De gros avantages offerts par la préfabrication

Coffrets de distribution préfabriqués pour l'automatisation des bâtiments

Grosse Vorteile durch Vorfertigung

Vorgefertigte Verteiler für die Gebäudeautomation

À l'hôpital cantonal d'Uri à Altdorf, les coffrets de distribution pour l'automatisation des bâtiments ont été entièrement préfabriqués industriellement. Cela présente de nombreux avantages, du test à la mise en service en passant par le montage.

Im Kantonsspital Uri in Altdorf wurden die Verteiler für die Gebäudeautomation komplett industriell vorgefertigt. Das bringt viele Vorteile, vom Test über die Montage bis hin zur Inbetriebnahme.

Par René Senn (texte) et Michael Donadel (photos)

Von René Senn (Text) und Michael Donadel (Fotos)

Non seulement la numérisation des processus de construction exige de nouvelles méthodes d'installation, mais les contraintes de délais et la flexibilité ainsi que l'exploitation des avantages en termes de coût sont des facteurs qui doivent être pris en compte sur le chantier. La standardisation et la préfabrication sont de très bons moyens d'augmenter la flexibilité et de réduire les temps d'installation. Dans ces domaines, les chantiers suisses ont encore une grande marge de progression. Les avantages de la préfabrication et des installations prêtes à connecter sont encore trop peu exploités, en particulier dans le domaine des installations électriques et de la domotique.

Nicht nur die Digitalisierung der Bauprozesse verlangt nach neuen Installationsmethoden, auch Zeitdruck und Flexibilität sowie das Ausschöpfen von Kostenvorteilen sind Faktoren, die auf der Baustelle berücksichtigt werden müssen. Eine sehr gute Möglichkeit, die Flexibilität zu erhöhen und die Installationszeiten zu reduzieren, sind die Standardisierung und Vorfertigung. In diesen Bereichen haben Schweizer Baustellen noch grosses Potenzial. Insbesondere bei der Elektroinstallation und in der Gebäudeautomation werden die Vorteile der Vorfertigung sowie von steckerfertigen Installationen noch zu wenig genutzt.

L'hôpital cantonal d'Uri comme exemple modèle de préfabrication

Le nouveau bâtiment de l'hôpital cantonal d'Uri à Altdorf est un projet exemplaire et un modèle pour l'avenir. La société Leicom AG a choisi la voie de la préfabrication pour la régulation d’ambiance dans l’automatisation de ce bâtiment. Wieland Electric AG a entièrement préfabriqué et livré 91 coffrets de domotique. Cinq types de coffrets différents ont suffi. À ce stade, il est bien sûr intéressant de savoir ce qu'il faut en amont pour qu’un coffret préfabriqué et contrôlée puisse être installée sur le chantier. Daniel Herzog, chef de projet de l'entreprise Leicom AG, explique : "Tout d'abord, il faut un concept comprenant toutes les phases SIA du projet. Cela commence donc par la planification et s'arrête à la mise en service, ou à l'entretien. Les boîtiers standardisés doivent nous offrir un avantage à chaque phase. Nous avons déjà réalisé plusieurs projets de cette manière. Et chaque projet nous a permis d’apprendre davantage. Par exemple, où doivent se situer les interfaces entre les fournisseurs et nous en tant qu'intégrateur". Alors que Leicom dessinait auparavant elle-même les schémas de tels boîtiers, elle confie désormais ce travail à Wieland. Wieland ne se contente donc pas uniquement de fabriquer le boîtier, mais se charge également d'une partie de l'ingénierie.

Kantonsspital Uri als Modellbeispiel für die Vorfertigung

Ein mustergültiges Projekt und Modellbeispiel für die Zukunft ist der Neubau des Kantonsspitales Uri in Altdorf. Hier hat die Firma Leicom AG für die Einzelraumregulierung der Gebäudeautomation den Weg der Vorfertigung gewählt. 91 Raumautomations-Boxen hat Wieland Electric AG komplett industriell vorgefertigt und geliefert. Nur fünf unterschiedliche Typen waren dafür nötig. An dieser Stelle ist natürlich interessant zu wissen, was es im Vorfeld braucht, bis eine vorkonfektionierte und geprüfte Box auf der Baustelle installiert werden kann. Daniel Herzog, Projektleiter der Firma Leicom AG, erklärt: «Als Erstes braucht es ein Konzept mit allen SIA-Phasen des Projekts. Es fängt also bei der Planung an und hört bei der Inbetriebnahme, bzw. dem Unterhalt auf. Die standardisierten Boxen müssen uns in jeder Phase einen Vorteil bieten. Wir haben schon mehrere Projekte auf diese Art und Weise realisiert. Und wir haben bei jedem Projekt etwas dazugelernt. Zum Beispiel, wo die Schnittstellen zwischen Lieferanten und uns als Integrator liegen müssen.» Während Leicom die Schemata solcher Boxen früher noch selbst gezeichnet hat, beauftragt sie mit dieser Arbeit nun Wieland. Wieland fertigt also nicht nur die Box, sondern übernimmt auch einen Teil des Engineerings.

Une photo de Ronny Gasser et Sion Ivcec de Leicom AG Ronny Gasser (à gauche) et Simon Ivcec de Leicom AG échangent déjà sur le potentiel d'optimisation du prochain projet, afin que la préfabrication industrielle leur apporte encore plus d'avantages.

Conditions préalables à la préfabrication industrielle

Ronny Gasser, conseiller clientèle chez Wieland Electric AG, qui a encadré Leicom dans ce projet, explique pourquoi cette répartition du travail fonctionne mieux : "Lorsque Leicom crée un schéma, il ne contient aucune information pour notre processus de production spécifique et industriel. Lorsque nous, Wieland Electric AG, créons le même schéma avec nos outils, ces informations sont intégrées". Il s'agit par exemple d'indications sur la longueur du fil, la couleur du fil, l'embout à utiliser, etc. Ce n'est qu'avec ces indications que les collaborateurs de la production chez Wieland peuvent fabriquer la boîte de manière industrielle. Le taux d'erreur est ainsi proche de zéro.

Les modifications des schémas sont également beaucoup plus faciles à mettre en œuvre, car le processus de production est toujours directement impliqué. "Le nombre de bornes, de relais, de contacteurs, etc., tout est inscrit dans le schéma. Si le schéma est numérisé, ces informations peuvent être utilisées directement pour la production et le processus de commande. C'est l'avantage d'une production industrielle", ajoute Ronny Gasser. Wieland était également responsable de l'approvisionnement de tous les composants de la boîte. Leicom a fourni au prorata tous les composants de commande.

Voraussetzungen für die industrielle Vorfertigung

Warum diese Arbeitsverteilung besser funktioniert, erklärt Ronny Gasser, Kundenberater bei Wieland Electric AG, der Leicom in diesem Projekt betreute: «Wenn Leicom ein Schema erstellt, dann enthält es keine Informationen für unseren spezifischen, industriellen Produktionsprozess. Wenn wir als Wieland Electric AG mit unseren Tools das gleiche Schema erstellen, sind diese Informationen integriert.» Dazu gehören zum Beispiel Angaben zu Drahtlänge, Drahtfarben, der zu verwendenden Aderendhülse usw. Nur mit diesen Angaben können die Produktionsmitarbeiter bei Wieland die Box industriell fertigen. Die Fehlerquote geht damit gegen null.

Auch Änderungen an den Schemata lassen sich so viel besser umsetzen, weil der Produktionsprozess immer direkt involviert ist. «Die Anzahl Klemmen, Relais, Schützen usw., alles ist im Schema hinterlegt. Wenn das Schema digitalisiert ist, lassen sich diese Informationen für die Produktion und den Bestellprozess direkt nutzen. Das ist der Vorteil einer industriellen Fertigung», ergänzt Ronny Gasser. Wieland war auch für die Beschaffung aller Komponenten für die Box verantwortlich. Leicom lieferte anteilig sämtliche Steuerungskomponenten.

Processus de test simplifié

Après la production et le câblage chez Wieland, chaque coffret a encore été contrôlé dans la production et testé conformément aux normes CE. Ensuite, les coffrets n’ont pas été livrés directement sur le chantier, mais chez Leicom à Winterthur. "Nous avons testé à 100 % le bon fonctionnement et le câblage de chaque coffret avant le montage. Grâce à la préfabrication prête à brancher, nous avons pu le faire très facilement sur une plateforme de test créée pour ce projet", explique Daniel Herzog à propos de la suite du processus.

Sur le lieu de test, Leicom a pu charger respectivement le firmware et la mémoire flash dans chaque commande individuelle et vérifier le câblage correct de la commande ainsi configurée, y compris toutes les entrées et sorties comme les boutons-poussoirs et les vannes, à l'aide d'un logiciel de test spécial à l’échelle 1:1. Ce test a fait l’objet d’un protocole, le coffret a été étiqueté et ce n'est qu'ensuite qu'il a été livré sur le chantier. "Cette procédure nous permet d'exclure pratiquement toute erreur de configuration. Cela demande un peu plus de travail dans notre entreprise, mais cela se justifie sur le chantier lors de la mise en service. Il est important que tous les raccordements du boîtier soient enfichables et, si possible, codés par couleur afin d'éviter toute erreur de connexion. S'il y a eu des problèmes lors de l'installation ou de la mise en service, c'est plutôt du côté du câblage, c'est-à-dire chez l'installateur", ajoute Herzog. Simon Ivcec, ingénieur de projet de la société Leicom AG, qui a mis en service les installations GA à l'hôpital d'Altdorf, confirme également sur place que la mise en service s'est très bien déroulée.

«La production industrielle apporte de grands avantages. Nous pouvons continuer à optimiser le processus grâce à l'expérience acquise dans chaque projet» Daniel Herzog, Leicom AG

Vereinfachter Testprozess

Jede einzelne Box wurde nach der Produktion und Verdrahtung bei Wieland noch in der Produktion geprüft und CE-konform getestet. Danach gingen die Boxen aber nicht direkt auf die Baustelle, sondern zuerst zu Leicom nach Winterthur. «Wir haben jede Box vor der Montage zu 100 Prozent auf Funktionalität und Verdrahtung getestet. Dank der steckerfertigen Vorfertigung war dies für uns an einem Testplatz, der für dieses Projekt erstellt wurde, sehr einfach möglich», erklärt Daniel Herzog den weiteren Prozess.

Am Testplatz konnte Leicom die Firmware, bzw. den Flashspeicher in jede einzelne Steuerung laden und die so konfigurierte Steuerung inkl. aller Ein- und Ausgänge wie Taster und Ventile mit einer speziellen Testsoftware 1:1 auf die richtige Verdrahtung prüfen. Dieser Test wurde protokolliert, die Box beschriftet und erst danach auf die Baustelle geliefert. «Fehler in der Konfiguration können wir mit diesem Vorgehen praktisch ausschliessen. Es bedingt einen etwas grösseren Aufwand bei uns im Hause, dieser rechnet sich aber auf der Baustelle bei der Inbetriebnahme. Wichtig ist, dass alle Anschlüsse der Box steckbar ausgeführt sind, wo möglich noch farblich kodiert, damit nichts falsch eingesteckt werden kann. Wenn es Probleme gab bei der Installation bzw. bei der Inbetriebnahme, dann eher auf der Seite der Verdrahtung, also beim Installateur», ergänzt Herzog. Dass die Inbetriebnahme sehr gut verlaufen ist, bestätigt vor Ort auch Simon Ivcec, Projektingenieur der Firma Leicom AG, der die GA-Anlagen im Spital in Altdorf in Betrieb genommen hat.

«Die industrielle Fertigung bringt grosse Vorteile. Wir können den Prozess mit der Erfahrung aus jedem Projekt weiter optimieren.» Daniel Herzog, Leicom AG

Les boîtiers d'automatisation des pièces préfabriqués industriellement, dont un dessert plusieurs pièces à la fois, ont été placés dans le faux plafond de la salle de bains.

Afin de disposer de suffisamment de place pour le coffret d'automatisation du local dans le faux plafond, un prototype vide a été fabriqué au début du projet. Cela a permis de déterminer l'espace et les besoins d'installation ainsi que les points de fixation pendant la phase de gros œuvre et de les coordonner avec les autres corps de métier et l'architecte. Cela impliquait également de se projeter dans l'avenir, car les coffrets doivent être accessibles à tout moment pendant l'exploitation à des fins de maintenance, sans qu'il soit nécessaire de démonter à grands frais de nombreuses dalles de plafond. L'installateur ou le planificateur électrique ont également pu utiliser le prototype pour définir en détail comment ils souhaitaient installer et câbler ou concevoir les raccordements enfichables sur le coffret. Outre les nombreuses vannes et capteurs qui doivent être amenés sur le boîtier d'automatisation des locaux, l'alimentation des moteurs de stores en 3 × 400 V et l'alimentation en tension de 24 V pour la commande font également partie des quelques 25

Le potentiel de la production industrielle

Le projet de l'hôpital cantonal d'Uri à Altdorf illustre très bien où et comment la production industrielle peut contribuer à la réussite d'un projet d'automatisation. Lorsque les partis impliqués collaborent étroitement, partagent et complètent leur savoir-faire et leurs connaissances, il en résulte de meilleurs processus. Ceux-ci, ainsi qu'une installation sans erreur et une mise en service efficace et sans problème, sont les bases d'une mise en œuvre réussie, optimisée en termes de temps et de coûts, des projets futurs. En raison de la numérisation croissante de la planification, la préfabrication industrielle est devenue incontournable. Un éventuel surcroît de travail au niveau de la planification et de la préparation s'avère payant à plusieurs reprises pendant la phase de réalisation grâce à une installation plus rapide. Si l'on utilise en outre des câbles préfabriqués et enfichables, on peut à nouveau économiser un temps de montage précieux. Cela permet également d'éviter les erreurs de câblage sur le chantier. Altdorf montre la voie à suivre.

Das Konzept muss früh stehen

Damit für die Raumautomations-Box in der Hohldecke genügend Platz zur Verfügung stand, wurde zu Projektbeginn ein leerer Prototyp gefertigt. Damit konnten in der Rohbauphase der Platz- und Installationsbedarf sowie die Befestigungspunkte bestimmt und mit den anderen Gewerken sowie dem Architekten koordiniert werden. Dazu gehörte auch der Blick in die Zukunft, denn die Boxen müssen im Betrieb für Wartungszwecke jederzeit zugänglich sein, ohne dass viele Deckenplatten aufwändig demontiert werden müssen. Auch der Installateur bzw. der Elektroplaner konnten den Prototypen nutzen, um im Detail zu definieren, wie und in welcher Art sie die steckbaren Anschlüsse an der Box installieren und verkabeln bzw. gestalten möchten. Neben den zahlreichen Ventilen und Sensoren, die auf die Raumautomations-Box geführt werden müssen, gehören auch die Speisung der Storenmotoren mit 3 × 400 V und die 24-V-Spannungsversorgung für die Steuerung zu den rund 25 steckbaren Anschlüssen.

Industrielle Fertigung hat Potenzial

Das Projekt Kantonsspital Uri in Altdorf zeigt sehr schön auf, wo und wie die industrielle Fertigung zum Gelingen eines Automationsprojekts beitragen kann. Wenn die involvierten Parteien eng zusammenarbeiten, ihr Knowhow und Wissen teilen und ergänzen, resultieren daraus bessere Abläufe. Diese, sowie die fehlerfreie Installation und reibungslose, effiziente Inbetriebnahme, sind die Grundlagen für die erfolgreiche, zeit- und kostenoptimierte Umsetzung zukünftiger Projekte. Insbesondere aufgrund der zunehmenden Digitalisierung in der Planung führt wohl kein Weg an der industriellen Vorfertigung mehr vorbei. Ein allfälliger Mehraufwand in der Planung und Vorbereitung zahlt sich während der Realisierungsphase durch eine schnellere Installation mehrfach aus. Werden zudem vorkonfektionierte, steckbare Leitungen verwendet, kann weitere wertvolle Montagezeit eingespart werden. Dies verhindert auch Verdrahtungsfehler auf der Baustelle. Altdorf zeigt, wohin der Weg geht.

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