Elektrokonstruktion (eBook)

Allgemein formuliert, beinhaltet die Konstruktion den Entwurf von technischen Erzeugnissen (z. B. Anlagen oder einzelne Bauteile). Dabei steht die Anfertigung technischer Dokumente im Mittelpunkt. Die Elektrokonstruktion beschränkt sich auf den Entwurf eines Erzeugnisses, welcher in einem Zusammenhang mit der Elektrotechnik oder Elektronik steht.

1.1 Entwurfsprozess allgemein

Zunächst wird der Entwurfsprozessi allgemein abgehandelt. Es handelt sich um einen zyklischen Prozess, der sich iterativ der Lösung annähert.

Der Prozess (Abbildung 1) beginnt mit einer definierten Aufgabenstellung. Im ersten Prozessschritt findet ein Entwurfii statt. Im zweiten Schritt wird analysiert, ob der Entwurf die geforderte Funktion aus der Aufgabestellung erfüllt. Wenn das nicht der Fall ist, dann wird der erste Schritt erneut aufgenommen. Dieser Zyklus wird durchlaufen, bis die Istfunktion der Sollfunktion entspricht.

Der Entwurf hat bei der Umsetzung einen Entscheidungsspielraum. Dieser wird durch die Anforderungen der Aufgabenstellung und den Vorschriften und Normen sowie durch weitere Randbedingungen eingeschränkt. Da die Analyse die Funktion untersucht, ist diese im Allgemeinen eindeutig.

In diesem Kapitel wird auf die Literatur [1] verwiesen.

1.1.1 Entwurfsprozess Elektrokonstruktion

Der bereits bekannte allgemeine Entwurfsprozess wird nun auf den der Elektrokonstruktion übertragen. Die Abbildung 2 zeigt den Prozess schematisch.

Aufgabenstellung: Die Aufgabenstellung ist das Ergebnis der Aufgabenklärung zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer. Hierzu erstellt der Auftraggeber ein Lastenheft, welches die Anforderungen an das Ergebnis definiert. Auf dieser Grundlage erarbeitet der Auftragnehmer ein Pflichtenhefti, in dem die Umsetzung der Forderungen des Auftraggebers definiert ist. Das Pflichtenheft bedarf der Genehmigung durch den Auftraggeber und ist somit eine verbindliche Vereinbarung zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer. Zu Beginn eines Projektes ist es für einen Elektrokonstrukteur unabdingbar das Pflichtenheft zu lesen. Verallgemeinert geht es für den Elektrokonstrukteur darum, die Abweichungen von eigenen Firmen-Standards, herauszufiltern und diese umzusetzen. Außerdem können Besonderheiten in Bezug auf Fernwartung, Steuerungskonzept, Anschlussbedingungen, klimatische Bedingungen oder elektromagnetische Einflüsse vorgegeben sein.

Sicherheitsrelevante Kundenwünsche sind mit Vorsicht zu genießen. Wenn diese unter Umständen zu einer Nichterfüllung der erforderlichen Sicherheit der Anlage führen könnten, ist davon unbedingt abzusehen. Der Hersteller und somit auch der Elektrokonstrukteur trägt die Verantwortung für die Sicherheit der Maschine. Die in diesem Zusammenhang wichtigste einzuhaltende Randbedingung, ist die Beachtung des Standes der Technik, worauf zahlreiche Gesetze verweisen.

Ein weiterer grundlegender Punkt ist die Landessprache. Die Anlagendokumentation muss in der Landessprache des Landes erstellt werden, in welchem die Anlage in den Verkehr gebracht wird. Länderspezifische Besonderheiten müssen unter Umständen von Beginn an in der Erstellung des Stromlaufplans oder bei der Erstellung des Typenschildes berücksichtigt werden.

Dem Angebot, bzw. dem Kaufvertrag, des Projektes sind oftmals nützliche Informationen zu entnehmen, wie z. B. die verkaufte Anzahl der Konstruktionsstunden oder das Budget für die Hardware.

Entwurf: In dieser Phase hat der Elektrokonstrukteur Entscheidungsspielraum. Oftmals wird dieser eingegrenzt durch Freigabelisten, in welchen der Auftraggeber spezifische Hersteller oder Produkte vorschreibt, die eingesetzt werden müssen. In diesem Schritt sollten auch Parallelprozesse angestoßen werden, z. B. wenn von einem Lieferanten Auslegungen oder Angebote benötigt werden.

Gestaltung: In dieser Phase werden konkrete technische Unterlagen erstellt. In der Regel sind Schnittstellen zu anderen Abteilungen notwendig, um Informationen zu beschaffen. Beispielsweise müssen von der mechanischen Konstruktion eingeplante Sensoren und Aktoren elektrisch eingebunden werden. In solchen Fällen sollten Aktor-Sensor-Listen erstellt werden.

Dokumentation: Zeichnungen und Pläne sind ein wichtiges Verständigungsmittel in den technischen Abteilungen eines Unternehmens. Sie dokumentieren das Arbeitsergebnis des Elektrokonstrukteurs und sind Grundlage für die anschließende Fertigung oder Programmierung. Der Stromlaufplan ist ein zentraler Teil der Dokumentation. Weitere Bestandteile der Dokumentation sind Stücklisten, Klemmenpläne, Zuordnungslisteni usw., welche alle basierend auf dem Stromlaufplan vom CAD-Programm automatisch generiert werden. Es bietet sich an, durch die Kontrolle dieser automatisch erstellten Dokumente den Stromlaufplan auf Fehler zu untersuchen.

Für den Bearbeitungszyklus ist die Nutzung von Methoden des Projektmanagements wichtig. Eine besondere Bedeutung haben in diesem Zusammenhang die Terminplanung und die Kostenplanung. Es ist auch in der Verantwortung des Elektrokonstrukteurs sich an Termine zu halten oder einen Terminverzug rechtzeitig zu kommunizieren damit Maßnahmen eingeleitet werden können. Ebenso müssen ungeplante Mehrkosten erfasst und unter Umständen nachberechnet werden.

In diesem Kapitel wird auf die Literatur [1] verwiesen.

1.2 Projektplanung

In diesem Kapitel geht es nicht darum, das Thema Projektmanagement zu vermitteln. Vielmehr geht es darum, auf die Wichtigkeit einzugehen, den Entwurfsprozess in der Elektrokonstruktion zu überwachen und mithilfe von Werkzeugen Aussagen über den Verlauf aktueller Projekte tätigen zu können.

Terminplan: Die Elektrokonstruktion ist ein kritischer Pfad. Eine Verschiebung der Fertigstellung der Elektrokonstruktion oder eine verspätete Beschaffung der Hardware, verschiebt den Zeitplan nachfolgender Tätigkeiten, wie z. B. Montage oder Programmierung. Deshalb sind Start- und Endtermin sowie Meilensteine gleichsam Beschaffungsende oder Montagestart zu beachten. Verspätungen müssen frühzeitig erkannt und kommuniziert werden, um gegebenenfalls personelle Unterstützung hinzuzufügen.

Projektüberwachung: Übergeordnet ist der Projektleiter für die Steuerung und Überwachung des Projekts verantwortlich. In dem Teilbereich Elektrokonstruktion liegt es an dem Elektrokonstrukteur selbst, den Überblick über laufende Projekte und offene Punkte zu behalten. Deshalb ist es hilfreich, ein eigenes benutzerdefiniertes Werkzeug dafür zu bauen.

Nachfolgend wird ein praxiserprobtes Tool (Abbildung 3) auf Excel-Basis als Idee bzw. als Kopiervorlage vorgestellt.

Spalten A-D: Hier werden allgemeine Projektdaten eingetragen:

■ Projektnummer

■ Name des Kunden

■ Name der Anlage bzw. des Projektes

■ Nummer des Fertigungsauftrags

Spalten E-I: Hier werden allgemeine Planungsdaten eingetragen:

■ Name des verantwortlichen Elektrokonstrukteurs

■ Zur Verfügung stehenden Stunden

■ Name des verantwortlichen Projektleiters

■ Termin wann die Elektrokonstruktion starten muss

■ Termin wann die Elektrokonstruktion finalisiert sein muss

Spalten J-S: Hier wird der Konstruktionsfortschritt (Status) überwacht:

■ Status Fertigstellungsgrad Schaltplan

■ Status der Risikobeurteilung

■ Beschriftungsdatei für die Referenzkennzeichnung exportiert und abgelegt

■ Stromlaufplan und ggf. Pneumatikplan für die Produktion ausgedruckt, sofern diese nicht die Pläne über mobile Endgeräte abruft

■ Aktor-/ Sensorlistei erstellt

■ Sicherheitsmatrixii erstellt

■ Zuordnungsliste (ZULI) für die Erstellung der Software abgelegt

Spalten T-W: Hier wird der Status der Beschaffung gepflegt:

■ Sind Langläufer frühzeitig zur Beschaffung aufgegeben

■ Ist der Schaltschrank zur Beschaffung aufgegeben

■ Sind Stücklisten zur Beschaffung aufgegeben

■ Ist das Typenschild zur Beschaffung aufgegeben

Spalten X-AA: Hier werden sonstige wichtige Punkte abgefragt:

■ Ist eine Abnahme für einer Lichtgitter erforderlich

■ Ist eine externe Zertifizierung erforderlich, z.B. eine EG-Baumusterprüfung

■ Ist eine Einzeladerkennzeichnung erforderlich, sofern diese nicht standardmäßig...