Vom Zeichnen zum Parametrieren

Die Mehrzahl der 4.600 Mitarbeiter bei der KWS Saat SE entwickeln neue Sorten von Saatgut. Aber auch die komplexen Maschinen und Anlagen für die Saatgutaufbereitung und Züchtung werden im eigenen Hause entwickelt. Dabei kommt die EPLAN Plattform zum Einsatz – angefangen bei den R&I-Schemata, die zur Vorplanung in der Verfahrenstechnik mit dem Preplanning-Modul projektiert werden. Die Maxime: ein durchgängiger Konstruktionsprozess – disziplinübergreifend von der Mechanik über die Verfahrenstechnik bis hin zur Fluid- und Elektrotechnik.

Ein Konstrukteur kann sich vorstellen, wie man unterschiedliche Maschinen entwickelt. Aber wie entwickelt man Saatgut, aus dem Zuckerrüben oder Sonnenblumen entstehen? Die Antwort kennen die Züchter und Forscher der KWS Saat SE mit Hauptsitz in Einbeck. Das 1856 gegründete Unternehmen, das weltweit knapp 5.000 Mitarbeiter beschäftigt und einen Umsatz von mehr als einer Milliarde Euro tätigt, gehört zu den international führenden Saatgutherstellern und konzentriert sich auf Sorten für gemäßigte Klimazonen, vor allem auf Zuckerrüben, Mais, Getreide und Ölsaaten.

Jedes Jahr bringt KWS neue Sorten auf den (Agrar-)Markt, die sich u.a. durch höhere Erträge oder durch Resistenz gegenüber Krankheitserregern und Insektiziden auszeichnen. Dieser Prozess ist langwierig: Von der Petrischale bis zum marktfähigen Produkt können zehn bis zwölf Jahre vergehen, weil die neu entwickelten Sorten erst intensiv getestet, dann zugelassen und von Partnerbetrieben in der Landwirtschaft vermehrt werden müssen. Denn die Samen sind ein Naturprodukt, deren Anzahl sich nicht beliebig skalieren lässt.

Sondermaschinen für die Saatgutaufbereitung

Für die Verarbeitung des Samens zum Saatgut benötigt man hingegen modernste Verfahrenstechnik. Hier schließt sich der Kreis zur Elektrokonstruktion. Manfred Schaper, Elektro- und Automationsplaner bei KWS: „In Einbeck betreiben wir die weltweit modernste Aufbereitungsanlage für Saatgut.“ Dort befindet sich auch die zentrale Entwicklung, die auch Maschinen für die anderen KWS-Standorte entwickelt.

Dabei handelt es sich stets um sehr anspruchsvollen Sondermaschinenbau. Ein Beispiel: Die hoch automatisierten Anlagen zum Verarbeiten von Zuckerrübensamen verbinden u.a. die Verfahrensschritte Reinigen, Sieben, Trocknen, Klassieren, Ummanteln mit einer Hüllmasse („Pillieren“) und Applizieren von Wirkstoffen. Das Ergebnis: Aus heterogenen Samen werden Einzelkörner in definierter Größe, die von automatisierten Sämaschinen mit hohem Tempo im Abstand von rund 22 Zentimetern ausgebracht werden. Und was den Gartenfreund zur Verzweiflung bringen kann – dass von der gesäten Sonnenblumenmischung im Frühling nur ein Bruchteil zum Vorschein kommt –, bleibt dem Landwirt erspart: KWS verspricht eine Aufgangsquote von 98%.

Suche nach geeigneter durchgängiger Engineering-Software

Da es sich bei der Saatgutverarbeitung um eine „Kampagnenproduktion“ mit definierten Zeitfenstern handelt, sind die Ansprüche an die Verfügbarkeit der Anlagen hoch. Neben der Neukonstruktion gehört auch der Retrofit vorhandener Anlagen zum Aufgabenspektrum der Konstrukteure. Manfred Schaper: „Häufig passen wir die Anlagen an neue Anforderungen an.“

Projektstart mit dem R&I-Schema

Auf der Basis der Gespräche mit den internen Kunden erstellen Anlagenplaner aus der Mechanik wie Uwe Domhöver, Planer Mechanik Technische Innovationen, nun zunächst als Projektierungsgrundlage ein R&I-Schema der Anlage, die konstruiert werden soll. Dabei kommt EPLAN Preplanning P&ID zum Einsatz. Es erlaubt, auf der grafischen Ebene, das einfache Erstellen einer Anlagenübersicht. Zugleich können bereits Informationen zu den einzelnen Mess- und Verbraucherstellen sowie zur Instrumentierung hinterlegt werden. Sie stehen dann allen nachgelagerten Engineering-Phasen zur Verfügung als Grundlage für einen durchgängigen, standardisierten Workflow.

Hoher Anteil an Pneumatik

Die Projektierung mit EPLAN wird nicht nur für die Planung der Elektrotechnik genutzt, sondern auch für die Pneumatik. Manfred Schaper: „Wir automatisieren die Anlagen in hohem Maße mit Pneumatik.“ Dafür ist EPLAN Fluid das geeignete Werkzeug: „Unsere Konstrukteure konfigurieren die Ventilinseln auf dem Festo-Portal, senden einen Code an Festo und erhalten die entsprechenden EPLAN Daten. Das funktioniert sehr gut.“

Auf der CAD-Seite sorgt die enge Verbindung von EPLAN Fluid und EPLAN Electric P8 für ein durchgängiges Konstruieren der pneumatischen Automatisierungstechnik. Bei der Auswahl anderer Komponenten wie z.B. Frequenzumrichter nutzt KWS intensiv das EPLAN Data Portal. Auch das vereinfacht das Konstruieren ganz wesentlich, weil dem gesamten Engineering eine einheitliche Daten- und Informationsbasis zur Verfügung steht.

Vom Zeichnen zum Parametrieren

Mit der Einführung der EPLAN Werkzeuge hat sich die Arbeitsweise der Konstrukteure geändert. Manfred Schaper: „Früher haben wir gezeichnet, jetzt parametrieren wir.“ Das wird auch deshalb geschätzt, weil die Abteilung stark beansprucht ist: „Wir wachsen stark und haben Anlagen für mehrere Standorte in der Projektierung. Mit den neuen Softwarelösungen von EPLAN arbeiten wir deutlich effizienter und die Konstrukteure können sich stärker auf kreative Tätigkeiten fokussieren statt Wiederholarbeiten zu leisten.“ Zudem bietet der optimierte Konstruktionsprozess die Voraussetzung dafür, den Kollegen in den einzelnen Produktionsstätten die gewünschten Lösungen schneller zur Verfügung zu stellen.

Das ist umso wichtiger, als die Anlagen von KWS sehr komplex sind und die Konstruktion mit hoher Detaillierung erfolgt. Schon das erste Projekt, das im Hause KWS mit EPLAN konstruiert wurde, ging sehr in die Tiefe. Manfred Schaper nennt ein Beispiel: „Bei den Antrieben fordern wir Verlustleistungsberechnungen und Drehmomentnachweise.“

Komplexe Schaltanlagen – hohe Anforderungen

Die Schaltschränke der Anlagen von KWS Saat haben typischerweise eine Breite von 2,40 bis 9 Metern und sind dezentral nach Funktionen und Anlagenteilen aufgeteilt. In vielen Fällen müssen die Anforderungen des Explosionsschutzes beachtet werden, und die meisten Schaltschränke sind mit Löschanlagen ausgerüstet. Bei der Steuerungstechnik bedient sich KWS aus dem großen Siemens-Baukasten und nutzt auch das TIA-Portal. Gebaut werden die Schaltschränke teilweise von Dienstleistern, die dann ebenfalls mit der EPLAN Plattform arbeiten.

Die Konstruktion nach dem Motto „Parametrieren statt Zeichnen“ hat sich bei KWS Saat in relativ kurzer Zeit etabliert – aus guten Gründen: Sie spart Zeit und Kosten und erlaubt eine durchgängige Konstruktion über die Gewerke hinweg, bei der die grundlegende Datenbasis mit jedem Schritt angereichert und ausgearbeitet werden kann.

Der nächste Schritt: Schaltschrankplanung in 3D

Vorbereitet wird zurzeit der Einsatz von EPLAN Pro Panel, das die Schaltschrankplanung in 3D ermöglicht. Auf der Agenda von Manfred Schaper steht auch die stärkere Nutzung von Makros zum Beispiel für die Antriebe von Armaturen: „Dann gibt der Konstrukteur nur die Parameter ein, der Antrieb wird selbsttätig gewählt und mit allen Daten in den Schaltplan eingesetzt. Das wird nochmals Zeit sparen: Aus dem Fließbild heraus werden wir Makros einfügen, und der Schaltplan entsteht dann quasi von selbst.“

Ein weiteres Folgeprojekt ist die Erweiterung des EPLAN Nutzerkreises auf den Service: „Die Techniker an der Anlage werden dann auf dem Tablet oder dem Laptop Zugriff sowohl auf die R&I-Schemata als auch auf die Pläne von Electric P8 und Fluid haben. Das vereinfacht die Fehlersuche und beschleunigt die Fehlerbehebung.“