEC considera le certificazioni secondo le linee guida della FDA statunitense e della Direttiva UE sui dispositivi medici importanti tanto quanto l'omologazione UL per il mercato americano.
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Sviluppo su misura
HEITEC sviluppa internamente tutte le soluzioni su misura, dalla progettazione meccanica, elettrotecnica ed elettronica fino al software, il cui sviluppo va oltre la semplice programmazione di PLC e robot. Poiché la maggior parte dei sistemi è realizzata come pezzo unico e la prototipazione non è contemplata, vengono prima creati e simulati sotto forma di gemello digitale.
Per la progettazione meccanica, HEITEC Systemtechnik utilizza uno dei software 3D leader di mercato. Per l'elettrotecnica, l'azienda utilizza da molti anni il software Eplan. Poiché HEITEC esporta la maggior parte dei prodotti, tra gli aspetti più apprezzati dall'azienda e dai dipendenti c'è la possibilità di creare varianti linguistiche tramite tabelle di traduzione e di generare la documentazione di sistema in conformità ai requisiti formali di diversi enti di certificazione internazionali.
"Con Eplan Electric P8 posso svolgere tutte le attività correlate, dalla creazione dello schema elettrico al posizionamento dei componenti in 2D", afferma Marco Stressler, progettista elettrotecnico di HEITEC Systemtechnik. "Considerando i nostri bassi volumi di produzione, finora non è stato conveniente dal punto di vista economico investire in prodotti aggiuntivi".
Un utente esperto di Eplan Data Portal
Nel suo lavoro, Marco Stressler utilizza molto i dati di prodotto disponibili in Eplan Data Portal nell'Eplan Cloud. Questo catalogo di prodotti indipendente dal produttore consente di accedere alle informazioni di prodotto tramite una funzione di ricerca intelligente. Grazie allo standard dati eCl@ss Advanced, su cui si basano tutte le informazioni, i dati sono molto dettagliati e di alta qualità, quindi utilizzabili in diverse discipline.
"Posso trasferire le caratteristiche meccaniche dei prodotti da Eplan Data Portal direttamente nei progetti di ingegneria meccanica", spiega Marco Stressler. "In questo modo è più semplice integrare i componenti installati direttamente nelle macchine e aiuta a evitare errori".
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- HEITEC realizza internamente anche i quadri elettrici e gli armadi di controllo e utilizza quasi esclusivamente prodotti Rittal. I progettisti elettrotecnici reperiscono i dati dei prodotti Rittal e dei relativi componenti integrati principalmente da Eplan Data Portal. © Peter Kemptner
Tecniche in evoluzione nell'elettrotecnica
Esistono molti modi per creare nuovi progetti in elettrotecnica. Come accade in molte aziende, anche in HEITEC Systemtechnik era prassi comune copiare e poi modificare progetti simili già esistenti. Nei progetti strutturati in modo tradizionale, questo comporta il rischio che le modifiche non vengano applicate in modo coerente in ogni parte del progetto.
"Gli errori dovuti a progettazioni incoerenti, inoltre, sono molto difficili da individuare", afferma Marco Stressler. "Questo aumenta enormemente il tempo e la manodopera necessari, soprattutto durante la messa in servizio in loco".
Per questo i progettisti di elettrotecnica hanno deciso di cambiare metodologia di lavoro. Ciò ha significato abbandonare una strutturazione degli schemi elettrici orientata alla produzione, in cui la struttura della documentazione rispecchia la sequenza di produzione. Sebbene questo metodo abbia il vantaggio di consentire di creare il cablaggio dell'impianto in un'unica soluzione, questo è annullato dallo svantaggio posto dal fatto che le relazioni funzionali nell'intero progetto sono difficili da individuare.
Today the electrical engineering designs at HEITEC Systemtechnik are functionally oriented. This working methodology enables the detailing of functional units, which can then be very easily combined to form complete systems. Oggi la progettazione di elettrotecnica in HEITEC Systemtechnik è orientata alle funzioni. Questa metodologia di lavoro permette di definire nel dettaglio unità funzionali, che poi possono essere combinate con grande facilità per creare sistemi completi.
Tecnologia macro al posto di copia e incolla
"Le unità funzionali si possono sempre vedere per intero in un'unica visualizzazione", afferma Marco Stressler, parlando della differenza più evidente. "È vero che, in fase di cablaggio, questo richiede un cambio di mentalità, ma in compenso offre ai nostri tecnici un supporto assai migliore durante la messa in servizio e la ricerca di guasti".
Marco Stressler utilizza le macro di Eplan per creare queste unità funzionali, che archivia in una libreria di macro sulla Piattaforma Eplan per riutilizzarle in seguito. Proprio come avviene con le classi di oggetti nello sviluppo software, non vengono duplicate come avverrebbe con il copia e incolla, ma solo richiamate come riferimento. Quando vengono integrate in un progetto, assumono proprietà specifiche attraverso l'impostazione dei parametri.
Gli sviluppi successivi o le modifiche a una macro sono poi disponibili ovunque la macro venga utilizzata. Tuttavia, per motivi di sicurezza, l'aggiornamento non avviene automaticamente. Viene proposto al progettista di elettrotecnica, che deve poi confermarlo, evitando così eventuali problemi che potrebbero derivare da modifiche globali avventate.
Tempi di sviluppo dimezzati
Poiché le macro della libreria fungono solo da riferimenti, rimangono invariate nonostante la parametrizzazione nel progetto e quindi non possono essere modificate o compromesse accidentalmente. Il solo fatto di poter utilizzare le macro in una forma completamente testata e definitiva accelera i processi di sviluppo e rende molto più semplice creare varianti.
Inoltre, l'uso di macro già certificate semplifica notevolmente e riduce anche i processi di certificazione in un nuovo progetto.
Passando a una progettazione funzionale basata sulle macro di Eplan, HEITEC Systemtechnik ha dato una forte spinta in avanti ai propri processi di sviluppo in elettrotecnica.
“For the first project of this kind, we had to invest around 20 percent of the time previously estimated for a similar project in developing the macro library,” Marco Stressler says, thinking about the cost-benefit calculation. “This was rewarded by an average of 50 percent less time spent on design and a significant reduction in efforts required for testing.” "Per il primo progetto di questo tipo, abbiamo dovuto investire circa il 20 percento del tempo stimato in precedenza per un progetto simile nello sviluppo della libreria di macro", afferma Marco Stressler, riflettendo sul rapporto costi-benefici. "Il ritorno è stato, in media, un 50 percento di tempo in meno dedicato alla progettazione e una riduzione significativa dell'impegno necessario per il collaudo".
- Heitec
- Eplan
"Penso che uno dei maggiori vantaggi dell'elettrotecnica funzionale sia la coerenza della documentazione di sistema e la riutilizzabilità delle funzioni integrate. Le macro del progetto macro, create in precedenza e verificate con cicli di test, si ritrovano nelle diverse funzioni. Questa metodologia di lavoro riduce gli errori e il lavoro di progettazione è circa il 50 percento più rapido di prima".
Marco Stressler
Electrical Engineering Designer at HEITEC Systemtechnik GmbH
"La qualità superiore dei dati in generale garantisce un tasso di errore nettamente ridotto. Ciò è dovuto in gran parte a dettagli apparentemente minori, come il fatto che il software possa verificare in automatico le etichette dei singoli conduttori".
Erwin Kreuzer
Regional Sales Manager for Eastern Austria at EPLAN GmbH
I vantaggi si nascondo (anche) nei dettagli
Un altro vantaggio importante dell'elettrotecnica orientata alle funzioni con le macro di Eplan è la riduzione del tempo speso a cercare informazioni durante la messa in servizio e la manutenzione. "La maggiore qualità dei dati in generale garantisce un tasso di errore nettamente ridotto", afferma Erwin Kreuzer, Regional Sales Manager Eplan per l'Austria orientale. "Ciò è dovuto in gran parte a dettagli apparentemente minori, come il fatto che il software possa verificare in automatico le etichette dei singoli conduttori".
I progettisti di elettrotecnica possono fare completo affidamento sul software e non devono più controllare e risalire a ogni modifica in tutti i sottoschemi, come avveniva in passato. Questi e altri cicli di test simili eliminano ora in automatico le attività di attestazione della qualità, che un tempo erano temute e considerate pesanti dal reparto di progettazione,e prevengono in modo affidabile gli errori tradizionali. Questo mette i tecnici della messa in servizio al riparo da spiacevoli sorprese e aiuta anche a minimizzare il tempo che devono trascorrere in loco.
Un altro grande vantaggio è la possibilità di organizzare le macro di Eplan in modo gerarchico. Ciò significa che anche sottoprogetti più grandi, a loro volta composti da molte singole macro di progetto e macro di sottoprogetto, possono essere salvati come macro e riutilizzati tutte le volte necessarie per essere usati come riferimenti e parametri.
“For a larger automotive plant system, I only had to design one of the ten identical robots from scratch,” Marco Stressler reports. “By saving the macro, I was able to use it for all the others as well, reducing my overall design time for the project by 90 percent.” "Per un impianto più grande nel settore automotive, ho dovuto progettare da zero solo uno di dieci robot identici", riferisce Marco Stressler. "Salvando la macro, ho potuto utilizzarla anche per tutti gli altri, riducendo del 90 percento il tempo complessivo di progettazione per quel progetto".
Cliente soddisfatto
Fondato oltre quarant'anni fa da Richard Heindl come studio di ingegneria a Erlangen, in Germania, il Gruppo Heitec, con sede centrale a Erlangen, è noto per le soluzioni, i prodotti e i servizi che offre, nonché la propria competenza nel settore dell'automazione, dei sistemi d'impianto, dei macchinari speciali, della digitalizzazione e dell'elettronica. Attualmente dà lavoro a più di 1.000 persone in Germania, oltre che nelle proprie società controllate in Slovacchia, Ungheria, Romania, Turchia e Cina. HEITEC Systemtechnik in Austria sviluppa e produce soluzioni per sistemi d'impianto, macchinari speciali e soluzioni software per i settori della componentistica automotive, farmaceutico e delle macchine utensili.