»Geregelt fährt besser«

Interview – Leistungsfähige Werkzeuge und intelligente Regelungstechnik machen dem Maschinenbauer das Leben leichter. Dr. Olaf Rathjen, CEO Business Unit Motion Control Systems, sagt was Siemens dafür leistet.

10. April 2008

Herr Dr. Rathjen, dem Maschinenbau geht’s trefflich. Was ist der Beitrag Ihres Geschäftsbereichs?

Olaf Rathjen: Das Wichtigste sind leistungsfähige Werkzeuge, mit denen Maschinenbauer schneller zu ihrer nächsten Maschine kommen. Es geht eben nicht nur um die Produktivität der Maschine selbst, die immer mehr können und weniger Ausfallzeiten haben soll. Sondern die Maschinenbauingenieure erreichen mit leistungsfähigen Engineering-Werkzeugen eine immer größere Arbeitsproduktivität.

Wie werden diese Engineering-Werkzeuge eingesetzt?

Solche Tools erleichtern dem Maschinenbauer die Arbeit. Sie haben vor allem leicht verständliche Programmierumgebungen. Früher wurde der Steuerungscode in Assembler erstellt, heute in Hochsprache. Für jedes einzelne Element der Elektroausrüstung einer Maschine wurde aufwendig getrennt programmiert. Zunächst wurde der Code für die PLC, dann für das HMI und anschließend in einer völlig anderen Welt für den Antrieb, die Antriebsregelung und für die Umrichtersteuerung erstellt. Diese getrennten Welten hat Siemens durch TIA (Totally Integrated Automation) verbunden und erstmals eine Durchgängigkeit erreicht. Bestimmte Variablen, die an mehreren Stellen benötigt werden, werden einmal definiert und stehen dann im gesamten System zur Verfügung. Wir haben jetzt eine durchgängige Antriebswelt und mit Sinamics eine Antriebsplattform – die einen 50-Watt- genauso wie einen 50-MW-Motor antreibt. Programmiert und projektiert wird mit den gleichen Werkzeugen. Das ist eine riesige Zeitersparnis und Arbeitserleichterung für die Konstrukteure.

Lässt sich diese Arbeitserleichterung messen?

Das bedeutet je nach Größenordnung zwischen 10 und 30 Prozent weniger Aufwand. Die Durchgängigkeit hat einen weiteren Vorteil: Bisher musste der Anwender viele Daten und Variablen irgendwo zwischenspeichern, und in andere Programme kopieren. Was jetzt einmal definiert ist, bleibt in den anderen Teilen des Systems verfügbar.

Ist die Software modular aufgebaut und als Modul wieder einsetzbar?

Viele Teile solcher Ausrüstungsprojekte sind modular angelegt und wiederverwendbar. Ein Beispiel für fortschrittliches Software- Engineering haben wir auf der SPS/ IPC Drives gezeigt: die Drive Controle Charts (DCC). Wir können die Funktion eines Antriebssystems jetzt nicht nur auf Hochsprachenebene, sondern auf einer Objektebene programmieren. Hat sich der Maschinenbaukonstrukteur für die Regelungstechnik seiner Maschine entschieden, kann er deren Struktur jetzt objektorientiert abbilden. Dieses Werkzeug entlastet den Konstrukteur von der Detailarbeit. Da alle Bibliothekelemente vorhanden sind, braucht er nur noch die einzelnen Variablen zu verschalten: Das gesamtes Antriebssystem lässt sich mit diesem Tool einfach projektieren. Bei einer Walzstraße liegen zum Beispiel die Daten für die Walzgerüste vor, und darin sind als feste Parametersätze die einzelnen Motoren in einer bestimmten Größe dimensioniert. Mit diesen Angaben lassen sich bestimmte Genauigkeits- oder Gleichlaufeigenschaften für ein Antriebssystem visualisieren, um ein durchlaufendes Stahlband zu bearbeiten. Dazu gehören Regelungsalgorithmen, denn das Band wird im Produktionsverlauf immer dünner und muss immer schneller transportiert werden, um Vibrationen zu verhindern.

Das gab es früher auf einfacheren Ebenen doch auch schon?

Richtig, aber wir haben den Prozess jetzt mit dem leistungsfähigen Werkzeug Drive Control Chart komplett automatisiert. Die Arbeit des Ingenieurs wird dadurch immer produktiver und schneller. Seine Kreativität steht ganz im Mittelpunkt. Er kann sich jetzt mehr Gedanken zur Struktur der Regelungstechnik machen, wenn ihn die Durchgängigkeit von der leidigen Listenverwaltung entlastet. Die Generierung bis auf die Ebene der Stücklisten erfolgt automatisch. Der Markt hat darauf offensichtlich gewartet, wie die zahlreichen Anfragen nach dem leistungsfähigen Werkzeug zeigen. Schließlich kann der Konstrukteur mit dieser Entlastung mehr Maschinen in der gleichen Zeit bauen.

Rückt mit solch einem Werkzeug die einheitliche Steuerung für Elektrik, Hydraulik, Pneumatik näher?

Das ist denkbar. Bei uns stehen sicherlich die elektrischen Anwendungen im Vordergrund, aber das Prinzip passt auch auf nichtelektrische Aktuatoren. Regelungstechnisch lässt sich das in der gleichen Logik beschreiben. Statt Strom und Spannung geht es dann um Druck und einen bestimmten Durchfluss eines Mediums wie Luft oder Öl. Allerdings sehen wir in einigen Branchen, wie zum Beispiel im Kunststoffmaschinenbau den Trend: Weg vom Öl, weg von der Hydraulik hin zu elektrischen Antrieben. Für diesen Trend gibt es mehrere Gründe. Für Maschinenbetreiber ist es vorteilhaft, ein Betriebsmittel weniger zu betreiben. Hier spielen die Sicherheit und natürlich die Kosten eine Rolle. Außerdem erreichen heute zum Beispiel Torquemotoren Momente, die bis vor kurzem nur mit Hydraulik erreichbar waren.

Sie wollen mit dem neuen Technologie- und Applikationscenter in Erlangen mittelständische Kundenansprechen.Wie ist das bis jetzt gelaufen?

Wir machen im Geschäftsgebiet Motion Control Systems zum größten Teil Geschäfte mit Maschinenbauunternehmen, und davon ist der größte Teil mittelständisch. Daimler und VW sind zwar als Einzelne größere Kunden, aber mit Blick auf das Volumen kleiner im Vergleich zu den gesamten Maschinenbaukunden. Unsere Kundendaten zeigen, dass viele Familienunternehmen sind, mittelständische Gesellschaften und nur wenige Aktiengesellschaften. Zu diesen Maschinenbaukunden haben wir seit über 40 Jahren eine enge Partnerschaft. Mit unserem Technologie Application Center (TAC) wollen wir einen Schritt weiter gehen und Endkunden für Werkzeugmaschinen direkt erreichen. Dazu eignet sich unser breites Schulungsangebot bestens.

Wie wollen Sie es erreichen, den Automatisierer, den OEM und den Anwender in ein Boot zu kriegen?

Dieses Center hat eine Multiplikator-Wirkung, denn viele Händler bringen ihre Kunden zu unseren Schulungen mit. Wir haben in Deutschland 30.000 Teilefertigungsbetriebe auf unserer Kundenliste, und die kommen nicht alle nach Erlangen. Deshalb versuchen wir die Händler als ›Absatzmittler‹ zu erreichen und können dadurch die Botschaften an unsere Kunden vervielfachen. Die Schulungen bilden den Technologie- Teil des TAC. Im »Applikationsteil« des Centers gehen wir in die Tiefe, das heißt, wir öffnen den Schaltschrank im bildlichen Sinne. Im Applikationsteil arbeiten wir projektorientiert mit Maschinenbaukunden und erproben neue Entwicklungen und Anwendungen. Zum praktischen Testen und Entwickeln steht deshalb die ein oder andere besondere Maschine bis zu drei Monate im TAC.

Für Werkzeugmaschinen gibt es die Steuerung für weniger anspruchsvolle Anwendungen. Bieten Sie für Produktionsmaschinen vergleichbares?

Bei Werkzeugmaschinen ist die Bandbreite – von einfach bis komplex – größer als bei Produktionsmaschinen. Wir decken bei Produktionsmaschinen über eine skalierbare Systemtechnik die einzelnen Segmente ab. Bei den Werkzeugmaschinen ist die Spannweite wie gesagt so groß, dass wir eigene Produkte für jeweils unterschiedliche Marktanforderungen brauchen. Die Strategie greift. Der riesige Erfolg der Sinumerik 802D sl hat uns in dieser Dimension selbst etwas überrascht – die Philosophie geht auf ein klar zugeschnittenes Produkt für das spezielle Marktsegment.

Skalierbar ist zwar gut und schön, aber bedeutet doch meist, dass Kunden den ganzen Preis zahlen müssen, wenn sie nur die halbe Performance nutzen?

Mit Skalierbarkeit werden auch die Kosten für jeweils notwendige Performance optimiert. Einfache oder hoch komplexe Ausprägungen sind mit derselben Plattform machbar. Ein solches System lässt sich also optimal an die jeweilige Anforderung anpassen. Bei den Produktionsmaschinen bieten wir eine entsprechend einfach ausgeprägte Plattform, die das sogenannte ›Low- End‹ mit abdeckt. Auf der SPS/IPC/Drives haben wir dazu ein Produkt gezeigt: Simotion D410 ist die Simotion- Variante für Einachsantriebe, also ein Produkt für einfache Maschinen. Wir berücksichtigen dabei, dass es viele Servoanwendungen ohne Achsverbände gibt. Damit lassen sich auch mehrere Einachsgeräte über Profinet koppeln.

Haben Servoantriebe Vorteile gegenüber mit Frequenzumrichtern geregelten Antrieben?

Ja. Durch die Regelung kann genauer verfahren werden und es wird weniger Energie verbraucht. Energieeffizienz heißt nicht nur, weniger Verluste durch Abwärme. Durch die bessere Regelungstechnik lassen sich der Antrieb oder die gesamte Maschine energieeffizienter betreiben. Nur ein- und ausschalten ist ein unintelligentes Vorgehen. Vergleichbar mit einem Auto, das nur im Stand- oder Vollgas betrieben werden kann. Geregelt fährt eben besser. Die Servotechnik optimiert den Energieeinsatz durch die Regelung der Antriebe. Leistungsfähige Werkzeuge und intelligente Regelungstechnik ermöglichen es also, Maschinen kostengünstiger zu betreiben.

Peter Schäfer

Zur Person

Dipl.-Ing. Olaf Rathjen promovierte an der TU Braunschweig auf dem Gebiet der elektrischen Regelungstechnik.

Er leitete die Geschäftseinheit Automation Products von Siemens Canada. Nach verschiedenen Leitungsfunktionen bei Siemens A&D war er Mitglied der Geschäftsleitung der Region Nordrhein der Siemens AG in Köln und hier Leiter des Bereiches Automation and Drives. Seit Juli 2006 leitet er das Geschäftsgebiet Motion Control Systems. Seit Februar 2008 ist er CEO der Siemens Business Unit Motion Control Systems.

Erschienen in Ausgabe: 02/2008