Введение
Специалистам в области электротехники, строительства, промышленной автоматизации хорошо знакомы стальные настенные электротехнические корпуса производства компании Rittal (Германия), давно ставшие эталоном в отрасли по качеству изготовления и окраски, а также по удобству использования. В частности, только наиболее популярные корпуса серии АЕ за время их производства с 1961 года разошлись по миру тиражом более 35 миллионов штук. Однако даже очень удачные изделия за такой срок морально устаревают, и компания приняла решение о разработке полностью новых продуктовых линеек настенных корпусов Rittal серии АХ и КХ, которые не только превосходили бы старые корпуса по степени технического совершенства, но и соответствовали бы современной концепции цифровой промышленной революции «Индустрия 4.0».
Точного определения понятия «Индустрия 4.0» пока не существует, но можно выделить несколько его основных черт.
- Полностью цифровое проектирование изделий и систем от исходной концепции до конечного продукта с возможностью участия в этом процессе конечного пользователя, что обеспечивает быстрое и безошибочное создание индивидуализированных проектных решений с одновременным получением готовой конструкторской документации и спецификации проекта.
- Возможность прямого и сквозного обмена информацией между системами проектирования, подготовки производства (закупки сырья, инструмента и т.д.), роботизированными станками и производственными линиями на базе открытых и стандартизированных информационных протоколов, как внутри одной компании, так и в рамках кооперации нескольких компаний.
- Широкое применение технологий Big Data для всестороннего анализа производственных процессов, чтобы контролировать качество и сроки реализации проекта, анализировать текущее состояние производственного оборудования и прогнозировать проведение его технического обслуживания и ремонта.
Важно подчеркнуть, что сквозная цифровизация производства в рамках концепции «Индустрия 4.0» не является самоцелью – это лишь универсальное средство для обеспечения массового производства изделий для максимально полного и быстрого удовлетворения индивидуальных потребностей каждого клиента.
Новое производство Rittal – Индустрия 4.0 без компромиссов
Для того чтобы производство новых настенных корпусов AX и KX максимально полно соответствовало концепции «Индустрия 4.0» и никак не ограничивалось использованием устаревшего оборудования и технологий, компания Rittal инвестировала более 250 млн евро в строительство в г. Хайгер нового высокоавтоматизированного завода полного цикла, где на площади в 24 000 квадратных метров расположены сотни высокотехнологичных станков, роботов и производственных линий (рис. 1).
![Рис. 1. Завод Rittal в г. Хайгер](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page34_pic1.jpg)
В рамках концепции «Индустрия 4.0» это оборудование тесно интегрировано в единую систему управления производством, что позволяет:
- автоматически формировать производственное задание на основании поступивших заказов с учетом индивидуальных особенностей производимых для конкретного клиента изделий;
- автоматически прогнозировать и практически осуществлять снабжение завода сырьём и комплектующими в режиме “just in time”;
- контролировать процесс изготовления и качество каждой детали на всём цикле её производства;
- эффективно планировать работу склада готовой продукции и режим отгрузки её потребителям.
После выхода завода на проектную мощность на нём планируется выпускать до 9000 корпусов серий АХ и КХ в день, перерабатывая в год до 35 000 тонн стали.
Сквозное цифровое проектирование
Ключевым элементом, необходимым для реализации преимуществ технологии «Индустрия 4.0», является «цифровой двойник» изделия, то есть его полная цифровая 3D-модель, которая создаётся в процессе проектирования и затем используется на всех этапах жизненного цикла изделия: при производстве, в процессе системной интеграции, при установке готовой системы у клиента, проведении сервисного обслуживания и ремонта и, наконец, утилизации.
Наличие готовых качественных 3D-моделей настенных шкафов и корпусов позволяет легко и удобно конфигурировать монтажные компоненты и оборудование при помощи программного обеспечения Rittal Configuration System (RiCS), в котором также можно использовать трёхмерные виртуальные прототипы компонентов и оборудования сторонних производителей.
При выборе расположения комплектующих программа автоматически проверяет, возможно ли разместить их во внутреннем пространстве шкафа в желаемой конфигурации, не мешают ли они друг другу (рис. 2).
![Рис. 2. Цифровая 3D-модель настенного шкафа](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page35_pic2.jpg)
Одновременно автоматически генерируются файлы данных с разметкой отверстий и вырезов в монтажных платах и других плоских деталях шкафа, которые сразу могут передаваться в обрабатывающие центры с ЧПУ для механической обработки монтажных панелей. Процесс доработки монтажных панелей и сборки оборудования на всём протяжении, от поступления комплектующих на склад до выпуска готового изделия, легко контролировать благодаря наличию маркировки с QR-кодом на всех обрабатываемых плоских деталях шкафа (рис. 3).
![Рис. 3. Маркировка с QR-кодом на плоской детали шкафа](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page35_pic3.jpg)
Кроме того, в процессе проектирования формируется полная трёхмерная цифровая модель уже собранного настенного шкафа в формате STEP для дальнейшей интеграции в рамках концепции «Индустрия 4.0».
Rittal предлагает возможность бесплатной загрузки подробных CAD-данных более чем в 70 форматах для их лёгкого переноса во все распространённые CAD-системы, а также собственную эффективную систему Eplan Pro Panel для проектирования и трёхмерной компоновки изделий. При необходимости клиент может также использовать полнофункциональный пакет для проектирования промышленных электрических систем Eplan Electric P8 (рис. 4).
Серии АХ и КХ – новый этап эволюции настенных корпусов
Новые серии корпусов удовлетворяют широкому спектру требований. Более простая конструкция и унификация комплектующих и крепёжных элементов даёт пользователю преимущества, начиная с этапа разработки. Все задачи, которые ранее решались с использованием пяти различных видов шкафов и корпусов, теперь могут быть решены с использованием изделий только двух типов: новый компактный распределительный шкаф серии AX заменяет шкафы AE и CM, а вместо компактных корпусов серий KL, EB и BG теперь можно использовать корпуса KX (рис. 5).
![Рис. 5. Смена поколений компактных корпусов Rittal](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page36_pic5.jpg)
При этом новые корпуса по всем своим характеристикам превосходят старые, предоставляя клиенту больше пространства, удобства и вариантов компоновки своего оборудования.
Корпуса АХ и КХ могут изготавливаться из окрашенной листовой стали, а также из нержавеющей стали марок 304 и 316L. Корпуса из листовой стали имеют трёхслойное защитное покрытие: предварительно на металл наносится специальное нанокерамическое покрытие, затем проводится электрофорезное грунтование с полным погружением корпуса в грунтующий раствор и, наконец, наносится финишное порошковое покрытие (рис. 6).
![Рис. 6. Структура защитного покрытия корпуса](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page36_pic6.jpg)
Такая трёхступенчатая обработка поверхности обеспечивает оптимальную защиту от коррозии и стойкость к воздействию большинства промышленных смазочных материалов и растворителей.
Другой важной особенностью новых корпусов является более надёжная и долговечная конструкция уплотнения двери или крышки. В старых корпусах полиуретановый уплотнитель двери прижимался к острой кромке фланца корпуса, что постепенно приводило к деформации уплотнителя и ухудшению герметичности. В новых корпусах фланец имеет плоскую окантовку, что обеспечивает надёжное прилегание уплотнителя к фланцу и исключает его деформацию, обеспечивая степень защиты от внешних воздействий до IP68 (рис. 7).
![Рис. 7. Новая форма фланца с плоской окантовкой](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page36_pic7.jpg)
Компактные шкафы АХ имеют дверь на петлях, и их возможные размеры лежат в диапазоне от 300×300×210 мм до 1200×1400×400 мм. Если в клеммных коробках и сигнальных шкафчиках необходимо разместить небольшое количество компонентов, подойдут компактные корпуса KX с размерами от 150×150×80 мм до 380×300×155 мм. Уже на этапе поставки обеспечивается значительная экономия времени. Все корпуса поставляются в новой упаковке, содержащей детали корпусов, которые наиболее часто подвергаются доработке клиентом (монтажная панель, дверь, панель для ввода кабеля), в несмонтированном виде (рис. 8).
![Рис. 8. Новая упаковка для поставки корпусов в несмонтированном состоянии](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page36_pic8.jpg)
Их можно извлечь из упаковки по отдельности и сразу передать на обработку, традиционный демонтаж теперь не требуется. Последующая установка этих деталей в корпус, а также установка замков на двери производится без применения инструмента.
Для корпусов АХ и КХ были также разработаны новые запорные системы, замки и ручки. Для больших шкафов с штанговой запорной системой предлагается новая комфортная ручка, а для небольших шкафов с дверцей на петлях и поворотным замком – новая мини-комфортная ручка (рис. 9).
![Рис. 9. Комфортные ручки для корпусов АХ и КХ](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page37_pic9.jpg)
В эти ручки могут быть установлены все типы замочных вкладышей, поставляемых Rittal.
Система крепления крышек в корпусах КХ также была усовершенствована: вместо винтов теперь используются более удобные мини-поворотные (на угол 90°) запоры, освобождающие дополнительное пространство в корпусе и обеспечивающие автоматическую центровку крышки на корпусе (рис. 10).
![Рис. 10. Мини-поворотные запоры для крепления крышек в корпусах КХ](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page37_pic10.jpg)
Полностью переработана была также конструкция настенного крепления корпусов. Теперь кронштейн для настенного крепления устанавливается в специальное углубление в задней стенке корпуса, обеспечивающее его автоматическое точное позиционирование в одном из четырёх возможных положений, а затем фиксируется при помощи самонарезающего винта, заворачиваемого снаружи без использования внутренней контргайки (рис. 11).
![Рис. 11. Конструкция настенного крепления корпуса](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page37_pic11.jpg)
При этом степень защиты шкафа полностью сохраняется. Таким образом, новое крепление может быть установлено снаружи на полностью собранный шкаф с оборудованием непосредственно перед установкой его на стену, что значительно снижает риск повреждения шкафа при транспортировке с выступающими настенными креплениями и облегчает установку шкафа на стену на заранее вкрученные в неё винты силами одного человека.
Организация внутреннего монтажа также была улучшена. Монтажная панель может быть просто установлена в корпус в уже собранном виде и надёжно закреплена. Кроме того, она может крепиться непосредственно к задней стенке корпуса, что предоставляет клиенту дополнительные 8 мм полезного пространства по глубине (рис. 12).
![Рис. 12. Крепление монтажной панели](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page37_pic12.jpg)
Благодаря отверстиям в форме замочной скважины монтажная панель может быть надёжно заземлена и после сборки (рис. 13).
![Рис. 13. Заземление монтажной панели после сборки](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page37_pic13.jpg)
В корпусах АХ предусмотрены специальные впрессованные выпуклости на стенках, предназначенные для быстрой и удобной установки основных монтажных шин, к которым затем могут крепиться дополнительные монтажные шины в необходимых клиенту местах. Благодаря наличию выпуклостей крепление шин к корпусу не требует сверления в нём дополнительных отверстий и становится намного прочнее, что повышает устойчивость корпуса в условиях динамических нагрузок (рис. 14).
![Рис. 14. Новая система крепления монтажных шин](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page38_pic14.jpg)
Система перфорации в монтажных шинах совпадает с применяемой в крупногабаритном шкафу VX25, что позволяет устанавливать в корпуса АХ и КХ множество аксессуаров от этого шкафа.
Кроме того, в корпусах шириной 600 мм на эти монтажные шины можно установить держатели 19-дюймового оборудования с необходимым заглублением (рис. 15).
![Рис. 15. Корпус АХ с держателями 19″ оборудования](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page38_pic15.jpg)
Двери корпусов также имеют приваренные перфорированные рейки с системой крепёжных отверстий для удобной установки оборудования и карманов для хранения технической документации (рис. 16).
![Рис. 16. Установка оборудования на кронштейны двери корпуса](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page39_pic16.jpg)
В малогабаритных корпусах КХ увеличено полезное пространство благодаря отсутствию угловых креплений для крышки и использованию оптимизированных перфорированных реек, позволяющих устанавливать оборудование непосредственно у задней стенки корпуса (рис. 17).
![Рис. 17. Варианты установки DIN-реек в корпусах КХ](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page39_pic17.jpg)
Благодаря увеличению полезного пространства в новых корпусах клиент может разместить в них больше оборудования, что потребует ввода в корпус большего количества кабелей. Поэтому при разработке новых корпусов были приняты все меры для максимально возможного увеличения площади фланш-панели для кабельных вводов для каждого типоразмера корпусов.
В результате удалось в среднем увеличить площадь фланш-панелей на 33% по сравнению со старыми корпусами. Для удобства ввода кабелей Rittal предлагает различные виды уплотнений: классические отдельные винтовые кабельные сальники для установки в отверстия в металлической фланш-панели из комплекта поставки шкафа, пластиковые панели с предварительно размеченными отверстиями под кабели разного диаметра, а также наборные панели с пластиковыми уплотняющими элементами по типу Roxtec (рис. 18).
![Рис. 18. Варианты организации кабельного ввода](/images_cta/articles/2020/2020-2/cta2020-2_page40_pic18.jpg)
Компания Rittal выпускает широкую гамму устройств для поддержания микроклимата в шкафах и корпусах: вентиляторы с фильтрами, кондиционеры для шкафов, термоэлектрические охладители/нагреватели на основе эффекта Пельтье. В рамках концепции «Индустрия 4.0» клиенты компании могут заказывать новые шкафы и корпуса как с предварительно смонтированными элементами системы контроля микроклимата, так и с доработками (отверстиями, крепёжными элементами и т.д.) для их последующей установки своими силами (рис. 19).
Заключение
Новые компактные распределительные шкафы и корпуса серий AX и КХ компании Rittal имеют более простую и одновременно глубоко продуманную конструкцию, предоставляющую клиенту множество новых удобств и функциональных возможностей по сравнению с корпусами старых серий без существенного увеличения цены. Максимальное использование цифровых технологий «Индустрия 4.0» на всех этапах жизненного цикла изделия обеспечивает возможность быстрой разработки и массового производства доработанных в соответствии с индивидуальными требованиями каждого клиента изделий, что позволяет оптимально решить стоящую перед ним задачу.
Вместе со своими цифровыми виртуальными прототипами новые компактные шкафы и корпуса соответствуют всем требованиям будущего и одновременно ориентированы на требования клиентов: больше простоты, больше экономии времени, больше преимуществ. ●
При подготовке статьи были использованы информационные и рекламные материалы компании Rittal
Автор – сотрудник фирмы ПРОСОФТ
Телефон: (495) 234-0636
E-mail: info@prosoft.ru