ייצור לוחות חשמל, ארונות בקרה וארונות תעשייתיים הוא הרבה יותר מהרכבת מפסקים, בקרים ורכיבי חשמל בתוך ארון.

עוד לפני שלב החיווט נדרש לייצר את המעטפת עצמה: לחתוך פחים, ליצור פתחים מדויקים, לעבד פאנלים ודלתות, להכין מקום לצגים, מפסקים, לחצנים ומחברים, לסמן רכיבים ולייצר סדרות שחוזרות על עצמן בדיוק גבוה.

ככל שכמות הארונות גדלה וככל שהפרויקטים הופכים מורכבים יותר, תהליך הייצור הידני עלול להפוך לצוואר בקבוק.

לכן יצרני לוחות חשמל, יצרני ארונות בקרה, אינטגרטורים וחברות המבצעות פרויקטים תעשייתיים בוחנים יותר ויותר שילוב של מכונות CNC, חיתוך Fiber Laser, מערכות סימון בלייזר ואוטומציה בתהליך הייצור.

במדריך זה נבחן אילו טכנולוגיות יכולות להשתלב בייצור לוחות וארונות חשמל, מתי כדאי להשתמש ב-CNC ומתי בלייזר פייבר, כיצד ניתן לבצע סימון קבוע של חלקים ופאנלים, ואיך הופכים תהליך ייצור שמבוסס על עבודה ידנית לתהליך מדויק, מהיר וחוזר על עצמו.

למי מתאים המאמר?

הפתרונות שנציג כאן רלוונטיים למגוון חברות העוסקות בעולם החשמל, הבקרה והאינטגרציה:

• יצרני לוחות חשמל

• יצרני ארונות חשמל

• יצרני ארונות בקרה

• יצרני לוחות MCC

• אינטגרטורים תעשייתיים

• חברות אוטומציה ובקרה

• קבלני חשמל תעשייתיים

• חברות הנדסה ופרויקטים

• יצרני מכונות

• חברות בתחום האנרגיה

• חברות מים ושפכים

• חברות תשתית

• יצרני מערכות HVAC

• מפעלי זיווד

• חברות המייצרות ציוד ומערכות תעשייתיות

המכנה המשותף לכולן הוא הצורך לייצר מארזים, לוחות, דלתות, פאנלים וחלקים שחייבים להתאים בצורה מדויקת למערכת החשמלית או האלקטרונית שתותקן בתוכם.

איך נראה תהליך ייצור של ארון חשמל או ארון בקרה?

כל פרויקט שונה, אך תהליך הייצור יכול לכלול מספר שלבים מרכזיים:

תכנון → חיתוך חומר הגלם → יצירת פתחים → כיפוף ועיבוד → סימון → צביעה/גימור לפי הצורך → הרכבת רכיבים → חיווט → בדיקות

כאשר מייצרים ארון בודד, ניתן לעיתים לבצע חלק גדול מהעבודה באופן ידני.

אבל כאשר צריך לייצר עשרות או מאות ארונות, או כאשר קיימים מספר דגמים שחוזרים שוב ושוב, זמני העבודה מצטברים במהירות.

כאן נכנסות טכנולוגיות ייצור דיגיטליות.

האתגר: כל ארון דורש הרבה פתחים

הסתכלו על דלת טיפוסית של ארון בקרה.

ייתכן שנצטרך להכין עליה פתחים עבור:

• מסך HMI

• לחצנים

• מפסק ראשי

• נורות חיווי

• בורר

• מאוורר

• פילטר

• מחברים

• שקעים

• כניסות כבלים

• ציוד תקשורת

• ציוד מדידה

כאשר מבצעים את העבודה באופן ידני, צריך למדוד, לסמן, לקדוח, לנסר ולעבד את הפתח.

טעות קטנה במיקום עלולה לגרום לכך שהרכיב לא יתאים או שהחזית לא תיראה מקצועית.

לעומת זאת, בתהליך ממוחשב ניתן להכין את הקובץ מראש ולבצע את העיבוד בהתאם לתכנון.

CNC לייצור לוחות חשמל וארונות בקרה

אחד הפתרונות המעניינים עבור יצרני לוחות הוא מכונת CNC.

CNC מאפשר לבצע עיבוד לפי קובץ ממוחשב וליצור בצורה חוזרת פתחים, חורים, כיסים וצורות מורכבות.

לדוגמה, ניתן לתכנן פאנל שבו נמצאים:

4 לחצנים + HMI + מפסק + שקע שירות + מספר חורי התקנה.

במקום לסמן ולייצר כל פתח בנפרד באופן ידני, ניתן להכין תוכנית עיבוד ולתת למכונה לבצע את העבודה.

אילו חומרים ניתן לעבד ב-CNC?

בהתאם למכונה, לכלים ולתצורה, ניתן לעבוד עם מגוון חומרים המשמשים בתעשייה, כגון:

• אלומיניום

• פלסטיקים הנדסיים

• PVC וחומרים פלסטיים מתאימים

• חומרים מרוכבים מסוימים

• לוחות טכניים

• חומרים המשמשים לפאנלים ולחזיתות

ובמערכות המתאימות ניתן לבצע גם עיבוד של מתכות וחומרים נוספים בהתאם למפרט המכונה.

לכן CNC יכול להיות שימושי לא רק לייצור גוף הארון אלא גם לייצור פאנלים, חזיתות, לוחות התקנה ורכיבים משלימים.

למה ATC חשוב בייצור סדרתי?

כאשר החלק דורש מספר פעולות, ייתכן שיהיה צורך ביותר מכלי אחד.

לדוגמה:

כלי אחד לחיתוך, כלי אחר לקידוח וכלי נוסף לעיבוד מסוג אחר.

במכונת CNC עם ATC – Automatic Tool Changer, ניתן לבצע החלפת כלים אוטומטית כחלק מתוכנית העבודה.

במקום שעובד יעצור את המכונה ויחליף כלי ידנית בכל שלב, המכונה יכולה לבצע מספר פעולות ברצף.

בייצור סדרתי, החיסכון המצטבר בזמן עשוי להיות משמעותי.

מתי Fiber Laser נכנס לתמונה?

כאשר מדובר בייצור חלקי הארון מפח מתכת, מכונת חיתוך Fiber Laser יכולה להפוך לכלי ייצור מרכזי.

לייזר פייבר מיועד לחיתוך מתכות ומאפשר לייצר חלקים לפי קובץ CAD בדיוק ובמהירות גבוהים.

ניתן לחתוך:

• פלדה

• נירוסטה

• אלומיניום

• ומתכות נוספות בהתאם למערכת ולתהליך

עבור יצרן ארונות, המשמעות היא שניתן לייצר את פריסת הפח ואת הפתחים הדרושים עוד לפני שלב הכיפוף וההרכבה.

חיתוך פח לארונות חשמל באמצעות Fiber Laser

ניקח דוגמה פשוטה.

צריך לייצר סדרה של 100 דלתות לארונות בקרה.

בכל דלת יש:

• פתח HMI מלבני

• 6 פתחים ללחצנים

• פתח למפסק

• 4 חורי התקנה

• פתחים לאוורור

במקום לייצר את הדלת ולאחר מכן לבצע את כל הפתחים באופן ידני, ניתן לתכנן את הגיאומטריה בקובץ ולחתוך אותה בלייזר כחלק מייצור הפח.

כאשר עוברים לייצור סדרתי, היתרון הופך משמעותי עוד יותר.

Fiber Laser מול CNC – מה מתאים לייצור ארונות חשמל?

זו אינה בהכרח בחירה של טכנולוגיה אחת במקום האחרת.

לכל טכנולוגיה תפקיד אחר.

במפעל מתקדם ניתן להשתמש במספר טכנולוגיות במקביל.

המטרה אינה לבחור "CNC או לייזר", אלא לבחור את תהליך הייצור הנכון לכל חלק.

ומה לגבי צינורות ופרופילים?

חברות שמייצרות מערכות חשמל ובקרה אינן עובדות בהכרח רק עם פחים.

בפרויקטים מסוימים יש גם:

• מסגרות

• בסיסים

• קונסטרוקציות

• פרופילים

• תושבות

• מתקנים

• שלדות למכונות

• מבנים שעליהם מותקנים הארונות

כאשר קיימת כמות משמעותית של צינורות ופרופילים, ניתן לבחון גם מכונת Fiber Laser לחיתוך צינורות ופרופילים.

מערכות כאלה מאפשרות לבצע חיתוכים, פתחים וגיאומטריות ישירות בפרופיל בהתאם ליישום וליכולות המכונה.

כך ניתן לחבר גם את ייצור הקונסטרוקציה לתהליך דיגיטלי.

סימון וחריטה על לוחות חשמל וארונות בקרה

אחרי שייצרנו את הארון מגיע שלב נוסף: הסימון.

במערכת חשמל ובקרה יש חשיבות גבוהה לזיהוי ברור של רכיבים ופונקציות.

לדוגמה:

START

STOP

RESET

MAIN SWITCH

EMERGENCY

או סימונים כגון:

• מספר ארון

• מספר מערכת

• מספר חלק

• מספר סידורי

• שם הלקוח

• לוגו

• QR Code

• Data Matrix

• נתונים טכניים

במקרים המתאימים ניתן לבצע סימונים באמצעות מערכות לייזר במקום או לצד פתרונות כגון מדבקות ושיטות סימון אחרות.

Fiber Laser Marking לסימון ארונות מתכת

כאשר נדרש סימון על חלקי מתכת, ניתן לבחון Fiber Laser Marking.

המערכת יכולה לשמש, בהתאם לחומר וליישום, לסימון:

• נירוסטה

• אלומיניום

• פלדה

• חלקים מצופים מסוימים

• לוחות זיהוי

• רכיבי מתכת

אחד היתרונות המשמעותיים הוא האפשרות לעבוד עם מידע משתנה.

לדוגמה, אם מייצרים 200 ארונות ניתן לתת לכל אחד מהם מספר סידורי ייחודי:

CAB-0001
CAB-0002
CAB-0003
CAB-0004

וכך הלאה.

QR ו-Data Matrix על ציוד תעשייתי

כאן אפשר לקחת את הסימון צעד נוסף קדימה.

במקום לסמן רק מספר ארון, ניתן להוסיף QR Code או Data Matrix.

הקוד יכול לשמש כחלק ממערכת זיהוי ועקיבות ולחבר את הארון או הרכיב למידע דיגיטלי.

לדוגמה:

טכנאי מגיע לארון → סורק QR → מגיע לדף שירות, תיק מוצר או מידע שהחברה בחרה לקשר לאותו קוד.

במערכות מתקדמות יותר ניתן להשתמש במספרים סידוריים ובקודים כחלק מתהליך Traceability – עקיבות.

סימון אינו בהכרח רק Fiber Laser

כאשר מייצרים לוחות חשמל וציוד בקרה משתמשים במגוון חומרים.

לכן קיימים יישומים שבהם דווקא טכנולוגיה אחרת תתאים.

Fiber Laser

מתאים במיוחד למגוון יישומי סימון על מתכות.

CO2 Laser

יכול להתאים לחומרים רבים שאינם מתכתיים וליישומים שונים של חיתוך, חריטה וסימון.

UV Laser

מתאים ליישומים עדינים ולחומרים מסוימים שבהם רוצים להפחית את ההשפעה התרמית או לקבל סימון עדין ומדויק.

לכן הבחירה צריכה להיעשות לפי החומר והתוצאה הרצויה, ולא לפי שם הטכנולוגיה בלבד.

ומה לגבי סימון תוך כדי פס ייצור?

כאשר קצב הייצור גבוה, ניתן לבחון מעבר מתחנת סימון ידנית למערכת אוטומטית.

לדוגמה:

חלק מגיע → חיישן מזהה → המערכת מקבלת את המידע → מתבצע סימון → החלק ממשיך לתחנה הבאה.

ביישומים המתאימים ניתן לשלב מערכות MOTF – Marking On The Fly, שבהן הסימון מתבצע כחלק מתהליך ייצור נע.

כך מערכת הסימון הופכת מתחנה עצמאית לחלק מהאוטומציה של המפעל.

היתרון הגדול: מעבר מקובץ לייצור

אחד השינויים המשמעותיים בייצור מודרני הוא המעבר מתהליכים המבוססים על מדידה ידנית לתהליכים המבוססים על מידע דיגיטלי.

לדוגמה:

CAD → CAM → CNC / Laser → חלק מוגמר

כאשר התהליך בנוי נכון, הקובץ הופך לבסיס הייצור.

אם בעוד חצי שנה צריך לייצר שוב את אותו פאנל או ארון, ניתן לחזור לקובץ ולייצר סדרה נוספת.

הדבר חשוב במיוחד ליצרנים העובדים עם דגמים שחוזרים על עצמם.

ייצור סדרתי לעומת ייצור חד-פעמי

לא כל חברה שמייצרת לוחות חשמל צריכה להשקיע מיד במערך אוטומטי.

אם מייצרים מספר קטן מאוד של ארונות מיוחדים, ייתכן שתהליכים ידניים או עבודה באמצעות קבלני משנה יהיו פתרון סביר.

אבל ככל שמתקיימים יותר מהתנאים הבאים, כדאי לבחון הכנסת טכנולוגיית ייצור למפעל:

• מייצרים כמויות גדלות

• אותם דגמים חוזרים שוב ושוב

• יש הרבה עבודת חיתוך ידנית

• יש הרבה פתחים וקידוחים

• זמן העבודה לכל ארון גבוה

• קשה לשמור על אחידות

• יש תלות גבוהה בעובדים מיומנים

• זמני האספקה מתקצרים

• יש צורך להגדיל תפוקה

• קבלני משנה הופכים לצוואר בקבוק

האם כדאי להכניס את החיתוך לתוך המפעל?

זו שאלה עסקית לא פחות מטכנולוגית.

חברות רבות רוכשות כיום חלקים חתוכים או מעובדים מספקים חיצוניים.

אין בכך בהכרח בעיה.

אבל כאשר היקף העבודה גדל, כדאי לחשב את התמונה המלאה.

לא רק:

כמה עולה החלק אצל הספק?

אלא גם:

• כמה זמן אנחנו מחכים?

• מה קורה כשיש שינוי בתכנון?

• מה העלות של סדרה קטנה?

• כמה מלאי צריך להחזיק?

• כמה עולה טעות?

• כמה מהר אפשר לייצר אב-טיפוס?

• האם יש לנו מספיק עבודה כדי להצדיק מכונה?

• האם המכונה יכולה לבצע גם עבודות נוספות?

לפעמים הכנסת CNC או Fiber Laser למפעל משנה לא רק את עלות הייצור אלא גם את הגמישות התפעולית.

דוגמה: יצרן ארונות בקרה

נניח שחברה מייצרת מספר משפחות של ארונות.

בכל חודש מתקבלות הזמנות לדגמים שונים.

בתהליך ידני:

העובד מקבל שרטוט → מודד → מסמן → קודח → חותך → מבצע התאמות → מעביר להרכבה.

בתהליך ממוחשב:

קובץ → מכונה → חלק חוזר ומדויק → הרכבה.

אם מדובר במאות חלקים, ההבדל המצטבר בזמן העבודה יכול להיות משמעותי.

דוגמה: אינטגרטור שבונה מערכות מיוחדות

ומה לגבי חברה שאינה מייצרת אלפי ארונות זהים?

גם כאן קיימת סיבה לבחון CNC או לייזר.

אינטגרטורים רבים מייצרים פרויקטים מותאמים ללקוח.

דווקא בפרויקטים כאלה קיימים הרבה שינויים:

ארון אחד צריך HMI בגודל מסוים.

בפרויקט הבא נדרש HMI אחר.

במערכת אחרת יש 12 לחצנים.

ובמערכת נוספת נדרש פאנל מיוחד.

יכולת לעבור במהירות מקובץ אחד לאחר מאפשרת Mass Customization – ייצור מותאם בכמויות קטנות, ללא צורך לייצר תבנית ייעודית לכל שינוי.

אוטומציה ליצרני לוחות חשמל

כאשר נפח הייצור גדל, אפשר לחשוב מעבר למכונה הבודדת.

לדוגמה, מערך ייצור עתידי יכול לכלול:

חומר גלם → חיתוך → עיבוד → סימון → זיהוי → הרכבה → בדיקה

לא כל מפעל צריך קו אוטומטי מלא.

לעיתים האוטומציה הנכונה היא פשוט להוריד פעולה ידנית אחת שחוזרת מאות פעמים ביום.

המטרה היא לזהות את צוואר הבקבוק ולפתור אותו.

אילו נתונים צריך להכין לפני שבוחרים מכונה?

לפני שרוכשים CNC, Fiber Laser או מערכת סימון, מומלץ לא להתחיל בשאלה:

"איזו מכונה אתם ממליצים?"

אלא לאסוף נתונים על הייצור.

כדאי לבדוק:

1. אילו חלקים אנחנו מייצרים?

2. מאילו חומרים?

3. מהם העוביים?

4. מהם הגדלים?

5. כמה יחידות בחודש?

6. כמה דגמים שונים?

7. אילו פעולות מתבצעות כיום ידנית?

8. כמה זמן לוקחת כל פעולה?

9. אילו עבודות יוצאות לקבלני משנה?

10. מה צפוי לקרות לנפח הייצור בשנים הקרובות?

עם הנתונים האלה ניתן להתחיל להתאים טכנולוגיה לתהליך.

CNC, Fiber Laser או שניהם?

עבור חלק מהיצרנים CNC יהיה הצעד הראשון.

אצל אחרים דווקא Fiber Laser ייתן את השיפור הגדול ביותר.

ובמפעלים בעלי מגוון תהליכי ייצור ייתכן ששתי הטכנולוגיות משלימות זו את זו.

לדוגמה:

Fiber Laser – חיתוך חלקי פח.

CNC – עיבוד פאנלים, חזיתות וחלקים הדורשים כרסום.

Fiber / UV / CO2 Marking – סימון בהתאם לחומר.

Tube Laser – פרופילים וקונסטרוקציות, כאשר קיימת לכך הצדקה.

אוטומציה – חיבור התחנות לתהליך יעיל יותר.

המטרה אינה להכניס כמה שיותר מכונות למפעל.

המטרה היא ליצור תהליך ייצור שמתאים למוצרים שהחברה באמת מייצרת.

פתרונות ייצור ליצרני לוחות חשמל ואינטגרטורים – JAR הנדסה

ב-JAR הנדסה אנו עובדים עם פתרונות CNC ולייזר המיועדים למגוון יישומים בתעשייה.

עבור יצרני לוחות חשמל, ארונות בקרה, אינטגרטורים וחברות הנדסה, ניתן לבחון פתרונות כגון:

• מכונות CNC

• CNC עם החלפת כלים אוטומטית ATC

• מכונות Fiber Laser לחיתוך פחים

• מכונות Fiber Laser לחיתוך צינורות ופרופילים

• מערכות Fiber Laser Marking

• מערכות UV Laser

• מערכות CO2

• פתרונות MOTF

• מערכות ואינטגרציות אוטומציה

השלב הראשון אינו בחירת דגם.

השלב הראשון הוא להבין מה החברה מייצרת היום, איפה נמצא צוואר הבקבוק ומה היא צפויה לייצר בעתיד.

משם ניתן לבחון את הטכנולוגיה המתאימה.

שאלות נפוצות על מכונות לייצור לוחות חשמל וארונות בקרה

איזו מכונה מתאימה לייצור לוחות חשמל?

אין מכונה אחת שמתאימה לכל תהליך. הבחירה תלויה בחומר ובפעולה. לחיתוך פחי מתכת ניתן לבחון Fiber Laser, בעוד CNC יכול להתאים לעיבודים מכניים, פאנלים וחומרים נוספים בהתאם למכונה.

האם CNC מתאים ליצרני ארונות חשמל?

כן. במקרים המתאימים CNC מאפשר לבצע פתחים, קידוחים, כרסום ועיבודים חוזרים לפי קובץ ממוחשב.

האם אפשר לחתוך דלת של ארון חשמל בלייזר?

כאשר הדלת או פריסת החלק מיוצרות מפח מתאים, ניתן לתכנן את הפתחים כחלק מתהליך חיתוך הפח ב-Fiber Laser, בהתאם למגבלות התהליך והמכונה.

מה עדיף לייצור ארונות – CNC או Fiber Laser?

תלוי במשימה. Fiber Laser מתאים במיוחד לחיתוך פחים ומתכות, בעוד CNC נותן יכולות עיבוד אחרות. במקרים רבים הטכנולוגיות משלימות זו את זו.

האם ניתן לסמן מספר סידורי על כל ארון?

כן. באמצעות מערכת סימון מתאימה ניתן לייצר מידע משתנה כך שכל מוצר יקבל מספר שונה.

האם אפשר לסמן QR Code על ארון חשמל?

כן, בהתאם לחומר ולמערכת ניתן לסמן QR, Data Matrix, מספרי חלקים, מספרים סידוריים ומידע נוסף.

האם הפתרונות מתאימים גם לאינטגרטורים?

בהחלט. דווקא אינטגרטורים שמייצרים הרבה פרויקטים שונים יכולים ליהנות מהיכולת לעבור בין קבצים ותכנונים שונים ללא תהליך ידני מלא עבור כל פרויקט.

מתי כדאי לשקול אוטומציה?

כאשר פעולה מסוימת חוזרת פעמים רבות, דורשת זמן עבודה משמעותי, יוצרת צוואר בקבוק או מגבילה את התפוקה, כדאי לבדוק האם ניתן להפוך אותה לאוטומטית או חצי-אוטומטית.

לסיכום – להפוך את ייצור הארון מתהליך ידני לתהליך דיגיטלי

יצרני לוחות חשמל, ארונות בקרה ואינטגרטורים נמצאים בנקודת מפגש בין עולם החשמל לבין עולם הייצור.

ככל שהפרויקטים גדלים, זמני האספקה מתקצרים והדרישה לאחידות עולה, גם תהליך ייצור המעטפת צריך להתקדם.

CNC יכול לבצע עיבודים ופתחים לפי קובץ.

Fiber Laser יכול לחתוך חלקי פח בצורה מהירה ומדויקת.

Laser Marking יכול להוסיף מספרים סידוריים, QR, Data Matrix וסימונים קבועים.

Tube Laser יכול לתת מענה לפרופילים וקונסטרוקציות.

ואוטומציה יכולה לחבר בין תהליכים ולהקטין פעולות ידניות חוזרות.

אבל השאלה החשובה ביותר אינה איזו מכונה לקנות.

השאלה היא:

איפה נמצא צוואר הבקבוק בתהליך הייצור שלכם – וכמה זמן וכסף ניתן לחסוך אם הופכים אותו מתהליך ידני לתהליך דיגיטלי?

אם אתם מייצרים לוחות חשמל, ארונות בקרה, ארונות MCC, מערכות אוטומציה או ציוד תעשייתי ורוצים לבחון מעבר ל-CNC, חיתוך Fiber Laser, סימון בלייזר או אוטומציה – ניתן לבחון את החלקים והתהליך הקיים ולהתאים פתרון ייצור לצרכים בפועל.