Wettbewerbsfähig bleiben mit Digital Twin, Low-Code und Automatisierung
Simulation statt langem Testlauf
Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau steht unter Druck. Doch die Digitalisierung, insbesondere die Verzahnung von IT und OT, eröffnet neue Möglichkeiten, um trotz knapper Ressourcen wettbewerbsfähig zu bleiben. Wie sich das zum Beispiel mithilfe Automatisierungstechnik, eines digitalen Zwillings und Low-Code-Programmierung erfolgreich umsetzen lässt, haben ein Maschinenbauer, ein Ingenieurbüro sowie ein Technologiekonzern jetzt gemeinsam vorgemacht.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Der renommierte Maschinenbauer BHB Waschanlagen aus Holzmaden produziert seit 1983 Waschanlagen für Schienenfahrzeuge. Mit 20 Mitarbeitern steht das familiengeführte Unternehmen exemplarisch für den deutschen Mittelstand. Geschäftsführer Tobias Straub, der 2019 den Betrieb von seinem Schwiegervater und Firmengründer Dieter Bossler übernahm, kennt die aktuellen Herausforderungen: "Krise hin oder her, die Zeiten haben sich gewandelt. Wer heute ein wettbewerbsfähiges und für Fachkräfte attraktives mittelständisches Unternehmen führen möchte, muss bereit sein, sich technologisch weiterzuentwickeln. Gerade die Digitalisierung ist zu einer entscheidenden Kernkompetenz geworden." Der Maschinenbauingenieur hat die digitale Transformation zur Chefsache gemacht und in den vergangenen Jahren den Umstieg auf vernetzte Hardware und eine neue Softwarearchitektur vorangetrieben. Mit einer neuen Straßenbahnwaschanlage für die Verkehrsbetriebe Zürich erreichte diese Entwicklung nun einen vorläufigen Höhepunkt.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Straßenbahnen nachhaltig und effizient waschen
Die von BHB im Zürcher Stadtteil Oerlikon errichtete Straßenbahnwaschanlage zeichnet sich durch Effizienz und Nachhaltigkeit aus. Komplett mit Automatisierungskomponenten von Mitsubishi Electric ausgestattet, liefern acht Waschprogramme - angepasst an Fahrzeugtyp und Reinigungsintensität - bestmögliche Ergebnisse bei minimalem Ressourcenverbrauch. Gesteuert wird alles von der Kompaktsteuerung Melsec FX5U-64MR/DS. Neben der Aufbereitung von Brauch- und Regenwasser trägt vor allem die Antriebstechnik zur Ressourceneffizienz bei. Für Bürstenbewegung und Pumpenregelung setzt BHB auf Frequenzumrichter der FR-E800-Serie von Mitsubishi Electric. Im Unterschied zu Schütz- oder Relaissteuerungen erlauben sie eine flexible Motorregelung: Drehzahl und Drehmoment lassen sich exakt anpassen, wodurch Bürsten stets mit optimalem Druck arbeiten und Energie nahezu verlustfrei umgesetzt wird. Auch die Pumpen profitieren von der Frequenzregelung: Wassermenge und -druck (3bar an der Düse) bleiben stets im idealen Bereich und passen sich dynamisch an die Anzahl aktiver Sprührohre an. So erreicht die Anlage eine konstant hohe Reinigungsqualität bei geringem Energie- und Wasserverbrauch. "Oft ist es schon mit einfachen Mitteln möglich, das Automatisierungsniveau einer Maschine erheblich zu verbessern", betont Michael Brandecker, Vertriebsingenieur bei Mitsubishi Electric. "Gerade Frequenzumrichter bieten da ein großes Potenzial. Ohne viel zusätzliches Knowhow lassen sich Maschinen in Sachen Qualität und Betriebskosten attraktiver machen."
Vier statt zwei - erfolgreiches Waschwagen-Quartett
Die hohe Effizienz der BHB-Anlage in Zürich beruht nicht nur auf Wasser- und Antriebstechnik, sondern auch auf dem Aufbau der Waschhalle: Statt der üblichen zwei kommen hier vier schienengeführte Waschwagen zum Einsatz. An ihnen sind bewegliche Bürsten sowie Sprührohre für Wasser und Reinigungsmittel montiert, sie fahren rechts und links an der Straßenbahn entlang und übernehmen die Reinigung. Dank der vier Waschwagen konnte die Waschzeit im Vergleich zu anderen BHB-Anlagen deutlich reduziert werden. "Auch beim Straßenbahnbetrieb gilt: Zeit ist Geld", erklärt Straub. "Aber, und das war eine der besonderen Herausforderungen bei diesem Projekt, je mehr Waschwagen zum Einsatz kommen, desto komplexer sind auch die Abläufe und desto höher sind die Anforderungen bei Programmierung und Inbetriebnahme - zwei entscheidende Kostentreiber." Um die Herausforderung zu meistern, wandte man sich an das Stuttgarter Ingenieurbüro Atina. "Wir arbeiten schon lange vertrauensvoll mit Atina und Nawid Zarrabi zusammen", so Straub. "Von dort kam auch der Impuls, das Zürich-Projekt für den nächsten Schritt unserer digitalen Transformation zu nutzen." Mit deren Unterstützung setzte BHB nicht nur auf Low-Code-Programmierung, sondern nutzte erstmals auch einen digitalen Zwilling für die Inbetriebnahme.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Low-Code-Programmierung - 200 statt 4.000 Zeilen
Im Unterschied zur klassischen SPS-Programmierung kommt bei BHB nun eine leicht verständliche Skriptsprache für die Erstellung von Waschprogrammen zum Einsatz. Per Excel-basiertem Editor werden hierbei nur noch Befehle und Werte, etwa zur Positionierung der Maschine oder zur Öffnung von Magnetventilen, in eine Tabelle eingetragen, ohne Code zu schreiben. Anschließend lässt sich das fertige Programm als CSV-Datei exportieren und direkt in die Mitsubishi-Steuerung integrieren. "Für die Schnittstellen braucht es zwar weiterhin klassische Programmierung, alles andere erfordert keine SPS-Kenntnisse mehr", erklärt Nawid Zarrabi, der die Skriptsprache mit seinem Ingenieurbüro für BHB entwickelt hat. "Das reduziert den Aufwand erheblich, Anpassungen lassen sich schneller umsetzen." Die parametrierten Waschprogramme haben statt 4.000 nur noch maximal 200 Zeilen Text, was Lesbarkeit, Wiederverwendbarkeit und Fehlersuche erleichtert. Straub betont: "Auch Personen ohne Programmierkenntnisse können das Programm verstehen und Störungen beheben, ohne sofort einen Experten schicken zu müssen." Angesichts dieser Mehrwerte war der Ansatz auch für Mitsubishi Electric, auf deren SPS-Steuerung die Low-Code-Programmierung umgesetzt wurde, zu unterstützen. "Wir stellen unseren Maschinenbaupartnern Steuerungshardware zur Verfügung, die vereinfachte Programmierung ermöglicht", so Brandecker. "Anwender können dann ihr eigenes Tool nutzen, das auf ihre Anforderungen zugeschnitten ist. Das macht digitale Transformation zugänglicher - hier sehen wir unsere Verantwortung als Hersteller."
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Virtuelle Inbetriebnahme verkürzt Projektlaufzeiten
Neben der Low-Code-Skriptsprache nutzt BHB nun auch einen drei-dimensionalen digitalen Zwilling, der die Bewegungsabläufe der Waschprogramme exakt simuliert. Neue Parameter lassen sich direkt in der Simulation testen, umgekehrt können Werte für die perfekte Parametrierung eines Waschprogramms ermittelt werden. So lassen sich schon vor Bau der Anlage mögliche Probleme erkennen und Anpassungen gezielt vornehmen.
Ein Beispiel: Der digitale Zwilling simuliert die Durchdringung von Bürsten und Fahrzeug und zeigt, wie sich die Motorstromsignatur in Abhängigkeit von Bürstenanpressdruck und Fahrzeugkontur verändert. Diese Werte dienen dazu, die Regelalgorithmen der Bürstenantriebe bereits vor der Inbetriebnahme einzustellen. Das reduziert Fehlerquellen sowie die Zeit für Tests und Feinjustierungen. "Meine Kollegen und ich gehen mit einer ganz anderen Sicherheit auf die Baustelle, weil wir vorher wissen, dass es funktioniert", freut sich Straub. "Was früher mehrere anstrengende Wochen in Anspruch nahm, dauert heute nur noch wenige Tage. Wir bauen die Anlage auf und bis auf ein paar Kleinigkeiten läuft alles wunderbar. Und, da wir den normalen Betrieb kaum stören, ist das natürlich auch für unsere Kunden ein großer Vorteil." Die Anlage läuft direkt nach Aufbau weitgehend reibungslos, und der normale Betrieb der
Macht effizienter und attraktiver
Der digitale Zwilling, der künftig auch für weitere Projekte bei BHB genutzt wird, stammt ebenfalls von Atina und basiert auf der herstellerunabhängigen Simulationssoftware fe.screen-sim von F.EE. "Mit eigenen Modulen und CAD-Dateien haben wir eine hochgradig individualisierte Simulation erstellt, in der die drei Zürcher Straßenbahn-Typen sowie die mechanischen und elektrotechnischen Komponenten der BHB-Anlagen als virtuelle Zwillinge existieren", fasst Zarrabi zusammen. "Signale einer realen Mitsubishi-Steuerung können direkt an die digitalen Komponenten gesendet werden, sodass wir Programme und Inbetriebnahme bereits am Schreibtisch testen." Zwar lösen digitale Technologien nicht alle wirtschaftlichen Herausforderungen, doch das Beispiel von BHB, Atina und Mitsubishi Electric zeigt, dass es mit den richtigen Partnern möglich ist, effizienter und flexibler zu agieren. Mithilfe von Low-Code-Programmierung und dem digitalen Zwilling kann BHB nicht nur Maschinen mit kürzeren Inbetriebnahmezeiten liefern, sondern sich auch als attraktiver Arbeitgeber im War-for-Talent positionieren. Weniger Reisen und eine kreativere, 3D-gestützte Maschinenentwicklung sind besonders für junge Ingenieurinnen und Ingenieure überzeugende Argumente.
Partnerschaften als Schlüssel zum Erfolg
"Für uns ist es faszinierend zu sehen, was kreative Köpfe aus unseren Technologien alles herausholen können", freut sich Brandecker abschließend. "Wenn es gelingt, dass Hersteller, Systemintegratoren und Maschinenbauer ihr Knowhow bündeln und Entwicklungen so vorantreiben können, wie es uns im Fall der Waschanlage von BHB gelungen ist, dann muss es uns um den Wirtschaftsstandort Deutschland nicht bange sein."
Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau steht unter Druck. Doch die Digitalisierung, insbesondere die Verzahnung von IT und OT, eröffnet neue Möglichkeiten, um trotz knapper Ressourcen wettbewerbsfähig zu bleiben. Wie sich das zum Beispiel mithilfe Automatisierungstechnik, eines digitalen Zwillings und Low-Code-Programmierung erfolgreich umsetzen lässt, haben ein Maschinenbauer, ein Ingenieurbüro sowie ein Technologiekonzern jetzt gemeinsam vorgemacht.
Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.Der renommierte Maschinenbauer BHB Waschanlagen aus Holzmaden produziert seit 1983 Waschanlagen für Schienenfahrzeuge. Mit 20 Mitarbeitern steht das familiengeführte Unternehmen exemplarisch für den deutschen Mittelstand. Geschäftsführer Tobias Straub, der 2019 den Betrieb von seinem Schwiegervater und Firmengründer Dieter Bossler übernahm, kennt die aktuellen Herausforderungen: "Krise hin oder her, die Zeiten haben sich gewandelt. Wer heute ein wettbewerbsfähiges und für Fachkräfte attraktives mittelständisches Unternehmen führen möchte, muss bereit sein, sich technologisch weiterzuentwickeln. Gerade die Digitalisierung ist zu einer entscheidenden Kernkompetenz geworden." Der Maschinenbauingenieur hat die digitale Transformation zur Chefsache gemacht und in den vergangenen Jahren den Umstieg auf vernetzte Hardware und eine neue Softwarearchitektur vorangetrieben. Mit einer neuen Straßenbahnwaschanlage für die Verkehrsbetriebe Zürich erreichte diese Entwicklung nun einen vorläufigen Höhepunkt.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 11 (Oktober) 2025 - 22.10.25.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
