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Vorteile für CAE eCl@ss 11.0 - Werkzeug für die smarte Schaltschrankerstellung

Autor / Redakteur: Stefan Mülhens / Vivien Deffner

Der eCl@ss e.V. hat kürzlich die neueste Version seines Produktdatenstandards veröffentlicht. Die Version 11.0 ist mit Abstand diejenige mit den umfangreichsten Neuerungen. Doch welche davon beziehen sich auf das Computer Aided Engineering (CAE) und wie sehen die konkreten Vorteile bei der Schaltschrankherstellung aus?

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Institut der deutschen Wirtschaft Köln e.V.
AmpereSoft GmbH
Trebing & Himstedt Prozeßautomation GmbH & Co. KG
Die neue Version des eCl@ss-Standards ermöglicht eine genauere Beschreibung der Produktdaten und stellt einen echten Meilenstein dar.
Die neue Version des eCl@ss-Standards ermöglicht eine genauere Beschreibung der Produktdaten und stellt einen echten Meilenstein dar.
(Bild: gemeinfrei / Pexels )

Industrie 4.0 ist ohne offene Produktdatenstandards nicht umsetzbar. Unter anderem ermöglichen sie die automatisierte robotergestützte Produktion. Weite Verbreitung hat in den vergangenen Jahren der eCl@ss-Standard erlangt. Die neueste Version 11.0 stellt den bislang größten Entwicklungsschritt im kontinuierlichen Prozess der Weiterentwicklung dar. So weist die aktuelle Version mehr als 5.800 neue Klassifikationsklassen auf. Darüber hinaus sind rund 1.000 neue Merkmale, über 8.100 neue Werte und über 22.300 neue Klasse-Merkmal-Beziehungen hinzugekommen.

Abb.1: Funktionsbeschreibung und das Schaltsymbol eines Pilzdrucktasters in eCl@ss
Abb.1: Funktionsbeschreibung und das Schaltsymbol eines Pilzdrucktasters in eCl@ss
(Bild: AmpereSoft GmbH/eCl@ss e. V.)

Vor allem an zwei Beispielen wird deutlich, warum eCl@ss 11.0 weitreichende Vorteile für das CAE bietet: Die Möglichkeit zur funktionalen Beschreibung von Produkten sowie die hinzugekommenen Engineering-Daten für Schutzparameter. Beide Neuerungen entlasten Konstrukteure bei der Planung von Schaltanlagen. Wie sie sich im Einzelnen darstellen und wie Anwender hiervon profitieren können, ist im Folgenden beschrieben.

Schaltsymbole automatisiert generieren

Die Möglichkeit zur funktionalen Beschreibung von Produkten ist die erste wichtige Neuerung, die eCl@ss 11.0 für das CAE mit sich bringt. Denn bei der Schaltplanerstellung spielen nicht nur die physischen Größen der Komponenten eine Rolle. Unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Software lassen sich aus den neu in eCl@ss enthaltenen Funktionsbeschreibungen wichtige Vorteile erzielen, insbesondere in Bezug auf die Zeitersparnis bei der Schaltplanerstellung.

So ermöglicht zum Beispiel das AmpereSoft ToolSystem in Verbindung mit eCl@ss 11.0 die automatisierte Generierung von Schaltsymbolen, die anschließend unkompliziert in den Schaltplan eingefügt werden können. Dies gilt sowohl für genormte als auch für nicht genormte Funktionen. Bislang mussten die Konstrukteure diese Symbole teilweise aufwendig selbst erstellen, denn von Herstellerseite besteht allein aus Gründen der Wirtschaftlichkeit häufig keine Möglichkeit, alle benötigten Symbole für alle CAE-Systeme im Markt mit auszuliefern.

Schutzparameter mit eCl@ss maschinenlesbar beschreiben

Die Beschreibung der Schutzparameter gehört zu den unverzichtbaren Informationen, wenn die Netzberechnung einer Schaltanlage durchzuführen ist, und um den Netzschutz durch Selektivität zu gewährleisten. Mithilfe von eCl@ss können Schutzparameter nun spezifisch und detailliert beschrieben werden – und zwar sprachneutral, maschinenlesbar, branchenunabhängig und eindeutig.

Zur softwaregestützten Netzberechnung etwa sind zahlreiche feingranulare technische Informationen in digitaler Form nötig. Diese zu recherchieren und für die entsprechenden Tools aufzubereiten, bedeutet einen enormen manuellen Aufwand – erst recht, wenn die Daten ursprünglich aus Katalogen oder anderen Unterlagen stammen und zunächst digitalisiert werden müssen. Eine Automatisierung der Prozesse ist auf diese Weise nicht möglich.

Engineering-Daten sind äußerst vielfältig und komplex. Sie standardisiert zu beschreiben, ist eine große Herausforderung. Denn: Die Daten variieren aufgrund von technischen Abhängigkeiten oder ergeben sich aus normativen Anforderungen von Typenprüfberichten. Ihre Darstellung erfolgt in der Regel als Graphen, weshalb sie nicht in einer flachen Merkmalsstruktur beschrieben werden können und von den Produktherstellern bislang individuell bereitgestellt werden.

Abbildung von mehrdimensionalen Datenstrukturen

Mit der Version 11.0 ändert sich dies nun. Möglich wird dies, weil eCl@ss die dynamische Abbildbarkeit von mehrdimensionalen Datenstrukturen erlaubt – ein Alleinstellungsmerkmal gegenüber anderen Standards. Dazu werden Strukturelemente wie Block, Aspekt, Kardinalität und Polymorphismus zur Unterteilung von Informationen verwendet.

Im Block werden zusammengehörige Merkmale unter einem bestimmten Namen gesammelt. Die Merkmale in Blöcke einzuteilen, dient der besseren Übersichtlichkeit. Würden sie auf einer einzigen Ebene aufgelistet, würde dies eine lange, aus Merkmalen bestehende, Kette ergeben, die gar noch wächst, sobald neue Merkmale hinzugefügt würden. Außerdem können Blöcke an verschiedenen Stellen wiederverwendet werden. Um einen Block zu erstellen, müssen Anwender ein sogenanntes Referenzmerkmal bilden.

Aspekt, Kardinalität und Polymorphismus

Unter einem Aspekt versteht man die Sammlung von thematisch zusammengehörigen Merkmalen und Blöcken. Ein Beispiel hierfür ist der Aspekt „CAx Anschlüsse und Funktionen“, in dem detaillierte Informationen wie Art, Position und verwendbare Leiterquerschnitte beschrieben sind, sowie die Funktionen eines Produkts, um eine möglichst schnelle Verwendung im Engineering und eine automatisierte Fertigung zu ermöglichen.

Abb.2: systematische Abbildung von Schutzfunktionen in eCl@ss 11.0
Abb.2: systematische Abbildung von Schutzfunktionen in eCl@ss 11.0
(Bild: AmpereSoft GmbH/eCl@ss e. V)

Die einzelnen Blöcke können je nach Bedarf vervielfacht werden. Diese weitere Möglichkeit, die Merkmale einer Klasse zu ordnen, nennt man Kardinalität. Angenommen, eine Produktionsstraße ist mit sechs identischen Greifarmen bestückt, deren Merkmale in einem Block zusammengefasst sind. In diesem Fall reicht es aus, das Referenzmerkmal „Anzahl der Greifarme“ auf „6“ zu stellen: Der entsprechende Block würde in diesem Fall sechsmal aufgerufen.

Polymorphismus – die „Mehrgestaltigkeit“ – bietet in eCl@ss die Möglichkeit, unterschiedliche Blöcke zur Beschreibung anzuwenden, in Abhängigkeit von einem speziellen Merkmalswert. So werden zum Beispiel für Anschlüsse in elektrischer, pneumatischer oder optischer Ausführung jeweils spezifisch zusammengestellte Merkmale (Blöcke) verwendet.

Meilenstein auf dem Weg zu Industrie 4.0

Schon die vorangegangenen Versionen von eCl@ss waren wichtige Schritte auf dem Weg zur Industrie 4.0. Das jetzt veröffentlichte Release geht darüber hinaus und stellt einen echten Meilenstein dar. Die noch detailliertere Beschreibung der Produktdaten ermöglicht einen entsprechend detaillierten Engineering-Prozess.

Was ist eCl@ss?

eCl@ss hat sich als einziger ISO/IEC-normenkonformer Industriestandard international durchgesetzt und ist somit der weltweite Referenz-Datenstandard für die Klassifizierung und eindeutige Beschreibung von Produkten und Dienstleistungen.

Der Schlüssel zu unternehmensweiten Verbesserungen sind standardisierte Stammdaten. So ergeben sich Vorteile entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Dies ist zugleich die Voraussetzung dafür, dass Anwender einen einheitlichen semantischen Standard etablieren können, mit dessen Hilfe das „Internet der Dinge“ zur Realität und die als „Industrie 4.0“ bezeichnete, informationsgesteuerte Produktion erst möglich wird. Die offene Architektur macht es außerdem möglich, das Klassifikationssystem an die eigene, betriebsinterne Systematik anzupassen.

Ein Großteil der weltweit gehandelten Waren und Dienstleistungen ist in eCl@ss abgebildet. Die 39 Sachgebiete umfassen zum Beispiel Elektrotechnik, Bau, Logistik, Lebensmittel, Medizin, Optik, Automotive, Labortechnik oder Büromaterial. Auf diese Art entwickelt eCl@ss verschiedene Branchenstandards zu einem einheitlichen, branchenübergreifenden Standard.

Derzeit existieren über 39.000 Produktklassen und 19.000 eindeutig beschriebene Merkmale, die nur vier Klassifizierungsebenen zur Einordnung benötigen. So kann jedes Produkt und jede Dienstleistung mit einem achtstelligen Code wiedergegeben werden. Für die genauen Merkmale wie Lieferantenname, Typbezeichnung oder Marke werden zusätzlich Identifier mit eindeutigen, maschinenlesbaren Codes angehängt, so dass Verwechslungen und Dubletten ausgeschlossen sind.

* Stefan Mülhens ist Mitgründer und Geschäftsführer des Softwareherstellers AmpereSoft aus Bonn. Das Unternehmen wurde 2007 gegründet und ist auf die Entwicklung von Engineering-Tools und die Pflege von Stammdaten spezialisiert. Zuvor war Mülhens als Software-Architekt und IT-Projektleiter tätig. Neben seiner Tätigkeit bei AmpereSoft unterstützt er aktiv Weiterentwicklung und Verbreitung von Standards für Produktdaten (eCl@ss Advanced) und Engineering-Daten (AutomationML).

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