Industrie 4.0 mit Motion Centric Automation von Lenze

Es ist das Wunder unserer Zeit, dass es eine immer komplexer werdende Technologie ermöglicht, Maschinen zu entwickeln, die im Kontakt mit dem Menschen immer einfacher werden. Die Industrie schickt sich an, das was Apple mit dem Telefon vorgemacht hat, in ihrem Umfeld nachzumachen.

Was hat die Smart Factory mit Energieeffizienz zu tun? Letztere könnte sich zu einer Art Steigbügelhalter für die dezentrale Intelligenz und damit für Industrie 4.0 erweisen. Davon ist Dr. Thomas Cord, Leiter der Business Unit Automation bei Lenze, überzeugt: „In zehn Jahren wird es den einfachen Asynchronmotor für sich alleine nicht mehr geben“, erklärt er. „Schon aus Gründen der Energieeffizienz wird er immer mit einem Umrichter gekoppelt sein. In der horizontalen Fördertechnik etwa erwarten wir, dass einfache Frequenzumrichter direkt am Motor angebracht werden. Unser Smart Motor ist ja ein Beispiel dafür.“ Und mit den Umrichtern kommt automatisch Intelligenz in den Motor. Auf diese Weise ist das Henne-Ei-Problem gelöst: Denn wenn diese dezentrale Steuerungsintelligenz erst einmal vorhanden ist, wird sie auch genutzt. Die Daten aus dem Prozess, die in den Umrichtern anfallen, können dann der übergeordneten Steuerung zur Verfügung gestellt werden und dadurch helfen, all die Potenziale zu heben, die uns cyber-physikalische Systeme versprechen.

Ansprechende, ergonomische Bedienoberflächen mit allgemein verständlichen Gesten, wie Zoomen, Verschieben oder Drehen, bilden die Basis moderner Maschinenbedienung.

Umfangreiches Automatisierungsportfolio

Nun reichen ein paar Umrichter am Motor natürlich nicht aus, um ein komplexes Automatisierungssystem aufzubauen. Das wissen auch die Strategen bei Lenze in Aerzen. Um den Trend, dass Steuerungs- und Antriebstechnik zusammenwachsen, aktiv zu gestalten, hat Lenze in den vergangenen Jahren in Forschung und Entwicklung investiert und ein umfassendes Automatisierungsportfolio entwickelt. Der Fokus liegt dabei auf der Fabrikautomation, Motion Centric Automation nennt der Hersteller das. Heute hat Lenze ein komplettes System im Programm, von der Steuerung über verschiedene Antriebssysteme bis hin zu Motoren und Getrieben. Zudem bieten die Aerzener auch schlüsselfertige Automatisierung aus einer Hand an, ein Service, den vor allem kleinere und mittlere Maschinenbauer zu schätzen wissen.

Mit den Lenze FAST-Standard-Software-Bausteinen lässt sich eine modulare Maschinensteuerung ganz einfach entwickeln.

Die schönste Automatisierung verliert jedoch an Reiz, wenn die Maschine am Ende so komplex ist, dass der Bediener damit nicht mehr zurecht kommt. Die meisten kennen das von den Fernbedienungen der Videorekorder aus den 1990er-Jahren. Man sah schier die Play-Taste vor lauter Knöpfen nicht. Die Hersteller von Consumer Electronics haben gelernt – Fernbedienungen sind jetzt Rentner-tauglich. Den vorläufigen Höhepunkt in der einfachen Bedienung setzte Apple mit seinen Smartphones und Tablets, deren Bedienidee heute bei mobilen Geräten als Standard gelten darf.
Unweigerlich führen derart geniale Beispiele dazu, dass ein Maschinenbediener eine ähnliche Bedienphilosophie auch an seinem Arbeitsplatz erwartet. Mehr noch: Die immer komplizierter werdenden Arbeitsumfelder zusammen mit – global gesehen – einem geringeren Ausbildungsstandard erzwingen geradezu eine Nutzerführung, die den Menschen vor der Maschine unterstützt und ihm jederzeit genau das zeigt, was er gerade braucht.

Leistungsschau: Auf der Hannover Messe zeigte Lenze ein Exponat, in dem alle Technologien, vom Motor bis zum HMI, im Sinne von Industrie 4.0 zusammenarbeiteten.

Genau deshalb hat Lenze das neue Bediensystem v800 entwickelt. Dabei handelt es sich um ein multitouch-basiertes HMI-System mit einem einfachen Bedienkonzept für den Maschinenbediener und einer zugehörigen Visualisierung mit VisiWin 7. Die Industrie-PCs sind als Einbaupanels oder für eine Montage an einem Tragarm erhältlich. VisiWin 7 basiert auf den Microsoft-Technologien WPF und Windows Forms sowie auf HTML 5. Die Visualisierungssoftware enthält bereits vorgedachte Lösungen, die der Kunde an seine Bedürfnisse anpassen kann. Ansprechend gestaltete Bedienoberflächen mit ausgefeilter Ergonomie und allgemein verständlichen Gesten, wie Zoomen, Verschieben oder Drehen, bilden die Basis dafür. Zudem sind intelligente Diagnosefunktionen implementiert, die den Servicetechniker durch grafische Assistenzsysteme bei der Fehlerdiagnose und Reparatur unterstützen.

Topologieübersicht: Lenze bietet heute durchgängige Automatisierungssysteme von der Steuerungsebene bis in den Aktor hinein.

Unterstützung für das Engineering

Das Thema Software bekommt in der Maschinenentwicklung eine immer größere Bedeutung. Auch Lenze hat hier stark investiert, nicht zuletzt, um den Kunden beim Engineering zu unterstützen. Denn je einfacher die Bedienung wird, desto mehr Aufwand muss vorher in die Entwicklung investiert werden. Lenze bietet daher die Software „Fast“ (Feasibly Applicable Software Toolbox) an. Bis zu 80 Prozent des Software-Engineerings kann damit abgedeckt werden. Das ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Entwicklungszeiten für die Grundfunktionen, indem Technologiemodule verwendet werden, im Verpackungsbereich zum Beispiel „Abwickeln von Folie“. Die so gesparte Zeit kann dann in die Weiterentwicklung der Besonderheit der Maschine investiert werden. Und das ist es ja, wofür der Endkunde dann bezahlt.

Im Gespräch mit Dr. Thomas Cord, Lenze

Bedienung und Engineering einfacher machen
Aus Antriebstechnikern werden Automatisierer und aus Automatisieren werden die Treiber der vierten Industriellen Revolution – Industrie 4.0. ke NEXT war bei Lenze in Aerzen und sprach mit dem zuständigen Business-Unit-Leiter.

Dr. Thomas Cord ist bei Lenze verantwortlich für die Business Unit Automation, in der Automatisierungssysteme und Servoantriebstechnik zusammengefasst sind.

Herr Dr. Cord, was bedeutet Industrie 4.0 für Sie und für Lenze?
Bei Industrie 4.0 geht es um Produktion von kleinen Losgrößen, hochflexibel – aber das eben zu Bedingungen der industriellen Großserienfertigung. Die Maschinen, die man da braucht, müssen autark, selbst organisierend und intelligent sein. Das bedeutet aber auch: Industrie 4.0 bringt mehr Komplexität in die Maschine. Und der entscheidende Punkt, die entscheidende Herausforderung, vor der wir jetzt stehen – auch als Anbieter von Technologie für den Maschinenbau – ist es, diese Komplexität beherrschbar zu machen. Es geht nicht nur darum, sehr viel Technologie in die Maschine hinein zu bringen, sondern das auch handhabbar zu machen. Deswegen steht bei Lenze alles unter dem Schlagwort der Engineering-Effizienz. Wir wollen unseren Kunden helfen Engineering-Zeiten zu verkürzen, Engineering-Kosten zu reduzieren. Das ist natürlich gerade am Standort in Deutschland ein ganz, ganz entscheidendes Thema.

Das klingt ein bisschen wie die „iPhonisierung“ der Industrie. Alles muss simpel werden.
Ja, genau.

Ist das der Weg, den die Industrie beschreiten wird?
Ja – aus zweierlei Sicht. Erstens müssen in Zukunft auch Maschinen bedienbar sein wie iPhones oder Tablets. Und zweitens: Die Technologie, die wir unseren Kunden zur Verfügung stellen – also zum Beispiel einen Antrieb – auch der muss so einfach nutzbar und konfigurierbar sein wie ein iPhone.

Ist das wirklich das, was die Kunden wollen, Einfachheit? Das sind doch Techniker.
Die Welt ist immer noch komplex genug. Unsere Kunden achten da heute schon sehr genau drauf, auch weil sie in der Vergangenheit schlechte Erfahrungen gemacht haben. Bereits in den 80er-Jahren wurde der Begriff Computer Integrated Manufacturing geprägt. Das ist gar nicht so weit weg von Industrie 4.0. Viele dieser Zukunftsszenarien, die wir heute langsam realisieren wollen, sind damals schon durch den Markt gegeistert. Computer Integrated Manufacturing war aber kein Erfolg, weil es den Komplexitätstod gestorben ist. Ich denke heute – 30 Jahre später – sind die technologischen Voraussetzungen besser, viele Basistechnologien sind da. Aber ganz besonders wird es darum gehen, diese Technik auch einfach handhabbar zu machen.

Was meinen Sie, wie wird sich die Arbeit in den Werkhallen unter diesen Voraussetzungen ändern?
Wenn Sie sich überlegen, dass Maschinen intelligenter werden, dass Maschinen selbstorganisierend sein sollen, dann ist es eigentlich naheliegend, dass der Maschinenbediener in Zukunft eine ganz andere Aufgabe hat. Er hat einen sehr viel größeren Entscheidungsspielraum und muss die Produktionsprozesse steuern. Aber diese Entscheidungen, die er da dann treffen muss, die kann er nur treffen, wenn er eine Maschine auch effizient und einfach bedienen kann. Diese Technologien, die wir heute aus Smartphones und aus Tablets kennen – Multitouch, Gestensteuerung, die Art wie heute auf einem Tablet Informationen aufbereitet werden – die kann man auch für die Maschinenbedienung verwenden. Da haben wir mit unseren neuen HMI-Lösungen einen wegweisenden Schritt gemacht.

Wie kann man sich das vorstellen?
Aus meiner Sicht war die Bedienung der Vergangenheit durch Bildschirme mit vielen Knöpfen charakterisiert, ein wildes Labyrinth an Menüs, durch das sich der Bediener klicken musste. Dank einer verbesserten Ergonomie kann man aber Informationen so strukturieren, dass zum richtigen Zeitpunkt genau die Informationen dargestellt werden, die notwendig sind. Das stellt auch die HMI-Entwickler vor andere Herausforderungen. Themen wie Benutzerführung, Bildschirmgestaltung oder Assistenten, etwa als Unterstützung bei der Fehlerdiagnose, gewinnen eine neue Dimension. Wir arbeiten da mit Designberatern zusammen, weil der klassische Softwareentwickler das gar nicht leisten kann. Unseren Kunden bieten wir Hilfe im Engineering, indem wir eine Software-Toolbox anbieten, in der viele Funktionalitäten einer Maschine in Technologiemodulen vereint sind – von der Programmierung bis zur Visualisierung. wk