Interview mit Hartmut Pütz, Mitsubishi Electric, und Malte Stahnke, APT
"Modelleisenbahn für Erwachsene"
Mitsubishi Electric macht die Intralogistik intelligent. Dafür hat das Unternehmen den Prototypen eines neuen Lineartransportsystems vorgestellt, der in Zusammenarbeit mit der Firma APT GmbH entstanden ist. Das SPS-MAGAZIN hat mit Hartmut Pütz, Präsident Factory Automation bei Mitsubishi Electric Europe B.V. sowie Malte Stahnke, Geschäftsführer APT GmbH, über die Idee hinter dem neuen System, die gemeinschaftliche Umsetzung und die außergewöhnlichen Eigenschaften gesprochen.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Herr Pütz, bei Ihrem Auftritt auf der SPS IPC Drives 2016 haben Sie erstmals ein neues Transportsystem gezeigt, das in Zusammenarbeit mit APT GmbH entstanden ist. Was war die Initialzündung dafür, dass Mitsubishi Electric sich so konkret im Segment der Intralogistik engagiert?
Hartmut Pütz: Das ist schnell erklärt: Einige unserer Kunden sind sehr interessiert an einem intelligenten Transportsystem, wie wir es in Nürnberg vorgestellt haben. Bisher auf dem Markt verfügbare Lösungen sind jedoch eher eine Art Blackbox. Sie laufen für sich alleine bestimmt wunderbar, lassen sich aber weniger leicht in bereits bestehende Strukturen integrieren. Um diese Situation zu ändern, haben wir uns an den e-F@ctory-Alliance-Partner ATP GmbH gewandt, mit dem wir im Bereich Robotik und Handling schon einige Jahre zusammenarbeiten.
Und bei Ihnen, Herr Stahnke, ist die Idee gleich auf fruchtbaren Boden gefallen?
Malte Stahnke: So ist es. Das Ziel eines modularen und sehr flexiblen Transportsystems klang sehr gut. Schon in der ersten Diskussion war klar: Wir wollen auf keinen Fall in die Nähe dessen, was es schon auf dem Markt gibt. Im Ergebnis ist das Smart-Carriage-System letztendlich sogar eine Umkehrung davon. Unser erster technischer Proof of Concept hat einen guten Eindruck davon vermittelt, worum es geht und was das System leisten soll.
Durch welche Eigenschaften hebt sich das System denn von marktüblichen Lösungen ab?
Stahnke: Die Intelligenz der Transporteinheiten war von Beginn an ein zentraler Punkt. Denn bestehende Systeme mögen vielleicht zuverlässig und schnell sein, wirklich smart sind sie aber nicht. Auch die Möglichkeit, elektrische Energie auf den Laufwagen zur Verfügung zu stellen, ist außergewöhnlich.
Pütz: Neben der dezentralen Intelligenz in den Laufwagen liegen die zwei wichtigsten Designkriterien auf Offenheit und Skalierbarkeit: Unser neues System wird ausschließlich aus Standardkomponenten und -technologien aufgebaut. Die Antriebe und Steuerungen sind offen, wodurch sich andere Systeme problemlos anbinden lassen. Allein dass wir für das Smart-Carriage-System rund 20 Patente angemeldet haben, unterstreicht, wie ernst wir das Thema Alleinstellungsmerkmale nehmen.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Wie sind die Aufgaben in der Partnerschaft verteilt? Wer steuert was bei?
Pütz: Auch wenn das System später unter der Flagge von Mitsubishi Electric vertrieben wird, ist es tatsächlich eine gemeinsame Entwicklung. Alleine wären wir auch gar nicht in der Lage, ein solch komplexes System in solch kurzer Zeit marktreif zu machen. Darum wird der wesentliche Engineering-Aufwand von APT betrieben. Es gibt aber Backup von der Mitsubishi-Electric-Seite, sogar soweit, dass auch die Ingenieure im Entwicklungszentrum im japanischen Nagoya involviert sind.
Stahnke: APT übernimmt im Projekt all das, was über die standardisierten Komponenten von Mitsubishi Electric hinaus geht: Wir designen sowie produzieren die verschiedenen Elemente des Systems und schreiben auch die Software.
Kommt es dem System zu Gute, dass die beiden Partner hinsichtlich Unternehmensgröße und -strukturen sehr unterschiedlich sind?
Stahnke: Sicherlich. Obwohl APT nur gut 50 Mitarbeiter zählt, bieten wir ein breites Kompetenzspektrum. Aber damit suchen wir uns traditionell Nischen, in denen die großen Player nicht oder nicht gut spielen. Hier bringt die Zusammenarbeit im Rahmen der e-F@ctory-Alliance Vorteile für beide Seiten: Der Große bekommt Zugang zu neuen Märkten und spezifischem Know-how und der Kleine bringt eine ganz andere Kraft auf die Straße.
Welche Anwendungsbereiche und Branchen wollen Sie mit dem neuen System erreichen?
Pütz: Der primäre Zielmarkt liegt im Wesentlichen auf dem Secondary Packaging in der Lebensmittel-, Life-Science- und Konsumgüterindustrie. Hier wollen Hersteller die finale Verpackung eines Produkts erst so spät wie möglich im Prozess bestimmen. Daraus resultierend werden immer kürzere Umrüstzeiten gefordert.
Stahnke: Ziel war eine Lösung, mit der sich der Weg von der starren zur flexiblen Logistikkette gehen lässt. Mit unseren Smart Carriages kann der Anwender quasi auf Knopfdruck von einer Verpackung zur nächsten wechseln.
Pütz: Im Ergebnis ist das Transportsystem ein Modelleisenbahn-Baukasten für Große: Es gibt Geraden und Kurven, Weichen oder Einheiten zur Parallelverschiebung. In Summe lässt sich ein vollständiges 3D-System auf beliebig vielen Ebenen realisieren - komplett aus standardisierten Bauelementen, die man unkompliziert montieren kann.
Die Integration erfolgt aber weder über Mitsubishi Electric, noch über ATP, sondern über Dritte?
Stahnke: Das System wird als Mitsubishi-Electric-Produkt verkauft. APT tritt nach außen hin gar nicht in Erscheinung. Stattdessen verbinden Integratoren und Anlagenbauer die Komponenten via Plug&Play zu einem System - so, wie man es früher von der Märklin-Bahn gewohnt war. Dabei sind weder eigenständige Engineering-Leistungen nötig, noch eine spezielle Software-Expertise. Gegebenenfalls kann der Endkunde die Installation sogar selbst übernehmen.
Der smarte Ansatz spielt sich also schon bei Installation und Inbetriebnahme aus?
Pütz: Genau, das Prinzip der verteilten Intelligenz greift hier perfekt. Jede Transporteinheit hat eine eindeutige IP-Adresse, über die sie im Verbund kommuniziert. Sie kennt von Beginn an das komplette Anlagenlayout und weiß genau, wo die anderen Carriages gerade sind - Kollisionen und daraus resultierende Anlagenstillstände sind ausgeschlossen.
Stahnke: Auch bei Problemen anderen Ursprungs bietet der smarte Ansatz dem Anwender deutliche Vorteile: Nehmen wir den Worst-Case eines Stromausfalls in der Produktion. Die Ursache ist in der Regel in Minuten, wenn nicht Sekunden gefunden und gelöst. Dennoch dauert es einen halben Tag, bis die Produktionslinie wieder lauffähig ist. Denn u.a. muss man alle Laufwagen wieder auf Position bringen. Ein Smart Carriage weiß hingegen immer, wo es sich befindet, und meldet seinen Standort nach einem Neustart ggf. automatisch.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Wie kommt die einzelne Einheit zu ihrem spezifischen Auftrag?
Stahnke: Es gibt zwei Möglichkeiten: Bei Variante 1 wird dem jeweiligen Laufwagen von einer zentralen Instanz gesagt, welche Punkte er in welcher Reihenfolge anfahren soll. Die Smart Carriages bestimmen dann aber selbstständig, auf welcher Strecke sie fahren. Bei der zweiten Variante kommunizieren die smarten Einheiten nur noch untereinander und mit den Arbeitsstationen. Darauf basierend berechnen sie eigenständig den bestmöglichen Weg für ihren spezifischen Auftrag und sind komplett autark auf der Anlage unterwegs. Dann ist überhaupt kein übergeordneter Rechner mehr nötig.
Gibt es Grenzen, was die Anzahl der Smart Carriages oder deren Geschwindigkeit betrifft?
Stahnke: Die mögliche Anzahl der Transporteinheiten ist nicht begrenzt. Bezüglich der Geschwindigkeit ist das System aktuell bis 4m/s und Beschleunigungen bis 3G ausgelegt. Wenn man berücksichtigt, dass das Smart-Carriage-System ja nicht für den Einsatz in einer Maschine konzipiert ist, sondern dafür, beliebige Maschinen und Fabrikbereiche zu verketten, sind das sehr gute Werte.
Welchen Nutzen kann der Anwender aus der Energiezufuhr der Carriages ziehen?
Pütz: Gerade im Lebensmittelbereich müssen alle Parameter im Verpackungsprozess dokumentiert werden - z.B. dass ein transportiertes Produkt tatsächlich für einen vorgeschriebenen Zeitraum in einem vorgeschriebenen Temperaturprofil gewesen ist. Dadurch, dass die Smart Carriages Intelligenz und Energie an Bord haben, lassen sich entsprechende Temperaturfenster ganz einfach prüfen und an ein übergeordnetes System melden.
Stahnke: Bisher konnte der Anwender solche Prozesse meist nur innerhalb bestimmter Anlagen realisieren. Mit dem Smart-Carriage-System kann er Produktionsbereiche über den gesamten Prozess hinweg verketten und datentechnisch anbinden. Neben Sensoren lassen sich natürlich auch Aktorikelemente auf den Transporteinheiten einsetzen.
Es ist also möglich, Arbeitsschritte schon unterwegs zu erledigen?
Pütz: Ja, und deshalb geht das Potenzial das Smart-Carriage-System über bisherige Lösungen weit hinaus. Letztendlich ist der Anwender damit nicht nur in der Lage, Logistikprozesse in die Produktion zu integrieren, sondern auch umgekehrt: Produktionsprozesse in die Logistik. Der Warenfluss wandelt sich damit von der starren zur dynamischen Sequenz.
Stahnke: Unsere Carriages heben die Trennung zwischen schlauer Maschine und dummer Logistik auf. Auch Zubehörteile, die heute noch von außen an die jeweilige Maschinen gebracht werden, können mit den Werkstücken zusammen über ein und dasselbe System laufen. Letztendlich lässt die flexible Aufnahme der Carriages kaum Wünsche offen.
Pütz: Was die Einsatzmöglichkeiten angeht, werden die Grenzen eigentlich nur durch die Vorstellungskraft der Anwender gesetzt. Aufgrund des durchdachten Designs unterliegt das Systems quasi keinerlei Einschränkungen. Es wäre z.B. auch denkbar, einen Roboter auf den Laufwagen zu montieren und den üblichen Prozess - Werkstück kommt zur Arbeitsstation - einfach umzudrehen oder Werkstück und Roboter synchronisiert und parallel laufen zu lassen. Dann muss die Transporteinheit nicht mehr wie bei Pick&Place-Bewegungen üblich anhalten, damit der Roboter seine Aktion durchführen kann. Die Aktion findet stattdessen in voller Fahrt statt. Auch steuerungstechnisch gibt es Vorteile, denn Robotik und Motion Control können über ein und die selbe Plattform laufen.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Kann der Anwender auch seine komplette Fertigung auf Basis des Smart-Carriage-Systems gestalten?
Stahnke: Theoretisch ja. Welchen Umfang das System einnimmt, ist letztendlich nur eine Frage der Skalierung. Grundsätzlich spricht nichts dagegen z.B. ein komplettes Auto auf Basis unserer Carriages zu bauen. Wie gesagt: Das Designprinzip setzt keine Grenzen.
Welche kommunikationstechnische Anbindung nach oben hin gibt es beim Smart-Carriage-System denn?
Stahnke: Als Kommunikationsstandard setzen wir auf PackML und OPC UA. Entsprechend ist eine Anbindung an überlagerte Systeme gar kein Problem. Auch die horizontale Integration in existierende Infrastruktur kann sozusagen nicht standardisierter sein. Was nicht heißt, dass es nur bei diesen zwei Standards bleiben muss. Hier kommen früher oder später vermutlich weitere Anforderungen von Kundenseite hinzu.
Der Einsatz lokaler Intelligenz ist meistens auch eine Kostenfrage: Wie steht es hier um das Smart-Carriage-System im Vergleich zu Standardtransportsystemen?
Pütz: Mehrwert, wie ihn unser neues System leistet, hat natürlich seinen Preis - aber wir sind überzeugt, dass er ihn wert ist. Sicherlich wird es weiterhin Anwender geben, die mit konventioneller Logistik glücklich sind. Jedoch steigen in vielen Produktionen die Anforderungen rapide, sodass der kommerzielle Aspekt dort sowieso nur eine untergeordnete Rolle spielt.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Erstpräsentation und Proof of Concept hat das System bestanden. Wie sieht die weitere Timeline aus?
Pütz: Das nächste Level wird zur SPS IPC Drives im Herbst erreicht. Dann ist der Produktkatalog komplett: von den einzelnen Schienenkomponenten über die Smart Carriages selbst bis zur entsprechenden Automatisierungstechnik. Der Kunde wählt dann einfach die Bauteile aus, die er im konkreten Anwendungsfall braucht. Ein Konfigurator steht ihm dabei beratend zur Seite und erstellt parallel die Stücklisten.
D.h. Sie setzen ganz klar auf Software-Tools, um die Komplexität des Systems für den Kunden beherrschbar zu halten?
Stahnke: Ja, denn das System muss für den Endanwender einfach bleiben - er darf ja keine Angst davor haben. Unserem Plug&Play-Anspruch nach, muss er sich mit den allermeisten Parametern nicht aktiv auseinandersetzen.
Zielen Sie mit dem Smart-Carriage-System hauptsächlich auf Modernisierung und Retrofit ab?
Pütz: In den klassischen Märkten liegt das größere Investitionspotential klar im Brownfield-Bereich. Die aufstrebenden Märkte müssen sich hingegen nur selten den genannten Flexibilisierungsanforderungen stellen. Es wird also in den meisten Fällen darum gehen, das Smart-Carriage-System in existierende Infrastrukturen einzupassen. Mit Standards wie PackML oder OPC UA sorgen wir für eine unkomplizierte Integration, aber auch dafür, dass wir unsere Kunden bei den verschiedenen Schritten zu einem Industrie-4.0-System begleiten können.
Bisher wurde das Stichwort Industrie 4.0 nicht überstrapaziert. Beschreibt es aber nicht haargenau, was das Smart-Carriage-System leisten soll?
Pütz: Wenn man sich ernsthaft mit den zukünftigen Anforderungen beschäftigt, kommt der Gedanke, den wir mit dem Smart-Carriage-System treiben, eigentlich von ganz alleine. Deswegen stehen das technische Konzept und die Anwendungsmöglichkeiten für uns ganz klar im Vordergrund - Marketing-Buzzwords und hohle Phrasen müssen wir mit dem Smart-Carriage-System nicht belegen.
Durch welche Eigenschaften hebt sich das System denn von marktüblichen Lösungen ab?
Stahnke: Die Intelligenz der Transporteinheiten war von Beginn an ein zentraler Punkt. Denn bestehende Systeme mögen vielleicht zuverlässig und schnell sein, wirklich smart sind sie aber nicht. Auch die Möglichkeit, elektrische Energie auf den Laufwagen zur Verfügung zu stellen, ist außergewöhnlich.
Pütz: Neben der dezentralen Intelligenz in den Laufwagen liegen die zwei wichtigsten Designkriterien auf Offenheit und Skalierbarkeit: Unser neues System wird ausschließlich aus Standardkomponenten und -technologien aufgebaut. Die Antriebe und Steuerungen sind offen, wodurch sich andere Systeme problemlos anbinden lassen. Allein dass wir für das Smart-Carriage-System rund 20 Patente angemeldet haben, unterstreicht, wie ernst wir das Thema Alleinstellungsmerkmale nehmen.
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Mitsubishi Electric Europe B.V.
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 6 2017 - 19.06.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
