Schaltschränke bestimmen die Produktionsabläufe
Für einen Automatisierer ist die Anlagenrückseite interessant: Jedes Maschinenmodul verfügt
über eine eigene MX-System-Baseplate, auf der die verschiedenen Funktionsmodule aufgesteckt
und verschraubt werden. (Quelle: Beckhoff)
„Mit dem MX-System können wir die Wertschöpfung im Fabrikdurchlauf nach vorn verlagern und dadurch insgesamt eine viel effizientere Produktion erreichen“, so Ludger Martinschledde, Schirmer Maschinen GmbH (r.) – neben Daniel Siegenbrink, Produktmanager MX-System bei Beckhoff. (Quelle: Beckhoff)
Die bislang eingesetzte elektrische Ausrüstung der Schirmer-Maschinen entspricht dem Status quo. Antriebsverstärker, Netzteile, Energieverteilung sowie die PC-basierte Steuerungstechnik werden in Schaltschränke eingebaut. Davon gibt es an den Schirmer-Maschinen immer mehrere, die entlang der Maschine aufgestellt werden und zu denen die Leitungen aus in der Regel zwei bis drei Prozessmodulen der Maschine gelegt und angeschlossen werden. Zusätzlich kommen in Unterverteilern Ethercat IO zum Einsatz. Diese werden verwendet, um die Aktoren und Sensoren der einzelnen Prozessmodule einzusammeln.
Die Zusammenfassung mehrerer Prozessfunktionen in einem Schaltschrank und der Einsatz von Unterverteilern, an denen die Signalleitungen angeklemmt und nicht angesteckt werden, stellt aber für den modularen Maschinenbau einen Kompromiss dar.
L. Martinschledde beschreibt die Nachteile dieser Lösung wie folgt: „Die elektrische Installation und Inbetriebnahme findet daher zum größten Teil erst bei der Endmontage statt – zu einem Zeitpunkt, wo wir eigentlich die Anlage möglichst schnell in Betrieb nehmen und danach wieder demontieren und ausliefern möchten.“ Die Diskrepanz zwischen dem Modul-Konzept der Maschine und den zentralen Schaltschränken wurde von Schirmer seit längerem als Hemmschuh identifiziert, um einen effizienteren Projektdurchlauf zu gestalten.
Deshalb wurden er und die Konstrukteure von Schirmer hellhörig, als sie 2021 von den Möglichkeiten einer komplett schaltschranklosen Automatisierung mit dem MX-System von Beckhoff hörten. „Die Konstrukteure und L. Martinschledde haben sofort das Potenzial des MX-Systems für ihren modularen Maschinenbau erkannt“, erinnert sich Daniel Siegenbrink, Produktmanager MX-System bei Beckhoff.
Maschine völlig neu und schaltschranklos konzipiert
An einer Maschine setzt Schirmer nun erstmals das MXSystem ein und beschreitet damit einen neuen Weg mit dem wesentlichen Ziel, die Durchlaufzeiten und Abläufe beim Bau der Maschinen zu optimieren (Bild 4). Anstelle der Schaltschränke, die bislang neben den Maschinen stehen, sind nun MX-System-Baseplates direkt an den Stahlgestellen der Prozessmodule zu sehen (Bild 5). Die Aufgaben der Unterverteiler wurden entweder auch in dem MX-System untergebracht oder sind durch dezentrale IO-Module (Ethercat-Box-Module) von Beckhoff ersetzt worden. Diese Kombination aus MX-System und Ethercat-Box-Modulen ermöglicht es, dass sämtliche Leitungen zu den Motoren, Sensoren sowie den Ventilinseln steckbar sind.
Der entscheidende Vorteil des MX-Systems liegt für Schirmer in der Umstrukturierung der internen Abläufe. Denn mit dieser steckbaren Systemlösung kann der Maschinenbauer bereits in der Vormontage alle elektrischen Komponenten eines Maschinenmoduls montieren und über vorkonfektionierte Leitungen einfach anschließen. Ein weiterer Aspekt kommt noch hinzu: In der Vormontage sind die Maschinenmodule von allen Seiten frei zugänglich, was die Leitungsverlegung und deren Anschluss wesentlich erleichtert. Daniel Siegenbrink verdeutlicht: „Das spart viel Zeit und erhöht deutlich die Effizienz der Arbeitsabläufe.“ Dies gelte nicht nur für die Montage, sondern beginne bereits bei der Planung, Arbeitsvorbereitung und Materialbereitstellung in der Produktion.
Mit den Funktionsmodulen des MX-Systems entfällt zudem die im konventionellen Schaltschrankbau übliche aufwendige Einzelverdrahtung zahlreicher Teilkomponenten. Auf diese Weise werden Verdrahtungsfehler verhindert und die Teilevielfalt reduziert. Daher können die benötigten Komponenten – MX-System-Baseplates und -Modulle sowie die vorkonfektionierte Systemverkabelung – direkt nach der Elektroplanung aus dem Lager zur Vormontage kommissioniert werden.
„Ziel ist ein auftragsunabhängiges Lager, das wir über Mindestbestände, Bedarfe und Wiederbeschaffungszeiten disponieren möchten“, so L. Martinschledde.
Für Schirmer haben sich noch zwei weitere Erkenntnisse aus diesem ersten Entwicklungsprojekt ergeben: Kurzfristige Änderungswünsche sind auch in einer späten Projektphase viel einfacher und mit weniger Aufwand umsetzbar. Und bei einer modulweisen Teilinbetriebnahme werden etwaige Funktionsfehler früh erkannt und lassen sich noch ohne Zeitdruck beseitigen.