Mal kurz raus – und dann schnell wieder rein

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Offene Schnittstellen sind gefragt

So streng letztlich die Anforderungen bei der Konzeption von Modulen vor allem bei den Schnittstellen und der Software sind und so eng das Korsett im Engineering angelegt ist: Modularisierung lohnt sich – vor allem bei Standardfunktionen. OEM tun deshalb gut daran, ihre Maschinen schlüssig in Funktionseinheiten zu zerlegen, weil sie nur so in der Lage sind, wiederkehrende Aufgaben mit einer Lösung aus der Schublade zu bedienen. Diese Vorgehensweise spart zum einen Zeit für die Entwicklung und Testläufe. Zum anderen sinkt die Fehlerrate, weil standardisierte Funktionseinheiten bereits fertig entwickelt und erprobt sind.

Maschinen schneller ausliefern

Diese Arbeitsweise spart also Zeit – was sich in sinkenden Kosten genauso widerspiegelt, wie in einer höheren Wettbewerbsfähigkeit, weil Maschinen schneller zur Auslieferung kommen. Lenze fördert diese effektive Arbeitsweise, indem die für die Maschinenmodule in Frage kommende Antriebs- und Automatisierungslösung ebenfalls funktional modularisiert und skaliert ist. Modularisiert wird auf drei Ebenen: Mechanik, Hardware und Software.

Modularisierung im Bereich der Hardware bedeutet im Wesentlichen, Technik in einem Baukasten bereitzuhalten, die sich möglichst fein skaliert miteinander kombinieren lässt, um die Nachteile der genannten Überdimensionierung zu begrenzen. Die Studie von Quest Techno Marketing belegt diese Aussage, indem die Mehrheit der Maschinenbauer Lieferanten bevorzugen, die eine komplette, skalierbare Angebotspalette bieten, sich dabei auf Standardkomponenten fokussieren und beim Support auch die anwendungsspezifische Anpassung von Hard- und Software erwarten. Der letzte Punkt macht klar, dass Software ebenfalls zur Modularisierung zählt, zumal laut der Studie 92 % der befragten Maschinenbauer Softwarelösungen als wichtigen Wettbewerbsvorteil ansehen.

Ergänzendes zum Thema

Welche Rückschlüsse ziehen die Hersteller von Automatisierungstechnik?

Lenze geht mit Fast den Weg, Standardfunktionen von Antrieben wie elektrische Welle, Positionieren, oder Heben in miteinander kombinierbare Technologiemodule zu gießen. Was auf Seiten des Maschinenbauers gilt, zählt auch hier: Es geht darum, häufig wiederkehrende Standardfunktionen zu modularisieren und wiederverwendbar zu gestalten. Kein OEM wird sich in seinem Markt mit Standardfunktionen differenzieren können. Diese Aussage lässt den Rückschluss zu, Antriebstechnik einzusetzen, mit der sich der Standard schnell erledigen lässt – um damit mehr Zeit für die wirklich wichtigen Arbeiten zu erhalten. Lenze hat die Technologiemodule innerhalb von Fast zudem so aufgebaut, dass der Maschinenbauer sich eigene Module schreiben kann.

Während der geschilderte Ansatz sich auf vergleichsweise eng umrissene Maschinenfunktionen konzentriert, besteht die zukünftige Herausforderung der Modularisierung darin, diese ebenfalls standardisiert miteinander zu verknüpfen. Auf der horizontalen Ebene greifen hier von Lenze genutzte Kommunikationsstandards wie Ethercat oder Canopen. In vertikaler Richtung greifen dann Standards der PLC-Open sowie Pack-ML der OMAC. Die Modularisierung im Maschinenbau kann erst dann ihre gesamten Vorteile zeigen, wenn die Datendurchgängigkeit innerhalb einer Produktion wirklich sichergestellt ist – womit wir wieder bei Industrie 4.0 wären.

Hierbei wird es auch darum gehen, wie sich modulare Projekte künftig ohne aufwendige Softwareanpassungen realisieren lassen. Damit ein „Mal kurz raus – und dann wieder schnell rein“ eines Maschinenmoduls mit wenigen Klicks möglich ist, sind konfigurierbare Maschinenkonzepte gefragt. Je nach Ausführung eines Maschinentypen legt ein Konfigurator die endgültige Ausbaustufe fest, in dem Funktionalitäten und damit Module wahlweise zusammenstellbar sind. Auch Busarchitekturen müssen darauf vorbereitet sein.

Die Funktion „Optionale Teilnehmer“ hat Lenze jetzt in Ethercat integriert. Bei klassischen Feldbussystemen müssen Entwickler vorher wissen, welche Teilnehmer an Bord sind und auf welchem Platz sie sitzen. Das widerspricht aber der geforderten Flexibilität in einem modularen Maschinenbau. Fehlt nämlich ein Teilnehmer, geht der Bus auf Fehler, wenn er nicht entsprechend neu konfiguriert wurde. Das macht die Modularisierung in diesem Bereich so aufwendig. Mit dem Prinzip der optionalen Teilnehmer sind Maschinenbauer in der Lage, die größte Grundkonfiguration anzunehmen – und daraus durch Aus- oder Abwahl eine kundenindividuell abgespeckte Variante zu definieren. Dieses Verfahren spart Zeit und macht den Weg frei für virtuelle Maschinen inklusive einer virtuellen Inbetriebnahme.

Und wenn in einem Bus alle an ihrem Platz sitzen, dann bliebe noch die Frage des Fahrers zu klären, der sowohl die Richtung, als auch die Abfahrzeiten vorgibt. Modularität bei Industrie 4.0 heißt, dass es Stellen geben muss, die den Takt samt des einzig gültigen Zeitstempels vorgeben. Diese für eine synchrone Produktion unerlässliche Funktion wird bei Lenze über die Verwendung einer Ethercat-Bridge gelöst. Die Sync Bridge wird damit zur Instanz, die für alle auf die Uhr schaut.

Funktionen zu größeren Einheiten verbinden

Beispiele (siehe Kasten) zeigen, wo die Zukunft der Modularisierung hingehen wird – nämlich noch ganzheitlicher zu verknüpfen. Lenze arbeitet daran, Technologiefunktionen weiter zu größeren Funktionseinheiten zu verbinden. Auf diese Weise bilden dann antriebstechnische Einzeltechnologien im Verbund universell einsatzbare Maschinenmodule. Liegt der Fokus aktuell noch darauf, Motion-Control-Funktionen wie Kurvenscheiben, fliegende Sägen oder elektrische Welle als individuell anpassbare Standardbausteine ins Engineering zu integrieren, gehört bei Lenze die Zukunft den Maschinenmodulen. Gesprochen wird dann beispielsweise von fertigen Lösungen für ein Förderband, eine Siegelstation, einen kompletten Wickler oder einer Stanzeinrichtung.

Sägelinie „Is1“ mit Rundlaufkonzept: Portale drehen die Platten nach dem ersten Schnitt und transportieren sie über Bürstentische weiter. (Schelling)

Graben die Hersteller von Antriebs- und Automatisierungstechnik damit ihren Maschinenbaukunden durch die Ausweitung der Wertschöpfung mehr und mehr das Wasser ab? Natürlich nicht. Die Branche hat auf diese Weise auf jeden Fall die Möglichkeit – letztlich auch angesichts der Vorzeichen des Fachkräftemangels – aus der Not eine Tugend zu machen. Wenn bei der Modularisierung nämlich größer gedacht wird, öffnet sich der Weg, um zeitfressende Standardtätigkeiten einzusparen und damit mehr Luft zu haben, sich wirklich zu differenzieren. (ud)

SPS IPC Drives 2016: Halle 1, Stand 360

* *Kay Willerich ist Leiter Profit Center Controls bei der Lenze SE, Hameln.

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