Produktionssysteme

Transparenz auf allen (Daten-)Ebenen

SMIT Transformatoren hat sich in fast hundert Jahren Firmengeschichte zu einem der Weltmarktführer im Großtransformatorenbau etabliert. Das schafft ein Unternehmen nur durch die kontinuierliche Verbesserung ihrer Herstellungs- und Entwicklungsprozesse. Der Einsatz moderner Softwarewerkzeuge ist dabei im Zeitalter der Digitalisierung und Virtualisierung unerlässlich. Um den Informationsfluss innerhalb der Firma zu optimieren, vertraut SMIT Transformatoren auf das von Tesis Plmware entwickelte Teamcenter Gateway (T4S). Mit ihm kann ein Mitarbeiter unternehmensweit alle benötigten Produktdaten jederzeit auf dem aktuellen Stand abfragen.

Wer bei SMIT Transformatoren arbeitet, lebt mit dem Ungewöhnlichen. Am Standort im niederländischen Nimwegen werden Großtransformatoren entworfen, gebaut, getestet und in die ganze Welt verkauft. Spätestens beim Betreten der Hallen des Großtransformatorenherstellers wird deutlich, was mit „großen“ Transformatoren gemeint ist: Mit bis zu 13 Metern Länge sind sie so groß wie ein Einfamilienhaus. Die enormen Grundmaße sind nötig, um die hohen Spannungen von bis zu 550 Kilovolt (kV) und Nennleistungen bis 1.200 Megavoltampere (MVA) sicher zu handhaben. Rund 400 Beschäftigte fertigen die Riesen individuell nach Kundenauftrag für Energiekonzerne aus Europa, den USA, Afrika, dem nahen und mittleren Osten und Unternehmen aus der Großindustrie. SMIT Transformatoren ist Teil der SGB-SMIT-Gruppe mit Werken in Nimwegen, Regensburg, Neumark (Sachsen) und Malaysia. Die Gruppe ist einer der weltweit führenden Transformatorenhersteller und in allen Leistungsstufen von Verteil- und Großtransformatoren sowie Drosselspulen und Spezialprodukten wie Phasenschiebern tätig.

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Baukasten für Ingenieure

Transformatoren werden benötigt, um elektrische Energie zwischen Kraftwerken (Erzeugern) und Verbrauchern ohne große Verluste zu übertragen. Absolute Zuverlässigkeit, und zwar über ihre gesamte Lebensdauer von 30 Jahren und mehr, ist dabei die oberste Devise. Und das 365 Tage im Jahr, rund um die Uhr. Damit nicht genug: In Folge der Liberalisierung der Strommärkte werden Höchstspannungsleitungen, an die die Großtransformatoren angeschlossen sind, immer öfter bis an ihre Kapazitätsgrenzen belastet. Der Ausfall eines Großtransformators hätte katastrophale Folgen für die Netzstabilität. Wird hier nicht sofort eingegriffen, kommt es zu einer Kettenreaktion. Das Stromnetz bricht komplett zusammen. Volkswirtschaftliche Schäden in Milliardenhöhe sind die Folge, die Gefahr einer Massenpanik steigt. Doch selbst, wenn sich ein solches Schreckensszenario vermeiden lässt: Die Folgekosten eines Ausfalls für den Betreiber sind enorm.

In der Entwicklungsabteilung arbeiten deshalb rund 45 Ingenieure ständig daran, die Qualität und Zuverlässigkeit der Transformatoren weiter zu verbessern. Bevor ein Transformator zum Kunden kommt, wird er nach internationalen Normen und Standards (DIN/VDE, ANSI, IEC, IEEE) auf Herz und Nieren geprüft. Eric Hulst, Senior Mechanical Design Engineer bei SMIT, erklärt: „An diesem Punkt sollten wir jeden noch so kleinen Fehler bereits ausgeschlossen haben. Einen Großtransformator kann man schließlich nicht einfach nach den Prinzipien von Versuch und Irrtum entwickeln. Sonst gehen bei einer Spannungsprüfung, die einen Blitzschlag simuliert, mehrere hunderttausend Euro in Flammen auf.“

Um dies zu verhindern, wird bereits in der Entwurfsphase das Sicherheitsverhalten neuer Materialien und Verarbeitungsweisen überprüft. Für die mechanische Berechnung der Bauteile kommt das 3D-CAD-System NX von Siemens PLM Software zum Einsatz. Damit lassen sich verschiedene Module für Aktivteile und Kessel des Transformators zu einem einzigen Modell kombinieren. Alle erzeugten CAD-Daten werden anschließend zentral im PLM-System Teamcenter, ebenfalls von Siemens PLM Software, archiviert und verwaltet. So können die Ingenieure auf frühere Erfahrungswerte zurückgreifen.

Anspruchsvolle Riesen im Maßanzug

Dennoch ist jeder Transformator, der das Werk verlässt, auch für die Experten aus Nimwegen eine neue Herausforderung. Denn Großtransformatoren werden nach kundenspezifischen Vorgaben entworfen und hergestellt. Unterschiedliche elektrische, elektromagnetische, thermische und mechanische Komponenten treffen hierbei aufeinander. Eric Hulst: „Jeder Transformator ist ein Einzelstück. Wie groß er letztendlich wird und wie sein Innenleben aussieht, hängt von der gewünschten Leistung und den Umweltbedingungen ab. Bei diesen Dimensionen spielen außerdem die Transportbedingungen eine wichtige Rolle.“ Diese individuellen Spezifikationen genau zu erfüllen – sie also weder zu unter- noch zu überschreiten – sei die eigentliche Herausforderung im Transformatorenbau. Für Hulst und seine Kollegen bedeutet das: Kern, Wicklung und Wirkungsgrad müssen für jede Konstruktion neu berechnet und aufeinander abgestimmt werden. Um die weltweiten Kundenanfragen dennoch effizient und zuverlässig bedienen zu können, setzen die Konstrukteure auf ein flexibles Baukastensystem aus Standardkomponenten und modularen Entwürfen, die sich zu einer Vielzahl variabler Lösungen kombinieren lassen.

Tiefgreifende PLM-ERP-Integration

Mit den ausgeklügelten Softwarewerkzeugen für die Entwicklung allein gab man sich bei SMIT noch nicht zufrieden. Denn Auftragsabwicklung, Terminsteuerung und Materialdisposition geschehen nicht über Teamcenter, sondern mit dem ERP-System (Enterprise Resource Planning) von SAP. Da konsistente Daten entscheidend für die Qualität und Zuverlässigkeit in der Entwicklung der Großtransformatoren sind, wollte man die Informationen beider Systeme bereichsübergreifend wechselseitig zugänglich machen. Den Schlüssel zur Lösung lieferte das Teamcenter Gateway des Münchner Beratungs- und Softwareunternehmens Tesis Plmware.

Mit der Anbindung von Teamcenter an SAP ERP können Produktdaten mit ihrem jeweiligen Status unternehmensweit abgefragt werden. Nach einigen Anpassungen der Kopplung, die auch in Unternehmen mit Massenfertigung zum Einsatz kommt, lassen sich damit auch die umfangreichen Materialstücklisten mit tausenden Positionen für Großtransformatoren sicher übertragen. „Mit der Verbindung der beiden Systeme werden nun Materialien zuverlässiger und pünktlicher bereit gestellt“, begründet Eric Hulst die Entscheidung. „Wir haben einen deutlich besseren Einblick in den aktuellen Lagerbestand und die Gebrauchshäufigkeit der Komponenten. Das ermöglicht uns, eine schnelle und fundierte Make-or-Buy-Entscheidung zu treffen.“

Weniger Doppeleingaben, mehr Zeit

Teamcenter Gateway ist direkt in die PDM-Lösung integriert. Hat ein Konstrukteur beispielsweise eine neue Baugruppe im PLM-System erstellt, genügt ein einziger Mausklick, um die aktualisierten Informationen ins ERP-System zu übertragen. Umgekehrt erfolgt die Synchronisation von SAP ERP nach Teamcenter vollautomatisch über einen so genannten Batch-Job: Sobald in SAP ERP bestimmte, zuvor definierte Daten neu eingegeben oder geändert werden, werden diese in eine bestimmte Tabelle protokolliert, die das Gateway einmal täglich abfragt und selbstständig zu Teamcenter überträgt. Auf diese Weise können mehrere hundert Änderungen gleichzeitig vorgenommen werden. Für den Gesamtprozess bedeutet dies eine deutliche Zeit- und Kostenersparnis.

Die nahtlose Integration der beiden Systeme hat die Arbeitsabläufe bei SMIT spürbar effizienter gemacht. Doppeleingaben, die nicht selten zu inkonsistenten Daten führen, gehören endgültig der Vergangenheit an. Die Eingabe erfolgt dort, wo die Daten entstehen, beziehungsweise wo sie dem Nutzer bekannt sind – egal, ob auf PLM- oder ERP-Seite. Im Anschluss erfolgt dann unternehmensweit Zugriff auf ein und dieselbe Datenbasis. Ein Konstrukteur weiß zum Beispiel genau, ob der neu entworfene Transformator 12 oder 13 Meter lang sein wird. Welche Einzelteile bei welchem Hersteller zu welchem Preis bestellt werden oder welcher Warengruppe ein bestimmtes Bauteil zugehört, sind jedoch Informationen, die er aus dem ERP-System bezieht. Der Materialstamm beispielsweise enthält Informationen über alle verwendeten Materialien. Materialstammdaten sind in SAP ERP gespeichert und werden dort etwa für die Bestellabwicklung für Komponenten oder die Auftragsabwicklung mit den Kunden benötigt. Angelegt wird er jedoch erstmals vom Konstrukteur in der Teamcenter-Umgebung. Gewöhnlich bleiben dabei einzelne Felder wie die Warengruppe einfach leer. Sobald dann ein Kollege die Warengruppe im ERP-System korrekt einträgt, wird diese Information automatisch via Batch-Job auf der Teamcenter-Seite ergänzt.

Datenqualität entscheidend verbessert

„Teamcenter Gateway hat unsere Erwartungen auf jeden Fall erfüllt. Die Software ist sehr zuverlässig und garantiert eine ausgezeichnete Datenqualität“, so Hulst. Die seltenen Fehlermeldungen seien nahezu ausschließlich auf fehlende oder inkonsistente Dateneingaben zurückzuführen. „Auf den ersten Blick sieht man Fehler natürlich erst einmal nicht gerne“, fügt Hulst hinzu, „aber sie geben uns einen Hinweis, wo bestimmte Daten nicht konsistent oder unvollständig sind.“ Obwohl die Durchlaufzeit für einen kundenspezifischen Auftrag dank standardisierter Baugruppen und unternehmensweit einheitlicher Daten deutlich gesenkt werden konnte, gibt er sich bescheiden: „Natürlich ist das ein toller Nebeneffekt, der unsere Wettbewerbsposition weiter stärkt. Viel wichtiger ist für uns als Großtransformatorenhersteller jedoch die einwandfreie Qualität der Daten.“ Bei allem Fortschritt in der hundertjährigen Unternehmensgeschichte: Qualität und Zuverlässigkeit stehen immer noch absolut im Vordergrund. -sg-

Tesis PLMware GmbH, München Tel. 089/747377-0, http://www.tesis.de

Starkstrom-Gerätebau GmbH, Regensburg Tel. 0941/7841-0, http://www.smittransformers.com

Siemens PLM Software GmbH, Köln Tel. 0221/20802-0, http://www.siemens.com/plm

SAP AG, Walldorf Tel. 0800/5343424, http://www.sap.de

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