quadri di distribuzione di alta qualità con progetti integrati
Nello stabilimento di Lipsia, in Germania, Siemens progetta e realizza quadri di distribuzione a bassa tensione e centri di controllo motori omologati per la serie SIVACON S8. La standardizzazione ottenuta con Eplan Cogineer fa risparmiare molto tempo agli ingegneri elettrotecnici di Siemens e migliora al contempo la qualità: lo stesso vale per la progettazione tridimensionale degli armadi di controllo realizzata con Eplan Pro Panel, che l'azienda ha implementato allo stesso tempo. Come passo successivo, Siemens prevede anche di aggiungere servizi Eplan basati su cloud per intensificare e semplificare la collaborazione tra i propri stabilimenti produttivi internazionali.
Siemens ha sviluppato un sistema di distribuzione dell'energia a bassa tensione e un centro di controllo motori (SIVACON S8) che viene impiegato in molti dei progetti infrastrutturali internazionali dell'azienda. Tra le applicazioni tipiche figurano la distribuzione dell'energia nei data center e in altri progetti infrastrutturali, ma soprattutto i centri di controllo dei motori nelle centrali elettriche e nei settori petrolifero, del gas e dell'industria di processo. La varietà di applicazioni e specifiche è di conseguenza ampia.
La sede principale per la progettazione e la produzione di questo sistema si trova a Lipsia, in Germania, e fa parte della divisione aziendale Smart Infrastructure Distribution Systems. Michel Strusch, Head of Electrical Engineering a Lipsia e Project Manager generale del progetto "Wiring 4.0" dell'azienda, spiega: "I nostri partner contrattuali fanno per lo più parte del Gruppo Siemens, ma la maggior parte delle forniture è destinata a clienti esterni". Quasi l'80% dei sistemi prodotti viene installato al di fuori della Germania.
Personalizzazione di massa per la progettazione e la produzione di armadi di controllo
I sistemi di quadri di distribuzione realizzati a Lipsia sono composti principalmente da un numero di pannelli compreso tra 5 e 25, con larghezze che vanno da 400 a 1200 millimetri. Sono stati tuttavia realizzati anche progetti con oltre mille pannelli. Di solito si tratta di sistemi completamente personalizzati e realizzati in esemplare unico. Come spiega Strusch: "Ogni progetto presenta requisiti specifici e molto impegnativi, il grado di ripetibilità è piuttosto basso e la variabilità aumenta con ogni nuovo progetto".
Questo rende la standardizzazione di questi progetti ancora più importante per Siemens. Ecco perché, anni fa, i progettisti di Lipsia hanno sviluppato un configuratore per SIVACON S8. Questo semplifica e accelera notevolmente la progettazione, poiché i progettisti possono avvalersi, nel loro lavoro, di moduli funzionali omologati. Tuttavia, inizialmente questa standardizzazione si applicava solo ai circuiti principali, ovvero ai circuiti di potenza. Il compito principale degli ingegneri elettrotecnici era quindi quello di progettare i circuiti secondari e di controllo.
L'obiettivo: standardizzare anche i circuiti secondari
Il passo successivo è stato quello di estendere la standardizzazione anche a questi circuiti elettrici. Il coordinatore tecnico Benjamin Herold era il responsabile del progetto: "Collaboriamo con Eplan nel settore elettrotecnico dal 2008". Era quindi logico utilizzare la piattaforma Eplan anche per automatizzare la creazione degli schemi elettrici.
A tal fine hanno adottato un approccio sistematico. In collaborazione con un consulente Eplan, nel 2017 hanno definito le basi per la creazione automatizzata di schemi utilizzando Eplan Cogineer. Come spiega Herold: "Per prima cosa abbiamo scomposto le singole funzioni e i componenti dei circuiti di controllo fino al livello più basso. Successivamente abbiamo strutturato e combinato questi componenti in modo da formare unità che potessero essere utilizzate nel miglior modo possibile".
Creazione automatica degli schemi elettrici
I progettisti hanno così creato una base solida e molto pratica per la progettazione dei circuiti di comando. Herold: "Eplan Cogineer è intuitivo da usare. Il progettista elettrotecnico seleziona i dispositivi e/o le funzioni e lo schema elettrico si crea praticamente da solo".
Ciò consente di risparmiare tempo, ma offre anche ulteriori vantaggi: ad esempio, Siemens è riuscita a raggiungere un livello più elevato di standardizzazione. Strusch: "In passato, la disposizione dei quadri di comando dipendeva dal responsabile del progetto e dal progettista elettrico, il che comportava una disposizione diversa ogni volta. Per i clienti che acquistano regolarmente sistemi di quadri elettrici da noi, ciò poteva risultare piuttosto fastidioso. Ora, con Cogineer, l'interruttore di sicurezza del motore o l'interruttore automatico, ad esempio, si trovano sempre nella stessa posizione." Un altro vantaggio è dato dal fatto che è facile e veloce aggiungere nuove funzioni allo strumento per la generazione automatica di schemi.
Progettazione con meno errori e inserimento più rapido
Inoltre, come sottolineano i responsabili, l'utilizzo di Cogineer comporta una riduzione delle scorte, poiché per uno stesso compito vengono selezionati gli stessi dispositivi. Gli errori si verificano meno frequentemente, poiché i moduli funzionali sono collaudati e testati. E quando servono nuovi dipendenti nel team elettrotecnico, il loro inserimento avviene molto più rapidamente.
Strusch: "Possono davvero iniziare a lavorare su uno dei nostri progetti partendo completamente da zero, senza doversi preoccupare di come dovrebbero essere gli schemi, e mettersi rapidamente al passo per lavorare in modo produttivo".
Know-how di progettazione "integrato"
Attualmente, dodici dei diciotto ingegneri elettrotecnici di Siemens a Lipsia utilizzano il configuratore Cogineer come "strumento di creazione dei progetti". Nel team c'è un progettista, Florian Pusch, che oltre a essere il responsabile del progetto per la creazione automatica degli schemi, sta anche sviluppando nuove funzioni standard e implementandole in Cogineer. È stato chiesto agli ingegneri elettrotecnici di condividere i loro suggerimenti. Attualmente in Eplan Cogineer sono memorizzate circa cinquanta funzioni configurabili con un migliaio di dispositivi.
Come afferma Pusch, l'obiettivo generale dell'introduzione di Cogineer era quello di "integrare" nel sistema quante più conoscenze possibili relative alla progettazione e alla produzione, oppure di rappresentarle al suo interno: "I miei colleghi hanno descritto esattamente come realizzavano gli schemi, come viene configurato un campo e quali funzioni potevano essere combinate tra loro. Queste conoscenze specialistiche sono memorizzate nel software e vengono applicate a ogni singolo progetto".
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Catena di processo integrata
Siemens ha introdotto a Lipsia anche Eplan Pro Panel, per la progettazione tridimensionale degli armadi di controllo, contemporaneamente a Cogineer. Tobias Isensee è responsabile del progetto. Riconosce vantaggi evidenti nell'introdurre i due moduli Eplan in parallelo: "I metodi di lavoro in Cogineer, ad esempio l'impostazione dei punti di definizione dei collegamenti, ci hanno permesso di utilizzare Pro Panel in modo produttivo in pochissimo tempo. Ora stiamo lavorando con una catena di processo integrata per la progettazione elettrica".
Ad esempio, ciò migliora la pre-elaborazione (esterna) dei cavi. Isensee: "In questo ambito abbiamo requisiti molto specifici e utilizziamo un numero piuttosto elevato di sezioni trasversali e colori. Questi possono essere facilmente rappresentati in Pro Panel. Inoltre, la posa automatica dei cavi aumenta la qualità e garantisce un aspetto uniforme all'interno degli armadi di controllo".
Siemens ha anche definito standard per i componenti meccanici in Pro Panel. "I pannelli di montaggio sono dotati di serie di canaline per cavi e guide DIN, il che significa che gli ingegneri elettrotecnici possono posizionare i dispositivi in modo ottimale secondo le specifiche interne sviluppate in collaborazione con il reparto di produzione. Ciò migliora anche la qualità". Per Siemens, anche i calcoli della capacità di riempimento delle canaline per cavi e i controlli anticollisione rappresentano strumenti molto pratici, senza contare che Pro Panel semplifica anche il lavoro necessario per ordinare dispositivi come i terminali.
Risparmio di tempo e denaro
The Siemens engineers naturally evaluate very carefully the relationship between the effort required and the savings, both in terms of costs and throughput times. Strusch: “At the moment the planning phase partly requires more effort. This is due to the higher degree of detail in the electrical engineering designs. We used to sometimes be a bit faster with the schematics. But now the Cogineer software is helping us with that, making up for any ‘lost’ time.”Gli ingegneri di Siemens valutano naturalmente con molta attenzione il rapporto tra lo sforzo richiesto e i risparmi, sia in termini di costi che di tempi di produzione. Strusch: "Al momento la fase di progettazione richiede in parte un maggiore impegno. Ciò è dovuto al maggiore livello di dettaglio dei progetti elettrotecnici. In passato, a volte, realizzavamo gli schemi elettrici un po' più velocemente. Ma ora il software Cogineer ci sta aiutando in questo, recuperando il tempo perso".
The team reports that the workload for wiring has been significantly reduced: “Because the technicians receive fully labelled and assembled wires, we require up to forty per cent less time for wiring in some cases. The wires are a bit more expensive because they’re pre-processed, but the bottom line is that it saves us a lot of effort. Additional costs due to errors have also been reduced because of the quality improvements thanks to the automatic wire routing.”Il team riferisce che il carico di lavoro relativo al cablaggio è stato notevolmente ridotto: "Poiché i tecnici ricevono cavi completamente etichettati e assemblati, in alcuni casi impieghiamo fino al quaranta per cento di tempo in meno per il cablaggio. I cavi sono leggermente più costosi perché sono pre-lavorati, ma il risultato finale è che ci fanno risparmiare molto lavoro. Anche i costi aggiuntivi dovuti agli errori sono stati ridotti grazie al miglioramento della qualità ottenuto con l'instradamento automatico dei cavi".
Auto-ottimizzazione continuaSiemens views the introduction of Pro Panel and Cogineer, which began in 2018, as an ongoing process that is not yet complete in terms of continuous self-optimisation. Pusch: “We provide a new Cogineer release every month, which also incorporates feedback from engineering or modified device data. We then enter these changes centrally and have the advantage of not having to change or edit fifty macros.” The engineering department also benefits from this “installed” quality improvement: “If we receive information from production that a specification couldn’t be implemented, we adapt it directly in Cogineer.” Those responsible for the project are also in continuous contact with Eplan: “Things that we ask for are often taken into account and introduced as part of new functions.”
In attesa della soluzione cloud
I progettisti di Siemens a Lipsia stanno attualmente pianificando l'implementazione di ePulse, la piattaforma cloud per l'elettrotecnica che consente la collaborazione e l'accesso a tutti i progetti. Strusch spiega perché per loro questo è interessante: "Lavoriamo a stretto contatto con altre sedi Siemens in diversi paesi, tra cui Portogallo, Cina e Turchia. In qualità di stabilimento capofila, spesso ci occupiamo della progettazione e di parte dell'ingegnerizzazione dei sistemi prodotti in questi vari stabilimenti".
La standardizzazione tramite Eplan ci ha già aiutato parecchio in questo senso. Se ora potessimo collegarci a questi "hub" su una piattaforma di progettazione comune, questo rappresenterebbe un ulteriore passo avanti verso la standardizzazione e aprirebbe anche nuove opportunità di collaborazione tra i vari stabilimenti. Non vediamo davvero l'ora, soprattutto perché abbiamo già potuto testare la versione cloud nell'ambito di una collaborazione di sviluppo con Eplan". Non dovranno aspettare a lungo: il software cloud corrispondente, eBuild, dovrebbe essere disponibile per gli utenti a giugno 2020.