10 Aufgaben eines Elektrokonstrukteur

Du bist sicherlich schonmal bei Deiner Jobsuche über Stellenausschreibungen für Elektrokonstrukteure gestolpert. In diesem Beitrag erkläre ich Dir die 10 Hauptaufgaben eines Elektrokonstrukteurs, damit Du weißt wie in diesem Job der Alltag aussieht.

Was macht ein Elektrokonstrukteur generell?

Ein Elektrokonstrukteur ist für die Erstellung der elektrischen Unterlagen einer Anlage oder Maschine verantwortlich. Im Allgemeinen versteht man darunter den Schaltplan. Zu seinen Aufgaben gehört aber aus meiner Sicht noch deutlich mehr.

Man bezeichnet einen Elektrokonstrukteur oft auch als Hardwarekonstrukteur oder umgangssprachlich auch “E-Planer”. Das leitet sich aus der Software Eplan ab. Die Software Eplan ist im Bereich der Schaltplanerstellung Marktführer. Wahrscheinlich werden die meisten Elektrokonstrukteur diese Software kennen oder zumindest schonmal von ihr gehört haben.
Bei der nachfolgenden Auflistung der Aufgaben orientiere ich mich an einem typischen Projektablauf aus dem Bereich Maschinenbau. Natürlich können die Reihenfolge und auch die Inhalte von Firma zu Firma unterschiedlich sein, aber der Großteil sollte sich mit meiner Auflistung decken.

1. Aufgabe: Informationen zum Projekt sammeln

Zu Beginn eines neuen Projektes müssen die Eingangsunterlagen gesichtet und geprüft werden. Wenn Unterlagen oder Angaben fehlen oder unschlüssig erscheinen, muss der Elektrokonstrukteur diese Punkte klären. Man hat hier einen gewissen Einarbeitungsaufwand in das neue Projekt. Je nachdem ob es sich um eine Sondermaschine oder eine Serienmaschine handelt, ist der Auswand hier unterschiedlich hoch. Der Konstrukteur ist viel mit lesen von Dokumenten und Abstimmungen beschäftigt.

Einige Eingangsunterlagen sind im Bild unten abgebildet. Diese unterscheiden sich von Firma zu Firma und von der Art der zu bauenden Anlagen oder Maschinen.

2. Aufgabe: Abstimmungen

Dieser Punkt ist eigentlich unabhängig zur Projektphase. Ich habe ihn aber an die zweite Stelle gestellt, da zu Beginn wie schon erwähnt, der Abstimmungsaufwand noch höher ist als in anderen Projektphasen.

Abstimmungen müssen mit unterschiedlichen Personenkreisen getroffen werden, um gewisse Dinge festzulegen und zu entscheiden. In der Auflistung unten sind ein paar Beispiele dazu aufgelistet.

• Abstimmung mit Konstrukteuren zwecks:
  • Auslegung von z.B. Antrieben
  • Platzierung von Schaltschränken und/oder Klemmenkisten
  • Definition von Kabelwegen und Kabelbefestigung (Kabelkanal, Installationsrohr,…)
  • Auslegung von Sensoren und Aktoren
  • Analgenlayout
  • Bezeichnungen von Komponenten
• Abstimmung mit Sicherheitstechnik zwecks:
  • Auslegung von sicherheitstechnischen Komponenten
  • Erstellung des Sicherheitslayouts
  • Vorgaben zu Performance Level
• Abstimmung mit dem Projektleiter oder direkt mit dem Kunden zwecks:
  • Festlegung der Schnittstelle zum Kunden (Einspeisung)
  • Festlegung von speziellen Komponenten
  • Abweichungen zu Kundenvorgaben
• Abstimmung mit Lieferanten zwecks:
  • Auswahl und Auslegung von Komponenten
  • Abstimmung zu Anwendungsfällen
  • Abstimmung von Verfügbarkeiten und Lieferterminen

Wie man sieht muss der Elektrokonstrukteur viel kommunizieren. Das heißt folglich natürlich telefonieren, Meetings und E-Mails schreiben.

3. Aufgabe: Erstellung von Übersichtsdokumenten

Vor dem eigentlichen zeichnen des Schaltplanes müssen oft ein oder mehrere Übersichtsdokumente erstellt werden. Dieser Punkt wird sich von Branche zu Branche und Firma zu Firma deutlich unterscheiden. Es kommt immer darauf an, wo bzw. von wem und ob überhaupt Übersichten erstellt werden müssen. Es macht in diesem Fall auch einen deutlichen Unterschied, ob man eine Serien- oder Sondermaschine baut.

Zu den Übersichtsdokumenten würde ich die folgenden Dokumente zählen:

• Anlagenübersicht mit Strukturkennzeichen. Dieses Dokument kann in den Schaltplanunterlagen (Eplan) enthalten sein oder aber auch in einem separaten Dokument. Wichtig ist hier, dass man Komponenten aus dem Schaltplan in der Anlage (räumlich) zuordnen kann.
• Systemarchitektur oder Netzwerkübersicht. Dies benötigt man zur Festlegung des Busaufbaus und zum Teil auch zur Festlegung von Buskomponenten. Dieses Dokument dient aber meist nur als Übersicht. Der genaue Busaufbau ist dann im Schaltplan enthalten.
• Sicherheitslayout. Dieses Dokument wird oft auch vom Sicherheitstechniker erstellt. Es ist aber dennoch häufig so, dass der Elektrokonstrukteur hier Anpassungen durchführen muss, welche natürlich entsprechend Rückgemeldet werden müssen.

Die oben genannten Dokumente werden oft in Power Point oder ähnlichem gemacht. Zumindest mache ich dies meist so. Einige nutzen aber auch z.B. MS-Visio oder ähnliches.
In den Slides unten ist zu jedem Dokument ein Beispiel abgebildet.

4. Aufgabe: Definition der Schaltplanstruktur

Nachdem die Bezeichnung und Struktur der Anlage oder Maschine festgelegt ist, muss diese in den Schaltplan übernommen werden. Demzufolge sind die Übersichten aus Aufgabe 3 die Basis für den Schaltplanaufbau.

Abhängig davon, ob man Vorgaben vom Kunden bekommt oder einen eigenen Standard (eigene Firmenvorgaben) hat, ist der Aufwand unterschiedlich groß. Mit Vorgaben ist es natürlich deutlich weniger aufwändig. Da in diesem Fall die grundsätzliche Struktur und die enthaltenen Dokumentenarten schon feststehen und man nur die Anzahl und Bezeichnung der einzelnen Strukturierungskriterien anpassen muss. Ohne Vorgaben ist es schon deutlich aufwändiger die Schaltplanstruktur zu erstellen. Man muss dann nicht nur die Anlagenstruktur im Schaltplan selbst erstellen, sondern muss auch die verschiedenen Dokumentenarten und ihre Hierarchie festlegen. Es kann sogar sein, dass Formblätter wie Klemmenpläne, Kabelübersichten, Stücklisten usw. selbst erstellt bzw. angepasst werden müssen.

Im Bild unten siehst Du die oberste Strukturierungsebene eines Schaltplanes. Dies ist natürlich ein beliebiges Beispiel.

5. Aufgabe: Leistungsberechnung

Spätestens bei der Erstellung der Einspeisung, muss eine Leistungsberechnung gemacht werden, um die maximale Stromaufnahme der Anlage oder Maschine zu berechnen. Dies macht man üblicherweise in einer Excelliste oder ähnlichem. Die Leistungsberechnung muss für alle 400 VAC Verbraucher gemacht werden. Bei der Berechnung muss ggf. ein sogenannter Gleichzeitigkeitsfaktor beachtet werden. Dieser gibt an, wie viele Verbraucher mit ihrer jeweiligen Nennleistung gleichzeitig betrieben werden. Als Ergebnis kann man mit der Stromaufnahme die Netztrenneinrichtung der Anlage auslegen und dem Kunden die benötigte Leistung mitteilen.

Eine Leistungsberechnung muss auch für die 24 VDC Verbraucher durchgeführt werden. Damit wird das entsprechende Netzteil ausgewählt und die Aufteilung auf die Sicherungen kann vorgenommen werden.

6. Aufgabe: Komponentenauswahl

Die Komponentenauswahl, mit den dazugehörigen Abstimmungen (s. Aufgabe 2), ist neben dem Zeichnen des Planes sicherlich die zeitaufwändigste und wichtigste Aufgabe eines Elektrokonstrukteurs. Bei Sondermaschinen ist der Aufwand an dieser Stelle natürlich nochmal höher als bei einer Serienmaschine, wo man bereits auf Vorgaben zurückgreifen kann.

Wichtig bei der Auswahl ist die Beachtung von Normen und Richtlinien.

Generell muss bei jeder verwendeten Komponente bzw. bei jedem Bauteil eine Auswahl getroffen werden. Unten aber ein paar besonders wichtige Komponenten, wo die Auswahl aus meiner Sicht am aufwändigsten ist, mit den entsprechenden Kriterien.

• Schaltschrank: Abmaße, Innenausbau, Wärmeberechnung (Klimatisierung notwendig?), Standort (Outdoor?)
• Leitungen: Eigenschaften, Betriebsstrom, Verlegeart, Umgebungstemperatur, Spannungsfall
• Auswahl der Steuerung (SPS): Sicherheitssteuerung oder Standard, Leistung, Technologie.

7. Aufgabe: Zeichnen des Schaltplanes

Das zeichnen des Stromlaufplanes ist die Hauptaufgabe des Elektrokonstrukteurs und nimmt in der Regel auch die größte Zeit in Anspruch. Allerdings nicht so viel, wie die meisten erwarten. Dies wird aber denke ich in diesem Beitrag deutlich.

Das zeichnen des Schaltplanes inkl. Stromlaufplan erfolgt in einem Zeichenprogramm wie z.B. Eplan, WSCAD oder E3 (es gibt natürlich noch weitere Hersteller).

Neben dem Stromlaufplan sind im Schaltplan noch viele andere Dokumente wie z.B. Schaltschrankaufbau, Busübersicht usw. enthalten. Eine Auswahl über die verschiedenen Inhalte findest Du im Bild oben (4. Aufgabe).

8. Aufgabe: Automatisierte Erstellung weiterer Schaltplan Dokumente

In den Zeichenprogrammen gibt es für einige Dokumente die Möglichkeit, sich diese automatisch zu erzeugen. Demzufolge ist der Aufwand für die Erstellung auch recht gering. Die Basis für die automatische Erstellung kommt aus dem Stromlaufplan mit den dort hinterlegten Informationen. Demnach passt das erzeugte Dokument nur dann, wenn auch der Stromlaufplan richtig gezeichnet ist und die benötigten Informationen wie z.B. Artikel, enthalten sind.

Unten eine beispielhafte Übersicht mit einigen Dokumenten, welche man automatisiert erstellen kann.

• Titel- /Deckblatt
• Inhaltsverzeichnis
• Auflistung der Strukturbeschreibung
• Kabelübersicht
• Kabelplan
• Klemmleistenübersicht
• Klemmenplan
• verschiedene Arten von Stücklisten
• Schaltschranklegende

9. Aufgabe: Erstellung SISTEMA Nachweis

SISTEMA ist eine Software der Berufsgenossenschaft, mit deren Hilfe man die Sicherheit von Steuerungskomponenten nach DIN EN ISO 13849-1 bewerten kann.

Die Risikobeurteilung schreibt für bestimmte Gefährdungen ein Performance Level vor. Zur Risikominderung können technische Maßnahmen getroffen werden, um dieses Risiko zu mindern. Diese technischen Maßnahmen können auch steuerungstechnisch umgesetzt werden. Dafür sind geeignete Komponenten und eine geeignete Verschaltung der Komponenten auszuwählen. Die Auswahl und die Verschaltung kann dann nach SISTEMA überführt werden. Die Software überprüft, ob mit den Komponenten und ihren sicherheitstechnischen Kenngrößen und der gewählten Verschaltung das geforderte Performance Level eingehalten werden kann.

Für mich gehört dieses Thema ganz klar zu den Aufgaben eines Elektrokonstrukteurs. Dies wird aber leider in der Praxis häufig anders gemacht.

10. Aufgabe: Verteilung der Schaltplandokumente

Nach der Fertigstellung des Schaltplanes muss der Elektrokonstrukteur seine Unterlagen entsprechend verteilen. Der Schaltschrankbauer benötigt alle Dokumente, um den Schaltschrank bauen zu können. Ebenfalls benötigt der Installateur die notwendigen Dokumente. Die SISTEMA Bewertung muss zur Doku-Abteilung und/oder zum Sicherheitstechniker zur Kontrolle.

Bevor der Plan als Enddokumentation mit der Anlage oder Maschine an den Kunden geht, müssen in aller Regel vom Konstrukteur noch Änderungen aus Schaltschrankbau und Installation in den Plan eingearbeitet werden.

Welche Eigenschaften und Voraussetzungen musst Du als Elektrokonstrukteur mitbringen?

Nachdem Du nun die 10 wichtigsten Aufgaben eines Elektrokonstrukteurs kennengelernt hast, kommen wir nun zu den Eigenschaften und Voraussetzungen für den Beruf des Elektrokonstrukteurs.

Eigenschaften die Du benötigst:

Gutes Vorstellungsvermögen: Dies ist wichtig, um sich den Aufbau der Maschine in einer Zeichnungsstruktur vorstellen zu können

• Hartnäckigkeit und Beharrlichkeit: Dieser Punkt ist wahrscheinlich bei den meisten Jobs wichtig. Dennoch habe ich ihn hier aufgeführt, da ich der Meinung bin, dass es bei den vielen Schnittstellen des Elektrokonstrukteurs besonders wichtig ist alle benötigten Informationen einzuholen und die offenen Themen zu klären.
• Entscheidungsfreudig: Ist in Bezug auf die Auslegung und Festlegung von Komponenten von Bedeutung.
• Exakte und genaue Arbeitsweise: Alle Festlegungen, Auslegungen (Kabelquerschnitt, Leistungsberechnung, Klimaberechnung, usw.) müssen dokumentiert und anschließend nachvollziehbar sein. Gerade beim SISTEMA Nachweis ist dies extrem wichtig.
• Spaß daran Dinge eigenständig zu erarbeiten und eigene Lösungen zu finden.

Die folgenden Voraussetzungen solltest Du erfüllen:

• Elektrotechnische Kenntnisse sind ein absolutes Muss. Demnach ist für mich eine Ausbildung in einem elektrotechnischen Beruf der minimale Einstieg. Besser wäre ein Abschluss als Techniker oder Ingenieur im Bereich Elektrotechnik, Mechatronik oder ähnlichem.
• Kenntnisse zu Normen und Richtlinien. Grundlegende Vorgaben und Prinzipien sollten hier bekannt sein, wie z.B. wann muss ein FI eingesetzt werden oder Sicherungsdimensionierung.
• Kenntnisse in der Auslegung von Steuerungen und dessen Bussysteme. Hier sind erst einmal Grundkenntnisse zu den möglichen Bustopologien ausreichend. Weiteres kann man sich meiner Meinung nach Stück für Stück aneignen.
• Kenntnisse in der Sicherheitstechnik. Auch hierzu sollte man die Grundlagen beherrschen. Z.B. sollte man wissen, was ein zweikanaliger Not-Halt ist.
• Je nach Einsatzgebiet können Kenntnisse in der Pneumatik und Hydraulik notwendig sein.

Fazit

Aus meiner Sicht ist der Beruf des Elektrokonstrukteurs sehr spannend und abwechslungsreich. Zudem ist er sehr anspruchsvoll und man trägt einiges an Verantwortung. Dies gilt sowohl für den Bereich Sicherheitstechnik, als auch für die Materialbestellung. Das, was der Konstrukteur plant bzw. zeichnet, muss später an der Anlage auch funktionieren. Sonst hat man ein Problem und muss nacharbeiten, umplanen oder sogar neue Komponenten bestellen.

Auch wenn Dein eigener Karriereplan dahin geht, später mehr Verantwortung übernehmen zu wollen und Du in Richtung Projektleitung oder Abteilungsleitung gehen möchtest, wäre evtl. Elektrokonstrukteur der richtige Start für Dich. Du lernst alle technischen Details und auch einen großen Teil des Projektgeschäftes kennen. Zudem lernst Du durch die vielen Schnittstellen eine zielgerichtete Kommunikation.

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