Smart Engineering and Production 4.0
"Wer nichts tut, wird irgendwann Probleme bekommen"
Das Thema Industrie 4.0 hat in der Automatisierungswelt ein neues Kapitel aufgeschlagen: Die hochintegrierte Fertigung von der kundenindividuellen Konfiguration eines Produktes über dessen Konstruktion bis hin zur Auslieferung beim Kunden ist das Ziel, das verfolgt wird. Mit Smart Engineering and Production 4.0 - kurz SEAP 4.0 - zeigten Eplan, Phoenix Contact und Rittal auf der Hannover Messe immer wieder praxisorientierte Lösungen, die am Beispiel der Fertigungsprozesse im Schaltschrankbau eines deutlich machen: Auf der Basis der empfohlenen Standards sind schon heute smarte Anwendungen mit hohen Effizienzgewinnen möglich. Auf der Hannover Messe hatten wir Gelegenheit, mit drei Geschäftsführern der beteiligten Unternehmen über SEAP 4.0 als Beispiel für angewandte Industrie-4.0-Technologien zu sprechen.
Bild: Eplan Software & Service GmbH & Co. KGSEAP steht für Smart Engineering and Production und trägt das Ziel der intelligenten Durchgängigkeit von Konstruktion und Produktion bereits im Namen. Die Partner Eplan, Phoenix Contact und Rittal demonstrierten unter diesem Titel auf der Hannover Messe 2018 zum dritten Mal eine durchgängige Lösung von der Konstruktion bis zum fertigen Produkt - selbstverständlich hochautomatisiert. Während der Hannover Messe hatten wir vom SCHALTSCHRANKBAU die Gelegenheit zu einem Interveiw mit den Geschäftsführern der drei beteiligten Unternehmen: Maximilian Brandl ist Vorsitzender der Geschäftsführung von Eplan. Roland Bent ist Mitglied der Geschäftsführung bei Phoenix Contact und Innovations- und Technologiemanagement sowie für Marketing und Entwicklung zuständig. Dr. Thomas Steffen ist Geschäftsführer Forschung und Entwicklung bei Rittal. Zunächst wollten wir wissen, welche Intention hinter SEAP steckt. Roland Bent erläutert: "Die Grundidee von SEAP ist zunächst einmal zu zeigen, wie sich der Schaltschrankbau, der heute ja in vielen Unternehmen immer noch ein handwerklich geprägter Arbeitsvorgang ist, industrialisieren lässt. Wir wollen damit zeigen, dass man die gesamte Produktion eines Schaltschrankes auf der Basis eines durchgängigen Datenmodells automatisieren kann. Konkret bedeutet das in der SEAP-Applikation: Konfiguration des Schaltschranks, Bestücken der Klemmleisten, mechanische Bearbeitung des Schaltschrankes über die Verdrahtung bis zum Bedrucken von Geräten im Schaltschrank und die Kennzeichnung im Schaltschrank."
Bild: Eplan Software & Service GmbH & Co. KGEffizienzsteigerungen im Schaltschrankbau
Es geht also zunächst einmal um Effizienzsteigerungen im Schaltschrankbau: "Wir sprechen hier von hohen Einsparpotenzialen von 40 Prozent für einen solchen Schaltschrank", erläutert Maximilian Brandl. Bei SEAP geht es aber um mehr als nur einen Messedemonstrator zu zeigen, ergänzt Steffen: "Wir haben uns auch zusammengefunden, um zu diskutieren und gemeinsam zu überlegen, was noch zu tun ist, um die Idee der integrierten Fertigung im Schaltschrankbau in die Praxis umzusetzen. Insofern ist SEAP als eine Arbeitsgruppe zu sehen. Wir entwickeln und realisieren gemeinsam Ideen, um diese über Messeevents zu kommunizieren und in unseren Kernmarkt zu tragen." Letzten Endes geht es also auch um die Erprobung und Empfehlungen von Methoden, Standards und Technologien, die durch die Arbeit der Plattform 4.0 entstehen. Bent dazu: "Wir zeigen die Anwendung des digitalen Zwillings, des einzelnen Produkts, eines konfigurierten Produkts und eines gesamten Schaltschranks. Dies beziehen wir in dem Messebeispiel auf den Schaltschrank. Die Art und Weise, wie wir diese Durchgängigkeit herstellen, ist aber für alle anderen Produktionsprozesse genauso anwendbar. SEAP zeigt also vor allem, dass auf Basis bestehender Standards (eClass, eClass advanced, Automation ML, OPC UA usw.) schon heute eine solche smarte Fertigung realisierbar ist." Damit sollen wie bereits erwähnt im Schaltschrankbau Effizienzsteigerungen von 40 Prozent und mehr möglich sein: "Die Einsparpotenziale sind sicherlich sehr individuell", erläutert Steffen. "Klar ist allerdings, dass die Zeitdauer einzelner Prozessschritte im Schaltschrankbau sehr hoch ist, weil die Tätigkeiten noch immer von einer manufakturellen Arbeitsweise geprägt sind. Durch die Nutzung von durchgängigem Engineering und Ableitung der Daten in die Produktionswelt sind Einsparpotenziale möglich, die häufig im oberen zweistelligen Bereich liegen. Man stellt eigentlich immer fest, dass es durchgehend sehr hohe Potenziale sind, die man in anderen Industrien gar nicht mehr heben kann. Im Schaltschrankbau ist das möglich."
Niemand ist eine Insel - schon gar nicht in der Welt der Industrie 4.0
Aber wie kam es überhaupt zu dieser Zusammenarbeit? Steffen erklärt das so: "Niemand bedient den Markt des Schaltschrankbaus - um in diesem Beispiel zu bleiben - komplett allein. Insofern ist es essentiell, dass man zusammenarbeitet und gemeinsame Lösungen findet, die sich dann durchaus standardisieren und verallgemeinern lassen." Und Brandl ergänzt: "Industrie 4.0 erfordert mehr Zusammenarbeit. Jeder realisiert, dass er alleine keine durchgängige Fertigung erreichen kann. Immer mehr Hersteller stellen fest, dass sie sich von ihrem geschlossenem System verabschieden und öffnen müssen. Das Thema Offenheit wird also immer wichtiger. Das passt übrigens sehr schön zum Messemotto der diesjährigen Hannover Messe 'Connect and Collaborate'." Die Zusammenarbeit mehrerer Unternehmen an einem Projekt in der Smart Production könnte wohl zum Wesensmerkmal von Industrie 4.0 werden. In der SEAP-Demo folgt die Aufgabenverteilung der jeweiligen Domain Expertise der Unternehmen. "Jedes der beteiligten Partnerunternehmen hat seine Stärken", erklärt Bent. "Erst in der Kombination entsteht eine intelligente und durchgängige Wertschöpfungskette, die dem Anwender viele Vorteile bringt. Beim Engineering kommen natürlich die Lösungen von Eplan zur Anwendung. Die ganze Thematik der Bearbeitung und Bereitstellung von Schaltschränken, der Schaltschrankmechanik, Kühlgeräte usw. wurde von Rittal übernommen. Phoenix Contact schließlich lieferte die elektrotechnischen Komponenten wie Klemmen, Kommunikation usw. samt den dazugehörigen Datenmodellen. Und der hauseigene Maschinenbau von Phoenix Contact hat die Anwendung schließlich gefertigt."
Das Potenzial der Standards?
Man darf bei SEAP nicht vergessen, dass es nicht vor allem darum ging, einen lauffähigen Demonstrator zu fertigen, sondern dieses mit den Methoden, Standards und Technologien zu tun, die mit den Empfehlungen der Plattform 4.0 konform sind. Bent beschreibt diesen Teil der Aufgabe so: "Für diese spezifische Applikation, die wir auf dem SEAP-Stand gezeigt haben, gibt es sicherlich viele andere Umsetzungsmöglichkeiten. Uns ging es aber von vornherein darum, auf Methoden zurückgreifen, die konform sind zu den Aktivitäten der Plattform 4.0. Unsere Erfahrungen im SEAP-Projekt zeigen inzwischen, dass der vorgesehene Weg wirklich ein riesengroßes Potenzial hat, sich als Standard auch für andere Anwendungsfelder durchzusetzen." Ein einfaches Beispiel von Maximilian Brandl zeigt, dass die Standardisierung, die durch den Weg hin zur Industrie-4.0-Durchgängigkeit erreicht wird, allen Beteiligten viele Vorteile bringt: "Wir arbeiten seit vielen Jahren mit zahlreichen SPS-Anbietern zusammen und haben mit den verschiedenen Firmen individuelle Schnittstellen programmiert, also mit ABB, B&R, GE, Omron, Rockwell Automation, Mitsubishi Electric, Schneider Electric, Siemens und wie sie alle heißen. Mittlerweile verwenden wir Automation ML als einheitlichen Standard. Das macht für uns die Arbeit viel einfacher, weil wir in einem Standardformat die Information wie Input/Output-Listen, Rekonfiguration usw. zur Verfügung stellen können. Aber das macht es eben auch für die vielen Anwender einfacher, weil sie genau wissen, wie die Implementierung einer SPS funktioniert. Und es funktioniert bei jedem Hersteller gleich! Das ist ein Riesenvorteil für die Projektierer - und für uns."
Bild: Eplan Software & Service GmbH & Co. KGNeue Möglichkeiten mit dem digitalen Zwilling
Die Durchgängigkeit des digitalen Engineerings endet jedoch nicht mit der Auslieferung des Schaltschranks beim Kunden. Das macht Roland Bent deutlich: "Irgendwann steht die fertige Anlage oder Maschine mit dem dazugehörigen Schaltschrank und dem ja bereits vorhandenen digitalen Zwilling beim Endbetreiber der Maschine. Auf Basis des digitalen Zwillings stehen in Zukunft deutlich mehr Möglichkeiten zur Verfügung als bisher. So könnte man beispielsweise den gesamten Service digitalisieren, denn die Dokumentation des Schaltschranks liegt digital vor. Das heißt, ich kann auch mit Augmented Reality im Störfall auf aktuelle Informationen genau dieses speziellen Schaltschranks zurückgreifen. Man kann dafür sorgen, dass zur Lebenszeit Veränderungen im Schaltschrank nachgepflegt werden über eine Neukonfiguration von Geräten zum Beispiel. Das ist ein ganz neues Potenzial, das bisher gar nicht so machbar war."
Es funktioniert in der Praxis
Für ein durchgängiges Engineering bis zum digitalen Zwilling werden zahlreiche Komponentendaten benötigt. Bei SEAP kommen diese über eCl@ss Advanced bzw. dem Data Portal von Eplan in das System. Fehlen an dieser Stelle notwendige Informationen, so ist zusätzliche manuelle Arbeit notwendig. Allerdings - darin sind sich alle Gesprächspartner einig - sei es nur eine Frage der Zeit. Brandl erläutert: "Unser Ziel ist es darauf hinzuwirken, dass alle Hersteller auf die Vollständigkeit der Daten ihrer Komponenten achten, beispielsweise 3D-Modelle usw., denn ohne 3D kann ich keinen virtuellen Schaltschrank abbilden, keine Kabeldrahtlänge berechnen etc. Es besteht große Übereinstimmung in der Industrie, dass es wichtig ist, diese Daten bereitzustellen. Und es gibt immer professionellere Prozesse, diese Daten auch automatisiert zu erstellen. Wir sind mit Eplan, Phoenix Contact und Rittal an dieser Stelle bereits sehr weit fortgeschritten."
Starten statt warten
SEAP ist also mehr als nur eine innovative und zeitsparende Applikation für den Schaltschrankbau, darin sind sich alle einig: "SEAP ist der Beweis, dass es funktioniert", sagt Bent abschließend: "Wir haben gezeigt, dass der digitale Zwilling unserer Produkte und der digitale Zwilling des Schaltschranks in einer technischen Semantik heute so ausreichend beschreibbar sind, dass man damit wirklich eine Produktion in all ihren Schritten steuern kann. Das ist schon mal ein sehr deutlicher Proof of Concept. Wie weit entspricht das jetzt der zukünftigen Struktur einer Verwaltungsschale der Industrie-4.0-Komponente? Auch das entwickelt sich natürlich weiter. Wir glauben, dass wir mit den Datenstrukturen, die wir hier definieren, einen ganz wichtigen Beitrag zu der Definition der Verwaltungsschale liefern können. Und das geht letztendlich nur über solche Testbeds, wie wir sie mit SEAP zeigen." Auch Brandl sieht die Zeit reif für den Einstieg: "Ich glaube, der größte Fehler, den man im Moment begehen kann, ist nichts zu tun. Ich würde jedem Unternehmen und jedem Unternehmer empfehlen: Greifen Sie sich Themen heraus, bei denen Sie heute einen konkreten Nutzen sehen. Nutzen Sie die Standards oder Ansätze, die bereits verfügbar sind und sammeln Sie daraus die Erfahrung, auf der man später aufbauen kann. Es wird nicht funktionieren, darauf zu warten, dass die gesamte Standardisierung durchgängig da ist, dass alle Komponentendaten durchgängig verfügbar sind, die man idealerweise gerne hätte, um seine Prozesse zu digitalisieren. Dann ist es zu spät." Das sieht auch Steffen so: "SEAP ist nicht nur ein Messe-Exponat, sondern immer auch eine Einladung zur Diskussion. Ich würde jedem Kunden empfehlen, sich damit zu befassen und - gespiegelt an seiner eigenen Situation - abzuleiten, was für ihn selbst passend ist. Das ist sehr individuell. Ich würde aber auch in jedem Fall sagen: Wer gar nichts tut, wird irgendwann in ein gravierendes Problem laufen." (kbn)n
Bild: Eplan Software & Service GmbH & Co. KGEffizienzsteigerungen im Schaltschrankbau
Es geht also zunächst einmal um Effizienzsteigerungen im Schaltschrankbau: "Wir sprechen hier von hohen Einsparpotenzialen von 40 Prozent für einen solchen Schaltschrank", erläutert Maximilian Brandl. Bei SEAP geht es aber um mehr als nur einen Messedemonstrator zu zeigen, ergänzt Steffen: "Wir haben uns auch zusammengefunden, um zu diskutieren und gemeinsam zu überlegen, was noch zu tun ist, um die Idee der integrierten Fertigung im Schaltschrankbau in die Praxis umzusetzen. Insofern ist SEAP als eine Arbeitsgruppe zu sehen. Wir entwickeln und realisieren gemeinsam Ideen, um diese über Messeevents zu kommunizieren und in unseren Kernmarkt zu tragen." Letzten Endes geht es also auch um die Erprobung und Empfehlungen von Methoden, Standards und Technologien, die durch die Arbeit der Plattform 4.0 entstehen. Bent dazu: "Wir zeigen die Anwendung des digitalen Zwillings, des einzelnen Produkts, eines konfigurierten Produkts und eines gesamten Schaltschranks. Dies beziehen wir in dem Messebeispiel auf den Schaltschrank. Die Art und Weise, wie wir diese Durchgängigkeit herstellen, ist aber für alle anderen Produktionsprozesse genauso anwendbar. SEAP zeigt also vor allem, dass auf Basis bestehender Standards (eClass, eClass advanced, Automation ML, OPC UA usw.) schon heute eine solche smarte Fertigung realisierbar ist." Damit sollen wie bereits erwähnt im Schaltschrankbau Effizienzsteigerungen von 40 Prozent und mehr möglich sein: "Die Einsparpotenziale sind sicherlich sehr individuell", erläutert Steffen. "Klar ist allerdings, dass die Zeitdauer einzelner Prozessschritte im Schaltschrankbau sehr hoch ist, weil die Tätigkeiten noch immer von einer manufakturellen Arbeitsweise geprägt sind. Durch die Nutzung von durchgängigem Engineering und Ableitung der Daten in die Produktionswelt sind Einsparpotenziale möglich, die häufig im oberen zweistelligen Bereich liegen. Man stellt eigentlich immer fest, dass es durchgehend sehr hohe Potenziale sind, die man in anderen Industrien gar nicht mehr heben kann. Im Schaltschrankbau ist das möglich."
EPLAN Software & Service GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in SCHALTSCHRANKBAU 4 2018 - 10.07.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.schaltschrankbau-magazin.de
