Schaltschranksystem VX25: Industrie 4.0 im Schaltschrankbau

Autor / Redakteur: Hans-Robert Koch und Ulrich Kläsener * / Kristin Rinortner

Ein Vorhaben. Eine Studie. Ein Wettrennen. Die Geschichte des Großschranks VX25 von Rittal ist außergewöhnlich. Wir zeigen die Meilensteine in der fünfjährigen Entwicklung, bei der es um die Digitalisierung im Schaltschrankbau ging.

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Schaltschrankbau: Nach fünf Jahren Entwicklungszeit hat Rittal das neue, Industrie-4.0-fähige Großschranksystem VX25 auf den Markt gebracht.
Schaltschrankbau: Nach fünf Jahren Entwicklungszeit hat Rittal das neue, Industrie-4.0-fähige Großschranksystem VX25 auf den Markt gebracht.
(Bild: Rittal)

Handelt es sich um den Bestseller eines Unternehmens mit 10.000 Mitarbeitern, ist das Thema Neuentwicklung Chefsache. Professor Dr. Friedhelm Loh persönlich gab im April 2012 eine klare Order aus: „Wir müssen einen neuen Schaltschrank für unsere Kunden entwickeln. Den besten.“

Der Mann auf der anderen Seite des Schreibtischs, Dr. Thomas Steffen, weiß als Geschäftsführer Forschung und Entwicklung um die Tragweite der größten Herausforderung seit über 15 Jahren. „Es kann kein bedeutenderes Projekt im Hause Rittal geben. Der Großschrank ist unsere Systemplattform, unser Kern, unsere Basis.“

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Industrie 4.0 als Treiber für die Schaltschrankentwicklung

Das Kopfkino beginnt. Wo kann man ansetzen? Evolution oder Revolution? Woran bemisst sich das Beste? Was braucht der Schaltanlagenbauer? Klar ist zu diesem Zeitpunkt, da der Begriff Industrie 4.0 erst ein Jahr durch den Markt geistert, nur: Der neue Großschrank muss zu 100% Industrie-4.0-fähig werden.

Das ist kein Kann, sondern ein Muss. Denn ausschließlich die Kombination aus realem Schaltschrank und seinem digitalen Zwilling erfüllt in Zukunft alle Anforderungen der Digitalisierung von Onlinekonfiguration und Engineering über Montage bis hin zu Automatisierung und Wartung.

„Die neue Wirklichkeit“ nennt Steffen das hocheffiziente Verschmelzen realer und digitaler Workflows im Produktlebenszyklus. „Vor 20 Jahren war das beim Schaltschrankbau kein großes Thema. Aber ohne konsistente, durchgängige Daten oder softwarebasiertes Regelwissen ist auch ein Schaltschrank nicht zukunftsfähig.“

Was will der Anwender für einen Schaltschrank?

Die Suche nach dem perfekten Schaltschrank leitete das Unternehmen aus Herborn nicht am Reißbrett oder im Labor in die Wege. „Zurück zu den Wurzeln. Das war die Lösung. Bevor wir unser Team an die Entwicklung des neuen Schaltschranks ließen, mussten wir in die Werkstätten unserer Kunden, um die aktuellen Herausforderungen nochmals komplett neu aufzunehmen und zu analysieren“, sagt Steffen.

Die Schaltschrankspezialisten initiierten mit dem Münchener Institut PMO eine groß angelegte Feldstudie. Die Forscher dokumentierten in Schrift, Bild und Filmformat den Industriealltag bei zehn Unternehmen in Deutschland, bei acht in den USA und bei sechs in China – darunter kleine, mittelständische und große Unternehmen.

Steffen: „Die Nutzeranalyse war ein Augenöffner. Wir erkannten teils Probleme beim Kunden, die er so selbst noch nicht wahrgenommen hatte.“ 150 konkrete Anforderungen an den neuen Schaltschrank kristallisierten sich dabei heraus, die das Unternehmen um die Erkenntnisse des ebenfalls eingebundenen Kundenbeirats ergänzte.

„Keinen einzigen der wesentlichen Punkte haben wir später bei der Entwicklung aufgegeben.“ Berücksichtigt wurden beim Konzept beispielsweise Montagevereinfachung, durchgängiges 25-mm-Raster, neuer Handlungsspielraum bei der Anreihung, höhere Traglasten, reduzierter Zubehörumfang oder ein extrem stabiler Bodenbereich.

Nach Abschluss der Usability-Studie waren bei den Entwicklern auch die letzten Zweifel an der strategischen Stoßrichtung des neuen Großschranks ausgeräumt: Der Markt braucht einen Schaltschrank, der die Durchlaufzeiten bei Engineering und Montage sofort verkürzt, der im Rahmen von Losgröße 1 die Komplexität reduziert und sich als vollwertiger Baustein in den Mega­trend Digitalisierung einfügt.

Wie sieht der Schaltschrank der Zukunft aus?

Vor der konstruktiven Umsetzung der Leitlinie „Digitaler – einfacher – schneller“ hieß es allerdings noch kurz innehalten. Als „einen genialen Schachzug“ bezeichnet Steffen die Vorgabe Lohs, drei Entwicklungsteams gleichzeitig ins Rennen zu schicken: das Team Forschung und Entwicklung mit Sitz im Headquarter in Herborn, eine Arbeitsgruppe aus dem Werk Rittershausen und Mitarbeiter eines externen Entwicklungsdienstleisters aus Süddeutschland, dem zwei renommierte Rittal-Veteranen als Berater zur Seite gestellt wurden.

Drei Teams, die ohne jeden Kontakt untereinander mit derselben Kernaufgabe betraut waren: das Profil für den Schaltschrank Zukunft zu entwerfen. „Sie wurden intensiv mit den Erkenntnissen der Feldstudie vertraut gemacht, liefen aber ohne konstruktive Beschränkung völlig autark.“, so Steffen.

Die beiden Rittal-Teams wurden für gut drei Monate von allen anderen Aufgaben befreit. Räumlich, zeitlich und mental – und das in aller Konsequenz: „Telefone weg, E-Mail-Verkehr umstellen, Altprojekte übergeben – das machen jetzt andere.“ Steffen: „Klar mussten sich die Entwicklungsteams erst einmal finden, das kann man nicht verordnen. Dann aber ging es los. Sie haben sich gegenseitig befeuert, angeheizt und motiviert.

In der heißen Phase wurde bis aufs kleinste Detail alles aus den Köpfen herausgeholt, was sich in 20 Jahren Schaltschrankbau an Ideen angesammelt hatte. Natürlich stand immer auch die Frage im Raum: Was machen die anderen? Aber aus Unsicherheit entsteht auch viel Neues.“

Ergänzendes zum Thema
Drei Fragen an Dr. Thomas Steffen, Geschäftsführer F&E bei Rittal

Dr. Thomas Steffen, Rittal: Der Gechäftsführer F&E spricht über Motivation, zukünftigen Ausbau und Kompatibilität des VX25.
Dr. Thomas Steffen, Rittal: Der Gechäftsführer F&E spricht über Motivation, zukünftigen Ausbau und Kompatibilität des VX25.
( Bild: Rittal )

Was war für Rittal die Hauptmotivation, einen neuen Schaltschrank auf den Markt zu bringen?

Es gab mehrere Beweggründe. Der wesentliche Aspekt war die Tatsache, dass wir über die Jahre zahlreiche Ideen zur Verbesserung unseres TS 8 Schaltschranksystems hatten, die sich aber mit den automatisierten Anlagen in unserer Fertigung nicht einfach mal eben umsetzen ließen. Zum anderen hatte unsere Produktion auch die eine oder andere Idee, wie sich eine effizientere Fertigung realisieren lässt. Da stellte sich natürlich die Frage, ob dies alles nicht besser mit einem neuen Produkt umgesetzt werden sollte. Insofern haben wir entschieden und gesagt: Jetzt gehen wir in eine neue Schaltschrank-Generation.

Lassen sich Einbaukomponenten des
TS 8 auch im VX25 verwenden?

Grundsätzlich ist es das Ziel, von TS 8 auf VX25 zu transferieren, damit der Kunde wirklich alle Vorteile des neuen Systems nutzen kann. Da das neue Rahmenprofil im 25-mm-Maßraster jetzt sowohl für vertikale als auch für horizontale Teile des Rahmens verwendet wird, ist der Ausbau des Schaltschranks extrem flexibel. Zudem können die gleichen vertikalen Komponenten im Dach- und Bodenbereich des Schalt-schranks eingesetzt werden. Das bedeutet in Summe 40% weniger Ausbau-Chassis und -schienen, damit lassen sich Lagerbestände und Logistikaufwände substanziell einsparen. Aber es gibt schon einige Artikel der Vorgängergeneration, die kompatibel zum neuen System sind – beispielsweise haben wir erst voriges Jahr ein neues Leuchtensystem auf den Markt gebracht, das bereits für die Nutzung im VX25-Schrank ausgelegt wurde.

Welche nächsten Schritte sind für den VX25 geplant?

Ende des dritten Quartals werden wir eine Edelstahlversion vom VX25 präsentieren. Im nächsten Jahr stehen dann Weiterentwicklungen im IT- und Server-Schrankprogramm an – ebenfalls auf Basis der neuen Plattform. Damit wäre das Programm dann komplett abgerundet. Innerhalb der sechsjährigen Entwicklungsphase sind einige weitere Ideen erarbeitet worden, die jetzt nach und nach in Form von Revisionen und Ergänzungen umgesetzt werden, um das Produkt weiter zu perfektionieren.

Jeweils zwei Profilentwürfe der drei Teams – insgesamt entstanden über 200 – wurden im Oktober 2013 der Jury vorgelegt. Firmenchef Loh benannte das Hauptauswahlkriterium: „Macht es an den Funktionen und Kundenvorteilen fest – wo konnten die meisten umgesetzt werden?“

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