Service via Mechatronik

Dr. Siegfried Russwurm - Der Chef von Motion Control Systems zeigt viel Antrieb, seine Technik am Markt durchzusetzen. Nicht nur im Hause Siemens A&D gilt sein Geschäftsgebiet als kreative Ideenschmiede.

01. Juli 2005

Verlegt Siemens A&D Forschungs- und Entwicklungs-Aktivitäten ins Ausland?

Wir befinden uns in der angenehmen Position, dass wir viel mehr Ideen haben als Menschen, die diese momentan realisieren können. Deshalb werden wir neue Projekte in Richtung F&E überall dort realisieren, wo das schnell und kosteneffizient möglich ist, und wo wir kreative und technisch gut ausgebildete Menschen antreffen. Dabei stellt sich eher die Frage, an welchen zusätzlichen weltweiten Standorten wir forschen und entwickeln ob wir bestehende Aktivitäten verlagern, ist viel weniger von Belang.

Andere sparen. Haben Sie das Geld für große Investitionen in F&E?

Für sinnvolle Innovationen hat uns das Geld noch nie gefehlt. Mit der Tradition, in Innovationen zu investieren, machen wir weiter: Wir stellen heute Ingenieure in Deutschland ein, aber auch an Entwicklungsstandorten woanders in der Welt und wir sind dabei, neue Entwicklungsstandorte zu eröffnen. Denn exzellente Ingenieure gibt es auch in Ungarn, Indien oder China. Das heißt noch lange nicht, dass wir Deutschland den Rücken kehren. Unser Engagement im Ausland bereitet höchstens denjenigen Probleme, die so naiv sind zu glauben, Siemens müsse sich allein auf den Standort Deutschland beschränken.

Welche Schwerpunkte setzen Sie für Produkte und Lösungen aus dem Bereich Motion Control?

Eins unserer Hightlights ist das Thema Mechatronik. Wir nutzen mit diesem Schwerpunkt die Chancen, die entstehen, wenn mechanische Komponenten von den Möglichkeiten der Automatisierung profitieren. Schließlich gehören zur Mechatronik auch unsere Erfahrungen mit der Simulation von Maschinen und Anlagen.

Gesamtheitliche Simulation läuft bei uns unter dem Stichwort Mechatronikberatung. An diesem wichtigen Schwerpunkt arbeiten wir für unsere Kunden.

Mechatronik ist ein schillernder Begriff. Was steckt hinter Ihrer Mechatronikberatung?

Das ist eine Beratungsleistung für unsere Kunden. Unsere Leistung liegt darin, dass wir unser Automatisierungs-Know-how mit dem Maschinenbauer-Know-how des Kunden zusammenbringen. Das bedeutet: wir haben eine Gruppe von Simulationsspezialisten, die mit dem Maschinenbauer die Konstruktion und Funktionsweise der neuen Anlage bespricht und plant.

Wie funktioniert nun Ihre mechatronische Beratung konkret?

Sobald ein Kunde eine neue Maschine konzipiert, können wir in die Planung einsteigen und ihn beraten. Bei der mechatronischen Beratung geht es uns nicht um die Abrechnung nach Stundensätzen, sondern um die Partnerschaft zu den Maschinenbauern.

Aus diesem Grunde läuft bei uns der Mechatronic-Support nicht als eine eigenständige Einheit oder als Profit Center, das versucht das finanzielle Ergebnis zu optimieren. Wir sehen in der mechatronischen Beratung eine Unterstützung der Kunden.

Was steckt konkret hinter der Kundenunterstützung?

Mechatronik bedeutet aus unserer Sicht eine gesamtheitliche Betrachtung der Maschine vor ihrem tatsächlichen Bau. Unser Ziel ist es, die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden der Maschinenbauer zu steigern, indem wir die Entwicklung und Konstruktion einer Maschine oder Anlage verkürzen, vereinfachen und verbilligen. Konkret: der Kunde muss keinen Prototypen erstellen und kennt die Potenziale seiner Maschine bereits vor dem Bau.

In welchen einzelnen Schritten erfolgt die mechatronische Unterstützung?

Wir fragen unseren Kunden relativ frühzeitig nach dem geplanten Maschinenkonzept. Darauf hin ermitteln wir beispielsweise, welche Schwingungsprobleme die Maschine voraussichtlich haben wird und erstellen ein digitales Modell der Maschine. Damit können wir konkrete Angaben über die Schwingungseigenschaften des mechanischen Aufbaus machen. Anschließend integrieren wir die Regelungstechnik unserer Antriebe, verarbeiten die Inputs aus dem CAD-System, und erhalten Informationen, wie sich die Maschine bewegen wird. Durch die Simulation eines Einzelteils, das auf dieser Maschine gefertigt wird, lässt sich nachvollziehen, welche Genauigkeit möglich ist noch bevor das erste Produkt mit der Maschine produziert wird.

Wie genau ist diese Simulation nach Ihrem mechatronischen Rezept?

Wir können mit unserer mechatronischen Beratung sehr genaue Aussagen über das Verhalten der Maschine treffen. Beim traditionellen Vorgehen wird die Maschine zunächst entwickelt, gebaut und anschließend automatisiert. Bei unserem ›mechatronischen Rezept‹ arbeiten Maschinenbau, Elektrokonstruktion und Engineering gemeinsam und zeitlich parallel zusammen. Das Modell umfasst also die mechanischen Komponenten sowie die Steuerungs- und Antriebstechnik. Mit diesen Informationen können wir also das gesamte System simulieren und in seinem Verhalten testen und optimieren.

Sind in der Hardware-Entwicklung noch große Fortschritte zu erwarten?

Die Hardware ist längst nicht perfekt. Hier schreitet die Integration voran. Heute haben wir nur noch ein Board für die Steuerung, die irgendwo in der Anlage verpackt ist. Auch in der Steuerungstechnik ist die Integration noch nicht abgeschlossen: Auf einzelne Chips entfällt ständig mehr Funktionalität, und in der Leistungselektronik gibt es Spielräume durch neue und veränderte Materialien. Heute setzen wir Silizium ein, bald werden Entwicklungen marktreif mit weniger Verlustleistung und Kühlungsproblemen. Ein Beispiel für Handlungsbedarf auf der Hardware-Seite sind Direktantriebsmotoren. Irgendwann hat man dann geglaubt, der Servoantrieb sei ausgereizt. Jetzt spielt die Direkt-antriebstechnik eine wich-tige Rolle in industriellen Applikationen. Am Anfang dieser Entwicklung stand der Linearantrieb, bis jemand auf die geniale Idee kam, den Linearmotor zum Torque-Antrieb ›rundzubiegen‹. Diese Entwicklung geht weiter.

Software legt doch ein ungleich höheres Entwicklungstempo als die Hardware vor?

Das ist sicherlich richtig. Aber auch in Sachen Software ist nicht absehbar, ob die vorgelegte Entwicklungsgeschwindigkeit anhält. Ein wesentlicher Aspekt ist die einfache Bedienbarkeit. Wir brauchen komfortable Oberflächen, und Werkzeuge, um komplexen Software-Strukturen einzusetzen. Technische Details müssen in unteren Ebenen abgedeckt sein, so dass der Anwender sich darum nicht kümmern muss.

Muss der Kunde also weniger Komplexität beherrschen?

In gewisser Hinsicht trifft das den Kern. Wir verpacken Funktionalitäten. Wenn ein Anwender eine Kurvenscheibe elektronisch abbilden möchte, kann er entweder einen strukturierten Text aufbauen, wie die Kurvenscheibe zu modellieren ist. Alternativ kann er im Engineering-System in einem festgelegten Menü des Cam-Tools der Punkt ›Kurvenscheibe‹ anwählen, und auf dem Bildschirm erscheint eine Kurvenscheibe. Die mathematische Modellierung dahinter ist zwar eine ganz andere, aber was zu sehen ist und womit man arbeitet, unterliegt der gewohnten Begrifflichkeit und dem Abbild der gewünschten Kurvenscheibe.

Kann der Anwender bei diesen Vorgaben noch eingreifen?

Das ist unterschiedlich. Wer in ›Kurvenscheiben‹ denken möchte, der kann mit dieser Darstellung arbeiten. Andere Anwender wollen mehr als die konventionelle Kurvenscheibe: Sie haben die Möglichkeit, eine Stufe tiefer in die Mathematik einzusteigen. Die Frage ist nur, wie groß die Bereitschaft ist, sich mit den entsprechenden Tools auseinanderzusetzen.

Die heterogene Tool-Landschaft macht dem Anwender das Leben nicht gerade leicht!

Der eine Anwender möchte seine Kurvenscheibe am liebsten zeichnen, ein anderer möchte davon eigentlich nichts wissen und scheut diese Mühe. Viele unserer Kunden bevorzugen eine Black Box. Sie sind an der Lösung interessiert, nicht am Inhalt. Andere wiederum möchten den Inhalt genau kennen. Diesen unterschiedlichen Anforderungen stellen wir uns, und deshalb entsteht manchmal der Eindruck einer stark heterogenen Tool-Landschaft.

Maschinen werden komplexer. Müssen Bediener deshalb zu Knöpfchendrückern degradiert werden?

Es gibt hier keine klare Antwort, dafür sind die einzelnen Industriezweige zu unterschiedlich. Im Werkzeugmaschinenbau entscheidet zum Beispiel in dreischichtigen Linienkonzepten die Qualifikation der Werker über die einfache Bedienung oder komplexe Programmierung. In der Nachtschicht arbeiten häufig angelernte Werker. Dann ist ein einfach handhabbares Interface unbedingt erforderlich. Auf der anderen Seite sieht die Steuerung mancher Fräsen für Werkzeug und Formenbauer keine Offline-Programmierung vor, da ein hochqualifizierter Spezialist an der Maschine steht. Er will an der Steuerung den Prozess bis in die kleinste Feinheit optimieren. Diese Variabilität muss abgestimmt auf die unterschiedlichen Bediener möglich sein, obwohl sich die Technik der jeweiligen Fräsmaschinen kaum unterscheidet.

Das ist die Philosophie der kaskadierten Konzepte, die sich durch den banalen Begriff des Schlüsselschalters treffend umschreiben lässt. Der Werker erhält mit seinem Schlüssel der Stufe 1 ein Interface, auf das er trainiert ist. Der Einrichter beherrscht den Prozess bis zur nächsten Stufe. Der Instandhalter schaltet einen Schritt weiter und kann tiefer eingreifen. Wichtig ist die Flexibilität, denn es gibt keine ideale Lösung, die für alle gut ist.

Kommt es nicht für alle auf eine adäquate Darstellung des Geschehens in der Anlage durch Software an?

Durch die Möglichkeiten der Informationstechnologie können wir das Leben für alle leichter machen. Eine 3-D-Darstellung auf dem Bildschirm hilft in der Regel, die Anlage besser zu verstehen. Wenn es die Programmierung eines Teils erleichtert, bieten wir die 3D-Simulation. Das Delta, das man dabei an Mehraufwand in der Hardware braucht, ist überschaubar. Ein Großer Bildschirm und ein leistungsstarker Prozessor sind heute kein Problem mehr. Mit Software kann man die Arbeit der Menschen erleichtern, um sie produktiver zu machen.

Gibt es ein definierbares ›Delta‹, das der Anwender mehr braucht, um diese Technik verfügbar zu machen?

Der Aufwand ist geringer als man glaubt aber es ist nicht umsonst. Man sollte hier nicht in die Falle laufen, und denken, was man nicht anfassen kann, darf nichts kosten. Software hat ihren Wert. Für Motion-Control-Entwicklungen arbeiten mehr Leute an der Software als an der Hardware.

Peter Schäfer

Erschienen in Ausgabe: 04/2004