Strategisch Vorteile nutzen

Forum - Keine Branche schöpft heute mehr Nutzen aus der Mechatronik als der Maschinenbau. Der Mechatronische Arbeitskreis der :K veranstaltet deshalb regelmäßig Foren zum Thema Mechatronik im Maschinenbau. Das 5. Forum fand im Oktober 2007 in Herborn bei der Firma Rittal statt.

11. Dezember 2007

Mechatronik sorgt auch dafür, dass das Rad nicht jedes Mal neu erfunden werden muss, denn keiner kann es sich leisten, jede Maschine vom kleinsten Teil an aufwärts immer wieder neu zu entwickeln. Viel sinnvoller ist es, wenn aus miteinander kombinierten Modulen verschiedenste Maschinentypen entstehen. Das klingt zwar abstrakt, ist aber kein Geheimnis, wie diese Veranstaltungsreihe des Mechatronischen Arbeitskreises immer wieder zeigt. Auf dem 5. Forum in Herborn bei der Firma Rittal wurden die Themen vertieft, die im Open Space der vorigen Foren diskutiert wurden ? in Esslingen bei Festo, in Blomberg bei Phoenix Contact, in Stuttgart bei Siemens und in bei Wittenstein in Igersheim.

›Etappen‹ auf dem Weg zur Mechatronik waren auf dem 5. Forum die Modularisierung, die Simulation sowie Test und Qualitätssicherung. Mechatronik funktioniert allerdings nur, wenn Maschinenbauer und Zulieferer sich als Partner verstehen, so ein Fazit der Veranstaltung. Friedemann Hensgen, Geschäftsführer Industrie-Elektrik bei Rittal, erläuterte in seiner Begrüßung den hohen Anteil des Wissenstransfers innerhalb der Mechatronik. Was die Eckpfeiler der Partnerschaft zwischen einem Anlagenbauer und seinen Lieferanten sind, schilderte Sebastian Schmidt, Fertigungsleiter bei Converteam. Nicht alles funktioniert reibungslos in dieser Beziehung. Das haben bereits Diskussionen auf vorigen Foren gezeigt. »An irgendeiner Stelle fehlt es immer, oft ist es der Software-Support bei kleineren Maschinenbauern«, beklagte sich ein Teilnehmer auf dem 2. Forum bei Phoenix Contact in Blomberg.

»Lieferanten müssen dort global präsent sein, wo auch wir aktiv sind. Der Anlagenbauer will heute vor Ort mit mechatronischen Komponenten versorgt werden. So können Lieferanten unser globales Wachstum stützen «, leitete Sebastian Schmidt seine Forderungen an die Lieferanten ein. Als Quintessenz des Verhältnisses zwischen Kunde und Lieferant im Zeichen der Mechatronik zitierte er eine einfache Erfolgsregel: »... dem Kunden immer mehr geben, als er erwartet.« Dem Anlagen bauer Converteam antworteten drei Zulieferer: Rittal, Lenze und Schunk. Wie sich die Zulieferer auf mechatronische Erwartungen einstellen, diesen Part haben Dr. Martin Lang für Rittal, Dr. Carsten Fräger für Lenze und Andreas Schuster für Schunk übernommen.

Die Lieferung vollständiger mechatronischer Teilsysteme ist dabei der erste Schritt, und die optimale Integration der Zuliefersysteme in die mechatronische Gesamtfunktion ist der nächste Schritt, formulierte Dr. Martin Lang von Rittal. Der Marktführer im Schaltschrankbau aus Herborn verfolgt dabei mehrere Ansätze: Über Produkte, die mechatronische Teilsysteme sind. Will der Kunde einen Großschaltschrank klimatisieren, kann er sich ein Klimagerät für den Schrank beschaffen und es dort mechanisch einbauen. »Unsere mechatronische Lösung ist zum Beispiel eine Schaltschranktür mit integriertem Klimamodul plus Controller für Regelung und Kommunikation. Mechatronische Lösungen entstehen auch in Kooperation mit führenden Systemlieferanten. Dazu Martin Lang: »Mit Siemens A& haben wir bei Daimler- Chrysler eine Bedienstation für die standardisierte Anlagenbedienung entwickelt.« Ziel dabei sei es, Wertschöpfungsketten mit dem Kunden zu schaffen. »Wir leisten dazu umfassenden Engineering Support für Maschinenbauer. Dazu gehört auch die Schaltschrankkonfiguration per Mausklick«.

Systematik der Mechatronik

Systematische Lösungen, die dem Kunden über Mechatronik das Leben erleichtern sollen, stehen auch in der Antriebstechnik ganz oben auf der Prioritätenliste. »Unsere Leistungen für Maschinenbauer sind zum Beispiel mechatronische Antriebslösungen für Produktion und Logistik, Systemlösungen aus abgestimmten Komponenten wie zum Beispiel Software, Steuerung, Frequenzumrichter, Motor und Getriebe. Wir projektieren auch mechatronische Systeme aus Steuerung, Regelung, Antriebstechnik und Sensorik«, zählt Dr. Carsten Fräger von Lenze auf. Denn aus Sicht des Maschinenbauers ist es zunächst eine mechanische Arbeit, die gebraucht wird. »Dazu müssen alle Komponenten mechatronisch zusammenarbeiten. « Am Beispiel eines Querschneiders, der in kontinuierlichen Produktionsanlagen Material vereinzelt, demonstrierte Fräger die mechatronische Antriebslösung.

Was Komponentenlieferanten durch den Einsatz der Mechatronik den Anlagen- und Maschinenbauern an Mehrwert bieten können, war auch das Thema von Andreas Schuster. Der Entwicklungsleiter von Schunk belegte an Beispielen, wie Mechatronik der Mechanik auf die Sprünge hilft. »Condition Monitoring ist ein Beispiel, wie Mechatronik die Leistung von Systemen verbessert.

Besser mehrmals verwenden

Das trifft zum Beispiel zu, wenn in einem Drehfutter der Spanndruck kontinuierlich über Funk überwacht wird«, sagte Andreas Schuster. Auch in Sachen Berechnung und Simulation können die Lieferanten ihren Kunden mechatronisch unterstützen. Denn durch Simulation lassen sich Funktion, Eignung und Eigenschaften bestimmen. Schuster: »Neben den mechanischen und physikalischen Parametern von Systemen werden zukünftig auch Antriebe und Regelungen in die Simulation integriert.«

Als eine Grundsatzfrage dieses sowie aller vorangegangenen Foren hat sich die Modularisierung und Wiederverwendbarkeit mechatronischer Software herauskristallisiert. Doch Modularisierung ist kein Kinderspiel. Dr. Thomas Blum, Vorstand von Wafios, schilderte in seinem Referat die Hürden auf dem Weg zu der einen, wiederverwendbaren modularen Steuerungssoftware. Wie kommt man eigentlich dazu und warum braucht man sie? Hier standen Wunsch und Wirklichkeit auf der Agenda. Thomas Blum brachte es auf den Punkt: »Der Weg zur modularen Software war nicht einfach und auch nicht immer geradeaus in einer Richtung ? wir sind sogar wieder einige Schritte zurückgegangen, als wir uns bereits am Ziel der Entwicklung glaubten.« Jörg Jaschke sprach über Modularisierung und Wiederverwendbarkeit von Software und erweiterte das komplexe Thema mit neuen Facetten: »Ein Schritt zur Modularisierung von Anlagen ist die modular aufgebaute Software.« Dabei sei eine Voraussetzung für die Modularisierung die mechatronische Standardisierung, zeigte er am Beispiel eine Faserstreumaschine. Bei komplexeren Maschinen, oder wenn der Kunde toten Code nicht erlaubt, könnten Module aus einer Bibliothek anhand eines Typenschlüssels zusammengestellt werden.

Maschinen modernisieren

»Allerdings fehlt bisher noch eine praktikable Lösung der Systemanbieter, um dies effizient zu leisten«, schränkte Jörg Jaschke diese Option ein. Ein wichtiger Teil seiner Wegbeschreibung zu den Modulen war unter anderem der Strukturbaum der Gesamtanlage.

Simulation gilt heute als ein Mittel, auf das im mechatronischen Maschinenbau besser nicht verzichtet werden sollte. Denn nicht immer ist die Maschine perfekt: Manchmal ist sie überholt und schlecht ausgestattet. Warum das oft so ist und welche Erfahrungen er damit gemacht hat, schilderte Jörn Linke, Bereichsleiter After Market Business bei Voith Paper in Krefeld. Sein Beispiel war der Umbau von Rollenschneidern. Voith Paper hat circa 2.500 dieser Maschinen am Markt, von denen viele schon seit Jahrzehnten im Einsatz sind. »Der Modernisierungsaufwand ist entsprechend hoch: Um Abläufe zu optimieren, muss eine neue Steuerung oder neue Mechanik in die Maschine und es sind aktuelle Sicherheitsanforderungen zu beachten, und die Maschine muss auf größere Tonnage eingestellt werden«, schilderte Jörn Linke den Aufwand, den ein Maschinenmodernisierer betreiben muss. Dass das Umbauen eine höchst anspruchsvolle Arbeit ist, war dem Publikum nach wenigen Minuten klar. »Wir haben es mit unterschiedlichen Maschinengenerationen zu tun, mit Mechanik und Elektrotechnik, die teilweise aus den 80er- und 90er-Jahren stammt.«

Höchste Performance

Die äußerst kurzen Stillstandszeiten fordern dabei höchste Performance vom Maschinenbauer, denn Rollenschneider sind beim Kunden rund um die Uhr im Einsatz. »Mechanische und elektrische Komplettumbauten werden mit kurzen Stillstandszeiten von sieben bis zehn Tagen vorgenommen. Deshalb haben wir ein Projekt mit dem Ziel entwickelt, die Inbetriebnahmen durch Mechatronik zu verkürzen. Um diesen Herausforderungen gerecht zu werden, haben wir uns daher für virtuelle Inbetriebnahme mit Simulation entschieden«, erläuterte Jörn Linke. Die Maschine wird mithilfe eines Simulationsmodells dargestellt. Bestehende mechatronische Systeme müssen ständig auf höchste Qualität getestet werden. Wie das in der täglichen Arbeit bei Trumpf funktioniert, zeigte Uwe Bockermann den Forumsteilnehmern. Denn nicht alles, was mit gutem Willen und noch besserer Technik zusammengebaut wird, funktioniert. Wilhelm Grabbe leitet den Maschinenbau bei Phoenix Contact. Der Sondermaschinenbauer im stark »Elektroniklastigen« Hause formulierte seine Erfahrungen zur mechatronischen Organisation. »Die mechatronische Organisation muss die klassische Aufteilung der Disziplinen ablösen, die Unternehmensleitung muss Rückendeckung geben ? und alle müssen früh- und rechtzeitig am runden Tisch sitzen,« forderte Wilhelm Grabbe, »denn die meisten Projekte in der Mechatronik scheitern nicht an der Technik, sondern an mangelhafter Organisation.«

Erschienen in Ausgabe: Wer macht was?/2008