Phoenix Contact Deutschland GmbH

Phoenix Contact, Rittal und Eplan treiben in der SEAP-Initiative eine durchgängige Wertschöpfungskette im Steuerungs- und Schaltanlagenbau voran. Von links nach rechts: Roland Bent, CTO (seit 1. März Chief Representative) von Phoenix Contact, Dr. Thomas Steffen, Geschäftsführer Forschung und Entwicklung bei Rittal und Sebastian Seitz, CEO von Eplan.

Bild: Phoenix Contact; Rittal; Eplan
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Interview über SEAP: Smart Engineering and Production „Ein Muss für die Wettbewerbsfähigkeit im Steuerungs- und Schaltanlagenbau“

31.03.2021

Mit der SEAP-Initiative „Smart Engineering and Production“ begründeten Eplan, Rittal und Phoenix Contact eine Technologie-Kooperation für den Steuerungs- und Schaltanlagenbau mit dem Ziel einer durchgängigen Digitalisierung von Engineering und Produktionsprozessen. Welche Vorteile der Schaltschrankbau damit erreicht und warum dies zwingend notwendig ist, erläutern Sebastian Seitz, CEO von Eplan, Dr. Thomas Steffen, Geschäftsführer Forschung und Entwicklung bei Rittal und Roland Bent, CTO von Phoenix Contact im Gespräch mit A&D.

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SEAP wurde vor rund fünf Jahren ins Leben gerufen. Wie kam es zu dieser Idee?

Dr. Steffen:

Unsere drei Unternehmen haben sich schon lange vor SEAP laufend über Entwicklungen und Standards ausgetauscht und gemeinsame Projekte durchgeführt. Mit der zunehmenden Digitalisierung in der Produktion haben wir dann unsere Interpretationen von Industrie 4.0 miteinander abgeglichen, um für den Steuerungs- und Schaltanlagenbau bessere Standards auf die Straße zu bringen. Dabei fokussieren wir bei SEAP eine Durchgängigkeit im digitalen Engineering und der kompletten horizontalen und vertikalen Wertschöpfungskette über den gesamten Product-Lifecycle.

Bent:

Und schon vor SEAP haben wir uns alle unabhängig voneinander mit der Automatisierung des Schaltschrankbaus beschäftigt – jeder aus seiner Sicht, jeder in seiner Sparte. Es war dann nur logisch, dass wir unsere Kräfte und Ideen bündelten, um gemeinsam zu definieren: Wie müsste ein Datenmodell aussehen, mit dem man diese Kette vom Engineering bis zur automatisierten Produktion eines Schaltschranks wirklich durchgängig unterstützen und abbilden kann? Mit SEAP begannen wir also, bestehende Standards weiterzuentwickeln, zu überlegen, was wird benötigt, um die Kette tatsächlich komplett zu automatisieren.

Seitz:

Eine Haupttriebfeder aus der Sicht von Eplan war natürlich, zu zeigen, dass mit der Weiterentwicklung und Schaffung von Standards proprietäre Lösungen zur Vergangenheit gehören.

Ist das primäre Ziel von SEAP somit ein durchgängig virtuelles Engineering? Als Voraussetzung für Industrie 4.0!

Seitz:

Das Engineering ist eine sehr wichtige Voraussetzung für wirklich durchgängige Industrie 4.0-Szenarien. Dennoch ist das Engineering nur eine von vielen Prozessphasen. Wir benötigen standardisierte Datenbeschreibungsmodelle schon viel früher, wenn beispielsweise ein Fertigungsbetrieb Anforderungen an Maschinenbauer, Schaltschrankbauer oder Anbieter von Automatisierungslösungen formuliert. Wenn hier bereits mit standardisierten Daten gearbeitet wird, dann kann das Engineering diese gleich 1:1 verwenden. Das ergibt deutliche Effizienzgewinne, Fehlinterpretationen sind passé. Aber die Durchgängigkeit der Daten endet nicht im Engineering, sondern am Ende des Tages beim Kunden, denn die gleiche Datengrundlage dient dann zur Optimierung seiner Geschäftsprozesse, zur Anbindung von Online-Shops, um Produktionsschritte einfacher zu simulieren, um den Service der Anlage effizienter zu gestalten und vieles mehr.

Schafft SEAP somit auch die Grundlage für eine wirtschaftliche Losgröße 1 Produktion – beispielsweise um kundenspezifische Konfigurationen bereits aus Webshops heraus realisieren zu können?

Bent:

Absolut. Und das macht gerade das Beispiel des Schaltschrankbaus so attraktiv, denn hier reden wir fast immer von Losgröße 1. Das SEAP-Projekt verdeutlicht, wie standardisierte Datenmodelle letztendlich zu einer vollautomatisierten Fertigung beitragen. Das ist aber nur eine Möglichkeit, da sich die Vorteile genauso in teilautomatisierten oder manuellen Prozessen zeigen. Beispielsweise generieren Assistenzsysteme aus dem digitalen Schaltschrankmodell direkt die Anweisungen für den nächsten Bearbeitungsschritt. Ohne digitale Modelle wäre insbesondere beim individuellen Schaltschrankbau dann auch ein automatisiertes Prüfen einer verdrahteten Klemmleiste nicht sinnvoll denkbar. Aber so kann das physische Produkte direkt, ohne aufwendige Teaching-Prozesse, gegen seinen digitalen Zwilling kontrolliert werden. Eine durchgängige Digitalisierung ist also die Grundvoraussetzung für die wirtschaftliche Umsetzung einer Losgröße 1. Aufbauend auf dieser Digitalisierung lässt sich der Grad der Automatisierung skalieren und schrittweise können vollautomatisierte Prozesse umgesetzt werden.

SEAP ist aber nicht auf Schaltschränke beschränkt, denn der Ansatz ist ebenso für Maschinenbauer geeignet? Gilt der Use Case Schaltschrank also als Blaupause?

Dr. Steffen:

Exakt! Die Schaltschrank-Automatisierung ist nur unsere gemeinsame Blaupause. Die Mechanismen und Standards von SEAP lassen sich in beliebigen Bereichen anwenden, so dass die komplette Industrie davon profitiert. Die Vorteile der Digitalisierung bei Schaltschränken zeigen einfach sehr deutlich, wie ein komplettes Ökosystem von einheitlichen Datenmodellen profitiert. Die Wertschöpfungskette lässt sich ja bis hin zu Beschaffungsprozessen und dem Service von Maschinen und Anlagen erweitern.

Was bedeutet SEAP beim Schaltschrankbau konkret: Konfiguration des Schaltschranks, Bestücken der Klemmenleisten, mechanische Bearbeitung des Schaltschrankes über die Verdrahtung bis zum Bedrucken von Geräten im Schaltschrank und die Kennzeichnung im Schaltschrank?

Dr. Steffen:

Grundsätzlich stülpen wir dem Steuerungs- und Schaltanlagenbau nicht einfach einen idealisierten Prozess über. Der Markt und die Kunden sind hierfür viel zu diversifiziert. Unser Ziel ist eine voll automatisierte Verdrahtung des Schaltschranks – damit adressieren wir aber nur einen Teil des Marktes. Eine sehr große Effizienzsteigerung erreichen wir im Steuerungs- und Schaltanlagenbau allein schon durch das automatisierte Ablängen, Abisolieren und Crimpen von Drähten, was bisher ein sehr aufwendiger Prozess ist. Wir wollen mit SEAP also ein Portfolio an intelligent vernetzten Teillösungen anbieten, die dem jeweiligen Schaltschrankbauer bezogen auf seine spezifische Situation einen idealen Einstieg in die Digitalisierung ermöglicht. Und weil wir hier immer auf standardisierte Datenformate setzen, kann der Automatisierungsgrad später problemlos weiter skaliert werden. Das ist der Kern von SEAP.

Bent:

Und ganzheitlich betrachtet bildet SEAP die gesamte Prozesskette eines Schaltschranks digital ab. Das beginnt beim Anlegen von Produktdaten jeder einzelnen Komponente und endet im After-Sales-Markt mit digitalen Services wie präventive Wartung. Ein für uns bei SEAP wichtiger Punkt ist stets die Überlegung: Wie lässt sich auf Basis der standardisierten Datenmodelle eine sich selbst adaptierende Fertigung aufbauen? Die Grundidee besteht darin, dass sich auf Basis des Datenmodells eines zu produzierenden Produkts die Fertigungsanlage automatisch konfiguriert und auf dieses Produkt einstellt. Und eine Klemmenleiste ist ein wunderbares Beispiel: Diese erfährt ihre Konfiguration mit der Bestückung automatisch aus ihrem Datenmodell. Auch das Beschriftungsprogramm erhält automatisch seine Informationen anhand des digitalen Modells der Klemmenleiste. Diese Erkenntnisse lassen sich sehr gut für den kompletten Schaltschrankbau, aber ebenso für andere Bereiche in der digitalen Fabrik adaptieren.

Welche Einsparpotenziale sehen Sie denn im Schaltschrankbau durch die Digitalisierung?

Dr. Steffen:

Das hängt natürlich sehr stark vom Status und dem bisherigen Automatisierungsgrad beim Kunden ab. Aber es lassen sich durchaus bis zu 60 Prozent Effizienzsteigerungen in einzelnen Prozessschritten erreichen. Das ist das ein gigantisches Potenzial im Vergleich zu anderen Industriesegmenten, die bereits einen hohen Automatisierungsgrad besitzen und nur noch Verbesserungspotenzial im niedrigen Prozentbereich haben.

Seitz:

Wir können über gemeinsam mit Rittal entwickelte Prozessanalyse-Tools dem Kunden für sein Szenario schnell einen Richtwert errechnen. Im Maximalfall sind tatsächlich Einsparpotenziale in dem von Dr. Steffen erwähnten Bereich möglich. Und hier reden wir von Stand heute – aber das Potenzial hört ja nicht auf. Mit jedem weiteren automatisierbaren Fertigungsschritt ergibt sich wieder zusätzliches Potenzial – und daran arbeiten wir zusammen mit Rittal und Phoenix Contact. Am Ende des Tages wollen wir dem Kunden eine wirklich valide Zahl über sein Einsparpotenzial geben können, das ist für uns alle sehr wichtig und schafft auch Vertrauen beim Kunden.

Schaltschrankbau ist nach wie vor überwiegend eine händische Tätigkeit und oft sehr individuell. Gibt es eine kritische Masse, ab wann sich hier eine vollumfängliche Digitalisierung lohnt?

Bent:

Ganz klar nein! Die Digitalisierung im Schaltschrankbau bringt schon in kleinen Teilbereichen oft große Vorteile. Beispielsweise lassen sich manuelle Arbeitsschritte wesentlich sicherer ausführen, weil digital dargestellte Arbeitsanweisungen dann auf aktuellen Daten basieren. Die Fehlerquote sinkt erheblich, die Qualitätssicherung wird viel effizienter. Die Digitalisierung im Schaltschrankbau hat meiner Ansicht nach nichts mit der Unternehmensgröße oder dem Durchsatz an Schaltschränken zu tun. Ich bin auch überzeugt, dass über kurz oder lang Schaltschrankbauer ihren Kunden neben dem realen Schaltschrank immer ein digitales Modell zur Verfügung stellen müssen. Der Endkunde möchte ja ebenfalls von der Digitalisierung profitieren, wie im Service, dem Monitoring oder beim Upgrading des Schaltschranks. Analog zu jeder anderen Automatisierungskomponente oder Maschine wird der digitale Zwilling des Schaltschranks künftig ein fester Bestandteil der Lieferung sein – und somit essenziell für die künftige Wettbewerbsfähigkeit des Schaltschrankbauers.

Standardisierung der Artikeldaten ist ein wesentlicher Punkt für die Digitalisierung des Steuerungs- und Schaltanlagenbaus. Über welches Datenmodell sprechen wir hier eigentlich?

Bent:

Hier hat sich im industriellen Umfeld eindeutig ECLASS für die digitale Beschreibung von Artikeln etabliert. Wir bei Phoenix Contact haben rund 60.000 Artikel im Angebot und alle sind komplett im ECLASS Basic-Format beschrieben. In das erweiterte, multidimensionale Format ECLASS Advanced haben wir bereits über 15.000 Artikel überführt. Soll beispielsweise eine automatisierte Verdrahtung im Schaltschrankbau realisiert werden, müssen Positionsinformationen in den Datenmodellen der Produkte enthalten sein. Dazu ist dann ECLASS Advanced notwendig.

Seitz:

Unsere Engineering-Plattform stützt sich an vielen Stellen auf ECLASS. Und um die Projektdaten systemübergreifend austauschen und bereitstellen zu können, hat sich das offene Protokoll AutomationML ebenso als Standard etabliert. Durch AutomationML wird ein offener, bidirektionaler Datenaustausch möglich, zum Beispiel zwischen Softwaretools unterschiedlicher Hersteller. Über AutomationML können wir auch alle namhaften Steuerungssysteme direkt in das Engineering einbinden. Das gilt auch für die Konfiguratoren von Rittal und Phoenix Contact. Mit ECLASS für die Artikeldaten und AutomationML als Beschreibung für den Datenaustausch haben wir ein Ökosystem geschaffen, in dem Kunden volle Transparenz erhalten – weg von proprietären Schnittstellen. Hier haben wir in den vergangenen Jahren mit dem SEAP-Projekt bereits viel für die gesamte Industrie erreicht.

Dr. Steffen:

Wonach wir gesucht haben, ist die digitale Beschreibung einer individuellen Schaltanlage. Und das ist uns über AutomationML und den ECLASS-Daten der einzelnen Artikel tatsächlich auch gelungen. Wir nutzen AutomationML zur Kommunikation zwischen Konfiguratoren, zwischen Engineering-Tools, aber auch bis hinunter zur Maschine mit dem konkreten Bearbeitungsprogramm. Und das hat natürlich einen gigantischen Effekt und ermöglicht völlig neue Prozesse. Bedarf es beispielsweise bei einem Fertigungsschritt einer Korrektur, so kann wirklich „on the fly“ im Engineering an Parametern „gedreht“ werden und der Effekt ist sofort beim nächsten Bearbeitungsschritt am Schaltschrank sichtbar – weil alles auf einem durchgängigen Datenmodell basiert.

Welche Schritte stehen weiter auf der Roadmap der SEAP-Initiative? Wie sieht die weitere Partnerschaft der drei Unternehmen aus?

Seitz:

Die Partnerschaft und die SEAP-Initiative führen wir mit voller Kraft weiter, denn wir können noch an vielen Stellen Optimierungsarbeit leisten. Die Vollständigkeit der Daten, die Beschreibung in ECLASS sowie die bidirektionale Kommunikation über AutomationML zwischen herstellerübergreifenden Tools und Systemen ist und bleibt ein zentrales Thema für alle Beteiligten. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist ein auf Cloud-Technologien basierendes kollaboratives Engineering, wo es ebenfalls extrem auf ein durchgängiges und standardisiertes Datenmodell ankommt. Wird die SEAP-Initiative jemals fertig sein? Nein, denn dann hätten wir alle den Stein der Weisen gefunden, und den wird es nicht geben. Wichtig ist eine stetige Verbesserung, um für die gesamte Industrie Effizienzgewinne zu ermöglichen.

Bent:

Dieser Aussage von Herrn Seitz kann ich nur voll zustimmen: Die Arbeit wird uns nicht ausgehen. Unser Fokus liegt dabei immer auf der Standardisierung und Offenlegung der Datenmodelle, um stetig mehr Unternehmen miteinzubeziehen. Ganz wichtig sind auch, und hier kann ich für alle Beteiligten sprechen, vermehrt Beratungsdienstleistungen für unsere Kunden, wie sie von SEAP in der Praxis optimal profitieren können.

Was antworten Sie: Warum sollten Schaltschrankbauer auf Eplan, Rittal & Phoenix Contact setzen?

Seitz:

Wir haben die einzige vollständige und tatsächlich durchgängige Lösung im Markt, die es erlaubt, den Gesamtprozess im Steuerungs- und Schaltanlagenbau abzubilden. Und dabei meine ich wirklich beginnend von der Spezifikation, der Verfügbarkeit standardisierter Gerätedaten über das komplette Engineering bis hinein in die Produktion – und wieder zurück! Wir gestalten den Prozess nicht nur durchgängig, sondern auch offen und standardisiert. Denn wir sind nicht alleine auf dem Markt und wollen mit unseren Lösungen die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden deutlich erhöhen.

Dr. Steffen:

Rittal bietet für Steuerungs- und Schaltanlagenbauer ein systemisches Gesamtportfolio an, das mit extrem kurzen Lieferzeiten schnell und überall verfügbar ist. Unsere Lösungen für die Digitalisierung und Automatisierung des Schaltschrankbaus suchen ihresgleichen und ermöglichen Kunden mit belegbaren Zahlen deutliche Effizienzgewinne. Gleichzeitig setzen wir zusammen mit unserer Schwester Eplan und unserem Partner Phoenix Contact auf offene Standards und bieten so eine durchgehende Wertschöpfungskette, mit der Schaltschrankbauer auch in Zukunft ihre Wettbewerbsfähigkeit nicht nur sichern, sondern ausbauen können.

Bent:

Bei Phoenix Contact findet der Schaltschrankbauer ein innovatives und aufeinander abgestimmtes Produktportfolio mit allen Komponenten, die man im Schaltschrank benötigt. Wir bieten dieses Produktportfolio mit einer hohen systemischen Integrationsfähigkeit an, inklusive sämtlicher notwendigen und standardisierten Datenmodelle. Und durch unser Engagement in der SEAP-Initiative können sich unsere Kunden sicher sein, auf offene und standardisierte Lösungen zu setzen. Damit stehen dem Schaltschrankbau alle Wege für die Digitalisierung, mehr Wettbewerbsfähigkeit und Generierung neuer Geschäftsmodelle offen.

Bildergalerie

  • Roland Bent, Chief Representative bei Phoenix Contact: „Das SEAP-Projekt verdeutlicht, wie standardisierte Datenmodelle letztendlich zu einer vollautomatisierten Fertigung beitragen. Das ist aber nur eine Möglichkeit, da sich die Vorteile genauso in teilautomatisierten oder manuellen Prozessen zeigen.“

    Bild: Phoenix Contact

  • Dr. Thomas Steffen, Geschäftsführer Forschung und Entwicklung bei Rittal: „Wir fokussieren bei SEAP eine Durchgängigkeit im digitalen Engineering und der kompletten horizontalen und vertikalen Wertschöpfungskette über den gesamten Product-Lifecycle.“

    Bild: Rittal

  • Sebastian Seitz, CEO bei Eplan: „Wir benötigen standardisierte Datenbeschreibungsmodelle schon viel früher, wenn beispielsweise ein Fertigungsbetrieb Anforderungen an Maschinenbauer, Schaltschrankbauer oder Anbieter von Automatisierungslösungen formuliert.“

    Bild: Valèry Kloubert

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