Develop³ Systems Engineering 01.2016

01 2016
Peter Lieber, Gründer und Inhaber,
LieberLieber Software
„Geschickt kombiniert,
führt die modellbasierte
Systementwicklung hin
zu Industrie 4.0.“
Anwendungen Seite 64
Interdisziplinäre Produktentwicklung in der Praxis
PLM-Dienstleister zum
Systems Engineering
Unternehmen Seite 22
Standard ReqIF kann
als Enabler dienen
Tools Seite 46
Titelstory Seite 56
Ein Netzwerk für
die Industrie 4.0:
OPC UA TSN
develop 3 systems engineering 01 2016 1

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2 develop 3 systems engineering 01 2016
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EDITORIAL
Industrie 4.0 ist und bleibt
ein herausfordernder Ansatz
„Das können wir schon lange!“, ist eine der meistgehörten Antworten in Industrie-
4.0-Diskussionen. Dass dem nicht so ist, wurde Anfang März anlässlich einer Pressekonferenz
von Siemens im Vorfeld der Hannover Messe deutlich. „In den vergangenen
Jahren haben wir mit großem Aufwand am Umbau unserer PLM-Lösungen gearbeitet,
um die für die Automatisierung wichtigen logischen Zusammenhänge in den Datenstrukturen
abbilden zu können“, berichtete Anton S. Huber, CEO der Siemens-Division
Digital Factory (S. 10). Dies zeigt deutlich, wie aufwändig es ist, die im Zuge von Industrie
4.0 geforderte digitale Durchgängigkeit zu erreichen, selbst wenn man wie Siemens
über Standbeine in Automatisierungs- und PLM-Welt verfügt. Wollen wir mit Industrie
4.0 aber wirklich die Herstellung kundenindividueller Produkte zu den wirtschaftlichen
Bedingungen der Großserienproduktion realisieren, ist diese digitale
Durchgängigkeit eine der entscheidenden Voraussetzungen. Sie muss zudem auch herstellerübergreifend
funktionieren und die in der Industrie anzutreffende Trennung zwischen
PLM- und Automatisierungswelt überwinden.
Es wird also nicht genügen, Maschinen, Anlagen und ganze Produktionssysteme nur
physisch miteinander zu vernetzen. Vielmehr müssen Angaben zur Herstellung eines
Produktes bereits dem digitalen Modell mitgegeben werden – und diese müssen von
den folgenden Produktionssystemen auch verstanden werden. Hier liegt noch eine erhebliche
Menge Arbeit vor allen, die sich im weitesten Sinne mit dem Produkt- und
Produktions-Engineering beschäftigen. Klar wird daran auch, dass es nicht mehr genügen
wird, sich in die eigene Disziplin zurückzuziehen. Digitale Durchgängigkeit fordert
die Zusammenarbeit nicht nur von Mechanik- und Elektrotechnik-Spezialisten,
sondern auch Softwareentwickler, Automatisierungsprofis und ITler werden aufeinander
zu gehen müssen, soll Industrie 4.0 gelingen. Klar wird daran auch, warum
das Computer Integrated Manufacturing (CIM) gescheitert ist: Der Aufwand für die Abstimmung
aller beteiligten Disziplinen und Systeme ist derart hoch, dass die Umsetzung
auch heute noch eine Herausforderung ist.
Tröstlich ist in diesem Zusammenhang, dass die Erfahrungen mit der disziplinübergreifenden
Zusammenarbeit im Systems Engineering genutzt werden können, wie
Peter Lieber, Gründer und Inhaber von LieberLieber Software (S. 64) berichtet: „Der
Weg hin zu Industrie 4.0 ist kürzer als gedacht – falls bereits verfügbare Methodiken,
Technologien, Werkzeuge und Standards der modellbasierten Systementwicklung geschickt
kombiniert werden.“ Mit der develop 3 systems engineering wollen wir Sie
über Wege und Möglichkeiten informieren – und freuen uns auch über Ihr Feedback.
Dipl.-Ing. Michael Corban
Chefredakteur
develop 3 systems engineering
michael.corban@konradin.de
develop 3 systems engineering 01 2016 3

Inhalt 01 2016
TITELSTORY
Protokoll OPC UA
wird mit TSN echtzeitfähig
In der Fabrikvernetzung spielt OPC UA als Kommunikationsprotokoll
eine wichtige Rolle bis hinauf in die Ebene
des Enterprise Resource Plannings (ERP). Bislang ist OPC
UA aber nicht echtzeitfähig – was sich in Verbindung mit
dem Time-Sensitive Networking (TSN) ändern könnte.
52
Gute (Vor-)Planung ist die halbe Arbeit:
Gewerkeübergreifend entstehen bei dem
Sonderanlagenbauer Höckh Anlagen für die
automatische Teilereinigung auf Basis einer
Eplan-Datenbank – zeitsparend und
fehlerfrei.
14
Serie „Industrie 4.0 – Update für die Produktion“:
Industrie 4.0 ist evolutionäre Weiterentwicklung, markiert zugleich
aber auch den Beginn einer neuen Ära.
46
Ohne Systems Engineering werden viele Produkte in Zukunft
nicht mehr zu entwickeln sein. Dafür wiederum ist
das Management der Anforderungen Dreh- und Angelpunkt
– und hier kommt der Standard ReqIF ins Spiel.
Menschen und Unternehmen
Meldungen
Gemeinsame Roadmap der Plattform Industrie 4.0 und des IIC ..... 6
Erste eigenständige Fraunhofer-Einrichtung in der Region OWL ..... 7
Labs Network Industrie 4.0 bildet neue Anlaufstelle ....................... 8
Nationales Referenzprojekt IT-Sicherheit in Industrie 4.0 ................. 9
Durchgängige Digitalisierung:
Brückenschlag von PLM zu Automatisierung nimmt Gestalt an ..... 10
Veranstaltungen/Publikationen
Gelungener Auftakt der Plattform Industrie 4.0 .............................. 11
Leserreise zu Italiens Edelschmieden ............................................ 12
Industrie 4.0 – Update für die Produktion:
Start der Serie der Konradin Mediengruppe ................................... 14
Die Digital Factory auf dem Weg
zum Industrial Internet auf der Hannover Messe ........................... 18
Köpfe: PLM-Dienstleister zum Systems Engineering
Cenit: „Industrie 4.0 bringt großes Momentum“ .......................... 22
Inneo Solutions: „PLM-System als zentrale Plattform“ ................. 24
TechniaTranscat: „Mittel- bis langfristig
ist eine integrierte Lösung anzustreben ......................................... 26
Systems Engineering im Fokus
Aus dem MES D.A.CH Verband:
Know-how-Transfer und Erfahrungsaustausch ............................... 28
Aus der Fachgruppe SE:
Mittelstand diskutiert Chancen des Systems Engineerings ........... 30
Aus der GfSE: Die Zukunft des Systems Engineerings
im Wettbewerb kennen und schätzen lernen ................................. 32
Methoden
SE-Glossar
Teil 5: Systems Engineering Return on Investment – oder:
Wie viel SE ist notwendig? ............................................................ 34
Serie
Teil 4:Technologiesprung per Mechatronisierung –
Praxisbeispiel Poppe + Potthoff Präzisionsstahlrohre .................... 36
Forschung
Model-Based Systems Engineering (MBSE)
in der Karlsruher Schule ................................................................. 38
4 develop 3 systems engineering 01 2016

56
Tools
Systementwicklung/CAD
Kooperationsprojekt „Smart Engineering and Production 4.0“ ...... 42
Product Lifecycle Management (PLM)
Digitale Transformation: Effizient entwickeln mit PLM und ERP .... 44
Anforderungsmanagement
Pilotprojekte von Daimler, Continental und AVL:
ReqIF-Standard als Enabler ............................................................ 46
Systementwicklung/Simulation
Erleichterte Modellentwicklung und Einbindung ............................ 49
Der disziplinübergreifende Ansatz ist Programm ........................... 50
Vorplanung/Systementwicklung
Gewerkübergreifendes Konstruieren
punktet bei der Vorplanung im Sonderanlagenbau ......................... 52
Anwendungen
Titelstory
Industrie-4.0-Kommunikation: Ein Netzwerk genügt –
Protokoll OPC UA wird mit TSN echtzeitfähig ................................ 56
Manufacturing Execution Systems (MES)/Leittechnik
Die Rolle der MES in der Industrie 4.0 ........................................... 60
IT-Infrastruktur
ESB-Business School der Hochschule Reutlingen
optimiert IT-Landschaft für Studierende per Virtualisierung ............ 62
Aus der Praxis des Systems Engineerings
Peter Lieber, Gründer und Inhaber, LieberLieber Software:
„Industrie 4.0 modellbasiert umsetzen“ ........................................ 64
Rubriken
Editorial ............................................................................ 3
Wir berichten über ........................................................... 11
Cartoon .......................................................................... 66
Vorschau ........................................................................ 66
Inserentenverzeichnis ........................................................ 66
Impressum ...................................................................... 66
– MES im Fokus –
Hannover Messe – Halle 7, Stand A17
Agenda:
Die geführte Besuchertour startet am Dienstag
auf dem Gemeinschaftsstand vom MES D.A.CH
Verband. Anschließend werden 7 Mitgliedsfirmen
auf ihren Ständen besucht. Eine gemeinsame
Mittagspause inkl. Bewirtung rundet die
Besuchertour ab.
Stationen der Besuchertour:
Ihr persönlicher Guide:
Angelo Bindi,
Continental Teves AG & Co. oHG
2. Vorstand MES D.A.CH Verband e.V.
Ihre Teilnahme ist kostenlos. Da die Plätze begrenzt
sind, melden Sie sich bitte heute noch online an:
www.besuchertour.mes-dach.de
Die ausführliche Agenda und weitere
Information develop finden 3 systems Sie online engineering unter: 01 2016 5
www.besuchertour.mes-dach.de

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
MELDUNGEN
Plattform Industrie 4.0: Kooperation mit dem IIC vereinbart
Gemeinsame Roadmap
Bei einem Treffen in Zürich haben sich Vertreter der Plattform Industrie 4.0 und
des Industrial Internet Consortium auf eine Zusammenarbeit geeinigt.
Bild: Bosch
Beim Treffen der Plattform Industrie 4.0 mit dem Industrial
Internet Consortium wurde das Zusammenspiel der beiden
Architekturmodelle RAMI und IIRA erörtert, um eine künf -
tige Interoperabilität der Systeme sicherzustellen
Dabei wurde das Zusammenspiel der beiden
Architekturmodelle RAMI (Referenzarchitekturmodel
für Industrie 4.0) und IIRA (Indus -
trial Internet Referenzarchitektur) erörtert,
um eine künftige Interoperabilität der Systeme
sicherzustellen. Zudem werden die beiden
Initiativen bei der Standardisierung
kooperieren und gemeinsame Testumgebungen
nutzen. Dafür haben die Vertreter eine
entsprechende Roadmap entworfen. Staatssekretär
Matthias Machnig, Bundesministe -
rium für Wirtschaft und Energie, dazu: „Wir
begrüßen die Kooperation beider Initiativen
als einen wichtigen Meilenstein in der internationalen
Zusammenarbeit von Unternehmen.“
Dr. Richard Mark Soley, Executive
Director des Industrial Internet Consortium,
hielt fest: „Wir wollen keine deutschen Standards,
wir wollen keine amerikanischen Standards
– wir wollen globale Standards.“ Und
Prof. Dr. Siegfried Russwurm, Mitglied der
Leitung der Plattform Industrie 4.0, CTO und
Mitglied des Vorstandes der Siemens AG,
ergänzte: „Wer glaubt, dass es eine Neuauflage
des Feldbus-Kriegs der 90er-Jahre gibt,
der unterschätzt unsere Lernfähigkeit.“ Das
Züricher Treffen wurde durch die Robert
Bosch GmbH und SAP, die jeweils Mitglieder
in den Lenkungsgremien beider Organi -
sationen sind, initiiert. Die in diesem ersten
Treffen zusammengekommene informelle
Gruppe wird ihre Arbeit bezüglich der Annäherung
des IIC und der Plattform Industrie
4.0 fortsetzen. Sie bestand aus Vertretern der
folgenden Unternehmen: Robert Bosch
GmbH, Cisco, IIC, Pepperl + Fuchs, SAP,
Siemens, Steinbeis Institute und Things -
Wise.
ik
www.plattform-i40.de
SmartFactory KL : ODVA-Maschinendatenmodell-Konzept einbezogen
Machbarkeitsnachweis zur Implementierung
VDI: Neues Gremium zur Entwicklung von Standards
Digitale Transformation
Bild: SmartFactoryKL
Prof. Dr.-Ing
Detlef Zühlke,
Executive
Chairman
von Smart-
Factory KL
Bosch Rexroth, Mitglied der
ODVA und der SmartFactory KL ,
integriert das Maschinendatenmodell
der ODVA in seine Smart-
Factory KḺ Produktionszelle. Prof.
Dr.-Ing Detlef Zühlke, Executive
Chairman von SmartFactory KL ,
gab dies bekannt und erläuterte,
dass der 2016-SmartFactory KḺ
Demonstrator einen Machbarkeitsnachweis
zur Implementierung
des Maschinendatenmodells
von ODVA enthält. Das
Modell ist das Ergebnis der
ODVA-Initiative Optimization of
Machine Integration (OMI), die
erstmalig 2011 in Zusammenarbeit
mit Sercos International und
der OPC Foundation bekanntgegeben
wurde. Die OMI-Initiative
konzentriert sich auf Techniken
zur Optimierung der Integration
von Fertigungsmaschinen in das
industrielle Ökosystem. Um
Standards in diesem Bereich zu
untersuchen und zu entwickeln
hat die ODVA eine Special Interest
Group für Maschinendaten
gegründet, zu deren Hauptmitgliedern
Bosch Rexroth, Rockwell
Automation und Schneider
Electric gehören. Gemeinsam
mit eingeladenen Experten der
OPC Foundation und von Sercos
International werden sie die Entwicklung
weiter voranbringen. ik
www.smartfactory-kl.de
Bild: VDI
Dr.-Ing. Kurt
D. Bettenhausen
ist Vorsitzender
des
neuen interdisziplinären
VDI-Gremiums
„Digitale
Transforma -
tion“
Dr.-Ing. Kurt D. Bettenhausen
wurde von dem neu gegründeten
VDI-Gremium „Digitale Transformation“
zum Vorsitzenden
gewählt. Das interdisziplinäre
Gremium habe das Ziel, die digitale
Transformation aktiv zu begleiten
und mitzugestalten; es
solle Standards setzen und die
Entwicklung geeigneter Rahmenbedingungen
unterstützen.
„Das Gremium sieht sich als
Impulsgeber und Kompetenzplattform,
in dem die interdisziplinäre
Zusammenarbeit gefördert
wird und gesellschaftliche sowie
politische Dialoge zu Chancen
und Risiken geführt werden“,
sagt Bettenhausen. Die digitale
Transformation steht für die Veränderungen,
die sich durch die
konsequente Anwendung der
Technologien Big Data, Cloud
Computing, Mobile Computing,
Cyber-physische Systeme, Internet
der Dinge sowie Vernetzung
ergeben. Insbesondere für die
zukünftige Wertschöpfung, die
Produktion, unsere Lebensqualität
und für unseren Wohlstand,
habe die Digitalisierung fundamentale
Bedeutung. Die digitale
Transformation selbst ist bereits
in vielen Verbänden und Organisationen
auf der Tagesordnung.
Dabei wurde das Thema bisher
jedoch häufig nur aus der jeweiligen
Perspektive betrachtet. ik
www.vdi.de
6 develop 3 systems engineering 01 2016

MELDUNGEN
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Fraunhofer IEM: Erste eigenständige Einrichtung in der Region OWL
Am Markt orientiertes Forschungsprofil
Aus der Fraunhofer-Projektgruppe Entwurfstechnik
Mechatronik in Paderborn wurde zu
Jahresbeginn das Fraunhofer IEM – die erste
eigenständige Fraunhofer-Einrichtung in Ostwestfalen-Lippe.
In den fünf Jahren seit der
Gründung erarbeiteten die Fraunhofer-
Wissenschaftler in Paderborn dafür ein am
Markt orientiertes Forschungsprofil auf Basis
einer starken Kooperation mit der regionalen
Industrie. Diese ist geprägt vom Maschinenund
Anlagenbau. „Unsere Forschung ist klar
am Bedarf der ansässigen Industrie orientiert“,
erklärt Prof. Dr.-Ing. Ansgar Trächtler,
Leiter des Fraunhofer IEM. „In OWL sind das
zumeist kleine und mittlere Unternehmen
mit ganz besonderen Voraussetzungen für
ihre Produktentwicklung. Ihnen können wir
konkrete Angebote machen und sind so
erster Ansprechpartner für den Mittelstand,“
so Prof. Trächtler weiter, der gleichzeitig auch
Vorstand am Heinz Nixdorf Institut der Universität
Paderborn ist, mit dem das Fraunhofer
IEM sein Forschungsprofil in enger Kooperation
entwickelt hat. Forschungsschwerpunkte
sind innovative Technologien im Kontext
Industrie 4.0 sowie Methoden und Werkzeuge
für die kosteneffiziente Entwicklung
von komplexen Systemen. Im Spitzencluster
Intelligente Technische Systeme Ostwestfalen-Lippe
(it’s OWL) ist das Fraunhofer IEM
als Forschungspartner und im Clustermanagement
aktiv. Dr. Roman Dumitrescu, Direktor
am Fraunhofer IEM und gleichzeitig
Geschäftsführer it’s OWL dazu: „Wir als
Fraunhofer IEM nehmen von Paderborn aus
bedeutende Rollen in großen Förderprojekten
des Bundes ein und leisten damit einen
erheblichen Beitrag, die Region OWL bundesweit
ins Bewusstsein zu rücken.“ ik
www.iem.fraunhofer.de
Bild: David Gense
Die Arbeit der letzten fünf Jahre hat sich gelohnt:
Dr. Roman Dumitrescu. Prof. Dr. Ansgar Trächtler
und Prof. Dr. Wilhelm Schäfer (Präsident Universität
Paderborn) freuen sich über die Eigenständigkeit
des Fraunhofer IEM
„Wann schicken Sie uns Ihr Produkt
zur Bemusterung mit Laser?“
Peter Scheidgen . Bluhm Systeme . Laser Anwendungstechnik
Laserkennzeichnung
Bluhm Systeme GmbH . 53619 Rheinbreitbach . www.bluhmsysteme.com . info@bluhmsysteme.com . Tel.: +49 (0)2224-7708-0
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MENSCHEN & UNTERNEHMEN
MELDUNGEN
Labs Network Industrie 4.0: Unterstützung für den Mittelstand
Neue Anlaufstelle
Siemens PLM Software: Systemsimulation
Unterstützung für Studierende
Die Unternehmen Siemens, SAP, Hewlett
Packard Enterprise, Giesecke & Devrient,
Deutsche Telekom und Festo haben Ende
2015 zusammen mit den Verbänden Bitkom,
VDMA und ZVEI das Labs Network Industrie
4.0 gegründet und vernetzen damit Industrie-
4.0-Testumgebungen in Deutschland. Ziel der
Gründungsakteure ist es, die Implementierung
von Industrie 4.0-Technologien für den
deutschen Mittelstand zu intensivieren und
die dazu notwendige Struktur der Praxistests
durch einen Trägerverein zu initiieren. Das
Labs Network wird als Erstanlaufstelle den
deutschen Mittelstand bei Fragen zur Entwicklung
von Industrie-4.0-Lösungen beraten
Bild: Labs Network Industrie 4.0
Gründungssitzung des
Labs Network Industrie
4.0 auf dem IT-Gipfel
sowie den internationalen Austausch darüber
fördern. Dazu wird ein Netzwerk an Test -
installationen geschaffen, in dem Unternehmen
für eine Vielzahl von Problemstellungen
Lösungsansätze entwickeln können. Dies ist
ein weiterer Schritt, der die Vorreiterrolle
Deutschlands beim Thema Industrie 4.0
sichern soll. Das Netzwerk ist firmenneutral
und ergänzt die Plattform Industrie 4.0 um
ein wichtiges anwendungsbezogenes Element.
Alle weiteren Mitgliedsunternehmen
werden den Gründungsmitgliedern gleichgestellt
sein. Sitz des Vereins wird Berlin. ik
www.lni40.de
Die LMS Imagine.Lab Amesim Student
Edition ist ein Softwarepaket, das an
Hochschulen kostenlos eingesetzt werden
kann. Damit ermöglicht es Siemens PLM
Software den Studierenden auf der ganzen
Welt, Erfahrungen mit der multiphysi -
kalischen Systemsimulation zu sammeln. Die
Hochschülerinnen und Hochschüler können
somit die Grundlagen der mechatronischen
Systemsimulation kennenlernen und praktische
Erfahrungen mit Werkzeugen machen,
die auch führende Industrieunternehmen
und Fachleute einsetzen. Zu diesem Zweck
können sie mit der Software Modelle von
multiphysikalischen Systemen erstellen,
berechnen und das Systemverhalten
analysieren. Zudem sind ein Webinar und
mehrere Video-Tutorials abrufbar, die unter
anderem bei den ersten Arbeitsschritten mit
der Software helfen sollen. Die Investition in
die Ausbildung künftiger Fachleute ist von
grundlegender Bedeutung für die Wirtschaft.
Siemens PLM Software ist es deshalb
wichtig, mit dieser Software einen Beitrag
dazu zu leisten und die fundierte theo -
retische Ausbildung mit praktischen Anteilen
zu unterstützen. ik
www.plm.automation.siemens.com
8 develop 3 systems engineering 01 2016

MELDUNGEN
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Wibu-Systems: Forschungsprojekt zur Abwehr von Cyber-Attacken
Werkzeugkasten zu Industrie 4.0
Profibus Nutzerorganisation: Rückblick und neue Anwenderworkshops
Erfolgreiches Jahr für die IO-Link-Gemeinschaft
Bild: IUNO
Offizielles Logo des IUNO, dem
Nationalen Referenzprojekt
IT-Sicherheit in Industrie 4.0
Insgesamt 21 Partner aus Industrie
und Forschung, darunter
Wibu-Systems, beteiligen sich
am „Nationalen Referenzprojekt
zu IT-Sicherheit in der Industrie
4.0“ namens IUNO, gefördert
vom Bundesministerium für
Bildung und Forschung. Das
Projekt läuft bis Ende Juni 2018
und eines der Ziele ist, die
vernetzte Produktion effektiv vor
Cyberangriffen und Spionage zu
schützen. Als Ergebnis soll die
mittelständische deutsche Industrie
einen umfassenden Werkzeugkasten
zu Industrie 4.0
erhalten und grundlegende Informationen
und Demonstratoren
nutzen, wobei IT-Sicherheit in
allen vertikalen und horizontalen
Wertschöpfungsketten integriert
werden wird. Die Partner haben
die Themen der Industrie 4.0 in
vier Anwendungsfälle und benötigte
Sicherheitskonzepte auf -
geteilt: kundenindividuelle Produktion
(Sichere Produktion),
Technologiedaten-Marktplatz
(Sichere Daten), Fernwartung/
Trusted Partner (Sichere Dienste)
und visueller Security-Leitstand
(Sichere Prozesse). Abhängig von
den Anforderungen werden
neue Lösungen entwickelt und
beispielsweise die Schutz -
technologie CodeMeter von
Wibu-Systems erweitert. Sie
wird dann in IUNO-Demonstratoren
integriert und für unterschiedliche
Zwecke genutzt.
Oliver Winzenried, Vorstand und
Gründer von Wibu-Systems,
erläutert: „Industrie 4.0 wird
Europas Wirtschaft voranbringen.
Die Voraussetzung für diesen
evolutionären Schritt in der
Industrie ist der Einsatz moderner,
für Industrie 4.0 geeigneter,
Schutztechnologien.“
ik
www.wibu.com
Das Jahr 2015 ging für IO-Link
erfolgreich zu Ende. Auf der SPS
IPC Drives präsentierten 39 Mitglieder
der Firmengemeinschaft
unter dem Motto „Enabler für
Industrie 4.0“ 170 Geräte und
Komponenten. Die verschiedenen
Sensoren, Aktoren, Master
und Dienstleistungen verdeu -
tlichen die Möglichkeiten der
leistungsfähigen Punkt-zu-Punkt-
Kommunikation. Diese überzeugen
immer mehr Unternehmen.
Dies zeigt sich sowohl an der
Mitgliederzahl, die in 2015 um
36 % auf aktuell 112 angewachsen
ist, sowie an der steigenden
Anzahl an installierten Knoten,
die die 3-Mio.-Marke deutlich
überschritten hat. Ende 2014
waren es noch 2,19 Mio. installierte
Knoten. Auch international
wächst das Interesse an IO-Link
stetig: Aufgrund der guten Besucherzahlen
der Anwenderworkshops,
die 2015 unter anderem
in den USA (Minnesota), Niederlanden,
Polen, Mailand und Prag
stattfanden, will die IO-Link-
Firmengemeinschaft das Erfolgskonzept
auch 2016 fortsetzen.
Der nächste Termin in Deutschland
steht mit dem 23. Juni in
Essen bereits fest.
ik
www.profibus.com
Auf der SPS IPC Drives präsentierten
39 Mitglieder der IO-Link Firmengemeinschaft
170 Geräte und Komponenten
Bild: Profibus Nutzerorganisation e. V.
„Mein e-effekt: ohne Medienbrüche
einfach mechatronisch konfigurieren“
Eine offene Architektur und zahlreiche Schnittstellen zu Expertensystemen machen EPLAN Engineering Configuration
zum perfekten Instrument für disziplinübergreifende mechatronische Konfiguration. Wir machen es Ihnen leicht, innovativ
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Besuchen Sie uns auf der Hannover Messe – Halle 6, Stand K16.
develop www.eplan.de
3 systems engineering 01 2016 9

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Bild: Siemens
Siemens: Erste Schritte auf dem Weg zu durchgängiger Digitalisierung erkennbar
Brückenschlag von PLM zu Automatisierung nimmt Gestalt an
Anton S. Huber treibt als CEO der
Siemens-Division Digital Factory die durch -
gängige Digitalisierung voran
MELDUNGEN
„Wir haben enormen
Aufwand in die Architektur
unserer Lösungen
gesteckt, um die für
die Automatisierung
wichtigen logischen
Zusammenhänge in
den Datenstrukturen
abbilden zu können.“
Seit der Übernahme des PLM-Anbieters UGS
2007 ist Siemens mit starken Standbeinen in
der PLM- und Automatisierungswelt eines der
Unternehmen, das insbesondere angesichts
der Industrie-4.0-Diskussionen die durchgängige
Digitalisierung realisieren kann. Der europäische
Marktführer für Automatisierungstechnik
hat sein Angebot für das Product Lifecycle
Management (PLM) durch weitere Übernahmen
nach und nach gestärkt, seit Kurzem gehört
auch der Simulationsspezialist für Strömungen,
CD-adapco, zum Portfolio. Strategisch
betont Siemens die Wichtigkeit eines
ganzheitlichen Ansatzes, der startend beim
Produktdesign über das Produktions-Engineering
bis zum Service reicht. Eine Bruchstelle
gab es aber nach wie vor: All die digitalen Daten
aus der PLM-Welt konnten bislang nicht
vollständig im Bereich der Automatisierung genutzt
werden – Stand heute beginnen die Automatisierer
mit ihren Programmiertools digital
gesprochen auf der grünen Wiese.
Dass es großer Anstrengung bedarf, diese
Durchgängigkeit zu erreichen, machte jetzt im
Vorfeld der Hannover Messe 2016 Anton S.
Huber deutlich, CEO der Division Digital Factory
von Siemens: „In den vergangenen Jahren
haben wir mit großem Aufwand am Umbau
der CAD/CAM/CAE-Lösung NX und des PLM-
Systems Teamcenter gearbeitet, um die für die
Automatisierung wichtigen logischen Zusammenhänge
in den Datenstrukturen abbilden zu
können.“ Ziel ist, alle (Software-)Produkte von
Siemens auf eine gemeinsame Basis zu stellen,
mit der der Bruch zwischen PLM- und Automatisierungswelt
geschlossen werden kann.
Schlagworte in diesem Zusammenhang sind
‚Closed Loop Manufacturing‘ und ‚Mechatronic
Engineering Chain‘ – mit anderen Worten:
PLM-Daten sollen über die Programmierung
der Steuerungen bis hinein in Manufacturing
Execution Systems (MES) genutzt werden
können und zurück! Erste Produkte dazu wie
einen Line Designer und einen Automation Designer
will Siemens in Hannover vorstellen. co
www.siemens.com/plm
Allianz Industrie 4.0 Baden-Württemberg: Weitere „Orte für Industrie 4.0“ ausgezeichnet
Innovative Konzepte im Unternehmensalltag
Telit: IoT-Fabriklösungen
Skalierbare Plattformen
Bild: Werma
Staatssekretär Peter Hofelich hat die Preisträger
der zweiten Runde des Wettbewerbs
„100 Orte für Industrie 4.0 in Baden-Württemberg“
ausgezeichnet. Insgesamt wurden
zwanzig Betriebe prämiert, die Industrie 4.0
erfolgreich im Unternehmensalltag umgesetzt
haben. Dazu gehören unter anderem
die Balluff GmbH, Carl Zeiss SMT GmbH,
MPDV Mikrolab GmbH, Robert Bosch GmbH,
Werma Signaltechnik GmbH + Co KG. sowie
Bei der Preisverleihung im Marmorsaal des
Neuen Schlosses in Stuttgart wurde unter
anderem die Werma Signaltechnik GmbH + Co
KG. ausgezeichnet: Anja Dannemann, Leiterin
Strategie und Vertrieb, Geschäftsführer
Matthias Marquardt und Peter Hofelich,
Staatssekretär im Ministerium für Finanzen
und Wirtschaft (v. l. n. r.)
das Fraunhofer IAO. Mit dem Wettbewerb
sucht die „Allianz Industrie 4.0 Baden-Württemberg“
nach innovativen Konzepten aus
der Wirtschaft, die mit der intelligenten Vernetzung
von Produktions- und Wertschöpfungsprozessen
erfolgreich sind. Die Expertenjury
bewertet neben dem Innovationsgrad
auch die konkrete Praxisrelevanz. „Baden-
Württemberg ist ein starker Innovations- und
Wirtschaftsstandort.“, sagte Staatssekretär
Peter Hofelich. Die prämierten Projekte reichen
von neuen Komponenten, Maschinen
und Anlagen über Software- und Vernetzungslösungen
bis hin zu neuen Produktionsund
Organisationsprozessen.
ik
www.i40-bw.de
Das global im Bereich des Internet of Things
(IoT) tätige Unternehmen, gibt die Gründung
des Geschäftsbereichs „IoT Factory Solutions“
bekannt. Dieser fokussiert sich auf skalierbare
Plattformen für die Industrieautomation,
die Produktionsanwendungen sicher
und stabil mit der Unternehmens-IT verbinden
(OT zu IT) und den Zugang zu einem vernetzten
Ökosystem von OEMs, Lieferanten
und Kunden eröffnen. Die deviceWise-Plattform
ist bereits für die Cloud-Anbindung
sowie die Integration über Telits IoT-Portal
vorkonfiguriert und bietet einen schnellen
Einstieg in das industrielle IoT (IIoT). „Vielen
Unternehmen ist die große Bedeutung des
industriellen IoT und der Industrie 4.0 bereits
bewusst“, sagt Fred Yentz, President und
CEO des Bereichs IoT-Platforms bei Telit.
„Die Herausforderung liegt nun in der sicheren
Verbindung der Produktionsanlagen mit
den IT-Systemen des Unternehmens und
externen Informationsschnittstellen wie
etwa bei Kunden und Zulieferern.“ ik
www.telit.com
10 develop 3 systems engineering 01 2016

VERANSTALTUNGEN/PUBLIKATIONEN
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Hoffmann Engineering: Digitale Transformation von Prozessen
Seminar zur Smart Factory
Plattform Industrie 4.0: Gelungener Auftakt der Veranstaltungsreihe
Kleine und mittlere Betriebe sensibilisieren
Bild: Hoffmann Engineering
Dipl.-Ing. Jörg Hoffmann spricht
über Methoden, Technologien und
Konzepte der smarten Fabrik
Während wiederkehrende
Arbeitsschritte mittlerweile oft
weitestgehend automatisiert
werden, nimmt die Bedeutung
der Arbeitsprozesse mit Informationsverarbeitung
zu. Die konventionelle
Planung im operati-
ven Bereich wird immer mehr
zur strategischen und taktischen
Planung, die durch Datenauswertung
unterstützt wird. Hoffmann
Engineering gibt deshalb Antworten
auf beispielsweise folgende
Fragen: Welche Qualifikation
müssen Mitarbeiter haben, um
auf die neuen Anforderungen
vorbereitet zu sein? Wie sollen
Teams in Zukunft fach- und disziplinübergreifend
aufgebaut und
geführt werden? Ausführliche
Informationen dazu sind direkt
beim Unternehmen sowie im
Seminar des Spezialisten Dipl.-
Ing. Jörg Hoffmann vom 27.04.
bis zum 28.04.2016 in Karlsruhe
verfügbar. Im Rahmen der Veranstaltung
werden Methoden und
Techniken der Smart Factory
vorgestellt und Kenntnisse zum
Systems Engineering vermittelt.
www.hoffmann-en.com
ik
Bild: DIHK
Dr. Martin Wansleben, Haupt -
geschäftsführer des Deutschen
Industrie- und Handelskammertages
Über 90 Vertreterinnen und
Vertreter aus Politik, Wirtschaft,
Wissenschaft und Zivilgesellschaft
kamen Mitte Februar zum
Auftakt der Veranstaltungsreihe
„Industrie 4.0 @Mittelstand“ in
Berlin zusammen. Gemeinsam
diskutierten sie dort über Chancen
und Herausforderungen
einer Digitalisierung des deutschen
industriellen Mittelstands.
Der Tag markierte den Startschuss
einer Reihe von Veranstaltungen,
die im Laufe des
Jahres von regionalen Industrieund
Handelskammern (IHKs) in
Kooperation mit der Plattform
Industrie 4.0 in ganz Deutschland
organisiert werden. Sie sollen
insbesondere kleine und mittlere
Unternehmen für das Thema
Industrie 4.0 sensibilisieren. „Wir
freuen uns sehr darüber, dass so
viele Unternehmensvertreterinnen
und -vertreter aus den unterschiedlichen
Branchen heute mit
dabei sind“, sagte Dr. Martin
Wansleben, Hauptgeschäftsführer
des Deutschen Industrie- und
Handelskammertages (DIHK). ik
www.plattform-i40.de
Sicos BW: Informationsveranstaltung der IHK Region Stuttgart
Virtuelle Produktentwicklung
Kleine und mittlere Unternehmen
(KMU) können sich am
Donnerstag, den 7. April 2016, in
Stuttgart ein Bild vom Einsatz
virtueller Produktentwicklung in
mittelständischen Unternehmen
verschaffen. Die Informationsveranstaltung
der IHK Region Stuttgart
liefert von 13:30 Uhr bis
18:00 Uhr mit Expertenwissen
und Erfahrungsberichten Antworten
auf die Frage: „Investieren
und mutig voran gehen, oder
doch lieber abwarten?“ Die
betriebswirtschaftliche Sicht
steht hierbei im Vordergrund.
Neben der Sicos BW GmbH als
Experte und Berater für den Einsatz
von Simulationstechnologien
im Mittelstand sprechen
unter anderem Referenten aus
den Berechnungsabteilungen
namhafter Unternehmen wie
Black & Decker, Putzmeister
oder Stihl, für die die Thematik
Bild: Sicos BW
Unter anderem wird Dr. Andreas
Wierse, Geschäftsführer der Sicos
BW GmbH, auf der Informationsveranstaltung
der IHK Region Stuttgart
für persönliche Gespräche zur Verfügung
stehen
längst zum Alltag gehört. Alle
Sprecher stehen am Ende der
Veranstaltung für persönliche
Gespräche zur Verfügung. ik
www.sicos-bw.de
Wir berichten über
Accenture ............................................... 18 it‘s OWL .............................................. 7, 46
AFIS ........................................................ 32 Konradin Mediengruppe ................... 12, 14
Allianz Industrie 4.0 Bad.-Württ. ............ 10 Labs Network Industrie 4.0 ....................... 8
Ansys ...................................................... 50 LieberLieber Software ............................ 64
AT&T ....................................................... 18 Maplesoft ............................................... 49
Atos ........................................................ 18 Maschinenfabrik Reinhausen ................. 14
Autodesk ................................................. 18 MathWorks ............................................. 50
AutomationX ........................................... 28 Mentor .................................................... 50
AVL ......................................................... 46 MES D.A.CH Verband .............................. 28
Balluff ..................................................... 10 Microsoft ................................................ 18
Bitkom ....................................................... 8 MPDV ...................................................... 10
BMWi ..................................................... 14 National Instruments .............................. 50
Böhme & Weihs ...................................... 28 ODVA ........................................................ 6
Bosch Rexroth ........................................... 6 OMG ....................................................... 46
Cadence .................................................. 50 OPC Foundation ........................................ 6
Carl Zeiss ................................................ 10 Opdenhoff ............................................... 28
CD-adapco .............................................. 10 OWL Maschinenbau ............................... 31
Cenit ................................................. 22, 44 OWL ViProSim ........................................ 31
circular .................................................... 62 Pepperl + Fuchs ......................................... 6
Cisco ......................................................... 6 Phoenix Contact ...................................... 42
Continental ............................................. 46 Plattform Industrie 4.0 ........................ 6, 11
Daimler ................................................... 46 Poppe + Potthoff ..................................... 36
Dassault Systèmes .......... 18, 26, 31, 44, 50 Profibus Nutzerorganisation e. V. ............. 9
Deutsche Messe ..................................... 18 ProStep iViP ............................................ 46
Deutsche Telekom ..................................... 8 PSI Automotive & Industry ...................... 60
Eplan ........................................... 18, 42, 52 PTC .......................................................... 46
EPSG ....................................................... 56 Rittal ....................................................... 42
Festo ................................................... 8, 14 RK Rose+Krieger ..................................... 30
Fraunhofer IAO ........................................ 10 Robert Bosch ....................................... 6, 10
Fraunhofer IEM ............................. 7, 31, 36 Rockwell Automation ................................ 6
Fraunhofer IOSB ...................................... 60 SAP ........................................... 6, 8, 18, 44
GEA ......................................................... 30 Schneider Electric ............................... 6, 60
GfSE .................................................. 31, 32 Sercos International ................................. 6
Guardus Solutions .................................. 60 Sicos BW ................................................ 11
Hewlett Packard Enterprise ...................... 8 Siemens ........................ 6, 8, 10, 18, 28, 50
Hilscher ................................................... 28 SmartFactory KL .......................................... 6
HIS .......................................................... 46 Synopsys ................................................. 50
Hochschule Reutlingen ........................... 62 TCS ......................................................... 28
Höckh ...................................................... 52 TechniaTranscat ...................................... 26
Hoffmann Engineering ............................ 11 Telit ......................................................... 10
IBHsoftec ................................................ 28 Trumpf ..................................................... 14
IBM ................................................... 18, 46 T-Systems ............................................... 18
iMes Solutions ........................................ 28 UGS ......................................................... 10
Industrial Internet Consortium .................. 6 Unity ....................................................... 32
Ingenics .................................................. 14 VDI ............................................................ 6
Inneo Solutions ....................................... 24 VDMA ....................................................... 8
InQu Informatics ..................................... 28 Werma .................................................... 10
Invensity ................................................. 32 Wibu-Systems .......................................... 9
IPEK ......................................................... 38 ZVEI ..................................................... 8, 14
develop 3 systems engineering 01 2016 11

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
VERANSTALTUNGEN/PUBLIKATIONEN
Bologna ist die Hauptstadt der gleichnamigen
Provinz und der nord -
italienischen Region Emilia-Romagna
Bild: minoandriani/Fotolia.com
Leserreise von 9. bis 12. Juni 2016: Faszinierender Rennsport
Italiens Edelschmieden
Das feurige schwarze Pferd und der wilde schwarze Stier konkurrieren seit Jahrzehnten um die Krone
des italienischen Rennsports und faszinieren mit Geschwindigkeit, Raffinesse und natürlich auch mit
dem markanten Sound ihrer Motoren. Bella Italia ist wahrlich das Land der Motor Mania und das Land
des Dolce Vita – des mediterranen Klimas, der kulinarischen Genüsse und jener lebensfrohen Mentalität.
Begleiten Sie uns von 9. bis 12. Juni 2016 in die Emilia-Romagna.
Unvergessliche Einblicke in die Produktionsstätten von Lamborghini,
Ducati, Pagani und Ferrari verspricht zusammen mit dem
Eintritt in die spektakuläre Welt des italienischen Rennsports die Leserreise
von develop 3 systems engineering und der Konradin Mediengruppe
von 9. bis 12. Juni 2016. Besuchen Sie mit uns die dynamische
Stadt Bologna und erleben Sie eine Reise im Stile des Dolce
Vita. Das Reiseprogramm setzt sich wie folgt zusammen:
• 1. Tag, Donnerstag, 9. Juni 2016:
Anreise nach Bologna und Besuch der
Edelschmiede Lamborghini:
Sie fliegen von Frankfurt oder München (inklusive) sowie von
Berlin, Düsseldorf, Hamburg, Hannover oder Stuttgart (gegen
Aufpreis) nach Bologna. Nachdem Sie von Ihrer Reiseleitung in
Empfang genommen wurden, stoßen Sie zur Mittagszeit bei
einem Aperitif auf den Beginn Ihrer Reise an. Nach einer Programmbesprechung
machen Sie sich auf den Weg zu Lamborghini
in Sant‘ Agata Bolognese im Terra di Motori – zu deutsch
‚Land der Motoren‘ – genannten Gebiet zwischen Bologna und
Modena. Seit den 1940er-Jahren werden hier Traktoren und
Sportwagen gefertigt, heute ist Lamborghini der größte Arbeitgeber
der Region. Nachdem Sie in die Produktion der faszinierenden
Sportwagen schnuppern konnten, besichtigen Sie das
2001 eröffnete Werksmuseum und fahren dann zum Ferruccio-
Lamborghini-Privatmuseum. Das Museum der Familie Lambor-
ghini ist der Öffentlichkeit normalerweise nicht zugänglich und
kann nur mit Voranmeldung besichtigt werden. Bei der Führung
durch Inhaber Fabio Lamborghini, den Neffen des Firmengründers,
erleben Sie die Geschichte einer Familie, die verschiedenste
Fahrzeuge vom Traktor bis zum Rennwagen baute. Den Tag
lassen Sie beim Abendessen mit Fabio Lamborghini ausklingen.
Während Sie in seinem Stammlokal Spezialitäten der Region
Emilia-Romagna genießen, erfahren Sie Wissenswertes über
Lamborghini, den Rennsport sowie die Rivalität mit Ferrari.
• 2. Tag, Freitag, 10. Juni 2016:
Die faszinierende Welt von Ducati, Maserati und des exklusiven
Herstellers Pagani
Am Vormittag besuchen Sie den leidenschaftlichen Motorradhersteller
Ducati in Bolognas Stadtteil Borgo Panigale. Das im Jahr
1926 von Antonio Ducati gegründete Unternehmen wurde 2012
von der Audi AG übernommen. Nachdem Sie einen spannenden
Einblick in das Werk erhalten haben, werden Sie zur Mittagszeit
zu einer Verkostung von Parmigiano auf dem Landgut Panini erwartet.
Im Anschluss besuchen Sie das Maserati-Museum der
12 develop 3 systems engineering 01 2016

VERANSTALTUNGEN/PUBLIKATIONEN
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Bild: Lackiererblatt/M. Rehm
Bild: simmisimons83/Fotolia.com
Tauchen Sie ein in die faszinierende
Welt der italienischen Edelsportwagen
und Motorräder
Bella Italia ist auch das Land des
Dolce Vita – des mediterranen Klimas,
der kulinarischen Genüsse und
jener lebensfrohen Mentalität
Familie. Freuen Sie sich auf die Besichtigung, bei der Sie die Geschichte
des Sportwagenherstellers mit dem Dreizack kennenlernen.
Im Jahr 1914 von den Brüdern Alfieri, Bindo, Carlo, Ernesto
und Ettore gegründet, feierten Maseratis Rennwagen vor allem
in den 1950er-Jahren große Erfolge – Juan Manuel Fangio gewann
1957 im Maserati 250F seinen fünften Weltmeistertitel.
Am Nachmittag widmen Sie sich dann dem wohl exklusivsten
Automobilhersteller der Welt – Sie besichtigen das 1992 von Horacio
Pagani gegründete Unternehmen Pagani Automobili in San
Cesario sul Panaro. Der exklusive Kleinserienhersteller produziert
das teuerste Auto der Welt mit einem Motor von Mercedes
Benz.
• 3. Tag, Samstag, 11. Juni 2016:
Auf den Spuren des Rennsports bei der Edelschmiede Ferrari
Nach dem Frühstück fahren Sie nach Maranello, den Sitz des
Ferrari-Werkes und -Formel-1-Rennstalls. Michael Schumacher,
der bisher erfolgreichste Ferrari-Rennfahrer, ist Ehrenbürger der
Stadt. Ein Besuch des Ferrari-Museums entführt Sie auf eine
Reise durch die Geschichte des Unternehmens und bietet Ihnen
die Gelegenheit, einige der interessantesten Fahrzeuge aus dem
Hause näher zu betrachten. Im Anschluss unternehmen Sie eine
Rundfahrt durch die 1947 vom ehemaligen Rennfahrer Enzo Ferrari
gegründete Autoschmiede. Im – genau gegenüber der Fabrik
gelegenen – Ristorante Cavallino kehren Sie dann zum Mittagessen
ein. Das Restaurant ist bekannt für seinen unverwechselbaren
Stil mit einem durch den feuerroten Mythos geprägten Ambiente.
Ferrari-Fans, und diejenigen, die es werden möchten, haben
zum Abschluss gegen Voranmeldung und einen Aufpreis die
Gelegenheit, eine Probefahrt mit einem Ferrari zu machen.
• 4. Tag, Sonntag, 12. Juni 2016:
Rundgang durch Bolognas Altstadt
sowie Rückreise zum Ausgangsort
Am Vormittag erkunden Sie Bolognas historische Altstadt bei einem
Rundgang. Die Wahrzeichen der Stadt sind die Torre Garisenda
und die Torre degli Asinelli, welche nach ihrer Fertigstel-
lung um 1300 über 130 Jahre lang das höchste Gebäude des
Kontinents war. Die Türme sind zwei von wenigen noch erhaltenen
der einst rund 180 Geschlechtertürme des mittelalterlichen
Bologna. Das Zentrum der Stadt bildet die Piazza Maggiore mit
dem Neptunbrunnen und der Basilika San Petronio. Im Anschluss
fahren Sie zum Flughafen.
Kontakt
I N F O
Konradin Leserreise
Italiens Edelschmieden
Reisetermin: 9. bis 12. Juni 2016
Reisedauer: 4 Tage
Reisepreis: ab 1.195,- € pro Person im DZ
zusätzlich buchbar:
• Einzelzimmerzuschlag: 150,- €
• Ferrari-Probefahrt rund um Maranello (rund 20 Minuten, nur im
Voraus buchbar): 100,- €
• Flug von Düsseldorf oder Stuttgart nach Bologna und zurück
(Aufpreis): 50,- €
• Flug von Berlin, Hamburg oder Hannover nach Bologna und
zurück (Aufpreis): 80,- €
Bei Interesse senden Sie uns bitte eine
Mail zur Kontaktaufnahme mit dem Stichwort
‚Italiens Edelschmieden’ an:
d3.redaktion@konradin.de
develop 3 systems engineering 01 2016 13

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
SERIE
SERIE
Das Schnittstellen-Management bei Softwaretools, die von der Produktentstehung über
die Konstruktion bis zur Fertigung zum Einsatz kommen, ist entscheidend für die Effizienz
der industriellen Prozesse. Nur ein durchgängiger Informationsaustausch zwischen
den beteiligten Instanzen ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung. Laut dem Verband
Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) wünschen sich Maschinenhersteller
standardisierte Datenschnittstellen zwischen ERP/PDM, M-CAD und E-CAD sowie E-CAD
und SPS-Programmierung. Sie sehen dort Einsparpotenziale bis 10 %.
Digitalisierung ist einer der
Hauptreiber für Industrie 4.0. Auch
wenn es sich dabei zunächst um
Begriffe des Systems Engineerings - Teil 1
eine technische Frage zu handeln
scheint: Die Bedeutung reicht bis
Systems Engineering
hin zu den Geschäftsmodellen und
damit auch zu Fragen der Organisation
und der Gestaltung der
Arbeitswelt
Chidester (Zuken): Aus unserer Sicht gewinnt die Integration der Ott (Aucotec): So vielfältig wie die Systeme in den verschiedenen
Prozesse in den frühen Phasen der Produktentstehung rapide an Bereichen sind, so vielfältig sind auch die angebotenen Schnittstellen.
Bedeutung. Der Grund liegt in der allgemein bekannten Verschiebung
Das potenziert sich noch einmal durch die z. T. sehr unter-
der Wertschöpfung von der Mechanik in Richtung Elektronik schiedlichen Arbeitsweisen und die daraus resultierenden Kunden-
Industrie und Software. 4.0 Stand – Update heute für gibt die es Produktion: eine ganze Reihe Eine von Serie Schnittstellen
der Konradin Anforderungen. Mediengruppe Generell verzeichnen wir über die letzten Jahre
und Integrationsmöglichkeiten, aber nicht alle von ihnen eine deutliche Zunahme an Projekten, in denen eine
Integration
werden in den Entwicklungsprozessen der Industrie bereits in dem
Evolutionäre Weiterentwicklung
wünschenswerten Ausmaß genutzt. Dies ist in besonderem Maße
im Falle der Software-Entwicklung für programmierbare Steuerungen
der aber Fall. Die Ursache der für diesen Beginn Befund findet sich häufig einer der neuen – Ära
mit ERP, PDM und M-CAD nicht nur angefragt, sondern auch umgesetzt
wird. Dabei sehen wir die Entwicklung sehr positiv, dass
zunehmend auch kleine und mittelständische Unternehmen auf Integration
der Disziplinen setzen. Bei SPS- und Fertigungsunterstüt-
Tatsache begründet, dass von Seiten des Managements dieser Unternehmen
die Kommunikation zwischen den verschiedenen Abtei-
die Systeme weniger kundenspezifisch, so kann eine Integration
zung sind die Anforderungen dagegen wesentlich homogener und
lungen vielfach noch nicht aktiv forciert wird – denn sie bedeutet häufig recht einfach mit Bordmitteln umgesetzt werden.
Was ist Industrie 4.0? Der Aufbruch in eine neue Ära oder schlicht gutes Marketing? So viel ist sicher:
zunächst einen Zusatzaufwand und zusätzliche Kosten, die sich
Mit Industrie 4.0 steht ein Nachfolger des Computer Integrated Manufacturings (CIM) in den Start -
aber durch einen geringeren Abstimmungsaufwand in späteren Dr. Papenfort (Beckhoff): Bisher fehlen standardisierte Schnittstellen.
und Fertigung Effektives über Engineering die durchgängige
funktioniert nur, wenn man sich
löchern, Phasen des der Produktentstehungsprozesses im Gegensatz zu diesem das reduzieren. Zeug hat, Mit E3.EDM Konstruktion
Digitalisierung für Elektro- und Fluid-Engineering neue Chancen zu haben eröffnen wir einen – bis wichtigen hin zu neuen Baustein
vorgestellt. An dieser Stelle kommt auch der disruptive Charakter von das Format Industrie natürlich 4.0 zum festgelegt Vorschein, werden. wenn-
Und es muss unabhängig
Geschäftsmodellen Daten in einem gemeinsamen für fertigende Datenpool Unter-teilenehmen. kann. Dazu muss
gleich die zugrundeliegende Digitalisierung aller Geschäftsprozesse von den eher eingesetzten evolutionär Tools erfolgt. sein. ERP-Systeme müssen Aufträge
Eisenbeiss (Siemens): Im Maschinenbau ist diesbezüglich die einstellen können. Mechanik- und Elektrokonstruktion sowie die
gesamte Bandbreite an Lösungen anzutreffen: Es gibt bereits in Softwarekonstruktion müssen aus diesen Daten die Maschine oder
hohem Maße durchgängige Workflows, die Mehrfach-Eingaben Anlage konstruieren können. Die Daten müssen zwischen allen beteiligten
Programmen ist sogar vom hin „Internet und her of fließen Everything“ können. die Nur Rede so ist – paral-
steht
Snahezu elbst vermeiden. auf die Titelseiten Es gibt aber regionaler auch noch Tageszeitungen den Papierausdruck, schafft der es bisweilen
an die das Nachbardisziplin Trendwort Industrie weitergereicht 4.0, wenn wird. der örtliche Top-Arbeitgeber nicht leles nur Engineering für die vernetzte möglich. Fabrik oder „Smart Factory“, wie eine weitere
populäre Bezeichnung lautet. Er kennzeichnet auch einen funk-
am Standort seine neue Zukunftsfabrik eröffnet. Was vor kurzem
noch Fürnschuß als Hype (B&R): stilisiert Nach und unserem von nicht Kenntnisstand wenigen Angehörigen verwenden verarbeitender
Maschinen- Branchen und wegen Anlagenbauer des oft überstrapazierten keine integrierten Gebrauchs Schnittstel-
als einen Prozesse fundamentalen in den frühen gesellschaftlich- Phasen der Produktentstehung und technologisch-disrupti-
rapide an
85 % tionalen Chidester und (Zuken): strukturellen Aus Wandel unserer aller Sicht Geschäftsprozesse gewinnt die Integration und trägt der
Modewort len zwischen geflissentlich M-CAD, E-CAD abgetan und wurde, SPS-Programmierung hat sich binnen kurzer oder Zeit sie ven Bedeutung. Charakter. Der Grund liegt in der allgemein bekannten Verschiebung
Zeitalter der Wertschöpfung der Digitalisierung von der aller Mechanik Bereiche in wird Richtung eine Produktion Elektronik
zum behelfen Megathema sich mit entwickelt, Tabellenexporten. auch und Eine gerade weitere für den Herausforderung
Mittelstand. Im
Doch sind die warum Engineering-Daten ist die Relevanz selbst, der Thematik also die Bauteilebeschreibungen
binnen kurzer Zeit offensichtlich
der einzelnen geworden? Anbieter. Einerseits effiziente ist Industrie Unterstützung 4.0 einer des Art Arbeits-
Synopassungsvermögestellen
und Integrationsmöglichkeiten, zeigt – gerade auch bezüglich aber nicht Änderungen, alle von ihnen die
nur und wettbewerbsfähig Software. Stand heute bleiben, gibt wenn es eine sie ganze einen hohen Reihe von Grad Schnitt-
an Annyflusses
geworden über die für Disziplinen die digitale hinweg Umwälzung ist erst der dann Fabrik. gegeben, Andererseits wenn sich werden nicht in zur den Gänze Entwicklungsprozessen vorherberechnen lassen. der Industrie Stichworte bereits sind dem hier
geht neben es integrierten nicht um Technik Schnittstellen per se, auch sondern die Bauteilebeschreibungen
um die internationale individualisierte wünschenswerten Produkte Ausmaß in kleinster genutzt. Dies Losgröße, ist in besonderem zu Konditionen Maße der
Wettbewerbsfähigkeit für alle Engineering- Systeme produzierender gleichermaßen Unternehmen zur Verfügung und die stehen.
Automation Studio ihrer 4 bietet Mitarbeiter. eine Round-Trip-Kopplung Der deutsche Begriff zu „Indus-
Eplan und gen der Qualität. Fall. Die Mit Ursache hinein spielen für diesen eine Befund vorausschauende findet sich häufig Instandhal-
in der
Beschäftigungsfähigkeit
industriellen im Falle der Software-Entwicklung Großserienfertigung, produziert für programmierbare in hoher Produktivität Steueruntrie
Electric 4.0“ P8. wie auch das international etablierte „Internet of Things“ – tung Tatsache (Predictive begründet, Maintenance), dass von Seiten Mensch-Roboter-Kollaboration, des Managements dieser Unternehmen
Identifikation die Kommunikation von Gütern zwischen im Produktionsprozess den verschiedenen sowie Abtei-
eindeutige
durchgängige lungen vielfach Transparenz noch nicht in aktiv der Produktion forciert wird bis – hin denn zur sie Rückverfolgbarkeit
zunächst von einen Produkten Zusatzaufwand über Wertschöpfungsnetzwerke und zusätzliche Kosten, die hinweg. sich
bedeutet
Dies aber funktioniert durch einen nur, geringeren wenn aus Abstimmungsaufwand starren Produktionsstrukturen in späteren mo-
Bild: Festo
14 develop 3 systems engineering 01 2016

SERIE
SERIE
SERIE
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Bild: BMWi/Maurice Weiss
Sigmar Gabriel, Vizekanzler und
Wirtschaftsminister der Bundes -
für Elektro- und Fluid-Engineering haben republik wir Deutschland einen wichtigen Baustein
vorgestellt.
Eisenbeiss (Siemens): Im Maschinenbau ist diesbezüglich die
gesamte Bandbreite an Lösungen „Noch anzutreffen: ist nicht Es gibt bereits in
hohem Maße durchgängige Workflows, ausgemacht, die Mehrfach-Eingaben wer der
nahezu vermeiden. Es gibt aber auch Innovationstreiber noch den Papierausdruck, der der
an die Nachbardisziplin weitergereicht Industrialisierung
wird.
bleibt – aber wir haben
eine große verwenden Chan-
85 %
Fürnschuß (B&R): Nach unserem Kenntnisstand
der Maschinen- und Anlagenbauer ce, keine den integrierten Innovationswettbewerb
SPS-Programmierung weiter oder sie
Schnittstellen
zwischen M-CAD, E-CAD und
behelfen sich mit Tabellenexporten. Eine weitere Herausforderung
anführen zu können.“
sind die Engineering-Daten selbst, also die Bauteilebeschreibungen
der einzelnen Anbieter. Eine effiziente Unterstützung des Arbeitsflusses
über die Disziplinen hinweg ist erst dann gegeben, wenn
neben integrierten Schnittstellen auch die Bauteilebeschreibungen
für alle Engineering- Systeme gleichermaßen zur Verfügung stehen.
Automation Studio 4 bietet eine Round-Trip-Kopplung zu Eplan
Electric P8.
dulare,
Ott (Aucotec):
effiziente
So
Systeme
vielfältig
werden,
wie die Systeme
vernetzt mit
in den
Werkstücken
verschiedenen
und
Menschen.
Bereichen sind,
Letztendlich
so vielfältig
steuert
sind
das
auch
Produkt
die angebotenen
auf Basis relevanter
Schnittstellen.
Das potenziert sich
Umgebungsinformationen den
noch
Produktionsprozess.
einmal durch die z.
Dabei
T. sehr
nehmen
unterschiedlichen
und Arbeitsweisen Werkstücke und als sogenannte die daraus resultierenden cyber-physische Kunden- Syste-
Maschinen
me Anforderungen. über Sensoren Generell Daten verzeichnen auf, die direkt wir an über die Produktionsumgebung
eine deutliche kommuniziert Zunahme und in an Echtzeit Projekten, ausgewertet in denen werden. eine Integration
die letzten Jahre
mit ERP, PDM und M-CAD nicht nur angefragt, sondern auch umgesetzt
wird. Dabei sehen wir die Entwicklung sehr positiv, dass
zunehmend auch kleine und mittelständische Unternehmen auf Integration
der Disziplinen setzen. Bei SPS- und Fertigungsunterstützung
sind die Anforderungen dagegen wesentlich homogener und
I N F O
die Systeme weniger kundenspezifisch, so kann eine Integration
häufig recht einfach mit Bordmitteln umgesetzt werden.
Umsetzungsempfehlungen
Industrie 4.0
Dr. Papenfort (Beckhoff): Bisher fehlen standardisierte Schnittstellen.
Effektives Engineering funktioniert nur, wenn man sich
Daten Um Deutschlands in einem gemeinsamen Zukunft als Produktionsstandort Datenpool teilen zu sichern, kann. Dazu muss
das erarbeitete Format der natürlich Arbeitskreis festgelegt Industrie werden. 4.0 im Auftrag Und es der muss Bundesregierung
den eingesetzten von Januar Tools bis Oktober sein. 2012 ERP-Systeme erste „Umset-
müssen Aufträge
unabhängig
von
einstellen zungsempfehlungen können. für Mechanik- das Zukunftsprojekt und Elektrokonstruktion Industrie 4.0“. sowie die
Softwarekonstruktion Koordiniert durch die acatec, müssen die Deutsche aus diesen Akademie Daten der die Maschine oder
Anlage Technikwissenschaften, konstruieren können. identifizierten Die Daten die Experten müssen acht zwischen allen beteiligten
Handlungsfelder, Programmen die sie hin Berichtsform und her fließen gossen. können. Handlungsbedarf
Engineering sehen sie von möglich. der Standardisierung
Nur so ist paralleles
und Referenzarchitektur über eine flächendeckende
Breitbandinfrastruktur für die Industrie
bis hin zu Sicherheit, Aus- und
Weiterbildung sowie Ressourceneffizienz.
Der Abschlussbericht des
TIPP
Arbeitskreises Industrie
Mit der Thematik
4.0 ist als pdf per Down -
beschäftigt sich auch
load verfügbar:
http://t1p.de/xcnr
der VDMA:
• http://t1p.de/57ghrung.
Dr. Klaus Mittelbach, Vorsitzender
Chidester (Zuken): Aus unserer Sicht
der ZVEI-Geschäftsführung
gewinnt die Integration der
Prozesse in den frühen Phasen der Produktentstehung rapide an
Bedeutung. Der Grund liegt in der allgemein bekannten Verschiebung
der Wertschöpfung von der Mechanik in Richtung Elektronik
und Software. Stand heute gibt es eine ganze Reihe von Schnittstellen
und Integrationsmöglichkeiten, aber nicht alle von ihnen
werden in den Entwicklungsprozessen der Industrie bereits in dem
wünschenswerten Ausmaß genutzt. „2015 Dies ist in haben besonderem wir Maße
im Falle der Software-Entwicklung für wichtige programmierbare Schritte Steuerungen
der Fall. Die Ursache für diesen von Befund gemacht findet sich – häufig 2016 in der
nach
Tatsache begründet, dass von Seiten wird des Managements das erste große dieser Unternehmen
die Kommunikation zwischen Jahr den der verschiedenen Umsetzung Abteilungen
vielfach noch nicht aktiv forciert von Industrie wird – denn 4.0 sie bedeutet in
zunächst einen Zusatzaufwand und zusätzliche Kosten, die sich
den Unternehmen.“
aber durch einen geringeren Abstimmungsaufwand in späteren
Phasen des Produktentstehungsprozesses reduzieren. Mit E3.EDM
für Elektro- und Fluid-Engineering haben wir einen wichtigen Baustein
vorgestellt.
Bild: ZVEI/Matthias Haslauer
Eisenbeiss (Siemens): Im Maschinenbau ist diesbezüglich die
gesamte Bandbreite an Lösungen anzutreffen: Es gibt bereits in
hohem Maße durchgängige Workflows, die Mehrfach-Eingaben
Ausrüster nahezu vermeiden. für die Es gibt Industrialisierung aber auch noch den bleiben Papierausdruck, der
Diese an die Zukunft Nachbardisziplin findet statt weitergereicht – ob schneller wird. in China, Amerika oder in
Europa wird sich bald schon zeigen. Längst ist überall bekannt, dass
Digitalisierung Fürnschuß (B&R): das Nach Wachstum unserem einer Kenntnisstand Volkswirtschaft verwenden stimulieren 85 %
kann. der Maschinen- Noch ist Deutschland und Anlagenbauer der Ausrüster keine für integrierten die Industrialisierung Schnittstellen
Welt. zwischen Vor allem M-CAD, bei Software, E-CAD und die SPS-Programmierung in Geräte und Maschinen oder ein-
sie
der
gebaut behelfen wird, sich ist mit die Tabellenexporten. heimische Wirtschaft Eine stark. weitere Für Herausforderung
Vizekanzler Sigmar
sind Gabriel die Engineering-Daten ist es aber „nicht selbst, ausgemacht, also die Bauteilebeschreibungen
wer der Innovationstreiber
der der einzelnen Industrialisierung Anbieter. Eine bleibt“. effiziente Dennoch Unterstützung glaubt der Wirtschaftsministerflusses
„dass über wir die eine Disziplinen große Chance hinweg haben, ist erst diesen dann gerade gegeben, erlebten wenn
des Arbeits-
Innovationswettbewerb neben integrierten Schnittstellen weiter anführen auch die zu Bauteilebeschreibungen
können, jedenfalls in
vielen für alle Branchen“. Engineering- Systeme gleichermaßen zur Verfügung stehen.
vierte Automation Stufe der Studio industriellen 4 bietet eine Revolution Round-Trip-Kopplung – nach der Erfindung zu Eplan
Die
der Electric Dampfmaschine P8. (erste Stufe), dem Zugang zu elektrischer Energie
Chidester und der (Zuken): Einführung Aus des unserer Fließprinzips Sicht gewinnt (zweite die Stufe) Integration sowie dem der
Einzug Prozesse der in Automatisierung den frühen Phasen in die der Produktion Produktentstehung (dritte Stufe) rapide – macht an
sich Bedeutung. mit vernetzten, Der Grund intelligenten liegt der technischen allgemein bekannten Systemen Verschiebung
der Wertschöpfung radikal von zu wandeln. der Mechanik Ganz sicher in Richtung wird dieser Elektronik Weg
auf, die
Produktionstechnik
zum und Software. Leitbild nicht Stand revolutionär, heute gibt sondern es eine evolutionär ganze Reihe verlaufen. von Schnittstellen
und im Hinblick Integrationsmöglichkeiten, auf die Technologien. aber Revolutionär nicht alle von hingegen ihnen
werden sich in den Industrie-4-0-Konzepte Entwicklungsprozessen auf der etablierte Industrie Geschäftsprozes-
bereits in dem
Zumindesse
wünschenswerten auswirken und neue Ausmaß Geschäftsmodelle genutzt. Dies über ist in Dienste besonderem im Internet Maße
ermöglichen. im Falle der Software-Entwicklung Dies ändert zugleich die für Art programmierbare und Weise, wie Steuerungen
der Kernprozesse Fall. Die Ursache Entwicklung, für diesen Produktion, Befund findet Logistik sich häufig und Service in der
die industriellen
integriert Tatsache sind. begründet, Alle Informationen, dass von Seiten die des entlang Managements des Lebenszyklus‘ dieser Unternehmen
Produktes die anfallen, Kommunikation sollen durchgängig zwischen den verknüpft verschiedenen werden. Abtei-
Um-
eineslungen
mehr vielfach rückt das noch Zusammenspiel nicht aktiv forciert von realer wird – und denn virtueller sie bedeutet beziehungsweise
zunächst einen digitaler Zusatzaufwand Welt in den Mittelpunkt.
und zusätzliche Kosten, die sich
Gleich aber durch an mehreren einen geringeren Stellen setzt Abstimmungsaufwand das Zukunftskonzept den in Hebel späteren an
– Phasen schließlich des Produktentstehungsprozesses geht es um mehr Transparenz, reduzieren. mehr Effizienz, Mit E3.EDM mehr
Planungssicherheit für Elektro- und Fluid-Engineering und ein höheres haben Automatisierungsniveau. wir einen wichtigen Baustein
vorgestellt.
nicht einfacher, eine allgemeingültige Definition für Indus-
Das
macht
trie 4.0 zu finden. Folgt man dem Lenkungskreis der ,Plattform Industrie
Eisenbeiss 4.0’, einem (Siemens): gemeinsamen Im Maschinenbau Projekt der drei ist Industrieverbände
diesbezüglich die
Bitkom, VDMA und ZVEI, ist Industrie 4.0 „eine neue Stufe der Organisation
und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette über
Phase
develop 3 systems engineering 01 2016 15

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
SERIE
SERIE
Bild: Ingenics
Oliver Herkommer, CEO, Ingenics Zur Hannover Messe
2016 werden zahlreiche
Unternehmen ihr
Angebot mit Blick auf
Industrie 4.0 und das
Systems Engineering
Motto der Messe –
„Integrated Industry
Begriffe des Systems Engineerings - Teil 1
„In zunehmendem
Maße akzeptieren
auch Mittelständler,
– Discover Solutions!“
– vorstellen.
dass Industrie 4.0 keineswegs
ein geschlossenes
Konzept bei Softwaretools, ist – die von der Produktentstehung über
Hintergründe und
Know-how finden Sie
Das Schnittstellen-Management
ab sofort auch in
die Konstruktion bis zur bereits Fertigung der zum Einstieg Einsatz kommen, ist mehreren entscheidend Titeln der für die Effizienz
der industriellen Prozesse. Nur ein durchgängiger Informationsaustausch Konradin Mediengruppe
im Rahmen
mit kurzfristig wirksamen
ermöglicht Einzelmaßnah-
eine wirtschaftliche der Fertigung. Serie „Industrie Laut dem Verband
zwischen
den beteiligten Instanzen
Deutscher Maschinen- men und Anlagenbau kann erhebliche (VDMA) wünschen 4.0 sich – Update Maschinenhersteller
für die
Produktion“ (siehe
standardisierte Datenschnittstellen Erfolge bringen.“ zwischen ERP/PDM, M-CAD
Kasten Infoangebot)
und E-CAD sowie E-CAD
und SPS-Programmierung. Sie sehen dort Einsparpotenziale bis 10 %.
Bild: Siemens
Chidester (Zuken): Aus unserer Sicht gewinnt die Integration der
den
Prozesse
Lebenszyklus
in den frühen
von Produkten.
Phasen der
Dieser
Produktentstehung
Zyklus orientiert
rapide
sich an
an
zunehmend
Bedeutung.
individualisierten
Der Grund liegt in
Kundenwünschen
der allgemein bekannten
und erstreckt
Verschiebung
sich
von der
der
Idee,
Wertschöpfung
dem Auftrag
von
über
der
die
Mechanik
Entwicklung
in Richtung
und Fertigung,
Elektronik
die
Auslieferung
und Software.
eines
Stand
Produkts
heute gibt
an den
es
Endkunden
eine ganze
bis
Reihe
hin
von
zum
Schnittstellen
einschließlich und Integrationsmöglichkeiten, der damit verbundenen aber Dienstleistungen. nicht alle von ihnen All
Recycling,
dies werden basiert in den auf Entwicklungsprozessen der Verfügbarkeit aller relevanten der Industrie Informationen bereits in dem in
Echtzeit wünschenswerten durch Vernetzung Ausmaß aller genutzt. an der Dies Wertschöpfung ist in besonderem beteiligten Maße Instanzen
im Falle sowie der Software-Entwicklung auf der Fähigkeit, aus für den programmierbare Daten den zu jedem Steuerungen
der optimalen Fall. Die Wertschöpfungsfluss Ursache für diesen Befund abzuleiten. findet sich Durch häufig die Verbin-
der
Zeitpunkdung
Tatsache von begründet, Menschen, dass Objekten von Seiten und Systemen des Managements entstehen dieser dynamischeternehmen
echtzeitoptimierte die Kommunikation und selbst zwischen organisierende, den verschiedenen unternehmens-
Abtei-
Unübergreifendlungen
vielfach Wertschöpfungsnetzwerke, noch nicht aktiv forciert wird die – denn sich sie nach bedeutet unterschiedlichen
zunächst einen Kriterien Zusatzaufwand wie Kosten, und Verfügbarkeit zusätzliche und Kosten, Ressourcenverbrauch
aber durch optimieren einen lassen.“ geringeren Abstimmungsaufwand in späteren
die sich
Auch Phasen wenn des Produktentstehungsprozesses diese umfassende Digitalisierung reduzieren. in evolutionären
Mit E3.EDM
Schritten für Elektro- vollzogen und Fluid-Engineering wird – eine Revolution haben wir der einen Arbeitsgestaltung wichtigen Baustein
allemal. vorgestellt. Angesichts der Tragweite liegt es auf der Hand, dass die
ist
sie
größten Herausforderungen die Hemmnisse sind, die aus den zumeist
Eisenbeiss mittelständischen (Siemens): Unternehmen Im Maschinenbau selbst ist kommen. diesbezüglich Doch die
Furcht, gesamte dass Bandbreite traditionelle an Geschäftsmodelle Lösungen anzutreffen: wegbrechen, Es gibt schwindet bereits in hohem dem Maße, wie durchgängige ganze Wertschöpfungsketten Workflows, die Mehrfach-Eingaben
mit Informationsund
nahezu Kommunikationstechnologien vermeiden. Es gibt aber auch ausgestatten noch den Papierausdruck, werden, welche der die
Industrie an die Nachbardisziplin auf neue Grundlagen weitergereicht stellen. wird. So weiß beispielsweise Oliver
Herkommer, der CEO des Ulmer Beratungsunternehmens Ingenics,
Fürnschuß dass in (B&R): zunehmendem Nach unserem Maße auch Kenntnisstand Mittelständler verwenden akzeptieren, 85 %
dass der Maschinen- Industrie 4.0 und keineswegs Anlagenbauer ein geschlossenes keine integrierten Konzept Schnittstellen
zwischen sei ihnen bewusst, M-CAD, E-CAD dass der und Einstieg SPS-Programmierung mit kurzfristig wirksamen oder sie
ist. Vielfach
Einzelmaßnahmen behelfen sich mit Tabellenexporten. bereits erhebliche Eine Erfolge weitere bringen Herausforderung
könne. Inzwischen,
sind die betont Engineering-Daten Herkommer, selbst, „schreitet also die Bauteilebeschreibungen
intelligente Vernetzung
schneller der einzelnen voran, Anbieter. als viele Eine es für effiziente möglich Unterstützung hielten“. Auch Dr. des Klaus Arbeitsflusses
über Vorsitzender die Disziplinen der ZVEI-Geschäftsführung, hinweg ist erst dann gibt gegeben, sich optimis-
wenn
Mittelbachtisch:
neben „2015 integrierten haben Schnittstellen wir wichtige Schritte auch die nach Bauteilebeschreibungen
von gemacht – 2016
wird für alle das Engineering- erste große Jahr Systeme der Umsetzung gleichermaßen von Industrie zur Verfügung 4.0 in den stehen.
Automation Studio 4 bietet eine Round-Trip-Kopplung zu Eplan
Unternehmen.“
Der Electric Weg P8. dorthin wird – trotz des disruptiven Charakters bezüglich
neuer Geschäftsmodelle – ein evolutionärer sein. Zwar bilden Mittelstands-Ikonen
wie etwa Trumpf, Festo, Wittenstein und die Maschinenfabrik
Reinhausen in ihren Smart Factorys die völlig neue Produktionslogistik
in Teilen bereits ab. Gleichwohl wissen viele Unter-
Ott (Aucotec): So vielfältig wie die Systeme in den verschiedenen
nehmer
Bereichen
noch
sind,
nicht
so
genau,
vielfältig
was
sind
da passiert
auch die
und
angebotenen
was sie tun müssen.
Schnittstellen.
Auch wenn
Das
vielen
potenziert
inzwischen
sich noch
klar
einmal
zu sein
durch
scheint,
die
dass
z. T. sehr
eine
unterschiedlichen
neue
Ära anbricht.
Arbeitsweisen und die daraus resultierenden Kunden-
Anforderungen. Generell verzeichnen wir über die letzten Jahre
Der eine deutliche aktuelle Zunahme Stand der an Projekten, Umsetzung in denen eine Integration
Die mit strategische ERP, PDM und Bedeutung M-CAD nicht des Themas nur angefragt, macht es sondern notwendig, auch mehr umgesetzt
wird. zu erfahren, Dabei sehen wie die wir Entscheider die Entwicklung in mittelständischen sehr positiv, dass Pro-
darüber
duktionsbetrieben zunehmend auch kleine die Situation und mittelständische einschätzen: Welche Unternehmen Bereiche auf beschäftigetegration
der sich Disziplinen mit Internet setzen. 4.0? Bei Wer SPS- sind und die Fertigungsunterstüt-
Treiber und wer die
In-
Beauftragten, zung sind die Anforderungen die das Thema vorwärts dagegen bringen? wesentlich Welche homogener Herausforderungen
die Systeme stehen weniger dabei kundenspezifisch, im Vordergrund – von so kann der technischen eine Integration Um-
und
setzung häufig recht über einfach Personal, mit Kosten, Bordmitteln Produktion umgesetzt und werden. Kunden? Wie werden
die Vorteile, wie die Chancen bewertet, aber auch die Nachteile
und Dr. Gefahren? Papenfort Gibt (Beckhoff): es überhaupt Bisher eine fehlen einheitliche standardisierte Definition Schnittstellen.
innerhalb Effektives des Engineering Unternehmens? funktioniert Und nur, wie wenn relevant man ist sich die
für das
Thema
Transformation Daten in einem für gemeinsamen das Unternehmen Datenpool und die teilen Branche? kann. Dazu muss
Diese das Format Fragen natürlich waren festgelegt Ausgangspunkt werden. einer Und von es muss der Konradin unabhängig Mediengruppe
von den eingesetzten Zusammenarbeit Tools sein. mit ERP-Systeme einer namhaften müssen Mediaagentur Aufträge
durchgeführten einstellen können. qualitativen Mechanik- Studie. und In Elektrokonstruktion deren Rahmen wurden sowie von die
Juli Softwarekonstruktion bis September 2015 müssen mehr als aus 1000 diesen Entscheidungsträger Daten die Maschine in oder produzierenden
Anlage konstruieren Unternehmen können. der Die Metallerzeugung Daten müssen zwischen und -bearbeitung, allen beteiligten
Programmen hin Maschinen- und her fließen und können. Anlagenbau, Nur so Fahrzeug-
ist paral-
Elektrotechnik/Elektronik,
bau leles und Engineering Medizintechnik möglich. befragt.
In diesen Unternehmen mit ihren im Durchschnitt 693 Mitarbeitern
ist Chidester das Thema (Zuken): Industrie Aus unserer 4.0 eindeutig Sicht gewinnt Chefsache: die Integration Hauptakteur der
(59 Prozesse %) und in Haupttreiber den frühen (37 Phasen %) sind der die Produktentstehung Geschäftsführung rapide und das an
Technische Bedeutung. Management, Der Grund liegt gefolgt in der von allgemein Entwicklung bekannten und IT. Verschiebung
Drittel der Wertschöpfung dieser Akteure von sehen der die Mechanik größten in Herausforderungen Richtung Elektronik in
Mehr als
zwei
der und technischen Software. Stand Umsetzung, heute gibt wobei es eine die ganze Schnittstellenanpassung
Reihe von Schnittstellen
Datensicherheit und Integrationsmöglichkeiten, ganz vorn rangieren, aber gefolgt nicht alle vom von Personal-
ihnen
und
aspekt werden mit in den Schulung, Entwicklungsprozessen Qualifizierung und der Rekrutierung. Industrie bereits Bei der in dem Gewichtung
wünschenswerten der Vorteile Ausmaß und Chancen genutzt. gegenüber Dies ist in den besonderem Nachteilen Maße und
Gefahren im Falle der von Software-Entwicklung Industrie 4.0 überwiegen für programmierbare die erstgenannten Steuerungen
der Beispiel: Fall. Die höhere Ursache Produktivität für diesen Befund 43 %, höhere findet sich Erträge/Wettbe-
häufig in der
Kategorienwerbsvorteile
Tatsache begründet, 32 %; dass Datenunsicherheit von Seiten des 40 Managements %, fehlende Akzeptanz dieser Unternehmen
%. Über die alle Kommunikation Kategorien hinweg zwischen überwiegen den verschiedenen für 78 % der Abtei-
Be-
18
fragten lungen die vielfach Vorteile noch von nicht Industrie aktiv 4.0. forciert Lediglich wird 9 –% denn sehen sie Nachteile bedeutet
oder zunächst Gefahren. einen Zusatzaufwand und zusätzliche Kosten, die sich
Insgesamt, aber durch so einen zeigt geringeren sich, klafft eine Abstimmungsaufwand große Lücke bei der in Definition späteren
16 develop 3 systems engineering 01 2016

EA_elekto Automation/03/2016/Druckstruktur_EA - Seite 1 MUEV - 19.02.2016 15:09
03 2016
wirautomatisierer.de
Stefan Schönegger,
Marketing Manager, B&R
„OPC UA TSN und
Powerlink reichen aus,
um in der Fertigung zu
kommunizieren.“
Industrie 4.0 Seite 64
Automatisierungstreff
IT & Automation
Vorbericht Seite 44
Gebäudeautomation/
Building Control 01 2016
Sonderteil Seite 19 (BC 1)
Titelstory Seite 74
elektro AUTOMATION 03 2016 1
BA_Beschaffung Aktuell/03/2016/Druckstruktur_BA - Seite 1 SCUR - 17.02.2016 11:56
Das Magazin für Einkauf, Materialwirtschaft und Logistik
Im professionellen Bereich fallen
vielfältige Reinigungsaufgaben
mit unterschiedlichen Anforderungen
an, die man mit speziell
entwickelten Geräten lösen
kann.
Reinigungstechnik
Due Diligence in der Lieferkette
Sonderbeilage Logimat
Strategischer Einkauf bei SAP
2016 03
IA_Industrieanzeiger/06/2016/Druckstruktur_IA - Seite 1 PLIB - 07.03.2016 14:35
14.03.2016 | 138. Jahrgang www.industrieanzeiger.de
Werkzeugschleifen So wird Diamant scharf Seite 42
Iran-Exporte Wo rechtliche Fallstricke lauern Seite 26
Hybridfertigung Spanen und Generieren Seite 48
Industrie
WZL-Direktor Schuh
über die Zukunft des
Instituts Seite 20
SERIE
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MENSCHEN & UNTERNEHMEN
für Elektro- und Fluid-Engineering haben wir einen wichtigen Baustein
vorgestellt.
Eisenbeiss (Siemens): Im Maschinenbau ist diesbezüglich die
gesamte Bandbreite an Lösungen anzutreffen: Es gibt bereits in
hohem Maße durchgängige Workflows, die Mehrfach-Eingaben
nahezu vermeiden. Es gibt aber auch noch den Papierausdruck, der
an die Nachbardisziplin weitergereicht wird.
Fürnschuß (B&R): Nach unserem Kenntnisstand verwenden 85 %
der Maschinen- und Anlagenbauer keine integrierten Schnittstellen
zwischen M-CAD, E-CAD und SPS-Programmierung oder sie
behelfen sich mit Tabellenexporten. Eine weitere Herausforderung
sind die Engineering-Daten selbst, also die Bauteilebeschreibungen
der einzelnen Anbieter. Eine effiziente Unterstützung des Arbeitsflusses
über die Disziplinen hinweg ist erst dann gegeben, wenn
neben integrierten Schnittstellen auch die Bauteilebeschreibungen
für alle Engineering- Systeme gleichermaßen zur Verfügung stehen.
des Industrie-4.0-Konzepts
Automation Studio 4 bietet
innerhalb
eine Round-Trip-Kopplung
des eigenen Unternehmens.
zu Eplan
Gerade
Electric
einmal
P8.
9 % der Befragten beantworteten diese Frage mit ja.
Aber 89 % konnten sich begrifflich noch nicht festlegen, geschweige
Ott
denn,
(Aucotec):
sich mit
So
einer
vielfältig
unternehmensweiten
wie die Systeme
Digitalstrategie
in den verschiedenen
befassen.
Bereichen
Kein Wunder,
sind, so
sind
vielfältig
doch viele
sind
Nutzenversprechen
auch die angebotenen
noch nebulös.
Schnittstellen.
Und oft
Das
wird
potenziert
vernetzte
sich
Digitalisierung
noch einmal
vornehmlich
durch die
als
z. T.
IT-relevantes
sehr unterschiedlichen
und weniger Arbeitsweisen als Herausforderung und die daraus für resultierenden bestehende Geschäfts-
Kunden-
Thema
modelle Anforderungen. erachtet. Generell verzeichnen wir über die letzten Jahre
Andererseits eine deutliche ist Zunahme so mancher Projekten, mittelständische in denen Produktionsbetrieb
eine Integration
bereits mit ERP, im PDM Industrie-4.0-Zeitalter und M-CAD nicht nur angekommen angefragt, sondern – wenn auch auch umgesetzt
nur wird. in Teilbereichen Dabei sehen der wir Produktion die Entwicklung oder im sehr Rahmen positiv, von dass Pi-
zunächslotprojekten.
zunehmend auch Vielfach kleine sind und smarte mittelständische Technologien Unternehmen von der vernetzten auf Integration
der Disziplinen bis zur setzen. Analyse Bei von SPS- Maschinendaten und Fertigungsunterstüt-
für die War-
Fertigungsanlage
tung zung im sind Einsatz. die Anforderungen So mancher Firmenchef dagegen wesentlich ist sich oft homogener nicht bewusst, und
dass die Systeme sein Unternehmen weniger kundenspezifisch, in Teilen bereits so Industrie-4.0-konform kann eine Integration arbeitet.
häufig Letztendlich recht einfach muss mit Bordmitteln er herausfinden, umgesetzt inwieweit werden. sich in seinem
Unternehmen die internen Prozesse ändern, vielleicht sogar das Geschäftsmodell
Dr. Papenfort – und (Beckhoff): wie das Unternehmen Bisher fehlen dem standardisierte begegnet. Schnittstellen.
gibt ganz Effektives viele Ideen Engineering und viele funktioniert Richtungen. nur, Aber wenn wie das man jetzt sich in
Es
Lösungen Daten in einem gegossen gemeinsamen wird, ist noch Datenpool einmal eine teilen ganz kann. andere Dazu Frage. muss
Für das die Format Konradin natürlich Mediengruppe festgelegt Grund werden. genug, Und es Ihnen muss zum unabhängig Thema Industrie
von den 4.0 eingesetzten noch mehr Impulse Tools sein. zu geben. ERP-Systeme Wir treten müssen an, Ihr Aufträge Navigator
einstellen zu sein können. auf diesem Mechanik- spannenden und und Elektrokonstruktion zuweilen aufregenden sowie Weg. die
Orientierungshilfe Softwarekonstruktion in puncto müssen Industrie aus diesen 4.0 Daten erhalten die Maschine die Leser oder
vier Anlage Fachzeitschriften konstruieren können. Industrieanzeiger, Die Daten müssen elektro zwischen AUTOMATION, allen beteiligten
3 Programmen systems engineering hin und her und fließen Beschaffung können. Nur aktuell so ist deshalb paral-
develop
künftig leles Engineering verstärkt möglich. medien- und kanalübergreifend, neudeutsch:
crossmedial – also in den Heften, per Newsletter, auf der Website
oder auch bei Round-Table-Gesprächen und Events (siehe Kasten
Infoangebot).
Mit der Thematik
beschäftigt sich auch
der VDMA:
• http://t1p.de/57ghrung.
TIPP
Der Autor:
Dietmar Kieser ist Stellvertretender Chefredakteur
des Industrieanzeigers und begleitet die Entwicklung
der Industrie-4.0-Diskussion von Beginn an
Infoangebot Industrie 4.0
Chidester (Zuken): Aus unserer Sicht gewinnt die Integration der
Prozesse in den frühen Phasen der Produktentstehung rapide an
Bedeutung. Der Grund liegt in der allgemein bekannten Verschiebung
der Wertschöpfung von der Mechanik in Richtung Elektronik
Wir – als Informationsanbieter für die Industrie – wollen Sie auf einem
spannenden Weg begleiten und Ihnen zum Thema Industrie 4.0 noch
und Software. Stand heute gibt es eine ganze Reihe von Schnittstellen
und Integrationsmöglichkeiten, aber nicht alle von ihnen
mehr Impulse geben. Im Frühjahr 2016 startet dazu in mehreren Fachtiteln
des Konradin-Verlags die Serie „Industrie 4.0 – Update
werden in den Entwicklungsprozessen der Industrie bereits in dem
für die Produktion“. Unsere Autoren geben Entscheidern in den
wünschenswerten Ausmaß genutzt. Dies ist in besonderem Maße
Unternehmen einen Überblick über die wichtigsten Facetten dieses Zukunftsthemas,
sie bewerten Zusammenhänge und zeigen Entwicklungen,
im Falle der Software-Entwicklung für programmierbare Steuerungen
der Fall. Die Ursache für diesen Befund findet sich häufig in der
Konzepte und reale umsetzungsfähige Industrie-4.0-Lösungen auf. Konkrete
Praxisbeispiele liefern Hilfestellung, um das Zukunftsthema früh-
Tatsache begründet, dass von Seiten des Managements dieser Unternehmen
die Kommunikation zwischen den verschiedenen Abteilungen
vielfach noch nicht aktiv forciert wird – denn sie bedeutet
zeitig angehen zu können. Natürlich wird es auch Schwierigkeiten und
Gefahren geben, auf die unsere Autoren aufmerksam machen. Vorrangig
zunächst einen Zusatzaufwand und zusätzliche Kosten, die sich
werden aber Lösungsansätze dargestellt, Fachzeitschriften-spezifisch
aber
aufbereitet
durch
und
einen
zugeschnitten
geringeren
auf
Abstimmungsaufwand
die Bedürfnisse der jeweiligen
in späteren
Leserzielgruppe
Phasen des
aus
Produktentstehungsprozesses
Geschäftsführung und technischem
reduzieren.
Management,
Mit
Konstruktion
E3.EDM
für Elektround
und
Entwicklung
Fluid-Engineering
sowie Beschaffung
haben
und
wir
Logistik.
einen wichtigen
Bei all dem
Baustein
liefert
vorgestellt.
die eigene Industrie-4.0-Studie wichtige Erkenntnisse zur Herangehensweise.
Aufbereitet werden die Informationen in Form von Serien,
Eisenbeiss
Interviews, Fachbeiträgen
(Siemens):
und
Im
Reportagen,
Maschinenbau
die in Printist
diesbezüglich
wie in Digital -
die
gesamte
medien erscheinen.
Bandbreite
Den
an
Extrakt
Lösungen
daraus wird
anzutreffen:
ein 2017 erscheinendes
Es gibt bereits in
hohem
Online-Kompendium
Maße durchgängige
bieten. Das Nachschlagewerk
Workflows, die
stellt
Mehrfach-Eingaben
den Lesern das
nahezu
Wichtigste
vermeiden.
aus der Fülle
Es gibt
der im
aber
Rahmen
auch
der
noch
Serie
den
gebotenen
Papierausdruck,
Informationen
die zusammen. Nachbardisziplin Sozusagen weitergereicht ein gedruckter Unternehmensberater wird.
in Sa-
der
an
chen Industrie 4.0.
Fürnschuß So viel sei verraten: (B&R): Die Nach Serienteile unserem in den Kenntnisstand nächsten Ausgaben verwenden geben 85 %
der zielgruppenspezifisch Maschinen- und Antwort Anlagenbauer auf Fragestellungen keine integrierten wie den Stand Schnittstellen
Forschung, zwischen wohin M-CAD, sich Normung E-CAD und und Standards SPS-Programmierung bewegen und wie oder sich sie
der
behelfen Industrie sich 4.0 auf mit die Tabellenexporten. Arbeitswelt auswirkt. Eine So stellen weitere wir Herausforderung
im Industrieanzeiger
die Engineering-Daten die 16 Partner selbst, der herstellerunabhängigen also die Bauteilebeschreibungen
Demonstra-
sind
der tions- einzelnen und Forschungsplattform Anbieter. Eine smartFactory effiziente Unterstützung KL vor und zeigen, des wie Arbeitsflusses
Industrie über 4.0 heute die Disziplinen bereits praktisch hinweg umsetzen ist erst lässt. dann Zudem gegeben, analysieren wenn
sich
neben wir die integrierten Entwicklung der Schnittstellen Deutschen Normungs-Roadmap auch die Bauteilebeschreibungen
Industrie 4.0,
für deren alle zweite Engineering- Ausgabe seit Systeme kurzem gleichermaßen zum Download bereitsteht. zur Verfügung Wer tiefer stehen.
in technische Automation Details Studio der Umsetzung 4 bietet eine einsteigen Round-Trip-Kopplung möchte, findet in zu der Eplan
Electric elektro P8. AUTOMATION eine Beschreibung, wie Daten vom Sensor
ins ERP-System (Zuken): kommen Aus unserer und umgekehrt Sicht gewinnt dieses Signale die Integration an Steuerun-
der
Chidester
Prozesse gen zurückgeben in den kann. frühen Außerdem Phasen beleuchten der Produktentstehung wir intensiv das Thema rapide an
Bedeutung. Cyber-Security Der – mithin Grund die liegt Frage, in wie der all allgemein die dezentralen bekannten Controller Verschiebung
wirksam der vor Wertschöpfung böswilligen Manipulationen von der Mechanik geschützt in werden Richtung können. Elektronik
und Übrigens: Software. Bleiben Stand Sie also heute mit gibt uns am es Ball. eine Falls ganze Sie Reihe eine der von Publikationen
noch und nicht Integrationsmöglichkeiten, kennen und keinen Serienteil aber verpassen nicht alle wollen, von kön-
ihnen
Schnittstellen
werden nen Sie unverbindlich den Entwicklungsprozessen ein Probeheft anfordern:
Industrie bereits in dem
wünschenswerten www.direktabo.de/de/industrie.html Ausmaß genutzt. Dies ist in besonderem Maße
im Oder Falle Sie der senden Software-Entwicklung uns einfach eine Mail für mit programmierbare dem Stichwort
der „Serie Fall. Industrie Die Ursache 4.0“ für und diesen dem Namen Befund der findet ge-
sich häufig in der
Steuerungen
Tatsache wünschten begründet, Publikation dass an: von Seiten des Managements dieser Unternehmen
d3.redaktion@konradin.de die Kommunikation zwischen den verschiedenen Abteilungen
vielfach noch nicht aktiv forciert wird – denn sie bedeutet
zunächst einen Zusatzaufwand und zusätzliche Kosten, die sich
06.16
aber durch einen geringeren Abstimmungsaufwand in späteren
elektro
Phasen des Produktentstehungsprozesses AUTOMATION reduzieren. Mit E3.EDM
Konzepte • Systemlösungen • Komponenten
für Elektro- und Fluid-Engineering Brückenbau haben wir einen wichtigen Baustein
zwischen
Feldbussystemen
vorgestellt.
www.beschaffung-aktuell.de
Im Betrieb helfen Lösungen
vom Spezialisten Seite 28
Konfliktrohstoffe und Menschenrechte Seite 12
Highlights der Intralogistik Seite 51
Vom Beschaffer zum Chief Value Officer Seite 16
Eisenbeiss (Siemens): Im Maschinenbau ist diesbezüglich die
Special
Messe
Grindtec
ab Seite 28
P L U S
Phase
develop 3 systems engineering 01 2016 17

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
VERANSTALTUNGEN/PUBLIKATIONEN
Bild: Siemens
Virtuelle und reale Produkt- und Produktionswelt
verschmelzen immer mehr – konkrete
Lösungen zeigt die Digital Factory im Rahmen
der Hannover Messe
Hannover Messe: Digital Factory auf dem Weg zum Industrial Internet
Digital und Industrie 4.0
gehören definitiv zusammen
Die Digital Factory – Untertitel ‚Internationale Leitmesse für integrierte Prozesse und IT-Lösungen‘ wurde
in den letzten Jahren zunehmend zum technologischen Zentrum von Industrie 4.0 auf der Hannover
Messe. Jetzt zeigt sich, dass der Weg noch weiter führt. Die Digital Factory entwickelt sich auch zum
Marktplatz für Softwarelösungen und Technologien, mit denen die Industrie das Industrial Internet realisieren
wird. Neben der bekannten Industriesoftware der bisherigen Aussteller finden sich zunehmend
Plattformen für Internet und Cloud. Und die Messe wächst merklich.
18 develop 3 systems engineering 01 2016

VERANSTALTUNGEN/PUBLIKATIONEN
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Bild: Eplan
Bild: Dassault Systèmes
Konzept von Infrastruktur bis Prozessoptimierung:
Eplan Experience
3D-Simulationsmodell eines vollständigen menschlichen Herzens
IT-Lösungen für Engineering, Produktionsplanung, Produktion und
Service – das waren viele Jahre die wichtigsten Produkte, die die
Ausstellung zuletzt in der Halle 7 ausmachten. Standardsoftware,
mit der die Industrie inzwischen nahezu alle Prozesse digitalisiert
hat. Softwaresysteme und IT-Landschaften, deren Integration nun
selbst großes Thema ist. Gerade auch im Sinne von Industrie 4.0.
Jetzt stehen wir an der Schwelle zu einer neuen Zeit, die der Industrie
nochmals einen regelrechten Sprung abverlangt. Wenn fast alle
Produkte künftig über das Internet miteinander und mit dem Menschen
vernetzt sind, dann reichen die bisherigen Werkzeuge und Lösungen
zu ihrer Entwicklung und Herstellung nicht mehr aus. Jetzt
müssen die produzierenden Unternehmen auch den Betrieb im Internet,
die Vernetzung und die mit den Produkten möglichen Dienstleistungen
im Auge haben. Es wird bald mit fast allem sein wie mit
dem Smartphone: Es wird mit Updates auf einen neuen Stand gebracht,
zusätzliche Dienste können installiert werden, es entwickelt
sich grundlegend weiter, lange nach der Fertigstellung der Hardware
– und solange es in Betrieb ist.
Deshalb spielen jetzt für alle Beteiligten auch Lösungen eine Rolle,
die vor einigen Jahren noch fast ausschließlich in der Konsumgüterund
Spieleindustrie oder bei den Internetkonzernen verortet wurden.
Big Data Analytics und Cloud-Technologie beispielsweise sind
innerhalb kurzer Zeit auch für die Fertigungsindustrie interessant geworden.
In der Digital Factory schlägt sich das in neuen Ausstellungsflächen
nieder, auf denen IBM, Microsoft, T-Systems und AT&T
mit Partnern genau in diese Richtung gehen. Und auch Beratungshäuser
wie Accenture und Atos sind erst seit Kurzem Aussteller auf
der Hannover Messe. Der Zuwachs hat ein Ausmaß, das die Digital
Factory im wahrsten Sinne des Wortes aus ihren Nähten platzen
lässt. Sie passt nicht mehr in die Halle 7 und dehnt sich nun auch in
die Halle 6 aus.
Cloud-Lösungen im Fokus
Microsoft war 2015 mit einem recht großen Partnerstand (700 m 2 )
auf der Digital Factory und wird auch 2016 dabei sein. Wer dabei vor
allem an den Anbieter von Windows und Office denkt, sollte genauer
hinschauen. Vor kurzem hat Microsoft als erster US-Anbieter eine
Cloud in Deutschland eingerichtet, für deren Daten T-Systems die
Treuhänderschaft übernimmt und garantiert, dass weder von Microsoft
noch von Dritten – wir müssen NSA hier nicht ausschreiben –
Daten abgegriffen werden dürfen, wenn der Kunde dem nicht zugestimmt
hat. Und damit sind wir auch bei dem Hauptthema, das den
Hersteller aus Redmond zum Aussteller in Hannover macht: Azure
ist die Cloud-Plattform, mit der alle Arten von Daten angeschlossener
Geräte und Sensoren aus unterschiedlichsten Quellen analysiert,
verknüpft, ausgewertet und neu interpretiert werden.
Aber auch die gewissermaßen angestammten Aussteller schlagen
neue Richtungen ein. Ein Blick auf einige Beispiele in alphabetischer
Reihenfolge soll das veranschaulichen, was in mehr oder weniger
starkem Ausmaß auch für die meisten anderen gilt.
Produkte am digitalen Modell ‚erleben‘
Autodesk hat mit PLM360 schon seit einiger Zeit ein Angebot, das
PLM über die Cloud anbietet. Zumindest hierzulande ist es zwar
noch nicht erfolgreich, aber insgesamt spielt es auch im Angebot
des Herstellers, der vor allem den Massenmarkt der mittelständischen
Unternehmen adressiert, nicht die Hauptrolle. Heute geht Autodesk
auf den Markt mit „The Future of Making Things“ und meint
damit, dass moderne Tools wie für 3D-Scannen, 3D-Drucken, Augmented
und Virtual Reality den kleinen und mittleren Unternehmen
große Chancen bieten, innovative Produkte für das Internet der Dinge
zu entwickeln und zu produzieren. Auch ohne die wirkliche
Durchgängigkeit der digitalen Wertschöpfungskette.
Bei Dassault Systèmes steht das enorm gewachsene Produktportfolio
unter dem Motto ‚3DExperience Solutions‘. Nach den Aussagen
von CEO Bernard Charlès bietet sich das Haus an, bei der Erstellung
eines digitalen Zwillings der Welt zu helfen. Womit gemeint
ist, dass es nicht mehr nur die Erzeugnisse der diskreten Fertigung
sind, deren Entwicklung und Produktion mit Software wie CAx und
PLM unterstützt werden. Die Zielmärkte von Dassault Systèmes
develop 3 systems engineering 01 2016 19

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
VERANSTALTUNGEN/PUBLIKATIONEN
Bild: SAP
Connected Logistics
von SAP hilft beim Management
von Häfen
umfassen heute Konsumgüterhersteller und Energieerzeuger ebenso
wie Städtebauer und Gesundheitswesen. Und überall geht es
laut Dassault Systèmes darum, dass der Nutzer von Produkten und
Dienstleistungen am digitalen Modell selbst erleben und gestalten
kann, wie seine persönliche Nutzung aussehen soll.
Eplan war in erster Linie bekannt als Anbieter von CAD für Elektrotechnik.
Aber seit einigen Jahren ist die Rittal-Tochter nicht nur
durch strategische Allianzen mit den wichtigen PLM-Anbietern verbunden.
2014 wurde Eplan Experience vorgestellt: Acht definierte
Handlungsfelder von IT-Infrastruktur bis Prozessintegration sollen
die Kunden dabei unterstützen, im Engineering effizienter zu werden.
Haluk Menderes, Geschäftsführer von Eplan, begründet das
so: „Themen wie Vernetzung, Globalisierung und Integration beschäftigen
derzeit nicht nur uns, sondern auch unsere Kunden.“ Und
selbstverständlich ist multidisziplinäre Systementwicklung für Eplan
schon seit geraumer Zeit ein Thema mit hoher Priorität.
SAP, nach wie vor führender Anbieter von Unternehmenssoftware
für Auftragsabwicklung und Prozesssteuerung, hat in den letzten
Jahren gemeinsam mit Kunden unterschiedlicher Industrien Software
entwickelt, die inzwischen als Standardsoftware auf dem
Kontakt
Hannover Messe 2016
25. bis 29. April 2016
Hannover
www.hannovermesse.de
Details zur Digital Factory:
http://t1p.de/kk2j
I N F O
Markt ist. Predictive Maintenance gehört dazu. Wobei sich in der
Praxis schnell gezeigt hat, dass vorausschauende Wartung den Industrieunternehmen
neue Geschäftsmodelle eröffnet, die beispielsweise
an die Stelle des Verkaufs von Kompressoren (Kaeser) das
Angebot von Druckluft mit Verfügbarkeitsgarantien setzen. Auch
Connected Logistics ist eine neue Standardsoftware, die in einem
Projekt von SAP und T-Systems mit dem Hamburger Hafen entstand.
Das handelsübliche Navi-System der Lkw-Armadas im Umfeld
des Hafens wird ersetzt durch ein System, das nicht nur Staus
vermeiden hilft, sondern das jederzeit weiß, welche Ladung wie an
welcher Stelle am schnellsten be- oder entladen werden kann.
Siemens war noch vor zehn Jahren im Umfeld der Fertigungsindustrie
vor allem der Automatisierungskonzern. Durch Zukäufe von Unigraphics,
Comos, Orsi und etlicher weiterer Unternehmen heißt der
entsprechende Konzernbereich heute aus gutem Grund Siemens
Digital Factory Division. Von PLM über das Engineering der Automation
bis zu MES und Service bietet Siemens alles, was die digitale
Fabrik ausmacht. Momentan arbeitet der Anbieter daran, die einzelnen
Teile dieses Portfolios eng und effizient miteinander zu verknüpfen.
Zusammen mit SAP wurde inzwischen auch eine MindSphere –
Siemens Cloud for Industry – auf der Basis von SAP Hana angekündigt,
in der Industriekunden von Siemens und deren Kunden weltweit
industrielle Daten analysieren und für die Optimierung des Betriebs
ihrer Anlagen nutzen können.
Offensichtlich gehen die Zeiten, da sich alles um die möglichst vollständige
Automatisierung der Produktion drehte, ihrem Ende entgegen.
Künftig wird wichtig, ob die – automatisiert gefertigten – Produkte
vernetzbar sind und ob sie sich für das Angebot interessanter
Dienstleistungen eignen. Die Digital Factory in Hannover wird auf
absehbare Zeit der Ort sein, wo das am besten zu verfolgen ist. co
Der Autor:
Ulrich Sendler ist Analyst und Betreiber
des PLMportals unter: www.plmportal.org
20 develop 3 systems engineering 01 2016

Available on the
App Store
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develop 3 systems engineering 01 2016 21

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
PLM-DIENSTLEISTER ZUM SYSTEMS ENGINEERING
Kurt Bengel, Sprecher des Vorstandes, Cenit
„Industrie 4.0 bringt großes Momentum“
Ein verändertes PLM-Verständnis als Voraussetzung für das vollständige digitale Produktmodell fordert
Kurt Bengel, Sprecher des Vorstandes des Beratungs- und Softwarespezialisten Cenit. Gefragt sind
Prozess- und Organisationsveränderungen (vgl. S. 44/45), die aber durch die Industrie-4.0-Diskussion
vorangetrieben werden. Letztlich werden dadurch Zeit- und Kosteneinsparungen bei der Inbetrieb -
nahme und dem Betrieb der Anlagen erreicht.
develop 3 : Im Rahmen der Industrie-4.0-Diskussion ist ein Kernelement
die durchgängige Nutzung der digitalen Abbildung der
herzustellenden Produkte/Maschinen/Anlagen. Ein erster Schritt
muss hier die Zusammenführung von M- und E-CAD-Daten
sein. Können Mechanik- und Elektrotechnik-Entwickler bereits
eine gemeinsame Datenbasis nutzen und welchen Weg empfehlen
Sie an dieser Stelle?
Bengel: Im Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0 wird
‚digitales Engineering über die gesamte Wertschöpfungskette‘ gefordert.
Ohne digitales Produktmodell ist der digitale Zwilling der Fabrik
weitgehend nutzlos, deshalb bieten wir unseren Kunden ganzheitliche
Beratung und operative Umsetzung – vom Engineering
über die digitale in die reale Fabrik und bis in den Service ihrer Produkte.
Die Voraussetzung für das vollständige digitale Produktmodell
ist ein verändertes PLM-Verständnis. Das Produkt-Daten-Management
ist in der Mehrzahl der Unternehmen immer noch sehr
stark mechanisch ausgerichtet. Elektronik und Software sind meist
nicht Bestandteil und andere Disziplinen wie Hydraulik, Fluidik etc.
noch gar nicht auf dem Radar. Bei diesem geringen Reifegrad der
implementierten Lösungen ist ein guter Einstieg in ‚PLM 4.0‘ die Integration
der E-CAD-Autorensysteme ins PLM-System und die versionsgerechte
Verwaltung der zugehörigen Software-Binaries. Die
so aufgebaute mechatronische Stückliste bildet das Rückgrat des
Produkt-Entstehungs-Prozesses. Wenn wir uns den PLM-Prozessen
zuwenden, dann müssen wir feststellen, dass der Reifegrad der Im-
Kontakt
Cenit AG
Stuttgart
Tel. +49 711 7825-30
www.cenit.com
Hannover Messe: Halle 6, Stand L30
Details zur digitalen Fabrik:
http://t1p.de/60x4
I N F O
plementierungen hier noch geringer ist. Technologisch bieten die
modernen PLM-Systeme inzwischen alles, was benötigt wird. Die
Gründe für den geringen Reifegrad sind eher menschliche Hürden,
wie notwendige Prozess- und Organisationsveränderungen, Verankerung
der PLM-Projekte im Top-Management etc. Hier sehen wir
ein großes Momentum, das derzeit aus der Industrie-4.0-Diskus -
sion entsteht.
„Es bedarf eines gemeinsamen
neutralen Datenformates, um
die komplexen Zusammenhänge
zwischen elektrischen, mechanischen
und softwaretechnischen
Komponenten verlustfrei und
vollumfänglich abzubilden – dafür
bietet sich heute AutomationML
an.“
develop 3 : Konsequenterweise muss anschließend der Schulterschluss
mit den Automatisierern erfolgen – auch letztere haben
eigene Anforderungen an das digitale Modell, vom Entwurf
über die Controller-Programmierung (also Software!) bis hin zu
Aspekten der Inbetriebnahme und des Monitorings von Maschinen/Anlagen.
Sehen Sie hier bereits einen gangbaren Weg, die
unterschiedlichen Sichtweisen zusammenzuführen?
Bengel: An der Planung, dem Entwurf und der Inbetriebnahme von
Automatisierungsanlagen sind eine ganze Reihe von Autorensystemen
aus verschiedenen Ingenieursdisziplinen beteiligt, die jeweils
eine eigene Sichtweise auf das digitale Anlagenmodell repräsentieren.
Für die Zusammenführung der unterschiedlichen Sichtweisen
ist neben der eben beschriebenen versionsgerechten Datenverwaltung
in einem PLM-System auch die komplexe Verknüpfung zwischen
mechanischen und elektrischen Komponenten über die Systemgrenzen
der Autorensysteme hinweg zu realisieren. Hier bedarf
es eines gemeinsamen neutralen Datenformates, das in der Lage
ist, die komplexen Zusammenhänge zwischen den elektrischen,
22 develop 3 systems engineering 01 2016

PLM-DIENSTLEISTER ZUM SYSTEMS ENGINEERING
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
mechanischen und softwaretechnischen Komponenten verlustfrei
und vollumfänglich abzubilden. Dafür bietet sich heute das Datenformat
AutomationML an. Dabei handelt es sich um ein Datenformat
für den semantischen Datenaustausch, das verschiedene existierende
XML-Standardformate aus unterschiedlichen Disziplinen sinnvoll
kombiniert. Neben Struktur und Relationen von Anlagenobjekten
können damit auch Geometrie und Kinematik sowie Verhalten
abgebildet werden. Voraussetzung ist natürlich, dass die jeweiligen
Systeme über entsprechende AutomationML-Schnittstellen verfügen.
Für das Laufzeitmonitoring von Anlagen würde sich wiederum
der Kommunikationsstandard OPC UA anbieten, den zunehmend
Automatisierungshersteller für die Kommunikation zwischen Komponenten
einer Automatisierungsanlage verwenden. Insgesamt sollen
dadurch Zeit- und Kosteneinsparungen bei der Inbetriebnahme
und dem Betrieb der Anlagen erreicht werden.
develop 3 : Bekommt – angesichts der Industrie-4.0-Diskussionen
– die Frage nach Daten- und/oder Prozessstandards neuen
Schwung, um auch über den Datenaustausch hinaus eine digitale
Durchgängigkeit zu erreichen? Welche Rolle kann etwa AutomationML
spielen und werden wir – analog zur CNC-Welt – eine
‚Sprache‘ zur Beschreibung von Montagevorgängen entwickeln
müssen, um dem Produkt bereits während der Entwicklung
seinen Herstellprozess in Gänze zuweisen zu können?
Bengel: Die Anforderungen an die Datendurchgängigkeit sind durch
die zunehmende Digitalisierung in Produktionsprozessen definitiv
gestiegen. Ihre Frage suggeriert allerdings auch, dass in der CNC-
Welt über eine neutrale Sprache schon während der Entwicklung
der Herstellungsprozess in Gänze zugewiesen wird. Das kann man
so eigentlich nicht sagen. Tatsächlich ist die ‚Sprache‘ in der CNC-
Welt eine nachgelagerte Übersetzung der Beschreibung eines Bearbeitungsprozesses
für eine spezifische Bearbeitungsmaschine. Trotz
Standardisierung sind CNC-Programme zwischen Maschinen unterschiedlicher
Hersteller kaum austauschbar. Generell ist der Herstellungsprozess
das Ergebnis eines in der Regel manuellen Planungsprozesses,
bei dem Produktanforderungen mit sinnvollen Bearbeitungsprozessen
und den zugehörigen Ressourcen verknüpft werden.
Es wäre sinnvoll, das digitale Produktmodell so zu gestalten,
dass der Planungsprozess automatisiert werden kann. Dazu müssen
Produktanforderungen in Bezug auf den Herstellungsprozess
formal und maschinenlesbar beschrieben werden. Weiterhin müssen
die Eigenschaften und Fähigkeiten der Fertigungsanlagen ebenso
beschrieben werden. Hier kann AutomationML eine Rolle spielen,
was zurzeit noch Gegenstand von Forschungsprojekten im Bereich
der fähigkeitsbasierten Planung ist. Damit wäre auch die
Grundlage für das Industrie-4.0-Szenario geschaffen: Das Produkt
sucht sich selbstständig mit Hilfe seines digitalen Abbildes und unter
Auswertung der digitalen Abbilder der Fertigungsmaschinen, die
deren Eigenschaften, Fähigkeiten und Verfügbarkeiten repräsentieren,
seinen Weg durch die Fertigung.
co
Kurt Bengel, Sprecher des Vorstands, Cenit
Bild: Cenit
develop 3 systems engineering 01 2016 23

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
PLM-DIENSTLEISTER ZUM SYSTEMS ENGINEERING
Helmut Haas, Geschäftsführer, Inneo Solutions GmbH
„PLM-System als zentrale Plattform“
In einem mehrstufigen Prozess sollten die verschiedenen Engineering-Domänen zunächst besser
miteinander kommunizieren und anschließend auf eine gemeinsame Plattform zugreifen, meint Inneo-
Solutions-Chef Helmut Haas. Dafür eigne sich das Product Lifecyle Management (PLM), das auch
traditionelle Softwareentwicklungssysteme einbinden könne.
develop 3 : Im Rahmen der Industrie-4.0-Diskussion ist ein Kernelement
die durchgängige Nutzung der digitalen Abbildung der
herzustellenden Produkte/Maschinen/Anlagen. Ein erster Schritt
muss hier die Zusammenführung von M- und E-CAD-Daten
sein. Können Mechanik- und Elektrotechnik-Entwickler bereits
eine gemeinsame Datenbasis nutzen und welchen Weg empfehlen
Sie an dieser Stelle?
Haas: Aus unserer Sicht sind das zwei Aufgabenstellungen, die mit
der Zusammenführung des elektrischen und des mechanischen Engineerings
im Fokus stehen. Der erste Schritt ist eine engere Verzahnung
der beiden Gewerke innerhalb des Engineering-Prozesses.
Das bedeutet zuallererst, dass schon während des Entwicklungsprozesses
die Kommunikation zwischen den Engineering-Domänen
verbessert werden muss. In der Praxis unserer Kunden zeigt sich,
dass die Elektrotechnik häufig noch getrennt agiert und oftmals
eher spät in den Entwicklungsprozess eintritt. Dann sind allerdings
viele Details und Randbedingungen bereits festgelegt. Im schlechtesten
Fall wird sogar ein Teil des Elektroengineerings direkt in der
Werkstatt an den Prototypen durchgeführt. Insbesondere durch den
immer weiter steigenden Anteil von Elektrik und Elektronik in den
Produkten unserer Kunden ist das aber ein großes Hemmnis hinsichtlich
schnellerer und effizienterer Entwicklungs- und Durchlaufzeiten.
In der modernen Maschinenentwicklung sollte das komplette
Entwicklungsteam – Mechanik, Elektrik, Elektronik… – wie ein
Kleeblatt aufgestellt sein, bei dem jedes Blatt auf einen gemeinsamen
zentralen Knoten zugreift. Der zweite Schritt bei der Zusammenführung
des elektrischen und mechanischen Engineerings ist
dann die digitale Verwaltung und Verknüpfung der Engineering-
Ergebnisse auf einer gemeinsamen Plattform. Damit wird die Transparenz
innerhalb des Prozesses sichergestellt und der gesamte Prozessablauf
– Freigabe- und Änderungswesen, Dokumentation… –
vereinheitlicht. Für unsere Kunden bedeutet das konkret, dass sowohl
das elektrische als auch das mechanische Engineering in ein
PLM-System wie PTC Windchill arbeiten. Somit wird beispielsweise
immer eine gemeinsame Artikelbasis benutzt und die Sichten auf
das Gesamterzeugnis stellen alle Gewerke transparent dar.
„In der modernen Maschinen -
entwicklung sollte das komplette
Entwicklungsteam wie ein Kleeblatt
aufgestellt sein, bei dem jedes
Blatt auf einen gemeinsamen
zentralen Knoten zugreift.“
develop 3 : Konsequenterweise muss anschließend der Schulterschluss
mit den Automatisierern erfolgen – auch letztere haben
eigene Anforderungen an das digitale Modell, vom Entwurf über
die Controller-Programmierung (also Software!) bis hin zu Aspekten
der Inbetriebnahme und des Monitorings von Maschinen/Anlagen.
Sehen Sie hier bereits einen gangbaren Weg, die unterschiedlichen
Sichtweisen zusammenzuführen?
Kontakt
Inneo Solutions GmbH
Ellwangen
Tel. +49 7961 890-0
www.inneo.de
Details zu PTC Windchill:
http://t1p.de/bi30
I N F O
Haas: Das ist eine wichtige Frage und wenn man den oben dargestellten
Ansatz weiterdenkt, sehen wir hier ebenfalls das PLM-System
als zentrale Plattform. Es ist bereits heute möglich, die traditionellen
Softwareentwicklungssysteme direkt mit dem PLM-System zu
verbinden und somit auch in diesem Bereich die Prozesse durchgängig
zu gestalten. Hinzu kommt speziell aus unserer Sicht, dass über
das zur Zeit häufig angesprochene Zukunftsthema Internet of Things
(IoT) uns als Partner des Softwareunternehmens PTC bereits heute
das Softwareprodukt ThingWorx zur Verfügung steht. Dies ermöglicht
es, viele verschiedene Datenquellen (PDM-Systeme, ERP-Systeme,
Sensordaten, Geo-Informationen…) performant zu verknüpfen und
transparent aufzubereiten. Hier bietet sich noch viel Raum für konkrete
Ausgestaltung und Erweiterungen. Daher sind wir auch überzeugt,
dass diese Initiative und Portfolioerweiterung unseren Kunden zukünftig
ein ganz erhebliches Nutzenpotential bieten wird.
24 develop 3 systems engineering 01 2016

PLM-DIENSTLEISTER ZUM SYSTEMS ENGINEERING
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
develop 3 : Bekommt – angesichts der Industrie-4.0-Diskussionen
– die Frage nach Daten- und/oder Prozessstandards neuen
Schwung, um auch über den Datenaustausch hinaus eine digitale
Durchgängigkeit zu erreichen? Welche Rolle kann etwa AutomationML
spielen und werden wir – analog zur CNC-Welt – eine
‚Sprache‘ zur Beschreibung von Montagevorgängen entwickeln
müssen, um dem Produkt bereits während der Entwicklung
seinen Herstellprozess in Gänze zuweisen zu können?
Haas: Durchgängige Prozesse – inklusive ihrer digitalen Abbildung
entlang der gesamten Wertschöpfungskette, mit denen wir uns seit
Jahren beschäftigen – sind natürlich Dreh- und Angelpunkt von Zukunftsinitiativen
wie Industrie 4.0. In vielen Bereichen sind sie heute
schon gelebte Realität und wirtschaftliche Erfolgsrezepte vieler unserer
Kunden. Ob und wann sich hier ein neuer Standard etabliert
hängt sicherlich auch davon ab, wie groß der potentielle Nutzen im
Vergleich zur zusätzlichen Komplexität sein wird. Bezogen auf die
oben genannte Initiative AutomationML lässt sich das aktuell noch
schwer abschätzen, insbesondere mit Blick auf unsere typisch mittelständische
Kundenklientel.
co
Helmut Haas, Geschäftsführer,
Inneo Solutions GmbH
Bild: Inneo Solutions
develop 3 systems engineering 01 2016 25

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
PLM-DIENSTLEISTER ZUM SYSTEMS ENGINEERING
Rolf Wiedmann, Director Sales DACH, TechniaTranscat
„Mittel- bis langfristig
ist eine integrierte Lösung anzustreben“
Bereits heute lassen sich über die RFLP-Struktur der 3DExperience-Plattform von Dassault Systèmes
Daten aus verschiedenen Autorensystemen zusammenführen, sagt Rolf Wiedmann, Director Sales
DACH bei der TechniaTranscat GmbH. Ziel müsse sein, einen virtuellen Zwilling eines ausgelieferten
Produkts zu erstellen und zu nutzen. So lasse sich auch der Schulterschluss erzielen zwischen
Entwicklung und Betrieb eines Produktes.
develop 3 : Im Rahmen der Industrie-4.0-Diskussion ist ein Kernelement
die durchgängige Nutzung der digitalen Abbildung der
herzustellenden Produkte/Maschinen/Anlagen. Ein erster Schritt
muss hier die Zusammenführung von M- und E-CAD-Daten
sein. Können Mechanik- und Elektrotechnik-Entwickler bereits
eine gemeinsame Datenbasis nutzen und welchen Weg empfehlen
Sie an dieser Stelle?
Wiedmann: Ja, es ist möglich, beide Disziplinen auf derselben Datenbasis
zusammenzuführen. Mit der 3DExperience-Plattform von
Dassault Systèmes wird dies in einer RFLP-Struktur (RFLP steht für
Requirement – Anforderungsmodell, Functional – Funktionsmodell,
Logical – Logisches Modell und Physical – Physikalisches Modell
(entspricht dem „3D-Modell“)) realisiert. Die M-CAD-Informationen
nehmen den physischen Teil der Struktur ein, während die E-CAD-Informationen
einen Teil des logischen Zweiges der Struktur darstellen.
Dieser integrierte Ansatz hat enorme Vorteile, da sich Objekte
im E-CAD und M-CAD auf dieselbe Referenz beziehen – gerade im
Hinblick auf Änderungen und Varianten. In der Praxis ist es jedoch
oft so, dass bestehende E-CAD-Systeme in den Unternehmen eta -
bliert und in die Prozesse eingebunden sind – hier greifen unsere
Kunden auf bewährte Schnittstellen auf IDF- oder XML-Basis im Zusammenspiel
mit dem M-CAD zurück. Unsere Empfehlung ist es, E-
und M-CAD-System in die PLM-Plattform zu integrieren und mittelbeziehungsweise
langfristig eine integrierte Lösung anzustreben.
„Ziel ist, den virtuellen Zwilling
(Virtual Twin) eines ausgelieferten
Produkts zu erstellen und
zu nutzen.“
develop 3 : Konsequenterweise muss anschließend der Schulterschluss
mit den Automatisierern erfolgen – auch letztere haben
eigene Anforderungen an das digitale Modell, vom Entwurf
über die Controller-Programmierung (also Software!) bis hin zu
Aspekten der Inbetriebnahme und des Monitorings von Maschinen/Anlagen.
Sehen Sie hier bereits einen gangbaren Weg, die
unterschiedlichen Sichtweisen zusammenzuführen?
Kontakt
TechniaTranscat GmbH
Karlsruhe
Tel. +49 721 97043-0
www.techniatranscat.com
Hannover Messe: Halle 6, Stand K30
Details zur 3DExperience-Plattform:
http://t1p.de/4fb0
I N F O
Wiedmann: Mit der Automatisierung alleine ist es unseres Erachtens
nach nicht getan. Es geht darum, das Produktverhalten an sich
zu beschreiben. Dabei ist die Steuerung ein Teil, die in Verbindung
mit anderen Systemen wie Mechanik, Elektrik, Hydraulik etc. in eine
Wechselbeziehung tritt und insgesamt das Verhalten des Produkts –
beispielsweise einer Maschine – beschreibt. In der Verbindung zwischen
Software und den Controllern als Hardwarekomponenten auf
der einen Seite und dem virtuellen Modell auf der anderen können
Simulationen mit einer Hardware in the Loop (HiL) durchgeführt und
damit die Validierung vor den realen Prototypen vorgezogen werden.
Die Softwareentwicklung hat kürzere Änderungszyklen als die
Hardwarekomponenten, daher ist es wichtig, die Verwaltung der
Versionen im Griff zu haben – mit dem Ziel, den virtuellen Zwilling
(Virtual Twin) eines ausgelieferten Produkts zur Verfügung zu haben.
Uns ist bewusst, dass dies kurzfristig nicht umgesetzt werden
kann, aber es ist sinnvoll, jetzt schon seine Strategie der Produktentwicklung
darauf auszurichten.
26 develop 3 systems engineering 01 2016

PLM-DIENSTLEISTER ZUM SYSTEMS ENGINEERING
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
develop 3 : Bekommt – angesichts der Industrie-4.0-Diskussionen
– die Frage nach Daten- und/oder Prozessstandards neuen
Schwung, um auch über den Datenaustausch hinaus eine digitale
Durchgängigkeit zu erreichen? Welche Rolle kann etwa AutomationML
spielen und werden wir – analog zur CNC-Welt – eine
‚Sprache‘ zur Beschreibung von Montagevorgängen entwickeln
müssen, um dem Produkt bereits während der Entwicklung
seinen Herstellprozess in Gänze zuweisen zu können?
Wiedmann: Die Fertigung und der Betrieb der entwickelten Produkte
stehen gleichermaßen im Fokus des Themas Industrie 4.0. In der
Produktentstehung spielen die Schnittstellen zwischen den Disziplinen
eine große Rolle, da die Funktionen und das Verhalten des digitalen
Prototypen über die Schnittstellen zur Validierung und Verifikation
bei Änderungen simuliert werden können. Das Konzept 3DMaster
zielt genau in die Richtung, der Repräsentation des Produktes
bereits wichtige Informationen über Oberflächenbeschaffenheit,
Fertigungsabläufe, Toleranzen und Montierbarkeit mitzugeben.
Beim Betrieb ist es wichtiger, aus einer Vielzahl von Informationen
die richtigen Schlüsse zu ziehen, Big Data und Business Analytics
sind hier die Schlagworte. Wir bieten mit unserer Lösung ‚Product in
Use‘ einen Ansatz, große Datenmengen fortlaufend zu analysieren.
Das Ziel ist es, die Leistung zu verbessern und die Ausfallzeiten von
Produkten im Betrieb zu verringern.
co
Rolf Wiedmann, Director Sales DACH,
TechniaTranscat GmbH
Bild: TechniaTranscat
develop 3 systems engineering 01 2016 27

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
AUS DEM
Podiumsdiskussion
zum Thema ‚MES als
Enabler für Industrie
4.0‘ auf der SPS IPC
Drives 2015. Auch in
diesem Jahr wird der
Verband wieder an der
Messe teilnehmen.
Bereits zur Hannover
Messe ist der Verband
mit einem Gemeinschaftsstand
in Halle 7,
Stand A17 vertreten
Bild: MES D.A.CH Verband
MES D.A.CH Verband erfolgreich auf Messe SPS IPC Drives 2015
Know-how-Transfer
und Erfahrungsaustausch
Unter dem Motto ‚MES goes Automation‘ hat erstmalig der MES D.A.CH Verband die Möglichkeit
wahrgenommen, auf der weltweit führenden deutschen Automatisierungsmesse präsent zu sein. Der
Stand des Verbandes zusammen mit seinen acht Mitausstellern war Bestandteil der ‚Industrie 4.0
Arena‘ in Halle 3A. Diese fand regen Zuspruch unter den Besuchern. Gleiches gilt für die Veranstaltungsreihe
‚MES im Fokus‘, die MES-Interessierten die Chance gibt, Know-how aus der Praxis direkt
vor Ort bei den Anwendern zu erhalten.
Ende November 2015 öffnete die Messe SPS IPC Drives ihre Pforten
– und 64.386 Besucher nutzten die Gelegenheit, das Angebot
der 1666 Aussteller unter die Lupe zu nehmen. Auf dem Gemeinschaftsstand
des MES D.A.CH Verbands in der ‚Industrie 4.0 Arena‘
zeigten die Unternehmen AutomationX, Böhme & Weihs Systemtechnik,
Hilscher Gesellschaft für Systemautomation, IBHsoftec, iMes Solutions,
TCS, InQu Informatics sowie Opdenhoff Technologie ihre Lösungen
zur Erhöhung der Produktionseffizienz und zur Realisierung von Industrie
4.0. Mit der Besucherresonanz waren die Aussteller insgesamt
sehr zufrieden. Vor allem die hohe Qualität der Besucher mit konkretem
Informationsbedarf zum Thema Industrie 4.0 überzeugte. Auf dem
benachbarten ZVEI-Forum in Halle 3A nutzte der Verband darüber hinaus
die Möglichkeit, sich am zweiten Messetag auf einer Podiumsdis-
kussion mit den Messebesuchern intensiv über ‚MES als Enabler für
Industrie 4.0‘ auszutauschen. Die rege Diskussion wurde bei den Besuchern
hervorragend angenommen. Nach der erfolgreichen Premiere
auf der SPS IPC Drives 2015 wird der MES D.A.CH Verband deswegen
auch in 2016 die Präsenz auf der Automatisierungsmesse einplanen.
Auch zur Hannover Messe 2016 ist der Verband natürlich mit von der
Partie (siehe Infokasten; vgl. zudem S. 60/61).
Anwendertreffen ‚MES im Fokus‘
Manufacturing Execution Systems (MES) sind wesentlicher Treiber einer
durchgängigen vertikalen Integration und damit Voraussetzung für
Industrie 4.0. Dies zeigt sich auch immer wieder auf den Vor-Ort-Terminen
der Veranstaltungsreihe ‚MES im Fokus‘, die vom MES D.A.CH Verband
veranstaltet wird und sich in erster Linie an Anwender von Manufacturing
Execution Systems in der fertigenden Industrie richtet. Die
vierte Veranstaltung ihrer Art fand beispielsweise im Siemens-Elektronikwerk
Amberg statt, welches durch den Einsatz modernster Ferti-
28 develop 3 systems engineering 01 2016

AUS DEM
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Bild: MES D.A.CH Verband
Erfahrungsaustausch ist ein Hauptanliegen der Veranstaltungsreihe ‚MES
im Fokus‘, die vor Ort bei einem Anwenderunternehmen stattfindet und so
Informationen aus der Praxis aus erster Hand liefern kann
Kontakt
MES D.A.CH Verband e.V.
Geschäftsstelle, Ilsfeld-Auenstein
Tel. +49 7062 6760-213
info@mes-dach.de
www.mes-dach.de
Hannover Messe: Halle 7, Stand A17
I N F O
gungsverfahren Furore gemacht hat. In Amberg werden unter anderem
Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPSen) der neusten Generation
hergestellt. Thomas Paschek von Siemens gab dabei einen
Einblick in die Digitalisierung der Fertigung am Beispiel des Werks in
Amberg. Darüber hinaus war eine Werksbesichtigung fester Bestandteil
des Veranstaltungsprogramms. Eröffnet wurde die Veranstaltung
von Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kletti, dem 1. Vorstand des MES D.A.CH Verbands.
Vorgestellt wurden an zwei Tagen wichtige MES-Grundlagen sowie
Branchenbeispiele. Insgesamt zwölf anwendungsbezogene Vorträge
rundeten das Bild von der Automations- bis zur ERP-Ebene perfekt
ab. Einen wesentlichen Schwerpunkt bildete dabei die wichtige Rolle
von MES für Industrie 4.0. Nach jedem Referat war eine Diskussionsrunde
eingeplant, in der das vermittelte Know-how vertieft werden
konnte – getreu dem Verbandsmotto: Die MES-Welt trifft sich bei ‚MES
im Fokus‘.
Die Veranstaltungsreihe bietet eine kompakte und inzwischen erfolgreich
bewährte Plattform für alle, die sich ein Bild von dem hohen Anwendernutzen,
der sich mit MES-Lösungen in der modernen Fertigung
erzielen lässt, machen wollen. Das Networking der Teilnehmer unter -
einander wird gezielt gefördert. Ein interessantes Rahmenprogramm
unterstützt den zwanglosen Erfahrungsaustausch.
Der Autor:
Ronald Heinze, 3. Vorstand, MES D.A.CH Verband
Auf Erfahrung bauen.
Innovationskraft nutzen.
Sensorik voranbringen.
25.– 29.04.16
Halle 9, D76
Optimale Lösungen für Ihre Anforderungen:
Mit den industriellen Sensoren und Systemen
von Pepperl+Fuchs profitieren Sie von modernsten
Technologien und zukunftsweisenden Innovationen
– insbesondere auf dem Weg zu vollständig
vernetzten Produktionsprozessen für die Anwendungen
der Zukunft.
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develop 3 systems engineering 01 2016 29

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
AUS DER FACHGRUPPE SE
Einblicke in die Herausforderungen
für Mittelständler bei der Einführung
von SE gaben mit ihren Vorträgen
(von links nach rechts): Markus
Fleuter, Director Order Processing
GEA; Dieter Richter, Entwicklungsleiter
ARI-Armaturen; Anja Czaja,
Fraunhofer IEM; Michael Amon,
Technischer Leiter RK Rose+Krieger
und Dr.-Ing. Roman Dumitrescu,
Geschäftsführer it’s OWL
Bild: Fachgruppe SE/David Gense
Drittes Treffen der Fachgruppe bei GEA im Oktober 2015
Mittelstand diskutiert
Chancen des Systems Engineerings
Eignet sich Systems Engineering (SE) überhaupt für Mittelständler? Und welchen spezifischen Herausforderungen
müssen sich KMU dabei stellen? Antworten darauf gab das dritte Treffen der it’s-OWL-
Fachgruppe Systems Engineering beim Gastgeber GEA. SE wird von KMU als Kernthema betrachtet,
um die zunehmende Komplexität bewältigen zu können. Betont wurde dabei, dass Ziel sein müsse,
durch geeignete organisatorische Maßnahmen die für KMU typische Flexibilität auch bei steigender
Unternehmensgröße beizubehalten.
Beim Treffen der it’s OWL-Fachgruppe Systems Engineering im
letzten Oktober trafen sich Industrie und Forschung der Clusterregion
zum Thema ‚Systems Engineering für den Mittelstand‘.
Die Referenten und Teilnehmer diskutierten, ob sich kleine und mittlere
Unternehmen (KMU) bei der Einführung von SE-Methoden spezifischen
Herausforderungen stellen müssen. Best Practices für SE-
Transfer in KMUs lieferte der Spitzencluster it’s OWL. „Unsere
Transferprojekte im Spitzencluster zeigen, dass die Methoden und
Werkzeuge des Systems Engineering heute schon so weit entwickelt
sind, dass sie sich bei der Zusammenarbeit mit Forschungspartnern
gut in KMU etablieren lassen“, erläuterte Dr.-Ing. Roman
Dumitrescu, Geschäftsführer it’s OWL und Direktor am inzwischen
eigenständigen Fraunhofer IEM.
Eingeladen zum dritten Treffen der Fachgruppe am 21. Oktober 2015
hatte die GEA Westfalia Separator GmbH in Oelde. „Die GEA hat in
Entwicklungsprojekten bereits positive Erfahrung mit Systems Engineering
gemacht – so dass wir uns freuen, jetzt Gastgeber für den
Erfahrungsaustausch der Fachgruppe zu sein“, so Markus Fleuter,
Senior Vice President Offer and Order Engineering Pool bei GEA,
der die Teilnehmer mit einer Führung durch die Produktion des Herstellers
für Separatorentechnik begrüßte.
Best Practices und Erfahrungsaustausch
Nicht nur auf die Methoden sondern auch auf die Organisation des
jeweiligen Unternehmens kommt es bei der Einführung von Systems
Engineering (SE) an. Das zeigte das Beispiel der RK Rose+Krieger
GmbH; der Hersteller von Komponenten und Systemlösungen
für die Automatisierungstechnik mit weltweit rund 560 Mitarbeitern
hat bereits Einblick in SE-Methoden. „Eine besondere
30 develop 3 systems engineering 01 2016

AUS DER FACHGRUPPE SE
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Bild: Fachgruppe SE/David Gense
„Wieviel SE braucht der Mittelstand?“, fragte Lukas Bretz vom Fraunhofer
IEM. Diese und weitere Themen diskutierte die Fachgruppe in verschiedenen
Workshops
Stärke von kleinen Unternehmen ist die Flexibilität“, berichtete der
Technische Leiter Michael Amon. „Ziel muss es sein, durch geeignete
Methoden diese Flexibilität auch bei wachsender Unternehmensgröße
mitzunehmen.“ Gemeinsam mit Anja Czaja vom Forschungspartner
Fraunhofer IEM erläuterte er, wie es für sein Unternehmen
im Rahmen eines laufenden Transferprojekts möglich ist,
Systems Engineering auch in kleinen Unternehmen erfolgreich anzuwenden.
Ähnliche Erfahrungen schilderte auch Dieter Richter, Entwicklungsleiter
bei ARI-Armaturen in Schloß Holte-Stukenbrock, der den zweiten
Best-Practice-Vortrag hielt. Das Unternehmen mit mehr als 800
Mitarbeitern weltweit stellt Industriearmaturen für verschiedene
Branchen her und identifizierte in einem Transferprojekt eine Reihe
von Innovationspotenzialen mithilfe von SE. Zufrieden zeigte sich
Richter besonders mit den neuen Perspektiven, die die Zusammenarbeit
mit dem Forschungspartner und die Arbeit mit neuen Methoden
für seit Langem vertraute Produkte eröffnen. „Manchmal sehen
Außenstehende ganz andere Aspekte als jemand, der bereits über
20 Jahre tief in der jeweiligen Materie arbeitet.“
Workshops ermöglichen fokussierte Diskussionen
Gelegenheit für intensive Diskussionen und den weiteren Erfahrungsaustausch
gaben die Workshops, die die Ingenieure des Gastgebers
GEA und des Fraunhofer IEM im zweiten Teil der Veranstaltung
anboten. Diskutiert wurden neben dem Thema mechatronische
Modularisierung auch die unterschiedlichen Rollen, die in einem
interdisziplinären Produktentstehungsprozess mit Blick auf den
gesamten Lebenszyklus berücksichtigt werden müssen:
• Wer übernimmt das Anforderungsmanagement?
• Wer entwirft die Systemarchitektur?
• Wer stellt die Schnittstelle zum Kunden dar?
Ein anderer Workshop griff die Frage auf, welche Aus- und Weiterbildungsmöglichkeiten
es für den Systems Engineer gibt oder geben
sollte.
Auch die provokante Frage, ob Systems Engineering für Mittelständler
überhaupt eine geeignete Herangehensweise ist, wurde gestellt.
„Machen wir nicht schon lange Systems Engineering?“, fragte
beispielsweise ein Teilnehmer. Er wies auf die seit Langem gepflegte
interdisziplinäre Zusammenarbeit in seinem Unternehmen hin –
die bisher aber ohne methodische Herangehensweise und systematische
Dokumentation erfolgt, wie im weiteren Verlauf der Diskussion
deutlich wurde. „Von allen Workshop-Teilnehmern wird Systems
Engineering als Kernthema auch für KMU betrachtet, um die
zunehmende Komplexität bewältigen zu können“, betonte Lukas
Bretz vom Fraunhofer IEM, der den Workshop moderierte. „Den
Unternehmen ist klar, dass sie in Zukunft nicht um das Systems Engineering
herum kommen.“
Das nächste Treffen der it’s-OWL-Fachgruppe Systems Engineering
findet am 29. Juni 2016 bei der Karl E. Brinkmann GmbH in Barntrup
statt. Die Agenda wird rechtzeitig im Veranstaltungskalender auf
www.its-owl.de bekannt gegeben.
co
Die Autorin: Kirsten Harting,
Kommunikation Produktentstehung, Fraunhofer IEM
Zu dieser Rubrik
Die zunehmende Komplexität von Maschinen und Anlagen stellt Unternehmen
vor große Herausforderungen. Für die Produktentwicklung werden
ein ganzheitliches Systemverständnis und die Betrachtung des gesamten
Lebenszyklus erforderlich. Im Rahmen des Spitzenclusters it‘s
OWL – Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe – wurde
2014 die Fachgruppe Systems Engineering (SE) gegründet.
Ziel ist es, disziplinübergreifende Methoden für die Entwicklung von
intelligenten Maschinen und Anlagen in die Praxis zu bringen. Partner
sind
• das Fraunhofer IEM (ehemals Fraunhofer-
Projektgruppe Entwurfstechnik Mechatronik),
• Dassault Systèmes,
• die Netzwerke OWL Maschinenbau und
• OWL ViProSim sowie
• die Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE).
Systems Engineering ist ein wichtiges Forschungsgebiet im Technologie-
Netzwerk it‘s OWL. Entwurfstechniken unterschiedlicher Disziplinen
werden zu einer übergreifenden Entwurfssystematik zusammengeführt,
die in Modellierungs- und Simulationsmethoden verfügbar gemacht
wird. Dadurch können Unternehmen die Effektivität und Effizienz ihrer
Produktentwicklung steigern. Entwicklungszeiten werden verkürzt, Abstimmungsbedarfe
und nachträgliche Änderungen entfallen und die Produktqualität
steigt.
www.its-owl.de/fachgruppeSE
Hinweis: Veröffentlichungen der Fachgruppe SE
in der develop 3 systems engineering
finden Sie auch auf der Website der Fachgruppe
SE. Zusätzlich besteht für Teilnehmer die Möglichkeit,
ein Printabonnement zum ermäßigten
Preis zu beziehen. Termine und Infos zur
nächsten Veranstaltung finden Sie unter:
www.its-owl.de/fachgruppeSE
I N F O
develop 3 systems engineering 01 2016 31

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
AUS DER
Bild: GfSE
Bild: GfSE
Ein Roboter im Wettkampf beim Transport einer
Palette – Methoden des Systems Engineerings
lassen sich bei der Entwicklung solcher Roboter
im Wettbewerb mit mehreren Teams sehr lehrreich
testen
Gruppenbild – Team Bumblebee in gelben Westen (Pforzheim), Team Esslingen in weißen T-Shirts und
das Sieger-Team aus Pforzheim: vorne und links hinten, sowie die Jury mit Organisatoren
Roboter-Wettbewerb und Überblick zu Systems-Engineering-Workshops
Die Zukunft des Systems Engineerings
im Wettstreit kennen und schätzen lernen
Für die angehenden Systems Engineers in Deutschland endete das Jahr 2015 mit einem studentischen
Vergleich zwischen den Hochschulen. Es sollten die Markt- und Kundenwünsche in nachvollziehbaren
Schritten und mit einer Systematik – ohne Trial und Error – zu einem Produkt entwickelt werden, um im
Abschluss in einem Wettkampf die Erfüllung der Anforderungen nachweisen zu können. Nachfolgend
werfen wir deshalb einen Blick auf den Roboter-Wettbewerb der GfSE an der Hochschule Pforzheim
und geben einen Überblick zu Systems-Engineering-Workshops.
Es gibt vielerlei Arten Systems Engineering (SE) zu unterrichten. Der
Lerneffekt ist jedoch besonders hoch, wenn die theoretischen Inhalte
direkt am praktischen Beispiel ausprobiert werden. Daher hat sich
die Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE) gemeinsam mit den Industriepartnern
Invensity GmbH und Unity AG entschlossen, einen Roboterwettbewerb
an den Hochschulen auszuschreiben. Für diese Idee
hat sich die GfSE von der französischen Partnerorganisation AFIS (Association
Francaise d‘Ingénierie Système) inspirieren lassen, die einen
ähnlichen Wettbewerb bereits seit einigen Jahren durchführt. Im ersten
Probelauf traten zwei Teams der Hochschule Pforzheim gegen eine
Gruppe der Hochschule Esslingen an. Die Aufgabe bestand in der Entwicklung
eines Roboters, der sowohl autonom als auch ferngesteuert
fahren kann und dabei drei unterschiedliche Missionen erfüllt: Bewegen
einer Palette, Umsetzen eines Containers und Ziehen eines Anhängers.
Die Entwicklung des Roboters und der Steuerungssoftware erfolgte dabei
unter Anwendung der Methoden des Systems Engineerings.
Für die Realisierung des Systems stellte die GfSE jedem Team ein spezielles
Set von Lego-Mindstorms sowie ein Spielfeld von 2 m Länge und
1 m Breite zur Verfügung. Die drei Gruppen starteten den Wettbewerb
Anfang Oktober mit Beginn des Wintersemesters. Die Professoren Ralf
Schuler von der Hochschule Esslingen und Hanno Weber von der Hoch-
schule Pforzheim begannen die Entwicklungsprojekte parallel zur passenden
Vorlesungsreihe über Methoden des Systems Engineerings. Im
Wettbewerb am 18. Dezember 2015 prüften die Jury-Mitglieder Jan Zutter
(Invensity), Dr. Daniel Steffen (Unity) und Prof. Dr. Claudio Zuccaro
(Hochschule München) die Roboter auf Regelkonformität. Im Anschluss
erfolgte ein vollständiger Funktionstest. Nachdem alle Missionen erfüllt
waren, präsentierten die drei Teams ihre Vorgehensweisen, aufgetretene
Schwierigkeiten und wie sie diese schließlich bewältigen konnten. In
diesen kurzweiligen Vorträgen präsentierte sich das Pforzheimer Team
„Bumblebee“ mit gelben Westen in einheitlicher „Tracht“ und Darth Vader
nahm als Roboter mit Laserschwert die Reminiszenz zur aktuellen
Star-Wars-Episode auf. Im Unterschied zu anderen Wettbewerben werden
nicht nur das Ergebnis und die Leistung des Produktes bewertet,
sondern auch die Vorgehensweise in der Entwicklung und Realisation
unter Berücksichtigung des Lebenszyklus mittels Systemanforderungen,
Architektur und Design, Konfigurationsmanagement, Integrationsnachweis
und Validierungsplan, Machbarkeitsstudie zur Instandhaltung
und letztlich auch dem Projektmanagement.
Es war interessant zu sehen, wie groß die Variationsbreite der realisierten
Lösungen ist, obwohl alle Teams mit derselben Aufgabenstellung
aus demselben Baukasten schöpften. Für den Sieg des Pforzheimer
32 develop 3 systems engineering 01 2016

AUS DER
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Bild: GfSE
Arbeitsgruppe auf dem internationalen Workshop von INCOSE in
Los Angeles
Arbeitsgruppen auf dem nationalen GfSE-Workshop in 2016
Bild: GfSE
Teams sprachen die Programmierung der Software sowie eine leistungsfähige
Mensch-Maschine-Schnittstelle. Durch Adaption eines
PS4-Controllers einer Spielkonsole an die Lego-Steuerung konnte der
„Fahrer“ den Roboter deutlich präziser lenken und dadurch mit hoher
Geschwindigkeit fahren und wertvolle Punkte einsammeln. Rüdiger Kaffenberger
aus dem GfSE-Vorstand kündigte an, dass der Wettbewerb
künftig bundesweit ausgeschrieben wird. Das nächste Turnier wird dann
voraussichtlich an der Hochschule München stattfinden.
Internationale und nationale SE Workshops
Die SE-Interessierten treffen sich zweimal im Jahr zu intensiven Workshops.
Der eine findet Ende Januar im internationalen INCOSE-Umfeld
in den USA statt – der Internationale Workshop. In diesem Jahr wurde
der MBSE-Workshop mit in den Internationalen Workshop integriert.
Einige GfSE Mitglieder bringen sich hier aktiv mit Vorträgen und neuen
Entwicklungen ein. Insgesamt gibt es 44 internationale Arbeitsgruppen
zu Prozess, Industrie und Wissensthemen. Dazu gehören 2 spezielle
Initiativen, die sich direkt aus der Vision 2025 ableiten und eine besondere
Aufmerksamkeit bekommen. Es handelt sich um die MBSE-Initiative
und die Standardisierungsinitiative, welche auch einen direkten
Einfluss auf das neue Handbuch Version 4.0 hatten. Als GfSE-Mitglied
ist man übrigens automatisch auch Mitglied bei INCOSE und kann alle
weltweiten Informationen und Vorteile genießen.
Der GfSE-Workshop fand in diesem Jahr am 11. und 12. Februar 2016
in Hannover mit einem neuen Teilnehmerrekord statt. Auch in diesem
Jahr wurden interessante Vorschläge gemacht:
• A: Funktionale Architektur Hausautomatisierung – Weiternutzung
des im Rahmen der FAS-Workshops 2014 & 2015 entwickelten
FAS-Beispielmodells zur Hausautomatisierung für weitere Analysen
und Schritte im Rahmen einer Produktentwicklung.
• B: SysML für sicherheitskritische Systeme – Für die Entwicklung
von Systemsicherheitsanalysen (System Safety Assessment)
sollte ein mit SysML kompatibles Modell entwickelt werden. Es wurde
untersucht, welche Ansätze hierfür bereits existieren und ob eine
Integration in SysML möglich ist.
• C: PLM4MBSE – Die Arbeitsgruppe PLM4MBSE beschäftigt sich
mit Aspekten der Integration von MBSE und PLM. Dabei ging es einerseits
um die Ausarbeitung von Anforderungen an MBSE-Authoring-Werkzeuge
(SysML, Modelica, etc.) hinsichtlich der Unterstützung
von Entwicklungskollaboration, Modellversionierung, Modellaustausch
und Change Management, umgekehrt auch um Anforderungen
aus dem MBSE an die Architektur und Schnittstellen von
PLM-Systemen für eine disziplinübergreifende Zusammenarbeit.
• D: Deutsches Handbuch – Ziel ist es, das eher normativ ausgerichtete
„INCOSE Systems Engineering Handbook“ und die von der
GfSE herausgegebene deutsche Übersetzung durch ein eigenes
Buch zu ergänzen, welches auch die gelebte Praxis der Industrie im
deutschsprachigen Raum berücksichtigt.
Neben diesen Inhalten, gab es noch administrative Treffen zum SE-Zert,
dem Zertifizierungsprogramm, und das Netzwerken spielte ebenfalls
wieder eine große Rolle.
Der Autor:
Sven-Olaf Schulze, Vorsitzender, GfSE
Zu dieser Rubrik
Die Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE) e.V. als deutsches
Chapter des International Council on Systems Engineering (INCOSE) ist
seit 1997 die größte deutschsprachige Interessensvertretung rund um
das Thema Systems Engineering. In der Rubrik
‚Aus der GfSE‘ berichten wir regelmäßig
über aktuelle Aktivitäten und Initiativen. Mitglieder
der GfSE erhalten die develop 3 systems
engineering digital im Rahmen ihrer
Mitgliedschaft über den Newsletter der GfSE.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, ein Printabonnement
zum ermäßigten Mitgliederpreis zu
beziehen. Angaben zu Verfahren und Gutscheincode
finden sich ebenfalls im Newsletter der
GfSE.
www.gfse.de
I N F O
develop 3 systems engineering 01 2016 33

METHODEN
SE-GLOSSAR
SE-GLOSSAR
Begriffe des Systems Engineerings – Teil 5
Systems Engineering Return on Investment
– oder: Wie viel SE ist notwendig?
Systems Engineering, Model-Based Systems Engineering, Systemarchitekturen, Prozesse, verschiedene
ISO-Richtlinien – das waren die Themen unseres Glossars zum Systems Engineering im Jahr 2015.
Noch immer steigt das Interesse am Paradigma Systems Engineering (SE) stark; die Anzahl an Evalua -
tionsprojekten und Einführungsprogrammen bringt dies zum Ausdruck. Teilweise berichten die jeweiligen
Unternehmen auch offen über ihre Aktivitäten, beispielsweise am Tag des Systems Engineerings –
TdSE. In diesem Zusammenhang kommt aber insbesondere auf Management-Ebene immer wieder die
Frage auf: „Was bringt mir das und wie viel SE ist notwendig?“
Entwicklungskosten
Quelle: GfSE
Entwicklung Baukastensystem
Produkt 1 Produkt 2 Produkt 3 Produkt 4
Anpassung des Baukastens
Bild 1: Rentabilität eines Baukastensystems als Analogie zur SE-Einführung
Warum eigentlich ein „SE-Return on Investment (RoI)“? Beim
Systems Engineering (SE) ist die Diskussion über den Wertbeitrag
noch relativ jung: Der Ansatz war durch die anfängliche Anwendung
in sicherheitskritischen und hochkomplexen Systemen der Luft- und
Raumfahrt nicht vordergründig auf den Nachweis von Wirtschaftlichkeit
angewiesen. Hier ging es zurecht in erster Linie um Qualität und Sicherheit.
Erst mit dem aufkommenden Interesse der Privatwirtschaft kam
die Wirtschaftlichkeitsdiskussion auf. Die Bewertung des Wertbeitrags
steckt aber in einem Dilemma: Investitionen in neue Technologien und
Methoden sollen aus Management-Sicht eine möglichst kurze Amortisationszeit
haben: üblicherweise erwartet die Industrie weniger als 24
Monate. SE ist jedoch ein Lebenszyklusansatz, der seine Wirkung langfristig
entfaltet – von der Wiege bis zur Bahre, bspw. bei Marktphasen
von 60 Monaten. Das bedeutet, dass zunächst in frühen Lebenszyklusphasen
ein erhöhter Aufwand einfach akzeptiert werden muss, der sich
aber in späteren Phasen ausgleicht, weil etwa das Produkt im Feld weniger
Ausfälle aufweist. Bei der Bestimmung eines SE-RoI ist nun das
Problem, überhaupt einen geeigneten Ansatz zu identifizieren – alleine
schon bedingt durch die Herausforderungen der Kostenrechnung.
Ein Vergleich: Produktbaukastensysteme
Während beim Thema Systems Engineering die Diskussion um die Notwendigkeit
aufgrund von Vorabinvestitionen sehr penibel geführt wird,
ist die Ausgangslage bei Produktbaukastensystemen nicht anders – deren
Notwendigkeit wird allerdings diskussionslos akzeptiert. Die Einführung
von Baukästen kann zu enormen Rationalisierungsmöglichkeiten
führen – zweifelsfrei. Zur Einführung eines Baukastens sind jedoch erhebliche
Vorleistungen notwendig. Rentabel wird er erst im Verlauf seines
Lebenszyklus, wenn die Summe der Aufwände für die Anpassung
Zeit
geringer ist als die Aufwände für eine jeweilige Neuentwicklung (Bild
1). Das ist mit Risiken verbunden, die allerdings akzeptiert werden. Gerade
deshalb sollte diese Sicht auch für das SE gelten: Zunächst sind die
Aufwände hoch, da die Mannschaft noch nicht eingespielt ist, geschult
werden muss und vielleicht auch die neue Rolle eines Systems Engineers
in Ergänzung zum Projektmanager akzeptiert werden muss. Über
die Zeit überwiegen dann aber die Vorteile: Die Kommunikation und Koordination
wird verbessert, die Spezifikationen werden besser und damit
die Fehler geringer – die Kosten sind dann längst eingespielt.
Vorbild für neue Ansätze in der Produktentstehung sind meist die etablierten
Ansätze wie Lean bzw. Six Sigma. Six Sigma verfolgt in seiner Vision
genaugenommen ein Qualitätsniveau von 99,99966 %. Man definiert
dann aber für den jeweils vorliegenden Fall das notwendige Sigma-Niveau.
Bei SE „implementiert“ man jedoch meist unbewusst das
„große Ganze“ – statt ebenfalls für das Unternehmen das richtige Ni-
Zu dieser Rubrik
‚In erster Linie geht es um Kommunikation‘ – das war der Titel der Titelstory
der ersten Ausgabe der develop 3 systems engineering,
die zur SPS IPC Drives 2014 erschien. Tatsächlich wird die Bedeutung
von Kommunikation in Projekten häufig unterschätzt. Projekte sind heute
höchst interdisziplinär und im Regelfall über Zeitzonen, Kulturkreise und
Sprachräume verteilt. Die präzise und konsistente Verwendung von Begriffen
wird somit zur Schlüsselkompetenz. Eine der ersten Aufgaben des
Systems Engineers im Projekt ist deshalb die Schaffung eines Vokabulars,
das eine eindeutige Kommunikation fördert. Zur Unterstützung dieser
Aufgabe veröffentlichen wir in enger Zusammenarbeit mit der Gesellschaft
für Systems Engineering (GfSE) e.V. in jeder
Ausgabe der develop 3 systems engineering Definitionen zu relevanten
Begriffen des Systems Engineerings; Ausgangspunkt hierfür ist die
deutsche Übersetzung V. 3.2.2 des Handbuchs Systems Engineering des
International Council on Systems Engineering (INCOSE).
Hinweis: Die hier vorgestellten Definitionen stellen wir bewusst zur Diskussion
– wir freuen uns über Ihr Feedback dazu per Mail an:
d3.redaktion@konradin.de
I N F O
34 develop 3 systems engineering 01 2016

SE-GLOSSAR
SE-GLOSSAR
SAR
SE-GLOSSAR
METHODEN
Bild 2: Kosten- und
Zeitüberschreitungen
in Korrelation mit den
Systems-Engineering-
Aufwendungen
Quelle: [Hon13]/GfSE
Bild 3: Erweiterte FMEA
zur Bestimmung des SE-
RoI (Beispiel)
Quelle: GfSE
Nr. Funktion Fehlerursache Fehlerfolge B A E RPZ Maßnahme B‘ A‘ E‘ RPZ‘ Aufwand RoI Kommentar
1 Akteure und
Stakeholder
ermittlen
Es werden
Akteure oder
Stakeholder
vergessen
1) Dem System fehlen
Use Cases
2) Für nicht berücksichtigte
Anwender
kann das System
unbrauchbar sein
M1: Systemfunktionalitäten
modular aufbauen
9 6 8 432 M2: System-Review der
Akteure und Stakeholder
M3: Akteure und Stakeholder
ermitteln: Anwender
befragen, Recherchen, …
9 4 4 144 9.600 € 30,0 Kommentar
9 2 1 18 19.200 € 21,6 Kommentar
4 1 1 4‘ 9.600 € 44,6 Kommentar
veau zu bestimmen. Zudem: Six Sigma funktioniert nur, wenn es kontinuierlich
und dauerhaft in dedizierten Six-Sigma-Projekten zum Einsatz
kommt. Mit zahlreichen kleinen Hilfsmitteln werden dann im jeweiligen
Projekt enorme Potentiale frei – ein 5S-Workshop schafft definitiv sofortige
Transparenz. Aber Hand aufs Herz: Ist das wirklich vergleichbar?
Beispielprojekte aus der SE-Community
Im Folgenden ein kleiner Überblick über Projekte, die sich mit dem
Wertbeitrag des SE auseinandergesetzt haben. Bei allen Ansätzen wird
auf die klassischen SE-Prozesse abgezielt (vgl. ISO/IEC 15288). Aufwände
für Projektmanagement-Aktivitäten sind noch nicht einberechnet.
• Beim Luftfahrtunternehmen Boeing wurden für drei gleichzeitig ablaufende
ähnliche Projekte SE-Aktivitäten in unterschiedlichem Umfang
eingesetzt [Fra95] – hier zeigte sich bei erhöhtem SE-Aufwand
ein positiver Einfluss auf die Produktqualität und die Projektlaufzeit.
• Rolls-Royce hat durch den Einsatz von SE in mehreren Testprojekten
eine Reduktion der fehlerbedingten Designänderungen von 30 -
70 % auf etwa 2 % erreicht [DYY+12, S.135].
• In einer quantitativen Studie wurde von Honour die Korrelation von
Budget- und Terminüberschreitungen mit dem investierten SE-Aufwand
untersucht [Hon13]. Das Optimum für SE-Aktivitäten lag bei
etwa 15 % des Projektbudgets; so erreichten die Überschreitungen
ein Minimum (Bild 2). Sowohl weniger als auch mehr Aufwand für
SE führten zu schlechteren Ergebnissen.
Das zeigt: Unternehmen sollten zukünftig bei der Planung von Projektbudgets
umdenken und zu den klassischen Projektmanagement-Aktivitäten
auch Ressourcen für SE einplanen.
Zur Abschätzung des notwendigen Aufwands für SE-Aktivitäten wurden
unterschiedliche Modelle entwickelt. Das „Eine“ existiert jedoch nicht.
Das ist aber auch nicht schlimm, da grundsätzlich unternehmensindividuell
abgewogen werden sollte, „wie viel SE nötig ist“. Das bekannteste
Konzept hierzu ist das CoSysMo – Constructive Systems Engineering
Cost Model [Val05]. Es basiert auf den Phasen der ISO/IEC 15288; die
SE-Aktivitäten werden in jeder Phase des Lebenszyklus durchgeführt –
jedoch mit unterschiedlicher Intensität. Dadurch ergibt sich eine Verteilung
des SE-Aufwandes in Personenmonaten im Lebenszyklus und
nach notwendiger Intensität. Ein anderer, pragmatischer Ansatz ist die
Erweiterung der bekannten FMEA zur Bewertung der Rentabilität von
SE-Methoden. Hier werden Prozessschritte analysiert, um präventiv
Fehler bzw. Lücken im Entwicklungsprozess zu erkennen und die Auswirkung
zu bewerten. Dann wird die Höhe des Risikos vor und nach der
Maßnahme mit den Kosten für die Maßnahmen in Relation gesetzt –
Ergebnis: Der RoI für diese Maßnahme (Bild 3) [ESL+13].
Systems Engineering hat das Potential,
Entwicklung und nahestehende Bereiche zu vereinen
Selten wird wirklich offen über den Nutzen und die implementierte Intensität
von Systems Engineering gesprochen. Viel wichtiger ist aber:
SE hat das Potential, die Entwicklung und nahestehende Bereiche zu
vereinen und bietet ein einheitliches Fundament für alle wesentlichen
Tätigkeiten zur Erfüllung der Kundenbedürfnisse. Erstmals bietet sich
die Chance, mit einem Paradigma alle Stakeholder der Produktentstehung
„an Bord zu holen“ – der Einkauf zieht Nutzen bei der Beschaffung,
der Vertrieb, der Projektleiter, der Fachexperte… Das INCOSE
Systems-Engineering Center of Excellence (SECOE) untersucht genau
diesen Return-on-Investment des Systems-Engineering und bestätigt
eine gegenläufige Korrelation zwischen den aufgetretenen Kosten- und
Zeitüberschreitungen von Projekten und dem Aufwand für das Systems-Engineering.
Die Autoren:
Christian Tschirner und Sascha Ackva
sind Mitglied des Vorstands der GfSE
Literaturverzeichnis
[Fra95] Frantz, W.F. : The Impact of Systems Engineering on Quality and Schedule.
INCOSE International Symposium, 5, 1995
[Hon13] Honour, E.: Systems Engineering Return on Invest.
University of South Australia, Adelaide, 2013
[DYY+12] Dunford, C.; Yearworth, M.; York, D.; Godfrey, P.: A View of Systems Practice:
[Val05]
Enabling Quality in Design, Wiley, 2012
Valerdi, R.: The Constructive Systems Engineering Cost Model (CoSysMo),
University of Southern California, Los Angeles, 2005
[ESL+13] Endler, D.; Steffen, D.; Lohberg, A.; Munker, F.: Systems Engineering
Return on Investment, TdSE2013, Stuttgart, 2013
develop 3 systems engineering 01 2016 35

METHODEN
SERIE
SERIE
Teil 4: Technologiesprung per Mechatronisierung – Praxisbeispiel Poppe + Potthoff Präzisionsstahlrohre
Kontrollierter Kaltzug
Begriffe des Systems Engineerings - Teil 1
Systems Engineering
Das Familienunternehmen Poppe + Potthoff Präzisionsstahlrohre GmbH macht eine Fertigungslinie für
Präzisionsstahlrohre mit intelligent vernetzter Mess- und Sensortechnik fit für die Zukunft: Industrie 4.0.
Im Rahmen eines Projektes arbeitet das Unternehmen am Technologiesprung für seine Kaltziehbank.
Gemeinsam Das mit Schnittstellen-Management dem Fraunhofer IEM entwickelt bei Softwaretools, Poppe + Potthoff die von ein der Konzept Produktentstehung für die Mechatronisierung
– mit Pionierfunktion die Konstruktion bis für zur den Fertigung gesamten zum Anlagenpark.
Einsatz kommen, ist entscheidend für die Effizi-
über
enz der industriellen Prozesse. Nur ein durchgängiger Informationsaustausch zwischen
den beteiligten Instanzen ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung. Laut dem Verband
Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) wünschen sich Maschinenhersteller
standardisierte Datenschnittstellen zwischen ERP/PDM, M-CAD Stahlrohr und E-CAD ist nicht sowie gleich E-CAD Stahlrohr: Der spätere Anwendungszweck
10 %. bestimmt die Qualitätsansprüche an das verarbeitete
und SPS-Programmierung. Sie sehen dort Einsparpotenziale bis
Metall genauso wie das Herstellungsverfahren. So werden etwa
Präzisionsstahlrohre mit besonders kleinen Toleranzen durch Kaltzug
gefertigt. Zwischen dem unverarbeiteten Rohling und dem
Chidester (Zuken): Aus unserer Sicht gewinnt die Integration der
maßgeschneiderten
Ott (Aucotec): So vielfältig
Rohr liegt
wie
dabei
die Systeme
eine komplexe
in den verschiedenen
Prozesskette.
Prozesse in den frühen Phasen der Produktentstehung rapide an
„Die
Bereichen
Qualität
sind,
der
so
Endprodukte
vielfältig sind
hängt
auch
maßgeblich
die angebotenen
von einem
Schnittstellen.
Das
reibungslosen
Bedeutung. Der Grund liegt in der allgemein bekannten Verschiebung
der Wertschöpfung von der Mechanik in Richtung Elektronik
Ablauf
potenziert
und
sich
grundlegender
noch einmal
Kenntnis
durch die
der
z.
Einflussfaktoren
T. sehr unterschiedlichen
aus dem Prozess
Arbeitsweisen
ab“, erläutert
und die
Bengt-Hennig
daraus resultierenden
Maas, Technischer
Kundenund
Software. Stand heute gibt es eine ganze Reihe von Schnittstellen
und Integrationsmöglichkeiten, aber nicht alle von ihnen rungen
Leiter
Anforderungen.
bei der Poppe
Generell
+ Potthoff
verzeichnen
Präzisionsstahlrohre
wir über die letzten
GmbH.
Jahre
„Stö-
eine deutliche
an einer
Zunahme
Maschine
an
wirken
Projekten,
sich auf
in
den
denen
Betrieb
eine
anderer
Integration
aus –
werden in den Entwicklungsprozessen der Industrie bereits in dem am mit Ende ERP, PDM stehen und Produktionsfehler M-CAD nicht nur oder angefragt, ungewollte sondern Maschinenstillständgesetzt
durch wird. defekte Dabei sehen Werkzeuge.“ wir die Entwicklung sehr positiv, dass
auch um-
wünschenswerten Ausmaß genutzt. Dies ist in besonderem Maße
im Falle der Software-Entwicklung für programmierbare Steuerungen
der Fall. Die Ursache für diesen Befund findet sich häufig in der scher tegration Komponenten der Disziplinen und setzen. intelligenter Bei SPS- Datenauswertung und Fertigungsunterstüt-
machen es
Prozessstabilität zunehmend auch lautet kleine das und Stichwort. mittelständische Die Einbindung Unternehmen mechatroni-
auf In-
Tatsache begründet, dass von Seiten des Managements dieser Unternehmen
die Kommunikation zwischen den verschiedenen Abtei-
einandergreifen die Systeme weniger im gesamten kundenspezifisch, Fertigungsprozess so kann als eine auch Integration die Pro-
möglich. zung sind Sowohl die Anforderungen Zustand dagegen der einzelnen wesentlich Maschinen homogener und ihr und In -
lungen vielfach noch nicht aktiv forciert wird – denn sie bedeutet duktmerkmale häufig recht einfach müssen mit stetig Bordmitteln überwacht umgesetzt werden. werden. Die Chancen liegen
auf der Hand: Ungeplante Stillstände der Anlage können verhin-
zunächst einen Zusatzaufwand und zusätzliche Kosten, die sich
aber durch einen geringeren Abstimmungsaufwand in späteren dert, Dr. Papenfort Fehler besser (Beckhoff): rückverfolgt Bisher und fehlen der Produktausschuss standardisierte Schnittstellen.
werden. Effektives Engineering funktioniert nur, wenn man sich
verringert
Phasen des Produktentstehungsprozesses reduzieren. Mit E3.EDM
für Elektro- und Fluid-Engineering haben wir einen wichtigen Baustein
vorgestellt.
Aufrüsten das Format natürlich mit neuen festgelegt Technologien werden. Und es muss unabhängig
Daten in einem gemeinsamen Datenpool teilen kann. Dazu muss
Wie von bei den vielen eingesetzten kleinen und Tools mittleren sein. ERP-Systeme Unternehmen müssen des Maschinen- Aufträge
Eisenbeiss (Siemens): Im Maschinenbau ist diesbezüglich die und einstellen Anlagenbaus können. ist Mechanik- der Maschinenpark und Elektrokonstruktion von Poppe + Potthoff sowie über die
gesamte Bandbreite an Lösungen anzutreffen: Es gibt bereits in Jahrzehnte Softwarekonstruktion gewachsen. müssen Dementsprechend aus diesen Daten vielfältig die Maschine sind die oder vorhandenen
Anlage konstruieren Anlagen. „Unsere können. ‚alten Die Daten Schätzchen‘ müssen sind zwischen produktiv allen und be-
hohem Maße durchgängige Workflows, die Mehrfach-Eingaben
nahezu vermeiden. Es gibt aber auch noch den Papierausdruck, der erfüllen teiligten ihren Programmen Zweck; eine hin komplette und her fließen Erneuerung können. der Nur Anlagen so ist ist paralleles
nicht Engineering notwendig möglich. und unter finanziellen Gesichtspunkten nicht
somit
an die Nachbardisziplin weitergereicht wird.
sinnvoll“, erklärt Bengt-Hennig Maas die Ausgangssituation des Unternehmens.
Chidester (Zuken): Bei der Aus schrittweisen unserer Sicht Aufrüstung gewinnt ist die also Integration Kreativität der
Fürnschuß (B&R): Nach unserem Kenntnisstand verwenden 85 %
der Maschinen- und Anlagenbauer keine integrierten Schnittstellen
zwischen M-CAD, E-CAD und SPS-Programmierung oder sie mit Bedeutung. dem Fraunhofer Der Grund IEM liegt integrieren der allgemein Maas und bekannten sein Team nun Verschie-
neue
gefragt Prozesse – und in den eine frühen systematische Phasen der Herangehensweise. Produktentstehung Zusammen rapide an
behelfen sich mit Tabellenexporten. Eine weitere Herausforderung Technologien bung der Wertschöpfung in bestehende von Anlagen. der Mechanik in Richtung Elektronik
sind die Engineering-Daten selbst, also die Bauteilebeschreibungen Die und mechatronische Software. Stand Optimierung heute gibt es der eine Prozess- ganze und Reihe Maschinenüberwachunstellen
und erfolgt Integrationsmöglichkeiten, bedarfsgerecht. Nach dem aber Retrofit-Prinzip nicht alle von analysie-
ihnen
von Schnitt-
der einzelnen Anbieter. Eine effiziente Unterstützung des Arbeitsflusses
über die Disziplinen hinweg ist erst dann gegeben, wenn ren werden die Projektpartner, in den Entwicklungsprozessen wo genau eine der Verbesserung Industrie bereits vorhandener in dem
neben integrierten Schnittstellen auch die Bauteilebeschreibungen oder wünschenswerten die Ergänzung Ausmaß neuer Mess- genutzt. und Steuerungstechnik Dies ist in besonderem notwendig Maße
Eine für alle Kaltziehbank Engineering- von Poppe Systeme + Potthoff gleichermaßen wird als erste zur einen Verfügung Technologiesprunhen.
Automation im Sinne einer Studio bedarfsgerechten 4 bietet eine Mechatronisierung Round-Trip-Kopplung machen: zu Eplan Sie Möglichen gen der Fall. auszuloten“, Die Ursache berichtet für diesen Dr.-Ing. Befund Christian findet sich Henke, häufig Fraunho-
in der
ste-
ist. im Falle „Bedarfsgerecht der Software-Entwicklung meint für uns nicht, für programmierbare die Grenzen des Steuerun-
technisch
wird
Electric
mess-
P8.
und steuerungstechnisch aufgerüstet
fer Tatsache IEM. „Vielmehr begründet, sollen dass von diejenigen Seiten des Stellhebel Managements angegangen dieser werdenternehmen
die unter die Kommunikation den gegebenen zwischen Rahmenbedingungen den verschiedenen größten Abtei-
Un-
Nutzen lungen stiften.“ vielfach Die noch Referenzanlage nicht aktiv forciert des gemeinsamen wird – denn sie Projekts bedeutet ist
eine zunächst Rohrziehmaschine einen Zusatzaufwand des Unternehmens. und zusätzliche Hier entstehen Kosten, die präzise sich
Sonderanfertigungen.
aber durch einen geringeren Abstimmungsaufwand in späteren
Bild: Poppe + Potthoff
36 develop 3 systems engineering 01 2016

SERIE
SERIE
SERIE
METHODEN
Eine gelungene Kooperation: Poppe
+ Potthoff Präzisionsstahlrohre ist
für Elektro- Partner und Fluid-Engineering des Spitzenclusters haben wir einen wichtigen Baustein
vorgestellt. it´s OWL. Von links nach rechts:
T. Lobert, R. Schöwerling, K. Fischer,
B. Maas (Poppe + Potthoff Präzisionsstahlrohre),
(Siemens): Im M. Krüger, Maschinenbau M. Bor-
ist diesbezüglich die
Eisenbeiss
gesamte Bandbreite zykh, L. Weigel, an Lösungen C. Fechtelpeter anzutreffen: Es gibt bereits in
hohem Maße (Fraunhofer durchgängige IEM) Workflows, die Mehrfach-Eingaben
nahezu vermeiden. Es gibt aber auch noch den Papierausdruck, der
an die Nachbardisziplin weitergereicht wird.
Fürnschuß (B&R): Nach unserem Kenntnisstand verwenden 85 %
der Maschinen- und Anlagenbauer keine integrierten Schnittstellen
zwischen M-CAD, E-CAD und SPS-Programmierung oder sie
behelfen sich mit Tabellenexporten. Eine weitere Herausforderung
Ganzheitliches Prozesswissen
sind die Engineering-Daten selbst, also die Bauteilebeschreibungen
Grundlage für die bedarfsgerechte Optimierung
der einzelnen
der Steuerungs-
Anbieter.
und
Eine
Messtechnik
effiziente
ist
Unterstützung
eine
des Arbeitsflusses
umfassende
über die
Kenntnis
Disziplinen
über
hinweg
den Produktionsprozess
ist erst dann gegeben, wenn
neben integrierten
sowie seine
Schnittstellen
störenden
auch
und
die
qualitätsbestimmenden
Bauteilebeschreibungen
für alle Engineering-
Faktoren.
Systeme
Umfangreiches
gleichermaßen zur Verfügung stehen.
Automation
Prozesswissen schließt
Studio 4
aber
bietet
auch
eine Round-Trip-Kopplung
die Betrachtung
zu Eplan
Electric P8.
der organisatorischen Abläufe und
Abhängigkeiten mit ein:
•
Ott
Für
(Aucotec):
welche Daten
So vielfältig
interessiert
wie
sich
die Systeme
der kaufmännische
in den verschiedenen
Leiter
Bereichen
genau?
sind, so vielfältig sind auch die angebotenen Schnittstellen.
• Welche
Das
Messtechnik
potenziert sich
erlaubt
noch
es,
einmal
Daten für
durch
die
die
unterschiedlichen
z. T. sehr unterschiedlichen
Sichten der Arbeitsweisen jeweiligen Produktionsverantwortlichen und die daraus resultierenden zu erfassen? Kunden-
Die Anforderungen. ganzheitliche Generell Systembetrachtung verzeichnen der wir Referenz-Rohrziehmaschine
eine erarbeitet deutliche das Zunahme Projektteam an Projekten, mithilfe eines denen Prozessmodells. eine Integration „Pro-
über die letzten Jahre
zesswissen mit ERP, PDM spielt und für M-CAD uns eine nicht immer nur angefragt, größere Rolle“, sondern Bengt-Henningesetzt
Maas wird. weiter. Dabei „Dabei sehen wollen wir die wir Entwicklung unsere Mitarbeiter sehr positiv, nicht über-
dass
auch umwachen
zunehmend – vielmehr auch kleine steht und im Vordergrund, mittelständische schnell Unternehmen reagieren zu auf könnetegration
und eine der Disziplinen Datenbasis setzen. für die stetige Bei SPS- Verbesserung und Fertigungsunterstüt-
und Extrapo-
Inlatiozung
sind aus bekannten die Anforderungen Prozessfenstern dagegen hinaus wesentlich zu erhalten.“ homogener und
Nach die Systeme der Analyse weniger des Ist-Zustandes kundenspezifisch, ermittelt so kann das Projektteam, eine Integration welche
häufig weiteren recht einfach Prozessdaten mit Bordmitteln erforderlich umgesetzt sind, werden.
Fertigungspro-
Dr. Papenfort (Beckhoff): Bisher fehlen standardisierte Schnittstellen.
Effektives Engineering funktioniert nur, wenn man sich
Daten in einem gemeinsamen Datenpool teilen kann.
I
Dazu
N F Omuss
das Format natürlich festgelegt werden. Und es muss unabhängig
von den eingesetzten Hintergrund Tools sein. ERP-Systeme müssen Aufträge
einstellen können. Mechanik- und Elektrokonstruktion sowie die
Softwarekonstruktion Im Technologie-Netzwerk müssen aus it‘s diesen OWL Daten – Intelligente die Maschine Technische oder
Anlage konstruieren Systeme OstWestfalenLippe können. Die Daten – entwickeln müssen zwischen über 170 Unternehmen
und hin Forschungseinrichtungen und her fließen können. in 46 Projekten Nur so ist ge-paralleles
Engineering meinsam möglich. Lösungen für intelligente Produkte und Produkti-
allen beteiligten
Programmen
onssysteme. Das Spektrum reicht von intelligenten Automatisierungs-
und Antriebslösungen über Maschinen, Fahrzeuge
und Hausgeräte bis zu vernetzten Produktionsanlagen. Über
ein innovatives Transferkonzept werden neue Technologien
für eine Vielzahl von – insbesondere kleinen und mittelständischen
– Unternehmen verfügbar gemacht. Ausgezeichnet
TIPP
Mit der Thematik
im Spitzencluster-Wettbewerb des Bundesministeriums
für Bildung und Forschung gilt
beschäftigt sich auch
der it´s OWL VDMA: als eine der größten Initiativen für
Industrie 4.0 in Deutschland.
• http://t1p.de/57ghrung.
www.its-owl.de
Chidester (Zuken): Aus unserer Sicht gewinnt die Integration der
Prozesse in den frühen Phasen der Produktentstehung rapide an
Bedeutung. Der Grund liegt in der allgemein bekannten Verschiebung
der Wertschöpfung von der Mechanik in Richtung Elektronik
und Software. Stand heute gibt es eine ganze Reihe von Schnittstellen
und Integrationsmöglichkeiten, aber nicht alle von ihnen
werden in den Entwicklungsprozessen der Industrie bereits in dem
wünschenswerten Ausmaß genutzt. Dies ist in besonderem Maße
im Falle der Software-Entwicklung für programmierbare Steuerungen
der Fall. Die Ursache für diesen Befund findet sich häufig in der
Tatsache begründet, dass von Seiten des Managements dieser Unternehmen
die Kommunikation zwischen den verschiedenen Abteilungen
vielfach noch nicht aktiv forciert wird – denn sie bedeutet
zunächst einen Zusatzaufwand und zusätzliche Kosten, die sich
aber durch einen geringeren Abstimmungsaufwand in späteren
Phasen des Produktentstehungsprozesses reduzieren. Mit E3.EDM
für Elektro- und Fluid-Engineering haben wir einen wichtigen Baustein
vorgestellt.
Eisenbeiss (Siemens): Im Maschinenbau ist diesbezüglich die
gesamte Bandbreite an Lösungen anzutreffen: Es gibt bereits in
hohem Maße durchgängige Workflows, die Mehrfach-Eingaben
zess
nahezu
möglichst
vermeiden.
umfassend
Es gibt aber
zu überwachen.
auch noch den
Dabei
Papierausdruck,
bezieht es Erfahrung
an die und Nachbardisziplin technisches Expertenwissen weitergereicht der wird. Mitarbeiter ein. Verschie-
der
dene Einsatzszenarien zeigen thematisch abgegrenzte Umsetzungsoptionen
Fürnschuß (B&R): auf. Eine Nach Potenziallandkarte unserem Kenntnisstand verdeutlicht verwenden die vielfältigen
der Maschinen- Zusammenhänge und Anlagenbauer und Schnittmengen. keine Am integrierten Ende steht Schnittstel-
eine de-
85 %
taillierte len zwischen Beurteilung M-CAD, aller E-CAD Szenarien. und SPS-Programmierung Kriterien sind die gewünschten oder sie
Funktionalitäten behelfen sich mit und Tabellenexporten. ihre technische Eine Realisierbarkeit weitere Herausforderung
sowie die damit
sind verbundenen die Engineering-Daten Aufwände selbst, und der also absehbare die Bauteilebeschreibungen
Zeitkorridor.
der einzelnen Anbieter. Eine effiziente Unterstützung des Arbeitsflusses
über Intelligente die Disziplinen Fabrik hinweg ist erst dann gegeben, wenn
Vision
Für neben die integrierten Kaltziehbank Schnittstellen von Poppe + auch Potthoff die entsteht Bauteilebeschreibungen
im Rahmen des
Projekts für alle Engineering- ein detaillierter Systeme Fahrplan gleichermaßen für die bedarfsgerechte zur Verfügung Mechatronisierunghen.
Automation Geeignete Studio zusätzliche 4 bietet eine Sensorik, Round-Trip-Kopplung Steuerung und zu Aktorik Eplan
ste-
werden Electric ausgewählt P8. und mit „einem Preisschild versehen“. Die Rohrziehmaschine
Chidester (Zuken): wird zum Aus Demonstrator unserer Sicht für gewinnt das erarbeitete die Integration Konzept, der
das Prozesse langfristig in den auch frühen auf weitere Phasen Anlagen der Produktentstehung angewendet werden rapide soll. an
„Unsere Bedeutung. Ergebnisse Der Grund haben liegt doppelten in der allgemein Nutzen für bekannten Poppe + Verschiebung
der Christian Wertschöpfung Fechtelpeter, von der Fraunhofer Mechanik IEM. in Richtung „Durch unser Elektronik Kon-
Potthoff“,
erläutert
zept und Software. bauen wir Stand langfristig heute nutzbares gibt eine Prozesswissen ganze Reihe auf von und Schnittstellen
gehen und Integrationsmöglichkeiten, wir in die exemplarische Umsetzung, aber nicht die alle den von direkten ihnen
gleichzeitig
Nutzen werden verdeutlicht.“
in den Entwicklungsprozessen der Industrie bereits in dem
In wünschenswerten der Vision der Industrie Ausmaß 4.0 genutzt. erfolgt die Dies Prozessregelung ist in besonderem Maße intelligenten
im Falle Fabrik der Software-Entwicklung durch autonome Eingriffe für programmierbare der Maschinen Steuerungen
der Fall. Sensor- Die Ursache und Regelungstechnik. für diesen Befund findet Intelligente sich häufig technische in der
auf Basis
vernetzter
Systeme Tatsache begründet, ermöglichen dass eine von Online-Prozess- Seiten des Managements und Zustandsüberwachungternehmen
Mit dem die Kommunikation Projekt unternimmt zwischen Poppe den + Potthoff verschiedenen erste Schritte Abtei-
dieser Un-
zur lungen datentechnischen vielfach noch Erweiterung nicht aktiv forciert seiner Produktion. wird – denn „Industrie sie bedeutet 4.0
in zunächst all seinen einen Facetten Zusatzaufwand gibt es bei uns und heute zusätzliche nicht und Kosten, morgen die sicher
auch aber nicht“, durch so einen Bengt-Henning geringeren Maas Abstimmungsaufwand abschließend. „Wir in sind späteren aber
auf Phasen den des Digitalisierungszug Produktentstehungsprozesses aufgesprungen, reduzieren. können an Mit den E3.EDM technologischen
für Elektro- Neuerungen und Fluid-Engineering partizipieren haben und wir uns einen damit wichtigen dem Wettbewerstein
vorgestellt. stellen.“
Bau-
co
Die Eisenbeiss Autorin: (Siemens): Im Maschinenbau ist diesbezüglich die
Kirsten Harting,
Kommunikation Produktentstehung, Fraunhofer IEM
Bild: Poppe + Potthoff
Phase
develop 3 systems engineering 01 2016 37

METHODEN
FORSCHUNG
risch
ne
m
Deduktion
Deduktion
Deduktion
Meta n -
Referenz-
Deduktion Produktmodelle Produktmodelle Deduktion
Produktmodelle Deduktion Reale Produkte
Meta n -
Referenz-
Induktion
Induktion
Induktion
Produktmodelle Produktmodelle Produktmodelle Reale Produkte
generische
Induktion
Induktion
Gesamtheit Induktion
Gesamtheit
Generisch
Sprache
Referenzaller
Modelle
der Produkte
Modelle
generische 1
2
Gesamtheit
Gesamtheit
Sprache
Referenzaller
Modelle
der Produkte
Modelle 4
1
3
Domänenbezogene
5 bezogene
bezogene
Domänen-
Domänen-
Domänenbezogene
Domäne 2
Referenz-
Gesamtheit der
Gesamtheit
Sprache 4
Modelle
Produktmodelle
der Produkte
3
6
Domänen-
Domänenbezogene
7
bezogene
Domänen-
Domänenbezogenbezogene
5
Referenz-
Gesamtheit der
Gesamtheit
Sprache
System-Modellspezifische
Produkt-
Referenz-Produktmodelle
der Produkte
Produktmodelle
Produkte
Reale
System
6
Sprache
modelle
Deduktion
Induktion
Deduktion
Induktion
Bild: IPEK
Induktion
Induktion
Punkt
Systemspezifische
Sprache
Instanziierung (formale Spezifikation)
Produktmodelle
Referenz-
Produktmodelle
7
Reale
Produkte
Individualisierung (inhaltsbezogene Spezifikation)
Individualisierung (inhaltsbezogene Spezifikation)
Abbildung 1: Abstraktionsgrade der
Systemmodellierung [Al14] mit Verweisen
(blaue Punkte siehe Nummern im Text)
3
Punkt1 10.12.2013
Model-Based Systems Engineering (MBSE) in der Karlsruher Schule
Instanziierung (formale Spezifikation)
Institut für Produktentwicklung
Fünf Jahre Forschung für die Anwendung
am Karlsruher Institut für Technologie
Institut für Produktentwicklung
am Karlsruher Institut für Technologie
Das International Council of Systems Engineering (INCOSE) versteht die modellbasierte Systementwicklung
(MBSE, engl. Model-Based Systems Engineering) als die Nutzung von durchgängigen Modellen
im Rahmen der Aktivitäten der Systementwicklung (SE, engl. Systems Engineering) [In00]. Im Gegensatz
zu dokumentenbasiertem Vorgehen werden computerinterpretierbare Modelle verwendet. Obwohl
der Mehrwert von MBSE gegenüber klassischen Vorgehensweisen wahrgenommen wird [BC10],
gibt es noch erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Anwendbarkeit, des Nutzens und der Erlernbarkeit
[ALR12][AZ13] sowie bei der Integration in die Prozesse und Werkzeuge der Produktentwicklung
[ZI12]. Im Folgenden wird ein Überblick über die Forschungstätigkeiten bezüglich des MBSE im
Rahmen der Karlsruher Schule gegeben, welche die Forschungsergebnisse des IPEK zusammenfasst.
Untersuchungen zeigen, dass in den meisten Fällen Produkte
als Produktgenerationen entwickelt werden. Darunter wird die
Entwicklung einer neuen Generation technischer Produkte verstanden,
die sowohl durch die Anpassung von Teilsystemen als Übernahmevariation
als auch durch eine signifikante Neuentwicklung
von Teilsystemen (als Prinzip- bzw. Gestaltvariation) charakterisiert
ist. Neue Produktgenerationen basieren immer auf Referenzprodukten,
welche die grundsätzliche Struktur beschreiben [ABW15]. Aus
der Perspektive der Produktgenerationsentwicklung ergibt sich die
Möglichkeit, die Systemmodellierung effizienter zu gestalten, indem
nicht auf einem „weißen Blatt“ modelliert wird, sondern auf Modelle
vergangener Produktgenerationen zurückgegriffen wird [Al14]. Albers
et al. haben ein Framework vorgestellt (Abb. 1), in das verschiedene
Modelle bzw. Forschungsarbeiten (vgl. blaue Verweise zu
den folgenden Unterpunkten) eingeordnet werden können [Al14].
Im Folgenden werden einzelne Forschungsarbeiten der Karlsruher
Schule vorgestellt und durch das Einordnen in das Framework in einen
Kontext gebracht. Dazu wird aufgezeigt, wie durch Deduktion
die Sprache für die Anwendung nutzbar gemacht werden kann und
durch Induktion Erkenntnisse für die Weiterentwicklung von Sprachen,
Tools und Methoden gewonnen werden können. Anschließend
wird auf die Übertragung dieser Erkenntnisse in die Lehre eingegangen.
1 Neue Ansätze zur interdisziplinären
Systemmodellierung – SystemSketcher
Basierend auf Umfragen zum Stand des MBSE in der Anwendung
[BC10][ALR12][AZ13] sowie durch eigene Erfahrungen bei der Modellierung
von Batteriesystemen für Elektrofahrzeuge [Mu14] und
eingebetteten Car-to-X-Systemen [Al13] lässt sich ein Forschungsbedarf
an Ansätzen zur interdisziplinären Systemmodellierung mit
Fokus auf die Anwendbarkeit erkennen. Ein Schlüssel scheint hierbei
die Weiterentwicklung der generischen Meta-Systemmodelle
38 develop 3 systems engineering 01 2016

FORSCHUNG
METHODEN
als Sprache und die ganzheitliche, integrative Betrachtung der anderen
beiden Säulen (Methode und Tool) zu sein. Basierend auf einer
detaillierten Analyse bestehender MBSE-Ansätze unter differenzierter
Betrachtung der drei Säulen und unter Einbeziehung gemachter
Erfahrungen bei der Modellierung interdisziplinärer Systeme, wird in
einem empirischen Prozess am IPEK ein neuer MBSE-Ansatz abgeleitet.
Dieser schlanke Ansatz wird SystemSketcher genannt und
dessen Entwicklung laufend unter www.systemsketcher.com publiziert.
SystemSketcher befindet sich aktuell im Prototypenstatus.
[MA15]
2 Modellierung von Zielsystemen
Um sämtliche Aktivitäten rund um das Requirements Engineering in
der interdisziplinären Produktentstehung zu unterstützen, wurde
am IPEK eine Methode zur Modellierung von Zielsystemen entwickelt
und in der Praxis erprobt [Eb15]. Die Methode stellt dem Anwender
ein konsistentes Set an Partialmodellen, Elementen und
Relationen zur Verfügung, mit dem Ziel, Anforderungen und Randbedingungen
einschließlich ihrer Wechselwirkungen und Hintergrundinformationen
zu modellieren. So können Wissens- und Definitionslücken
zu Entwicklungszielen erkannt und geschlossen werden.
Außerdem kommen mithilfe der Relationen wichtige Beziehungen
zwischen den Zielsystem-Elementen zum Vorschein, wodurch
die Nachvollziehbarkeit und Durchgängigkeit des Zielsystems steigt.
Die Methode wurde gezielt schlank und anwenderfreundlich gehalten,
um eine hohe Akzeptanz zu erzielen und um den Modellierungsaufwand
in Grenzen zu halten [Eb15]. Bei der Entwicklung von
mechatronischen Produkten in Forschungs- und Industrieprojekten
konnte die Praxistauglichkeit und der Mehrwert des MBSE-Ansatzes
zur Modellierung von Zielsystemen gezeigt werden. Gegenstand
derzeitiger Forschung des IPEK ist die Anwendung der Methode
auf die Zielsystemmodellierung von Baukästen, wobei insbesondere
die Spreizung von Anforderungen an Baukästen sowie stärker
vernetzte Entwicklungsprozesse [Al15b] für zusätzliche Herausforderungen
sorgen. Zudem wird an MBSE-Ansätzen geforscht, die
methodische Unterstützung im Entwicklungsumfeld von Systems
of Systems bieten [AKM14].
3 Kopplung von CAD und SysML
– modellbasierte Funktions-Gestalt-Synthese
Im Maschinenbau sind CAD-Modelle (als domänenspezifische Modelle)
der Stand der Technik zur Modellierung der Systemgestalt. Zur
Kopplung dieser CAD-Modelle mit generischeren, interdisziplinären
Modellen gibt es erste Ansätze auf Toolebene: Beispielhaft sei hier
Catia V6 [KK13] als integrativer Ansatz und das Koppeln mittels ModelCenter
[Wo07] als föderativer Ansatz genannt. Bezüglich der
Kopplung auf Toolebene ist nach Ansicht der Autoren eine intensivere
Betrachtung der Methodik und der Nutzerzentrierung notwendig,
um eine modellbasierte Funktions-Gestalt-Synthese (FGS) [MAK15]
[MA15] zielgerichtet und effektiv durchführen zu können. Im Rahmen
des Forschungsprojektes „Functional Architectures of Systems
for Mechanical Engineers“ (FAS4M, vgl. [FAS15], Projektpartner:
IPEK, HSU, oose, :em; assoziierter Partner: GfSE) wird die Fragestellung
bearbeitet, wie die FGS modellbasiert und menschzentriert
im Sinne des Advanced Systems Engineering [AL12][AZB12] durchgeführt
werden kann. Der erforschte Ansatz (siehe [Gr14]
[MAK15][Mo15]) basiert auf Funktionsmodellen nach Stand der Forschung
in SysML (vgl. FAS Methode [LW14]) und verbindet diese,
methodisch begleitet, föderativ mit CAD-Modellen: Ausgehend von
modellierten Funktionen und damit vernetzten Anforderungen, Zielen,
Randbedingungen beziehungsweise Anwendungsfällen wird eine
Traceabilitykette zur Gestalt im CAD während der Entwicklung
hergestellt. Hierbei wird zunächst nach prinzipiellen Lösungen gesucht
und die ausgewählten Ideen werden als Konzeptelemente
ausgearbeitet und letztendlich in Komponenten (Baugruppen und
-teile) überführt. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem Arbeiten
mit freien Skizzen, wie es in der FGS üblich ist [Ha02] und die Kreativität
der Entwickler unterstützt [DG96][Pa05][Fe93][Ha02]. Im neuen
Ansatz werden die grafischen, nichtformalen Inhalte der freien
Skizzen durch formal beschriebene Skizzenbereiche mit den anderen
Modellinhalten verlinkt [Gr14][MAK15][Mo15]. Eine integrierte
Betrachtung der Aspekte zu Sprache, Tool und Methode verspricht
hierbei eine hohe Anwendbarkeit der Forschungsergebnisse. In
kommenden Studien wird dies bei der FGS nach dem FAS4M-Ansatz
validiert: Hierzu werden Entwicklungstätigkeiten in der industriellen
Praxis, die den FAS4M-Ansatz einsetzen, begleitet und untersucht.
4 Erweiterte Anwendungsfallmodellierung
Bei der Entwicklung von komplexen technischen Systemen gibt es
viele Ziele, Randbedingungen und Anforderungen [Eb15]. Ein Großteil
dieser Zielsystemelemente entsteht aus der beabsichtigten Anwendung,
der Benutzung des Systems und den Wechselwirkungen
zwischen Bediener, System und Umgebung. Häufig wird dabei von
Anwendungsfällen (engl. use cases) gesprochen. Meist werden sie
abteilungsübergreifend und interdisziplinär genutzt, beispielsweise
vom Marketing analysiert, definiert und von der Entwicklung für eine
kunden- und anwendungsorientierte Entwicklung genutzt. Weiterhin
bilden sie für die Versuchsplanung die Grundlage einer zielgerichteten
Validierung. Die am IPEK entwickelte erweiterte Anwendungsfallbeschreibung
[MSH15] liefert eine durchgängige Vorgehensweise,
die es ermöglicht, Anwendungsfälle methodisch und
messtechnisch unterstützt zu identifizieren und auf unterschiedlichen
Detaillierungsebenen zu beschreiben. Sie ist Teil der entwickelten
SysKIT-Methode [MSS15], mit welcher es möglich ist, die Entwicklung
neuer Produkte zielgerichtet und kundenorientiert zu unterstützen
und den Aufwand bei der Produktgenerationsentwicklung
durch Synergiepotentiale zu reduzieren. Mit der SysKIT-Methode,
erweitert durch die Anwendungsfallbeschreibung, ist eine ganzheitliche
Systemmodellierung möglich. Die vorgeschlagene Modellierung
definiert dazu Stereotypen der SysML zur Unterstützung der
Validierung nach dem XiL-Ansatz [Al15a][AD10] und von Marketing-
Methoden.
develop 3 systems engineering 01 2016 39

METHODEN
FORSCHUNG
Bild: IPEK
Generisch
Baukasten
Deduktion
Deduktion
Domäne
Deduktiv:
Ausleitung
der Konzepte
System
Induktion
Induktion
Induktiv: Meta n -
Produktmodelle
Beschreibung
des Baukastens
Sprache
Systemspezifische
Sprache
Domänenbezogene
Sprache
Konzept
Deduktion
Induktion
1
2
3
generische
Referenz-
Modelle
4
Domänenbezogene
Referenz-
Modelle
Produktmodelle
Referenz-
Produktmodelle
Induktion
5
6
Gesamtheit
aller Modelle
Domänenbezogene
Gesamtheit der
Produktmodelle
Induktion
Gesamtheit
der Produkte
7 Modellbasierte Unterstützung
der Serienentwicklung von Fahrzeugsystemen
In einem weiteren Projekt mit einem Automobilhersteller wird der
Einsatz von SysML-Modellen in der Serienentwicklung von Fahrzeugsystemen
am Beispiel von Triebstrang-Komponenten auf Praxistauglichkeit
untersucht [Al15b]. Diese SysML-Modelle ergänzen
die bereits zum Einsatz kommenden Produktmodelle (u.a. CAD-System,
Anforderungsmanagement-Tools) und beinhalten die funktionale
Architektur sowie den Funktions-Gestalt-Zusammenhang des
zu entwickelnden Systems. Zur Modellierung wurde die Modellierungstechnik
von Zingel [ZI12] eingesetzt. Durch die SysML-Produkt-
Modelle (vgl. Abb. 1) soll zum einen das Systemverständnis aller
Mitglieder des Entwicklerteams gesteigert werden, da mithilfe der
funktionalen Architektur komplexe Wirk-Zusammenhänge leichter
erkannt werden können. Zum anderen kann relevantes Wissen, das
in der Entwicklung vorangegangener Produktgenerationen zu Lösungsprinzipien
und Gestaltmodellierung angefallen ist, in Referenz-
Produkt-Modellen (vgl. Abb. 1) gespeichert werden. So gelingt es,
einen modellbasierten Wissensmanagement-Ansatz im Unternehmen
einzuführen, der Informationen wie Best Practices den Entwicklern
an einem zentralen Speicherort zur Verfügung stellt. Diese
Referenz-Produkt-Modelle können als Ausgangsbasis für Produkt-
Modelle künftiger Produktgenerationen dienen, wodurch der Wissenstransfer
von Produktgeneration zu Produktgeneration automa-
Deduktion Produktmodell Deduktion
Referenz-
Produktmodelle Referenzmodell Produktmodelle Reale Produkte
Domänenbezogene
Gesamtheit
der Produkte
Reale
Produkte
Abbildung 2:
Wechselwirkungen
zwischen
Baukastenentwicklung
und
Produktentwicklung
(links); Modell
von Baukasten
und Produkt
(rechts) [Al15b]
6 Unterstützung der frühen Phase
der Baukastenentwicklung
Die Baukastenentwicklung wird mit dem Ziel eingesetzt, dem Kunden
eine große Produktvielfalt anzubieten, diese aber auf Basis weniger
Module zu schaffen. Dies senkt die Produktkosten durch Skaleneffekte
in der Produktion. Gleichzeitig führt es jedoch zu zusätzlichen
Herausforderungen in der Produktentwicklung. Ein Beispiel
hierfür ist, dass die Produkte häufig zu unterschiedlichen Zeitpunkten
auf dem Markt eingeführt werden. Dies führt dazu, dass Anfor-
5 Modellbasierte Entwicklung
derungen der unterschiedlichen Produkte an die Module in einer früheren
und damit unsichereren Phase betrachtet werden müssen
von Systems-of-Systems
Punkt
Im Rahmen eines kooperativen Forschungsprojektes Instanziierung des IPEK wird (formale Spezifikation) [ABS14]. Deshalb ist es zielführend, sowohl die Baukastenentwicklung
als auch die Entwicklung der Produkte parallel voranzutreiben
der Einsatz von modellbasierten Methoden in der Entwicklung von
Systems-of-Systems (SoS) bei einem Automobilhersteller im Kontext
des vernetzten Fahrzeugs (engl. „Connected Car“) untersucht. es notwendig in einem Modell sowohl den Baukasten als Domäne
(vgl Abb. 2, links). Um diese konsistent modellieren zu können, ist
Bei 1 einem 10.12.2013 SoS interagiert eine Vielzahl von heterogenen Einzelsystemen
(z.B. Fahrzeug, Smartphone u.v.m.), welche zu einem Ge-
werden, dass beide auf einem ähnlichen am Karlsruher Institut für Technologie Referenz-Systemmodell
als auch das Produkt zu modellieren. Dies kann dadurch unterstützt
Institut für Produktentwicklung
samtverbund integriert werden. Diese Einzelsysteme operieren unabhängig,
haben eigenständige Ziele und werden von unterschiedlilung
von Fahrzeugen in einem Projekt mit einem Automobilherstel-
basieren. Dieses Vorgehen wurde anhand der Baukastenentwick-
10.12.2013 chen, interdisziplinären Parteien entwickelt. Dadurch können Inkonsistenzen
oder Konflikte zwischen den Zielsystemen der Einzelsys-
Baukasten als auch die dazugehörigen Produkte konsistent am Karlsruher Institut für model-
Technologie
ler untersucht (vgl. Abb. 2, rechts) [Al15b]. So kann sowohl der
Institut für Produktentwicklung
teme und dem Zielsystem des System-of-Systems auftreten. Aussagen
über Auswirkungen auf den SoS-Gesamtverbund bei Ändeliert
und mit entsprechenden Sichten ausgeleitet werden.
rungen an einem Einzelsystem sind nur schwer möglich. Diesen Herausforderungen
wird in diesem Forschungsprojekt mit einer durchgängigen,
disziplinübergreifenden Systemmodellierung begegnet.
Dazu wurde ein neuer Ansatz entwickelt, der die Zielsystembildung
von Systems-of-Systems durch ein Vorgehens- und Referenzmodell
unterstützt [AKM14]. Der gesamte Entwicklungsprozess wird dabei
Top-Down durch eine Funktionszuordnung zwischen SoS- und Einzelsystem-Ebene
im SysML-Modell unterstützt. Albers und Lohmeyer
sprechen in diesem Zusammenhang von vertikaler und horizontaler
Durchgängigkeit [AL12]. Die SysML wurde dazu um neue Stereotypen
zur Modellierung von Systems-of-Systems erweitert
[AKM14].
7
Individualisierung (inhaltsbezogene Spezifikation)
40 develop 3 systems engineering 01 2016

FORSCHUNG
METHODEN
Kontakt
I N F O
IPEK – Institut für Produktentwicklung
am Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Karlsruhe
Albert Albers
albert.albers@kit.edu
tisch erfolgt [Al15b]. Derzeit werden die SysML-Modelle einem umfangreichen
Praxistest unterzogen, der insbesondere die Akzeptanz
der Entwickler sowie den entstehenden Aufwand aufgrund der Einführung
von SysML in der Serienentwicklung zutage fördert.
Zukünftige Forschung
für die Umsetzung der Vision MBSE
In zukünftigen Forschungsvorhaben wird das IPEK daran arbeiten,
die Verbreitung der MBSE in der praktischen Anwendung zu verbessern.
Vor allem im Bereich der Produktentwicklung mit hohem Anteil
an klassischem Maschinenbau sehen die Autoren weiteren Entwicklungsbedarf.
Hierzu muss die Akzeptanz, Skalierbarkeit sowie
auch die Durchgängigkeit und Konsistenz [AL12] verbessert und der
erkennbare Mehrwert gesteigert werden. Zum Erreichen dieser Ziele
muss zum einen die Flexibilität von Sprachen, Methoden und
Tools verbessert werden, so dass diese je nach Anwendungsfall individuell
und ohne größeren Anpassungsaufwand eingesetzt werden
können. Durch die Anwendung der Forschungsergebnisse in
Lehre und industrieller Praxis werden entscheidende Erkenntnisse
für die Weiterentwicklung von Sprachen, Methoden und Tools gemacht.
Zudem werden in zukünftigen Arbeiten die vorhandenen und
etablierten Ansätze der Produktentwicklung einbezogen, um den
Mehrwert des MBSE in Unternehmen zu steigern. Dadurch werden
Synergien genutzt und Doppelarbeit minimiert. Das IPEK wird demnach
die Forschung an weiteren Schnittstellen zwischen disziplinspezifischen
Ansätzen & Tools und der interdisziplinären Modellierung
mit allen Aspekten des Modeling-Triples vorantreiben. Hierdurch
werden die Zielgrößen Durchgängigkeit und Konsistenz
adressiert. Um diesen Mehrwert in Unternehmen etablieren zu können,
wird es zielführend sein, Referenz-Systemmodelle zu erstellen,
die es künftig erlauben, effizient Modelle neuer Produktgenerationen
auszuleiten und nur die Neuentwicklungsanteile im Modell zu
ergänzen. Auf diese Weise können induktiv Erkenntnisse für Referenz-
und Metamodelle gewonnen werden und diese deduktiv in
folgenden Produktentwicklungen angewendet werden. Um diese
Themen erfolgreich bedienen zu können, ist die Zusammenarbeit
mit kompetenten Partnern aus Industrie und Wissenschaft unabdingbar.
Hierbei werden zukünftig Kooperationen mit Partnern aus
unterschiedlichen Disziplinen weiter ausgebaut und bestehende erfolgreiche
Kooperationen gestärkt.
co
Die Autoren:
Albert Albers, Sven Matthiesen, Nikola Bursac, Georg Moeser,
Simon Klingler, Sebastian Schmidt, Florian Munker, Helmut
Scherer, Armin Kurrle; IPEK
Literaturverzeichnis
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develop 3 systems engineering 01 2016 41

TOOLS
SYSTEMENTWICKLUNG/CAD
SEAP 4.0 zielt darauf ab, das
durchgängige Engineering
am Beispiel eines Schaltschranks
zu realisieren
Kontakt
Phoenix Contact Deutschland GmbH
Blomberg
Tel. 052 35/3-1 20 00
www.phoenixcontact.de
I N F O
Informationen zum Thema:
www.seap40.de
t1p.de/p2z3
Bilder: Phoenix Contact
Kooperationsprojekt „Smart Engineering and Production 4.0”
Neue Lösungswege aufzeigen
Auf der Hannover Messe 2015 stellten die Unternehmen Eplan, Phoenix Contact und Rittal ihr Kooperationsprojekt
„Smart Engineering and Production 4.0 (SEAP 4.0)“ vor. Mittlerweile ist fast ein Jahr vergangen,
in dem die Partner weiter an der Verwirklichung eines durchgängigen Engineerings gearbeitet
haben. Die Ergebnisse werden Ende April 2016 wiederum in Hannover präsentiert.
Bild: Phoenix Contact
SEAP 4.0 zielt darauf ab, das durchgängige Engineering am Beispiel
eines Schaltschranks zu realisieren. Dabei warten die Projektpartner
nicht die Standardisierung ab, sondern zeigen mit ihrer
Umsetzung Lösungswege auf. Eine Herausforderung in der heutigen
Engineering-Kette besteht darin, dass die unterschiedlichen
Werkzeuge über kein gemeinsames Datenformat verfügen. Oft sind
die vorhandenen Schnittstellen nicht bidirektional nutzbar und Änderungen
in einem Projekt müssen manuell in den Engineering-Werkzeugen
nachgepflegt werden. Im Rahmen des SEAP-4.0-Projekts
haben die Beteiligten daher eine Lösung erarbeitet, die sich aus
mehreren Schritten zusammensetzt. Im ersten Schritt fertigt der
Hersteller schon beim Entwurf seines Produkts – beispielsweise einer
Reihenklemme – eine standardisierte digitale Beschreibung der
Komponente an und es entsteht ein digitaler Artikel. Die digitale Beschreibung
lässt sich dann in den Engineering-Tools verwenden, um
ein komplexes Produkt wie den Schaltschrank, der aus einer Kombi-
Der Autor:
Olaf Graeser ist Mitarbeiter im Technology
Development Industrial Automation des
Geschäftsbereichs Manufacturing Solutions bei
Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg
nation vieler unterschiedlicher Geräte besteht, zu planen. Aus diesem
zweiten Schritt – dem Schaltschrank-Engineering – resultiert
ebenfalls eine digitale Produktbeschreibung. Diese kann nun für die
Fertigung sowie das gesamte Lifecycle-Management, also bis zur
Entsorgung des Schaltschranks genutzt werden.
Einbindung von eCl@ss-Advanced-Beschreibungen
Zum Importieren der digitalen Produktbeschreibung in das Engineering-Werkzeug
haben die Projektpartner bislang auf eCl@ss in der
Basic-Variante zurückgegriffen, die eine flache Merkmalsleiste bietet.
Jetzt lassen sich auch eCl@ss-Advanced-Beschreibungen einbinden,
die aufgrund von Strukturelementen wie Kardinalitäten und
Polymorphismen eine vollständigere Darstellung ermöglichen. Der
Export einer digitalen Produktbeschreibung aus dem Engineering-
Tool erfolgt bereits mit dem Datenformat AutomationML. Allerdings
beschränkte er sich im SEAP-4.0-Projekt bisher auf die Beschreibung
einzelner bestückter Tragschienen. Deshalb haben die Projektpartner
die Export-Schnittstelle überarbeitet. Sie beinhaltet zukünftig
auch die Positionierung der Komponenten auf der Montageplatte
sowie rudimentäre Verdrahtungsinformationen.
Die Aktivitäten der drei Unternehmen im Bereich der optimierten
Schaltschrank-Entwärmung sind ebenfalls in das Smart Engineering
eingeflossen. Zu diesem Zweck wurden zahlreiche in Betrieb befindliche
Schaltanlagen hinsichtlich ihrer klimatechnischen Ausle-
42 develop 3 systems engineering 01 2016

SYSTEMENTWICKLUNG/CAD
TOOLS
gung untersucht. Das Ergebnis zeigt, dass bei Schaltschränken mit
Kompressor-Kühlgeräten oft ein Lüftungskurzschluss aufgetreten
ist. Noch häufiger waren die zu kühlenden Teile nicht im Luftstrom
der Kühlgeräte angeordnet. Die Überschreitung der Temperaturen
an den Komponenten im Schaltschrank liegt deshalb meist nicht an
der zu geringen Kälteleistung der Kühlgeräte. Vielmehr resultiert sie
aus der falschen Installation der Produkte im Schaltschrank. Zur korrekten
Gruppierung der Komponenten ist es daher wichtig, dass deren
Herstellerinformationen hinsichtlich der maximalen Verlustleistung
sowie von Mindestabständen und Strömungsrichtungen bei
der Eigenlüftung schon bei der Schaltschrank-Planung zur Verfügung
stehen. Auch diese Daten lassen sich mittels eCl@ss beschreiben.
Nutzung von PDM- und PLM-Systemen
Bis dato hat sich das Kooperationsprojekt „Smart Engineering and
Production 4.0“ auf die Erstellung und Verwendung von Datenformaten
konzentriert, die sich für das Engineering und die Produktion
eignen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die Nutzung eines Produktdaten-
(PDM) oder Produktlebenszyklus-Management-Systems
(PLM). Eine mögliche Infrastruktur könnte wie folgt aussehen: Bei
einem Kundenbesucht nehmen die Hersteller die Anforderungen an
ihre Komponenten auf. Bereits jetzt können erste Skizzen für ein
neues oder verändertes Produkt entstehen, die sich direkt in ein beliebiges
Engineering-Werkzeug (CAx) des Herstellers einpflegen lassen.
Die (Weiter-)Entwicklung des Produkts wird direkt im PLM-System
verwaltet. Die digitalen Artikel werden anschließend aus dem
unternehmenseigenen PLM-System an einen Datenbereitsteller
(Digital Library) exportiert. Dabei kann es sich um einen Web-Service
des Komponentenherstellers oder einen spezialisierten Dienstleister
handeln. Aus der Digital Library können sich nun beliebige
Engineering-Werkzeuge – wie ECAD oder MCAD – bedienen. Sie arbeiten
auf einer gemeinsamen Datenbasis – wieder ein PLM-System
–, um die Anforderungen an das Endprodukt – hier der Schaltschrank
– zu erfüllen. Das gleiche PLM-System liefert im Anschluss
auch die für die intelligente Fertigung benötigten Daten in Form der
digitalen Produktbeschreibung (AutomationML und eCl@ss).
Ergebnispräsentation
P L U S
Im Kontext des Zukunftsprojekts Industrie 4.0 präsentieren die Partner
auf der Hannover Messe 2016 die vertikale Integration von Produkt- und
Engineering-Daten zur Umsetzung einer intelligenten Fertigung. Die
Kernthemen der durchgängigen Wertschöpfungskette werden durch
neue Konzepte auf Basis digitaler Modelle entlang des Produktlebenszyklus
sowie Aktivitäten für eine optimierte Schaltschrank-Entwärmung
und die Prüfung der Einhaltung von Richtlinien erweitert. Die intelligente
Produktion in Losgröße 1 erfolgt dabei durch die vertikale Integration
durchgängiger Daten vom Engineering bis zur Maschine. Die Mensch-
Maschine-Interaktion wird ebenfalls durch Web-basierte Dienste unterstützt,
indem die jeweils erforderlichen Daten und Informationen zum
richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort im Netzwerk zur Verfügung stehen.
Der virtuelle Prototyp wird durch eine Kombination aus AutomationML und
eCl@ss beschrieben
Überführung von Richtlinien in eine digitale Form
Beim Schaltschrank-Engineering gelten bestimmte Richtlinien und
entsprechende Bestimmungen definieren Schutzziele. So kommt
die DIN EN 61439 für Niederspannungs-Schaltanlagen zur Anwendung,
die jedoch zum Teil erhebliche Interpretationsspielräume
lässt, sodass sie nicht als strenges Regelwerk gelten kann. Das
SEAP-4.0-Projekt beschäftigt sich deshalb auch mit der Frage, ob
Normen zukünftig in eine digitale, eindeutige Form gebracht werden
können. Dann wäre die maschinelle Prüfung eines virtuellen Prototyps
ebenso möglich wie des realen Endprodukts.
Kombination verschiedener Formate
Die Nutzerorganisationen von AutomationML und eCl@ss haben
sich zu einer Arbeitsgruppe zusammengeschlossen, die unter anderem
Kombinationsmöglichkeiten der Formate festlegt. Die Ergebnisse,
bisher auf die Basic-Variante von eCl@ss bezogen, werden im
Whitepaper „AutomationML and eCl@ss Integration“ vorgestellt.
Erste Konzepte zur Verknüpfung von AutomationML und eCl@ss Advanced
werden nun im Rahmen des SEAP-4.0-Projekts erprobt.
Auf der Online-Landkarte der Plattform Industrie 4.0, die von den
Bundesministerien für Wirtschaft und Energie sowie Bildung und
Forschung initiiert wurde, wird Smart Engineering and Production
4.0 als Praxisbeispiel aufgeführt, welches das Zukunftsprojekt Industrie
4.0 in Deutschland umsetzt.
develop 3 systems engineering 01 2016 43

TOOLS
PRODUCT LIFECYCLE MANAGEMENT (PLM)
Grafik 1: Beispielprozess
mit systemübergreifenden
Aktivitäten
ohne Systembrüche
dank der cenitCon-
nect-3DExperience-
Schnittstelle
Bild: Cenit
Digitale Transformation: Kosteneffizient und kundennah entwickeln mit PLM und ERP
Das Beste aus zwei Systemen
Die Kundennähe des Tante-Emma-Ladens, die Kostenstruktur des Einweg-Kulis und die Perfektion eines
Premiumfahrzeugs – die industrielle Fertigung der Zukunft muss divergente Leistungsdimensionen
unter einen Hut bringen. Das Softwareangebot für diese Optimierungsaufgaben gibt es bereits. Aber
welche Investition ist die richtige? Und wie sieht eine IT-Landschaft aus, die den Wandel in der digitalen
Transformation begleitet? Mit SAP und 3DExperience kann dies gelingen, wenn jeder Prozessschritt
als Eintrag in den Lebenszyklus in beiden Programmen synchronisiert wird.
Um zu einer hochflexiblen, individuellen und qualitätssicheren
Produktion zu gelangen, benötigt ein Unternehmen idealerweise
eine integrierte IT über alle Aufgabenbereiche hinweg. Von
der Produktidee über die Entwicklung bis hin zur Fertigung bündelt
und verbindet sie alle Informationsdaten. In der bestmöglichen Ausbaustufe
hat das Unternehmen eine vollständige Digitalisierung des
Produkts erreicht, die vom Konzept bis um Upcycling reicht. Integrierte
Systeme und flexible, digital abgebildete Geschäftsprozesse
sind realisiert. Welche Wegstrecke bis zu einem solchen ‚Product
Lifecycle Management 4.0‘ noch vor dem Unternehmen liegt, ist individuell
verschieden und hängt unter anderem von der Branche,
von Prozessen und von der Betriebsgröße ab.
Grundsätzlich lassen sich beim Ist-Zustand der IT-Ausstattung von
Unternehmen zwei Ausprägungen unterscheiden: Es gibt Unternehmen,
die sich darauf konzentriert haben, ihre Programme und die
Der Autor:
Erich Großmann,
Senior Vice President SAP Solutions, Cenit
Datenvernetzung im Bereich Entwicklung und Konstruktion auszubauen,
für andere steht das Produktdatenmanagement im Enter -
prise Resource Planning (ERP) im Mittelpunkt. Entscheidend ist:
Beide Positionierungen können als gute Ausgangslage für die digitale
Transformation der Fertigung genutzt werden. In der designorientierten
Engineering-Perspektive wird der Weg zu einem hochflexiblen
Innovationsmodus sichtbar, der zu ideenreichen, marktagilen
und kundennahen Produkten führt; und von einem leistungsfähigen
ERP aus hat das Unternehmen Zugriff auf Stellgrößen wie Kosten
und Qualität.
Strategie für die neue IT
Damit die bereits vorhandenen Stärken der IT erhalten bleiben,
muss die vorhandene Software auf den neusten Stand gebracht
werden. Funktionalitäten, die erst teilweise (oder noch gar nicht)
nutzbar sind, müssen erweitert oder neu implementiert werden.
Dabei stellt sich die Frage, ob ein umfassendes Softwareangebot
mit der darin gegebenen Perspektive auf die Prozesse für das einzelne
Unternehmen als alleinige Lösung ausreicht. Und auch wenn
die aktuelle Gesamtlösung stimmig ist – wird sie das vor dem Hintergrund
der nächsten Disruptionswelle in der Branche auch in Zukunft
bleiben?
44 develop 3 systems engineering 01 2016

PRODUCT LIFECYCLE MANAGEMENT (PLM)
TOOLS
Kontakt
I N F O
Bild: Cenit
Cenit AG, Stuttgart
Tel. +49 711 7825-30
www.cenit.com
Hannover Messe: Halle 6, Stand L30
sowie Mitaussteller Halle 7, Stand C04
Kernfunktionen der Integrationslösung von Cenit: Der bidirektionale, synchrone und asynchrone
Austausch zwischen SAP und der 3DExperience-Plattform umfasst alle Einträge
im Produktlebenszyklus
Details zur Integrationslösung cenitConnect:
http://t1p.de/l3k5
Um mehr Flexibilität zu erreichen, muss eine prozessorientierte
Synchronisation zwischen den zum Einsatz kommenden Lösungen
eingerichtet werden. Ist diese Synchronisation erreicht, kann der
Anwender den Einzel-Prozess jeweils in der Umgebung bedienen,
die der unternehmerischen Ausrichtung am besten entspricht. Änderungen
in der digitalen Abbildung von Prozessen stellen mit diesem
IT-Konzept somit nicht die Gesamtlösung in Frage.
Eine aktuelle Marktaufgabe ist hier die Integration der 3DExperience-Plattform
von Dassault Systèmes in das ERP-Angebot von
SAP. SAP gehört im deutschen Mittelstand zu den Standardanwendungen;
und die leistungsfähige 3DExperience-Plattform mit Softwarelösungen
wie Catia (CAD/CAM/CAE), Delmia (Fabrikplanung)
oder Simulia (Simulation) ist auf die Anforderungen einer Ökonomie
mit digital getriebenen Geschäftsmodellen ausgerichtet. Gerade
Unternehmen in der Rolle eines Innovationsführers sind daher mit
der Einführung der 3DExperience-Plattform vorangegangen. Auch
Zulieferer, die ihrer Stellung als ‚Preferred Partner‘ gerecht werden
wollen, folgen ihren Kunden in die neue Systemwelt.
Damit sind die beiden Puzzlestücke der Prozesssynchronisation gegeben:
SAP und die 3DExperience-Plattform. Bei einem Integrationsprojekt
sind zunächst die Standardprozesse für alle Einträge im
Lebenszyklus eines Produkts zu erarbeiten, also zum Beispiel die
Bestelleingabe oder die Freigabe einer Änderung. Im nächsten
Schritt folgt die eigentliche IT-Integration über eine Softwarelösung.
Die Integrationslösung muss einen bidirektionalen Datenaustausch
zwischen der 3DExperience-Plattform und SAP-PLM sicherstellen.
Über den reinen Datenaustausch hinaus ist zudem eine weitere
Funktionalität gefordert: Die Integration muss es den Nutzern ermöglichen,
durchgängige Geschäftsprozesse über Systemgrenzen
hinweg zu modellieren. Schließt etwa ein Nutzer einen Arbeitsschritt
im CAD-Programm ab, kann in SAP automatisch die Freigabeanforderung
an die richtige Person ausgelöst werden.
Cenit bietet für diese Prozesssynchronisation das Lösungspaket
cenitConnect an. Durch das Softwaretool, das dabei zum Einsatz
kommt, können alle Prozessschritte entweder im SAP-PLM oder in
dem jeweiligen Modul der 3DExperience-Plattform bearbeitet werden.
Grafik 1 zeigt einen beispielhaften Prozessablauf.
Prozess-Schieberegler für das PLM
Jeder Prozessschritt wird durch cenitConnect als Eintrag in den Lebenszyklus
in beiden Programmen synchronisiert. Das verdeutlicht
folgendes Szenario beispielhaft: Eine in SAP eingegebene Änderungsanforderung
‚Materialstärke des Bauteils anpassen‘ liegt – einschließlich
des zugehörigen Änderungsobjektes – zur Bearbeitung in
Catia vor. Nach Freigabe der Änderung im CAD ist das neue Bauteil
in Form einer neuen Dokumentenversion und gegebenenfalls einer
neuen Materialnummer automatisch als Eintrag in der SAP-Stückliste
sichtbar. Der gesamte Änderungsprozess ist zu jedem Zeitpunkt
und in jedem System darüber ‚informiert‘, welche Objekte von der
Änderung betroffen sind.
Mit dieser Lösung kann das Unternehmen eine hohe Prozesssicherheit
und Effizienz erreichen. Beide Engineering-Perspektiven kommen
mit ihren jeweiligen Stärken zum Tragen. Die für den einzelnen
Anwender weitgehend unsichtbare cenitConnect-Software funktioniert
wie ein Schieberegler für PLM-Funktionalitäten, der es erlaubt,
problemlos Änderungen im Prozessmanagement umzusetzen. Mit
dieser Flexibilität lässt sich die Fertigung erfolgreich für den kontinuierlichen
Wandel der digitalisierten Wirtschaft einrichten.
Beispiel Maschinenbau
Ein weltweit führender Maschinenbauhersteller hat sich frühzeitig
mit den Chancen und Herausforderungen der digitalen Transformation
beschäftigt. Das Unternehmen strebt eine Positionierung als Fertigungssystemlieferant
für die vernetzte Produktion in der digitalen
Fabrik an. Bei der hierfür notwendigen Weiterentwicklung der IT-
Landschaft für Entwicklung und Konstruktion der Werkzeugmaschinen
setzt das Unternehmen auf Cenit als Partner. Als erstes Etappenziel
ist eine harmonisierte, prozessorientierte Konstruktionsumgebung
ohne Systembrüche zwischen den Lösungen von SAP und
Dassault Systèmes definiert.
Cenit hat hierfür zwischen SAP und 3DExperience einen bidirektionalen
Austausch relevanter Produktdaten eingerichtet. Dabei kam
die Schnittstelle cenitConnect DSX zur Anwendung. Bestehende
Catia-V5-Datensätze wurden zu V6-Datensätzen migriert und systemübergreifende
Geschäftsprozesse mit cenitConnect APM optimiert.
Der internationale Mittelständler hat das Projekt im deutschen
Stammwerk in Süddeutschland umgesetzt. 2016 werden
auch die weltweiten Kunden-Organisationen einbezogen. „Die ersten
Erfahrungen des Kunden seit der Einführung im Sommer 2014
haben gezeigt, wie wichtig die Prozesssynchronisation für die Effizienz
ist“, berichtet abschließend Gregor Fiedler, Senior Consultant
und Projektleiter der Cenit AG für dieses Kundenprojekt. „Der Kunde
setzt diese Flexibilität voraus, um schnell auf neue Anforderungen
reagieren zu können.“
co
develop 3 systems engineering 01 2016 45

TOOLS
ANFORDERUNGSMANAGEMENT
Abbildung 1:
Entwicklung des
ReqIF-Standards,
ProStep iViP Verein,
2015
Bild: ProStep
ReqIF-Standard als Enabler für flexibles Anforderungsmanagement
Nach Mechatronik kommt Cybertronik
Ohne Systems Engineering werden viele Produkte in Zukunft nicht mehr zu entwickeln sein. Dafür
wiederum sind das Management und die Verfolgung von Anforderungen die Dreh- und Angelpunkte.
So ist es kein Wunder, dass der Standard ReqIF für den neutralen Austausch von Anforderungen
gerade jetzt in aller Munde ist. Pilotprojekte von Daimler, Continental und AVL zeigen, dass er
funktioniert. Und analysieren, was noch zu tun ist.
In der Systementwicklung beginnt alles mit der Erfassung der Anforderungen,
die die Grundlage für die Architektur eines Systems
darstellen. Ohne vollständigen Anforderungskatalog keine Zerlegung
in Funktionen, die dann von verschiedenen Lösungselementen
zu erfüllen sind. Genauso ist es im weiteren Verlauf von zentraler
Bedeutung, an jedem Punkt der Entwicklung nachvollziehen zu
können, auf welche konkrete Anforderung sich ein bestimmter
Schritt bezieht, und ob diese Anforderung durch das betreffende
Element auch erfüllt wird. Traceability nennt sich das in der Fachsprache
der System-Ingenieure. Und je mehr die Systeme im Internet
der Dinge vernetzt zum Einsatz kommen, desto wichtiger wird,
dass diese Traceability auch dann gewährt ist.
Viele Entwicklungsabteilungen in der Industrie, so auch der Automobilindustrie,
sind gerade dabei, ihre Arbeit mehr und mehr auf
Systems Engineering umzustellen. Modellbasiertes Systems Engineering
(MBSE) ist ein Schlagwort, das heute beinahe auf jedem
technischen Kongress zu hören ist. Aber die Realität sieht anders
aus: Tausende von Anforderungen sind in Textdateien abgelegt. Eine
Nachverfolgung der Erfüllung solcher Anforderungen ist fast unmög-
lich. Auch wenn alle Beteiligten natürlich längst mit Softwaresystemen
für Requirements Management (RM) arbeiten, verstehen sich
in der Regel die Tools untereinander nicht. Es gab bis vor einigen
Jahren kein Standardformat, über das sich Anforderungen auf neutralem
Wege austauschen ließen.
Besonders wichtig ist das in der Automobilindustrie und in Industrien
mit ähnlich komplexen Produkten, etwa dem Flugzeug- oder
Schiffbau. Selten sind die Softwarespezialisten alle im eigenen
Haus. Zunehmend ist selbstverständlich, dass sich die Hersteller
auf die Zusammenarbeit mit Partnern (Lieferanten, Joint Ventures,
OEMs) stützen, beispielsweise für Steuergeräte, von denen inzwischen
in einem Fahrzeug der gehobenen Klassen rund einhundert
verbaut sind. Meist arbeiten Entwicklungspartner mit einem anderen
System für Requirements Management. Es kostet Zeit und Nerven,
unter systeminkompatiblen Bedingungen dafür zu sorgen,
dass beide Seiten wissen, was der aktuelle Status ist.
Die Herstellerinitiative Software (HIS) der Automobilindustrie hatte
sich für eine Standardisierung des Austauschs von Anforderungen
stark gemacht. Einige Jahre gab es RIF, aber außerhalb der deutschen
Automotive-Szene wurde er nicht zum anerkannten Standard
entwickelt. Der ProStep iViP Verein war dann in kurzer Zeit sehr erfolgreich.
ReqIF – der Name steht für Requirements Interchange
46 develop 3 systems engineering 01 2016

ANFORDERUNGSMANAGEMENT
TOOLS
Bild: HIS
Abbildung 2: HIS-Prozess auf Basis von ReqIF i. A. an Hersteller Initiative
Software (HIS)
Format – setzte sich im Frühjahr 2011 als internationaler Standard
der Object Management Group (OMG) durch. Und während für Dezember
2015 bereits die ReqIF Version 1.2 angekündigt ist, wurde
die Weiterentwicklung von RIF eingestellt.
Aber wie so oft dauerte es längere Zeit, bis sich erste Unternehmen
an den produktiven Einsatz wagten. Der laufende und erprobte Prozess
reizt zum Verharren in gewohnten Bahnen. Leichter als die großen
Unternehmen der OEMs und der Zulieferbranche taten sich
kleinere Unternehmen und die Forschung. So ist ReqIF schon seit
Jahren Standard beim Entwickeln intelligenter, technischer Systeme
beispielsweise im industriellen Spitzencluster it‘s OWL in Ostwestfalen-Lippe.
Dies ist der einzige von der Bundesregierung anerkannte
Spitzencluster, der sich in seinem Kern dem industriellen Systems
Engineering verschrieben hat. Auch Institute wie das VPE für
virtuelle Produktentwicklung unter Leitung von Prof. Martin Eigner
setzen den Standard schon erfolgreich ein.
Insbesondere Großkonzerne haben in der Regel mit hohen Abstimmungsaufwänden
im Rahmen des Requirements Engineering (RE)
zu kämpfen. Die Abstimmung und der Austausch von Produktanforderungen
in globalen Wertschöpfungsnetzwerken mit Entwicklungspartnern
und internationalen Standorten über heterogene RM-
Systemgrenzen hinweg bedingen oft manuelle Arbeitsschritte und
nehmen kostbare Entwicklungszeit in Anspruch. Das neutrale und
international standardisierte Austauschformat ReqIF bietet sich hier
als Schlüssel an, um globale Lokalisierungsstrategien, ein internationales
R&D und eine flexible Integration von Entwicklungspartnern
zu realisieren.
Daimler geht mit Continental und AVL voraus
Dr. Siegmar Haasis, CIO Research and Development Mercedes-
Benz Cars der Daimler AG, gab mit seiner Keynote auf dem ProStep
iViP Symposium 2015 den Anstoß, ReqIF in großem Umfang zu nutzen
und die Austauschprozesse damit zu standardisieren. Im Mai
kündigte er Pilotprojekte mit Zulieferern an. Bereits Ende November
lagen Ergebnisse von zwei Tests vor. Sie wurden mit Continental
und AVL in Angriff genommen. Dafür wurden zwei Szenarien basierend
auf Testdaten sowie auf Echtdaten eines abgeschlossenen
Bremssteuergerät-Projekts verwendet. Getestet wurde, inwieweit
die Tool-Implementierung des Standards fortgeschritten ist und in
welcher Weise existierende Lösungen die Spezifikation des Standards
widerspiegeln. Herauskommen sollte, wie gut und vollständig
die einzelnen Elemente und Datentypen der Norm beim Im-und Export
der verschiedenen Werkzeuge dargestellt und übertragen werden
können. Darüber hinaus wurde analysiert, ob der Standard seinem
Anspruch gerecht wird und die Möglichkeit eines normierten,
weitgehend automatischen Datenaustauschprozesses bietet.
Die Pilotprojekte beinhalteten zwei Austauschvorgänge (sogenannte
Roundtrips) zwischen Daimler und den Zulieferern Continental
und AVL. Ein Roundtrip umfasste dabei folgende Schritte:
• Export der Testdaten einschließlich Statusänderungen und Kommentaren
in eine ReqIF-Austauschdatei durch Daimler
• Import der Daten aus ReqIF zur Bearbeitung der Anforderungen
auf Lieferantenseite (Continental, AVL)
• Export einer bearbeiteten ReqIF-Austauschdatei durch den
Lieferanten
• Re-Import der veränderten Daten bei Daimler
Die im Rahmen der Piloten eingesetzten Werkzeuge sind das bei
Daimler verwendete RM-Tool Doors von IBM und der vom selben
Anbieter stammende Konverter Doors eXchange. Bei Continental
kommt die RM-Lösung Integrity der Firma PTC zum Einsatz, als
Konverter wird der PTC Requirements Connector verwendet. Auch
AVL nutzt PTC Integrity sowie den PTC Requirements Connector,
allerdings in einer anderen Version.
Das erste Ergebnis stand schnell fest: Die ReqIF-Spezifikation selbst
bedarf keiner Änderung. Das Format gestattet den Beteiligten, Anforderungsdaten
und die zugehörigen Attribute, die beispielsweise
der Beschreibung des Bearbeitungsstatus dienen, mit unterschiedlichen
Tools verlustfrei auszutauschen.
Einschränkungen wurden allerdings bei den einzelnen Implementierungen
identifiziert. Nicht alles, was das ReqIF-Format ermöglicht
und eindeutig definiert, kann durch die getesteten Tools verarbeitet
bzw. dargestellt werden. Ursache sind unterschiedliche Tool-Funktionalitäten,
denen kein eindeutiges Mapping zugrunde liegt. Standardisierte
Datenaustauschformate – so auch ReqIF – bilden in jedem
Fall eine Teilmenge von Tool-Funktionalitäten ab und bieten somit
den Vorzug eines kleinsten gemeinsamen Nenners. So gab es etwa
für Überschriften oder Farbdarstellungen nicht immer dieselbe Codierung.
In Einzelfällen wurden OLE-Objekte wie Bilder behandelt,
manche Attribute im ersten Anlauf falsch zugeordnet. Dies sind jedoch
Kleinigkeiten im Vergleich zu den Herausforderungen, die ein
Austausch von Anforderungen ohne Standardformat bereitet.
Letztlich konnten die Roundtrips zwischen Daimler, AVL und Continental
zufriedenstellend abgeschlossen werden. Auch der Test auf
Basis von Echtdaten eines Continental-Bremssteuergeräts verlief
erfolgreich. Requirements-Engineering-Prozessketten, die zuvor auf
dem nativen Datenformat eXchange aufsetzten, konnten also erfolgreich
und ohne wesentliche Einschränkungen mit ReqIF realisiert
werden. Die Pilotprojekte zeigen damit einen klaren Weg hin zu
develop 3 systems engineering 01 2016 47

TOOLS
ANFORDERUNGSMANAGEMENT
Abbildung 3: Scope Standardization
Strategy Board inkl. Einordnung der
Eng.-IT Standards, i. A. an
Prof. M. Eigner, 2014
Bild: Eigner
Abbildung 4: Organisation
der ReqIF-Arbeitsgruppen,
ProStep iViP Verein, 2015
Bild: ProStep
effizienten Austauschprozessen ohne manuelle Aufwände, mehr
Unabhängigkeit von RM-Systemen, Vendoren und Entwicklungspartnern
sowie schnelleren und kosteneffizienteren Entwicklungsprozessen.
Standardisiertem Austausch von Anforderungen
auf Basis von ReqIF steht nichts im Wege
Die Pilotprojekte zeigen, dass die Nutzung von ReqIF keineswegs
Einschränkungen hinsichtlich der Vollständigkeit und Aussagefähigkeit
der Daten mit sich bringt. Im Gegenteil. Da es sich um einen
stetig weiter entwickelten, international anerkannten Standard handelt,
lassen sich jetzt auch in globalen Entwicklungsprojekten Requirements
sicher austauschen. Mit der Gewissheit der Partner, dass
sie in ihren Prozessen mit exakt denselben Daten arbeiten.
Daimler stuft ReqIF als strategisch ebenso wichtigen Standard wie
das neutrale CAD-Datenformat JT ein. Die gesammelte Erfahrung
rund um JT gilt dabei als „Blueprint“ für die weitere Etablierung und
Verankerung von ReqIF. Auch deshalb hat sich Daimler für die Bildung
eines Standardization Strategy Boards (SSB) in VDA und Pro -
Step iViP Verein stark gemacht und übernimmt dafür auch gleich die
Leitung. Die ersten Mitglieder stehen bereits fest: BMW, Continental,
Daimler, Ford und Volkswagen sind die Gründungsmitglieder.
AVL, Bosch und Schaeffler haben bereits ihre Mitarbeit und Teilnahme
zugesagt. Neben weiteren Standards wird ReqIF und seine Ver-
breitung eines der ersten Schwerpunktthemen sein. Und der Pro -
Step iViP Verein hat – nicht zuletzt aufgrund der Ergebnisse der Pilotprojekte
– im November die Gründung eines ReqIF-Workflow-Forums
beschlossen. Das Ziel ist die Spezifizierung von Use Cases in
Verbindung mit der Ableitung von Prozessanforderungen gemäß
den Testfällen. Vor allem aber soll es die internationale Anwendungsbasis
deutlich verbeitern. In Kürze wird dazu eine ReqIF-Workflow-Forum-Roadmap
veröffentlicht. Aber auch das ReqIF Implementor
Forum, in dem sich Tool-Hersteller und Dienstleister über
die Implementierung des Standards abstimmen, hat sich neue Ziele
gesetzt. Die Ergebnisse der Pilottests werden in ein Update der
Richtlinien zur Implementierung einfließen, der sogenannten Implementation
Guidelines.
Daimler selbst hat schon den nächsten Schritt vor Augen. ReqIF soll
binnen kurzer Zeit als Werkzeug für den Anforderungsaustausch
qualifiziert werden, einschließlich zugrundegelegter Qualitätskriterien.
Ein Produktiveinsatz und der Rollout von ReqIF ist bei Daimler
bereits für 2016 vorgesehen.
co
Der Autor:
Ulrich Sendler ist Analyst und Betreiber
des PLMportals unter: www.plmportal.org
48 develop 3 systems engineering 01 2016

SYSTEMENTWICKLUNG/SIMULATION
TOOLS
Maplesoft: Erweiterte Bibliotheken und verbesserte Konnektivität in der Werkzeugkette
Erleichterte Modellentwicklung und Einbindung
MapleSim bietet eine Plattform
zur physikalischen Modellierung,
Simulation und Analyse auf Systemebene.
Um die Zeit zur Entwicklung
und Analyse der Modelle
weiter zu verkürzen, hat der Anbieter
Diagnosewerkzeuge, spezielle
Komponentenbibliotheken
und Konnektivitätswerkzeuge ergänzt.
Mittels der Diagnosewerkzeuge
können Ingenieure beispielsweise
mögliche Problemquellen
in ihren Modellen und Simulationen
identifizieren und ihre
Modelle effizienter und robuster
machen. Außerdem gibt es über
50 neue Objekte in den Bibliotheken
für magnetische, thermische
und elektrische Komponenten sowie
Signalblöcke und einen neuen
Verbindungsmanager, mit dem
sich Verbindungen und Schnittstel-
Bild: Maplesoft
lenvariablen leichter nachverfolgen
lassen. Außerdem ist die Konnektivität
in der Werkzeugkette
weiter ausgebaut worden. So gibt
es Verbesserungen beim Maple-
Sim Connector für Simulink und
für FMI, mit dessen Hilfe die Ingenieure
in MapleSim erstellte hochgenaue
Multidomain-Modelle an
andere Modellierungswerkzeuge
übergeben können. Beide Connector-Produkte
bieten jetzt eine
detailliertere Meldung von Laufzeitfehlern
für eine leichtere Fehlersuche
auf der Zielplattform. Als
Teil der neuen Version hat Maplesoft
außerdem ein neues Produkt,
die MapleSim CAD Toolbox, vorgestellt,
die den Ingenieuren dabei
hilft, ihre mechanischen Entwicklungen
besser zu verstehen
und zu optimieren. Mit der Toolbox
lassen sich CAD-Modelle direkt
in MapleSim importieren, um
ihr Verhalten als Teil eines größeren
Systems zu untersuchen.
Aktuell hat Maplesoft übrigens
auch eine neue Version von Maple
vorgestellt, der zugrundeliegenden
Mathematiksoftware, mit der
sich mathematische Probleme besonders
einfach analysieren, untersuchen,
visualisieren und lösen
lassen. Maple 2016 ist in allen Bereichen
verbessert worden – es
löst mehr mathematische Probleme
in den Bereichen Differentialgleichungen,
Statistik, Graphentheorie
uvm. Außerdem enthält es
neue Clickable-Math-Optionen,
mit denen sich Operationen über
einen einfachen Mausklick ausführen
lassen, sowie Verbesserungen
der Bedienerfreundlichkeit
in vielen Punkten.
co
www.maplesoft.com
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develop 3 systems engineering 01 2016 49

TOOLS
SYSTEMENTWICKLUNG/SIMULATION
Bild: Ansys
Eine thermische Untersuchung
gibt Ausschluss über
die Leistung eines CPU-Kühlers
– und im Zusammenhang
mit der Evaluierung des
Gesamtsystems über die Zuverlässigkeit
beispielsweise
im Internet der Dinge
Multiphysik: Disziplinübergreifender Ansatz ist Programm
Zuverlässigkeit
wird zum Maß der Dinge im IoT
Themen wie das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) haben auch auf die Entwicklung soge -
nannter ‚smarter Geräte‘ einen großen Einfluss. Selbst wenn es nur Daten sind, auf deren Basis weitreichende
Entscheidungen getroffen werden, so müssen diese Daten doch entsprechend zuverlässig
bereitgestellt werden. Das bedeutet, dass bereits während der Produktentwicklung elektrische, thermische
und strukturelle Aufgabenstellungen gekoppelt zu betrachten sind. Als Multiphysiktool bietet
sich hier Ansys 17.0 an, das mit dem neuen Release auch die Modellierungssprache Modelica unterstützt
und damit insbesondere auch den disziplinübergreifenden Systementwurf adressiert.
Von den Verbesserungen bei der Produktentwicklung mit der
neuen Softwareversion Ansys 17.0 profitieren technische Anwender
aller Fachrichtungen – das gilt für Strukturen genauso wie
für Fluide und elektromagnetische Felder bis hin zu ganzen Systemen“,
sagt Dr.-Ing. Georg Scheuerer, Geschäftsführer von Ansys
Germany. Adressiert werden mit der CAE- und Multiphysik-Software
sowohl smarte Geräte als auch selbstfahrende Fahrzeuge
oder energieeffizientere Maschinen. Ein Fokus bleibt dabei stets erhalten:
„Die Software liefert Lösungen schneller, so dass Ingenieure
und Entwickler besser informierte Entscheidungen frühzeitiger im
Produktentwicklungszyklus treffen können.“
Angesichts der zunehmenden Komplexität moderner Produkte mit
Anteilen von Mechanik, Elektrotechnik und Software (wobei insbesondere
der Softwareanteil stetig steigt) bietet Ansys 17.0 den Herstellern
kompletter Systeme die Möglichkeit, nicht nur physikalische
Modelle zu simulieren, sondern auch Modelle für Embedded-Systeme
und Embedded-Software zu untersuchen. Auch solche Systeme
lassen sich auf diese Weise virtuell simulieren und testen – was den
Aufwand in der Produktentwicklung weiter reduziert. Die engere Integration
von Halbleiter- und Elektronik-Simulationslösungen bietet
dem Anwender die Chance, einen umfassenden Chip-Package-System-Design-Workflow
zu realisieren: Automatisierte thermische
Analysen und integrierte Strukturanalysen bilden eine Chip- und
System-bezogene Simulationslösung, mit der sich beispielsweise
kleinere Schaltungen mit höherer Leistungsdichte schneller zur
Marktreife bringen lassen.
Wechselwirkung zwischen Hard- und Software
Bereits mit der Vorgänger-Version hatten die Entwickler ihr Augenmerk
auf die Validierung kompletter virtueller Prototypen und damit
verbunden neue technische Herausforderungen gelegt – und speziell
das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) und Embedded-
Software genannt. Interessant ist dabei vor allem die Simulation der
Wechselwirkung zwischen Hard- und Software, die für smarte Produkte
und das Internet der Dinge essentiell ist. „Nur das effiziente
Zusammenspiel von Hard- und Software wird es uns ermöglichen,
die Potenziale des Internets der Dinge zu nutzen“, betont Sudhir
Sharma, Director High Tech Industry Strategy and Marketing bei Ansys
in Canonsburg, Pennsylvania/USA. Ein gutes Beispiel seien GEs
Windkraftanlagen mit integriertem Stromspeicher – ein Weg, den
Nachteil der schwankenden Stromproduktion in den Griff zu bekommen.
„Das Windrad nutzt hochentwickelte Software-Algorithmen
um mit anderen Anlagen im Verbund zu kommunizieren, um Energie
zu speichern und bedarfsgerecht zu liefern.“
Gerade auch die Realisierung vernetzter Geräte – die ihren Ausdruck
im Internet der Dinge findet – erfordert einen hohen Standard be-
50 develop 3 systems engineering 01 2016

SYSTEMENTWICKLUNG/SIMULATION
TOOLS
Bild: Ansys
Bild: Ansys
Mit Release 16.0 wurde der ‚Ansys Electronics Desktop‘ eingeführt, in dem
speziell für Hochfrequenzelektronik alle Tools für die Simulation zusammengefasst
sind
züglich der Zuverlässigkeit von Hard- und Software. Ansys bietet
hier Möglichkeiten zur Verifizierung der Zuverlässigkeit und Leistung
der Elektronik während des gesamten Designprozesses und in den
komplexen Supply Chains der Elektronikindustrie. „IoT-Geräte müssen
sehr zuverlässig sein, sowohl bezüglich elektrischer, thermischer
als auch struktureller Aspekte“, so Sharma weiter. „Wenn diese
Geräte Daten liefern, auf deren Basis wichtige Entscheidungen
getroffen werden oder sie gar selbstständig diese treffen, dann
müssen sie fehlerfrei arbeiten!“ Ein implantiertes medizinisches
Gerät, das Daten zuverlässig aufzeichnen soll, muss beispielsweise
mit einer langlebigen Batterie ausgestattet sein. Diese muss sich einerseits
leicht drahtlos laden lassen, darf andererseits aber auch
„Die Ingenieure müssen dem
Gesamtsystem noch mehr Aufmerksamkeit
widmen – und dazu
elektrische, thermische und
strukturelle Aufgabenstellungen
gekoppelt simulieren.“
das menschliche Gewebe nicht durch elektrische Signale, Wärmeabgabe
oder strukturelle Defekte schädigen. „Solche Aspekte werden
in der Produktentwicklung immer wichtiger“, erläutert Sharma. „Die
Ingenieure müssen dem Gesamtsystem noch mehr Aufmerksamkeit
widmen – und dazu elektrische, thermische und strukturelle
Aufgabenstellungen gekoppelt simulieren.“ Speziell das Thema
Power-Management werde für IoT-Geräte eine große Rolle spielen.
Auch bei Embedded-Systems ist das Ziel, das Gesamtsystem zu optimieren
– also das Zusammenspiel von mechanischen und elektronischen
Komponenten mit der Software zu verbessern.
Mit Blick auf das Systems Engineering (SE) strebt auch Ansys eine
noch tiefer gehende Integration mit Autorentools einerseits und Management-Lösungen
(Product Lifecycle Management – PLM, Appli-
Elektrik, Wärme und Struktur – nur zusammenbetrachtet lässt
sich die Zuverlässigkeit elektronischer Komponenten sinnvoll
simulieren
Kontakt
Ansys Germany GmbH
Darmstadt
Tel. +49 6151 3644-0
www.ansys-germany.com
Hannover Messe: Halle 7, Stand C31
Details zu Lösungen für Systeme:
http://t1p.de/5zbc
cation Lifecycle Managemenet – ALM...) an. „Ansys verfügt hier
über ein solides Umfeld bestehend aus Partnerschaften und der Integration
mit anderen Tools“, fährt Sudhir Sharma fort. Das schließe
Schnittstellen zu PLM-Lösungen von Dassault Systèmes und Siemens
sowie anderen Autorensystemen wie MathWorks Simulink
und National Instruments LabView ein. „Ergänzend bietet Ansys
Schnittstellen zu traditionellen Angeboten für die Elektromagnetiksimulation
(EDA) etwa von Mentor, Cadence und Synopsys.”
Systemansatz im Fokus
In der neuen Version 17.0 führt das Multiphysiktool übrigens die native
Unterstützung der Industriestandard-Modellierungssprache Modelica
ein, was neben einer reichhaltigen Modellbibliothek für die
Leistungselektronik auch den Zugriff auf viele hundert zusätzliche
Bauteilmodelle für Mechanik und Fluidtechnik ermöglicht. „Die Simulation
gilt als einer der wesentlichen Stützpfeiler der nächsten industriellen
Revolution – auch unter der Bezeichnung Industrie 4.0
bekannt“, so Deutschland-Chef Georg Scheuerer abschließend. Mit
der Einführung des Internets der Dinge würden alle Produkte immer
intelligenter, neu entwickelte Werkstoffe ermöglichten leichtere,
stabilere und nachhaltigere Designs und die additive Fertigung erlaube
den 3D-Druck aller möglichen Objekte. „Die Möglichkeiten
dieser Trends optimal zu nutzen erfordert die Fähigkeit von Simulationstools,
alle diese stark verbesserten Optionen virtuell zu untersuchen,
um die erfolgreichen Designs von morgen zu erschaffen – Ansys
17.0 bietet sich dafür an.“
co
Nach Unterlagen von Ansys Inc. und Ansys Germany
I N F O
develop 3 systems engineering 01 2016 51

TOOLS
VORPLANUNG/SYSTEMENTWICKLUNG
Multiclean-Anlagen für die
automatische Teilereinigung werden
individuell für den jeweiligen Anwendungsfall
konstruiert, beispielsweise die
Reinigung von Motorkomponenten
Bild: Höckh
Sonderanlagenbau: Gewerkeübergreifendes Konstruieren punktet bei der Vorplanung
Gute (Vor-)Planung ist die halbe Arbeit
Gewerkeübergreifend entstehen bei dem Sonderanlagenbauer Höckh Anlagen für die automatische
Teilereinigung auf Basis einer Eplan-Datenbank – zeitsparend und fehlerfrei. Mit dem CAE-Tool Eplan
Preplanning für die Vorplanung lassen sich nun weitere Arbeitsschritte automatisieren, was bei der
Konstruktion der Großanlagen ein entscheidender Vorteil ist. Denn jede dieser Anlagen ist ein Unikat.
Das Tool unterstützt grafische und datenbankbasierte Arbeitsweisen mit Datenübernahme in die
interdisziplinäre Detailplanung.
Medizinische Instrumente, Turbinenschaufeln von Flugzeugtriebwerken
und Bauteile von Automotoren: Das Spektrum
der Teile, die von Höckh-Anlagen gereinigt werden, ist breit. Entsprechend
unterschiedlich sind die Anlagen sowie die Art der automatisierten
Teilezuführung – jede Großanlage mit dem Markennamen
Multiclean ist somit ein Unikat. Nur der Kernprozess, die Verfahrenstechnik
der Anlage, bleibt weitgehend gleich. „Da sich viele
Bedarfsfälle nicht mit einer Standardanlage lösen lassen, haben wir
als Unternehmen in den vergangenen 10 Jahren verstärkt in das Engineering
von Sonderanlagen investiert“, berichtet Michael Höckh,
Geschäftsführer der Höckh Metall-Reinigungsanlagen GmbH in
Neuenbürg/Schwarzwald. „Wir stehen vor der Herausforderung,
den Prozess der Konstruktion aus Effizienz- und Zeitgründen soweit
wie möglich zu standardisieren.“ Diese anspruchsvolle Aufgabe hat
das Unternehmen nun erfolgreich gelöst, wobei der Einsatz des
Tools Eplan Preplanning von Eplan Software & Service eine wichtige
Rolle spielt.
Bereits in der Vergangenheit hatten die Konstrukteure Zugriff auf eine
Eplan-Datenbank, die eine Auswahl von Komponenten über
Funktionsschablonen erlaubte. Dieses an die individuellen Anforderungen
von Höckh adaptierte System funktionierte sehr gut und
wurde gewerkeübergreifend eingesetzt. Die Datenbank enthielt zudem
bereits ein Gerüst mit allen Daten aus dem Fließschema und
ermöglichte eine weitgehend automatisierte elektrotechnische Konstruktion.
Weitergehende Möglichkeiten der Automatisierung ergaben
sich aber durch die Markteinführung von Eplan Preplanning – einer
CAE-Software-Lösung zur technischen Vorplanung von Maschinen
und Anlagen.
Gestartet wird jetzt mit einem leeren Bildschirm
Eplan Preplanning ermöglicht die Übernahme der Projektdaten ohne
Medienbrüche in die Eplan-Plattform – und unterstützt damit grafische
und datenbankbasierte Arbeitsweisen mit Datenübernahme in
die interdisziplinäre Detailplanung. Auf der Ebene der Eplan-Plattform
können damit sehr viele Einzelaufgaben automatisiert werden,
weil die erforderlichen Daten und Verknüpfungen bereits mit Preplanning
festgelegt wurden.
52 develop 3 systems engineering 01 2016

VORPLANUNG/SYSTEMENTWICKLUNG
TOOLS
Bild: Höckh
Geschäftsführer Michael Höckh (links) und Fabian Camek, Leiter Elektrokonstruktion
sind zufrieden mit der durchgängigen Konstruktion auf der
Basis von Eplan Preplanning
Bild: Höckh
Die Anlagen arbeiten hoch automatisiert – entsprechend groß ist der Aufwand
für die Elektrokonstruktion
Das klingt zunächst sehr abstrakt, aber die Vorteile sind unmittelbar
ersichtlich, wenn man die konkrete Umsetzung bei Höckh betrachtet.
Die Veränderung fängt schon beim allerersten Schritt eines Konstruktionsprojektes
an. „Früher haben wir nach dem Prinzip der Variantenkonstruktion
eine möglichst ähnliche Anlage gesucht – jetzt fangen
wir mit einem leerem Bildschirm an“, erläutert Fabian Camek, Leiter
der Elektrokonstruktion. Der Bildschirm fülle sich aber rasch mit
Strukturen und Schemata, wobei der große Vorteil darin liege, dass
mit den Strukturen auch schon sehr konkrete Daten für die Konstruk-
„Wir haben unser Wissen zusammengetragen
und profitieren
nun in hohem Maße von einer
echten Wissensbibliothek.“
tion sowie auch für die kaufmännischen Prozesse generiert werden.
„Wir haben viele intelligente Makros definiert, die den nachfolgenden
Schritt des eigentlichen Engineerings erheblich vereinfachen.“ Fügt beispielsweise
ein Konstrukteur im Fließschema von Eplan Preplanning eine
Pumpe ein, wird er aufgefordert, die Motorleistung und die gewünschte
Ansteuerung (Umrichter, Sanftanlauf oder Direktstart) festzulegen.
Die CAE-Software wählt daraufhin noch in der Vorplanung die
erforderlichen Komponenten und speichert sämtliche Daten, die für die
Bauteile und Module hinterlegt sind – bis hin zu den Kabelquerschnitten
und der Verlustleistung, die erst viel später bei der Wärmeberechnung
relevant wird. Sämtliche Daten für Schaltschrankbau und Klimatisierung
werden aus Eplan Pro Panel vollautomatisch übergeben.
Standardisierung und Automatisierung
auf Basis einer zentralen Datenbank
Die Vorgehensweise ist ungewöhnlich – aber sie spart erheblichen
Zeitaufwand im Detail-Engineering. Voraussetzung ist allerdings eine
entsprechende Datenbasis, die wiederum einen hohen Einmalaufwand
an Zeit und Intelligenz erfordert. „Wir haben für alle wichtigen
Funktionen und Baugruppen Makros und Wertesätze definiert“,
betont Fabian Camek. Das gilt selbst für komplexe mechanische
Bauteile wie etwa Tanks, denn bei Höckh wird gewerkeübergreifend
konstruiert. Über die zentrale Datenbank sind dabei allerdings Mechanik
und Elektrotechnik direkt miteinander verbunden. Dasselbe
gilt für die fluidtechnische Konstruktion, die mit Eplan Fluid arbeitet.
Auch die zahlreichen elektropneumatischen Ventilinseln, die in jeder
Multiclean-Anlage verbaut sind, werden einfach per Drag&drop in
die Konstruktion integriert.
Höckh ist auf diese Weise dem Ziel der weitgehend automatisierten
Konstruktion schon einen großen Schritt näher gekommen – zumal
auch in der Elektrotechnik selbst viele Prozesse automatisch ablaufen.
„Eplan erkennt etwa die Ausgänge anhand der SPS-Daten und
nummeriert sie automatisch, auch die BMKs sowie Klartextbeschriftungen
für die Pneumatik werden automatisch generiert“, so der Leiter
der Elektrokonstruktion weiter. Und auch die korrekte Dokumentation
muss den Konstrukteuren nun kein Kopfzerbrechen mehr bereiten:
Stücklisten sowie die Kaufteiledokumentation entstehen
weitgehend selbsttätig in der gewünschten Sprache.
Der durchgängige Informationsfluss geht auch weit über die Konstruktion
hinaus. „Alle Dispo-Listen sowie Bestelllisten für den Einkauf
werden aus Eplan heraus erzeugt und können in unserer Warenwirtschaft
ohne Medienbruch verarbeitet werden“, fährt Kai
Klussmann, Leiter der mechanischen Konstruktion bei Höckh, fort.
develop 3 systems engineering 01 2016 53

TOOLS
VORPLANUNG/SYSTEMENTWICKLUNG
Fließschema (R&I) in Eplan Preplanning: Bereits
in der Vorplanung lassen sich die erforderlichen
Komponenten auswählen, die für die Bauteile und
Module hinterlegt sind – bis hin zu Kabelquerschnitten
und Verlustleistung, die erst viel später
bei der Wärmeberechnung relevant werden
Bild: Höckh
Kontakt
I N F O
Eplan Software & Service GmbH & Co. KG
Monheim am Rhein
Tel. +49 2173 3964-0
www.eplan.de
Hannover Messe: Halle 6, Stand K16
Details zu Eplan Preplanning:
http://t1p.de/u0ph
Bild: Höckh
Schon bei den ersten Planungsschritten sind alle mechanischen,
elektrischen und auch kaufmännischen Daten der ausgewählten
Komponenten hinterlegt
Das gilt selbst für Lieferzeiten, Verfügbarkeit und Preise von Zukaufteilen.
Sogar der Lagerort dieser Teile ist bereits in Preplanning hinterlegt.
Der Einkauf kann die benötigten Teile direkt online bestellen,
weil die Bestellliste jeweils eine Barcodierung des Artikels enthält.
Auch die Übersichtslisten der Elektrokonstruktion, die automatisch
in Eplan Electric P8 generiert werden, erleichtern die abteilungsübergreifende
Arbeit. „Der Software-Programmierer muss gar nicht
in den Schaltplan schauen, die einzelnen Funktionen erschließen
sich schon aus den Bus-Listen“, sagt Fabian Camek.
Zeiten im Schaltschrankbau halbiert
Ebenso effizient gehen die Höckh-Konstrukteure übrigens mit der
Schaltschrankplanung um. Hier kommt Eplan Pro Panel zum Einsatz.
Die Platzierung der Bauteile ist vorgegeben, Bauräume und Abstände
sind definiert, ebenso Zuschnittlisten für Kabelkanäle und Bohrbilder
für die NC-Bearbeitung. Durch die Übergabe der NC-Daten an eine
automatisierte Fertigung wurde der Prozess beschleunigt. So konnten
die Zeiten für den Schaltschrankbau nahezu halbiert werden.
Aus Sicht von Höckh ist eine solche gewerkeübergreifende Konstruktion
ganz entscheidend für eine zeitsparende und fehlerfreie
Konstruktion im Sondermaschinenbau. „Die Datenbank ist in enger
Abstimmung von elektrischer und mechanischer Konstruktion entstanden“,
so Michael Höckh abschließend. „Wir haben da unser Wissen
zusammengetragen und eine echte Wissensbibliothek erstellt –
davon profitieren wir jetzt in hohem Maße.“ Zwischenzeitlich sind
bereits mehrere Anlagen auf diese Weise entstanden.
co
Der Autor:
Thomas Michels, Leiter Produktmanagement,
Eplan Software & Service, Monheim am Rhein
54 develop 3 systems engineering 01 2016

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develop 3 systems engineering 01 2016 55

Industrie-4.0-Kommunikation: Protokoll OPC UA wird mit TSN echtzeitfähig
Ein Netzwerk genügt
In der Fabrikvernetzung spielt OPC UA als Kommunikationsprotokoll eine
wichtige Rolle bis hinauf in die Ebene des Enterprise Resource Plannings
(ERP). Das gilt insbesondere auch im Zusammenhang mit Industrie-4.0-Projekten,
in denen eine durchgängige Kommunikation vom ERP-System bis zur
Maschinenebene und zurück gefragt ist. Bislang ist OPC UA aber nicht
echtzeitfähig – was sich in Verbindung mit dem Time-Sensitive Networking
(TSN) ändern könnte. Die develop 3 systems engineering sprach darüber mit
Stefan Schönegger, Geschäftsführer der Ethernet Powerlink
Standardization Group (EPSG).
56 develop 3 systems engineering 01 2016

TITELSTORY
ANWENDUNGEN
develop 3 : Herr Schönegger, welche Rolle kann Time-Sensitive
Networking, kurz TSN, in Verbindung mit OPC UA spielen?
Schönegger: OPC UA TSN ist die perfekte Lösung für alle Applikationen
in der Fabrikautomatisierung. Die Synchronisierungsgenauigkeit
liegt im Sub-Mikrosekundenbereich und ist damit ausreichend
für Anwendungen wie Liniensynchronisation, Anbindung von Scada-
Systemen, einfache Steuerungsaufgaben oder auch den Betrieb von
Förderbändern und die Anbindung von I/Os. Der Clou ist nun, dass
wir mit OPC UA TSN die Brücke schlagen können zwischen der IPbasierten
IT-Welt und den Protokollen für harte Echtzeitanforderungen
– will heißen: Maschinen- und Anlagenbauern genügt zukünftig
die Kombination aus OPC UA TSN und Powerlink, um die vollständige
Kommunikation in der industriellen Fertigung abzuwickeln.
develop 3 : Können Sie uns ein Beispiel nennen, in dem eine in
diesem Sinne echtzeitfähige OPC-UA-Kommunikation von Vorteil
ist?
Schönegger: Da gibt es mehrere, beispielsweise Roboterzellen. Typischerweise
arbeiten die Robotereinheiten ja nicht alleine, sondern
etwa in einer Schweißzelle für die Karosserie im Automobilbau im
Verbund mit 4, 6 oder 8 Robotern. Diese müssen koordiniert arbeiten
– was nur möglich ist, wenn die Kommunikation in Echtzeit erfolgt.
OPC UA TSN bietet sich hier förmlich an. Vergleichbare Anforderungen
stellt die Verpackungstechnik, in der innerhalb einer Verpackungslinie
auch die einzelnen Stationen synchron arbeiten müssen.
Ein drittes Beispiel sind Druckmaschinen, die in der Regel aus
verschiedenen Drucktürmen bestehen – auch hier erfordert die Synchronisation
Echtzeit. Ein Standard-TCP/IP auf Standard-Ethernet
kann diese Aufgabe nicht erfüllen und damit implizit bisher ein OPC
UA eben auch nicht. TSN wird das ändern.
develop 3 : Könnte mit OPC UA TSN ein Standard geschaffen
werden, der sich beispielsweise mit Blick auf Industrie-4.0-Konzepte
auch wirklich als Standard durchsetzt, so dass wir nicht
wieder wie bei Feldbussen und Industrial-Ethernet-Systemen
(IE) eine Vielzahl verschiedener Protokolle bekommen?
Schönegger: Das ist aus unserer Sicht bereits entschieden – OPC
UA mit den Echtzeiterweiterungen durch TSN wird der alleinige
Standard für Industrie 4.0. Dieser Weg hat eine sehr breite Unterstützung
unter den Steuerungsherstellern und ermöglicht damit eine
homogene Lösung um die Anforderungen der Industrie-4.0-Arbeitsgruppen
erfüllen zu können. Kein Feldbus und keine Industrial-
Ethernet-Lösung hat diese breite Unterstützung. Ein weiterer entscheidender
Vorteil liegt im derzeit beginnenden Einsatz von TSN im
Automobil – also den Fahrzeugen selbst. Die Automobilindustrie ist
ein um Faktoren größerer Anwender von Halbleiterbausteinen als
die ganze Automatisierungsindustrie zusammen. Das ermöglicht eine
sehr rasche Verbreitung von TSN – auch für die Industrie.
Bild: Kuka Systems
Eine per TSN echtzeitfähige OPC-UA-Kommunikation
könnte beispielsweise bei der Synchronisation
von Robotereinheiten in einer Schweißzelle
für die Karosserie im Automobilbau von
Vorteil sein. Analog bieten sich Anwendungen
bei der Synchronisierung in der Verpackungstechnik
oder im Druckmaschinenbau an
develop 3 systems engineering 01 2016 57

ANWENDUNGEN
TITELSTORY
Stefan Schönegger,
Geschäftsführer,
Ethernet Powerlink
Standardization Group
(EPSG)
„Maschinen- und Anlagenbauern
genügt zukünftig die
Kombination aus OPC UA
TSN und Powerlink, um die
vollständige Kommunikation
in der industriellen Fertigung
abzuwickeln.“
Bild: EPSG
develop 3 : Die Automobilindustrie setzt damit also den Standard
auch für die Fabrikautomatisierung...
Schönegger: ... ganz analog zum Erfolg des Controller Area Networks
– kurz CAN –, das sich ebenfalls aus der Automobilindustrie
kommend durchgesetzt hat. Bis 2020 spricht man in der Automobilindustrie
von 400 Millionen Knoten mit TSN – das ist erheblich mehr
als in der Industrieautomatisierung, in der man akkumuliert über die
ersten 10 Jahre von etwa 10 bis 15 Millionen Knoten ausgeht. Auch
hier lohnt der Rückblick auf die Entwicklung von CAN: CAN ist heute
in jedem Ein-Dollar-Chip drin.
Abkürzungen
P L U S
• OPC UA ist ein M2M-Kommunikationsprotokoll, dessen Entwicklung
von der OPC Foundation vorangetrieben wird. Ziel ist,
Maschinendaten wie Regelgrößen, Messwerte, Parameter und
andere nicht nur zu transportieren, sondern auch maschinenlesbar
semantisch zu beschreiben. OPC ist dabei die Abkürzung
für OLE for Process Control, worin OLE für Object Linking
and Embedding steht; UA ist die Abkürzung für
Unified Architecture.
• TSN (Time-Sensitive Networking) bezeichnet eine Reihe
von Standards, die den allgemeinen Ethernet-Standard IEEE
802.1 erweitern sollen. Verantwortlich für die Entwicklung ist
die TSN Task Group (entstanden aus der Audio/Video Bridging
Task Group), in der auch die Mitglieder der EPSG aktiv mitarbeiten.
Die neuen Substandards definieren Mechanismen zur
Übertragung von Daten über Ethernet-Netzwerke mit Echtzeit -
anforderungen – etwa Echtzeit-Kontrollstreams –, welche im
Automobil oder in Industrieanlagen zur Steuerung verwendet
werden.
develop 3 : Sehen Sie auch Nachteile?
Schönegger: Ein Stück weit machen wir uns natürlich von TSN abhängig,
denn ein Standard wird es ja nur, wenn die Automatisierungsindustrie
auch die Vorgaben der IEEE akzeptiert. Nur wenn der
Standard ohne spezifische Ergänzungen genutzt wird, lässt sich der
Vorteil der hohen Stückzahlen nutzen. In dem Fall ist ein großer Vorteil
damit auch gleichzeitig ein möglicher Nachteil – allerdings halten
wir das Risiko hier für gering, da die Technologie bereits sehr ausgereift
ist. Genau darin liegt natürlich auch der Charme eines globalen
Standards. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich Switch-basierte Systeme
bezüglich der Verkabelung bevorzugt für die Sterntopologie
eignen – im Maschinen- und Anlagenbau dagegen wird die Linientopologie
bevorzugt, hier spielen auch die Verdrahtungskosten eine
wesentliche Rolle.
develop 3 : Gibt es denn Ansätze, diesen Nachteil zu beheben?
Schönegger: Ja, hier gibt es mit dem Cut-Through-Verfahren für
Switche bereits sehr gute Ansätze, das Problem zu lösen. Eine andere
Lösung bietet die Integration von OPC UA in Powerlink. Auf
Maschinenebene wird OPC UA dann in der asynchronen Phase von
Powerlink übertragen. An der dafür nötigen Companion Specification
von OPC UA und Powerlink arbeiten wir derzeit. Diese ermöglicht
die vollständig schnittstellenfreie Kommunikation von der Sensor-
bis zur ERP-Ebene – was auch im Rahmen der Umsetzung von
Industrie 4.0 und dem Internet of Things (IoT) gefordert wird, bis hin
zur Einbindung cloudbasierter Dienste und der Integration von Geräten
unterschiedlicher Hersteller.
develop 3 : Das heißt, die Maschine wird über OPC UA TSN in die
übergeordneten Systeme integriert, kann intern aber mit
Powerlink arbeiten, was intern auch die Linientopologie erlaubt?
58 develop 3 systems engineering 01 2016

TITELSTORY
ANWENDUNGEN
Mit OPC UA TSN werden die klassischen
Feldbusse auf Factory-Ebene
überflüssig: Statt unterschiedlicher
Netzwerke für Industrial Ethernet, Feldbus
und IT-Welt, gibt es im Endeffekt
nur noch ein Netzwerk. Diesen Part
übernimmt OPC UA
Bild: EPSG
Schönegger: Exakt, und zusammen mit OPC UA TSN ergibt sich
hier eine sehr durchgängige, einheitliche Lösung. Statt unterschiedlicher
Netzwerke für Industrial Ethernet, Feldbus und IT-Welt, gibt es
im Endeffekt nur noch ein Netzwerk. Diesen Part übernimmt nun
OPC UA. Wir gehen davon aus, dass sich auf diese Weise OPC UA
massiv in der Fabrikautomatisierung durchsetzen wird, zumal sich
alle großen Steuerungshersteller offen zu OPC UA bekennen. Von
Vorteil ist sicher auch, dass IT-/ERP-Anbieter wie SAP oder Oracle
diese Entwicklung fördern, denn die wollen ja gerne einen Zugriff
bis auf die Steuerung realisieren – ohne eine Zwischenebene, welche
die Signale übersetzt.
develop 3 : Herr Schönegger, vielen Dank für diesen interessanten
Ausblick.
Interview: Michael Corban,
Chefredakteur develop 3 systems engineering
„OPC UA mit den Echtzeiterweiterungen
durch TSN wird der
alleinige Standard für Industrie
4.0 – das ist aus unserer Sicht
bereits entschieden.“
OPC UA TSN ist ideal für die Liniensynchronisation. Nur bei extrem
schnellen Servoantrieben oder Sensoranbindungen spielen die dafür
optimierten Industrial-Ethernet-Protokolle wie Powerlink weiter
ihre Vorteile aus
Kontakt
I N F O
Powerlink-Office der EPSG
Fredersdorf
Tel. +49 33439 539270
www.ethernet-powerlink.org
Hannover Messe: Halle 9, Stand F25
Details zu Powerlink:
http://t1p.de/2g33
Bild: EPSG
develop 3 systems engineering 01 2016 59

ANWENDUNGEN
MANUFACTURING EXECUTION SYSTEMS/LEITTECHNIK
PLM und MES müssen in der Industrie 4.0 noch näher zusammenrücken
Vernetzung spielt eine Schlüsselrolle
und modellbasierte Simulation treibt voran
Noch flexibler und autonom ablaufende Fertigungsvorgänge treiben nicht nur die Anforderungen an die
IT- und Automatisierungssysteme nach oben, sondern verlangen auch, die digitale Durchgängigkeit
aus dem Product Lifecycle Management (PLM) bis hinein in Manufacturing Execution Systems (MES)
auszubauen. Interessant wird vor allem sein, welche Rolle in diesem Zusammenhang der sogenannte
‚digitale Zwilling‘ und mit ihm die modellbasierte Simulation spielen wird. Letztlich geht es zudem
wiederum um Fragen von Standardschnittstellen.
Eine variantenreiche Fertigung bis hin zu Losgröße 1 ist eines
der Schlagworte der Industrie-4.0-Diskussionen. Neben der
entwicklungsseitigen Perspektive (digitale Durchgängigkeit) taucht
dabei auch immer die Frage auf, wie sich eine solch komplexe Fertigung
im Griff behalten lässt. Manufacturing Execution Systems
(MES) können an dieser Stelle eine Art Cockpit der Industrie 4.0
sein – und tun das auch. „Heutige Systeme sind bereits recht gut
auf variantenreiche Fertigungsprozesse eingestellt“, sagt Karl Tröger,
Leiter Produktmanagement bei der PSI Automotive & Industry
GmbH, Berlin. Die zunehmende Individualität der Erzeugnisse sei
seit Langem ein Trend nicht nur im Umfeld von Konsumgütern. „Effiziente
Produktionsprozesse vor dem Hintergrund sinkender Auftragsmengen
und einer steigenden Anzahl von Aufträgen stellen
dennoch eine Herausforderung dar – es kommt auf entsprechend
flexible Steuerungssysteme an.“ Hier sei zu erwarten, dass zum einen
die Maschinenebene noch viel stärker integriert werden müsse
(Predictive Maintenance zur Absicherung der Verfügbarkeit) und insbesondere
im Kurzfristbereich modernste Methoden zur Bildung
wirtschaftlicher Reihenfolgen zum Einsatz kommen müssten.
Ein MES biete die optimale Grundlage für schnelle Produktwechsel
und kleine Losgrößen, bestätigt auch Michael Schwarz, Product
Marketing Manager, Wonderware MES, EMI, Recipe & Batch Management
Software bei Schneider Electric, Düsseldorf. Allerdings
sei die Umsetzung in einer variantenreichen Fertigung sehr komplex
– so müsse etwa die Materiallogistik die Rohstoffe entsprechend
den Produktspezifikationen zum richtigen Zeitpunkt bereitstellen
und ein Produktwechsel könne eine Reinigung oder erneute Maschineneinrichtung
nach sich ziehen. „Die Vernetzung von Systemen
und Prozessen im Unternehmen spielt deswegen eine Schlüsselrolle,
um mit kleineren Losgrößen auch Geld zu verdienen.“
Simulation als Schlüssel zum Erfolg
Im Ergebnis wird die modellbasierte Simulation – beispielsweise zur
Überprüfung von Alternativen – für das Thema Industrie 4.0 unumgänglich
werden, folgert Dr.-Ing. Miriam Schleipen, Informationsmanagement
und Leittechnik, am Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik
und Bildauswertung (IOSB), Karlsruhe. In der Industrie
4.0 erhalte jede Industrie-4.0-Komponente eine virtuelle Repräsentation.
„Diese kann auch ein Prozessmodell über das Verhalten der
Komponente im Zusammenhang mit anderen (äußere Sicht) und einen
Ablauf der Komponente (innere Sicht) beinhalten und wird auch
im Rahmen der Referenzarchitektur Industrie 4.0 (RAMI 4.0) und
der Industrie-4.0-Komponente sicherlich noch im Detail diskutiert
und definiert.“ Die zu erwartende Zunahme der Flexibilität und Autonomie
zukünftiger Produktionssysteme werde es allerdings zunehmend
schwerer machen, vorgegebene Prozesse einzuhalten oder
diese Prozesse in ihrer Vielfältigkeit überhaupt zu beschreiben, gibt
Karl Tröger von PSI Automotive & Industry zu bedenken. „Die klassische
Prozessbetrachtung und die darauf aufbauende Modellierung
wird möglicherweise von einer Ereignis-getriebenen Fertigungssteuerung
im Kurz- und Mittelfristbereich abgelöst.“ Hierbei komme
es weniger auf umfassend beschriebene Prozesse sondern auf Regeln,
mögliche Ereignisse und Alternativen an.
Durchgängige Digitalisierung im Fokus
„In aktuellen Projekten zeigt sich, dass das Thema der Modellierung
von Anlagen im Sinne einer Selbstbeschreibung im Zuge des Engineering-Prozesses
von Maschinen und Anlagen immer wichtiger
wird“, ergänzt Dr.-Ing. Olaf Sauer, Geschäftsfeld Automatisierung am
Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung
(IOSB), Karlsruhe. Manche Anlagenbetreiber forderten bereits von
ihren Lieferanten Modelle, aus denen dann beispielsweise OPC-UA-
Informationsmodelle erzeugt werden könnten. „Dieser Trend wird
sich in den kommenden Jahren verstärken. Darum ist es zwingend,
dass Toolanbieter in der Engineering-Kette – etwa für CAD, PLM,
E-Planung etc. – Exportschnittstellen für Standard-Datenformate bereitstellen,
wie beispielsweise AutomationML.“ Nur so könne die
Kette von der Planung bis zum MES geschlossen werden.
Weitere Aussagen
Dies ist eine Zusammenfassung des Trendinterviews zum
Thema Manufacturing Execution Systems aus der elektro
AUTOMATION 03/2016. Dort finden Sie alle Aussagen
der Experten ab S. 58ff.
www.wirautomatisierer.de
I N F O
60 develop 3 systems engineering 01 2016

MANUFACTURING EXECUTION SYSTEMS/LEITTECHNIK
ANWENDUNGEN
Bild: PSI Automotive & Industry
„Das Engineering
wird
sich nicht
mehr nur
auf Produkteigenschaften beschränken,
sondern gleichzeitig
auch die notwendigen Konfigurationsinformationen
für die Einstellung
der Anlage liefern.“
Bild: Fraunhofer IOSB
Karl Tröger,
Leiter Produkt -
management, PSI
Automotive &
Industry GmbH
Dr.-Ing. Miriam
Schleipen, Infor -
mationsmanagement
und Leittechnik,
Fraunhofer Institut
für Optronik,
Systemtechnik und
Bildauswertung
(IOSB)
„Die modellbasierte
Simulation – beispielsweise
zur Überprüfung von Alternativen
– wird für das Thema
Industrie 4.0 unumgänglich werden.
In der Industrie 4.0 erhält
jede Komponente eine virtuelle
Repräsentation.“
„Eine der zukünftigen Herausforderungen der Fertigungssteuerung
wird die Abbildung des ‚digitalen Zwillings‘ sein“, schließt sich Karl
Tröger von PSI Automotive & Industry an. Dieser enthalte ein Abbild
des Produktionssystems im Zeitverlauf mit allen auftrags-, anlagenoder
auch produktbezogenen Informationen. „Das Engineering der
Produkte wird sich nicht mehr nur auf geometrische und andere
Produkteigenschaften beschränken, sondern gleichzeitig auch die
notwendigen Konfigurationsinformationen für die Einstellung der
Anlage liefern.“ Dieses simultane Produkt- und Produktions-Engineering
erfordere Erweiterungen in der Funktionalität heutiger
MES- oder PLM-Systeme. Erste Ansätze seien bereits vorhanden,
müssten aber weiter entwickelt werden.
„MES-Lösungen sollen die Produktion noch intelligenter unterstützen
und die Digitalisierung noch durchgängiger abbilden – angefangen
von der Planung eines Produkts bis zu dessen Überwachung
und Durchlauf in der Herstellung“, sagt auch Andreas Kirsch, Vorstand
der Guardus Solutions AG, Ulm. Wichtige Daten aus dem
PLM seien nach wie vor Arbeitspläne und Materialstücklisten.
„Wenn neue Produkte entwickelt werden, müssen auch diese Informationen
angelegt werden.“ Hier würden neben geometrische Daten,
Zeichnungen, qualitätsrelevante Prüfmerkmale oder Maschinenprogramme
sicherlich weitere Informationen hinzukommen.
Bild: Schneider Electric
Michael Schwarz,
Product Marketing
Manager, Wonderware
MES, EMI,
Recipe & Batch
Management Software,
Schneider
Electric
„Die Vernetzung
von
Systemen und Prozessen im Unternehmen
spielt eine Schlüsselrolle,
um mit kleineren Los -
größen auch Geld zu verdienen.“
„MES-Lösungen
sollen
die Produktion
noch intelligenter
unterstützen und die Digitalisierung
noch durchgängiger abbilden
– angefangen von der Planung
eines Produkts bis zu dessen
Überwachung und Durchlauf
in der Herstellung.“
Bild: Guardus Solutions
Andreas Kirsch,
Vorstand, Guardus
Solutions AG
auch Branchen wie die Robotik OPC UA nut-
zen. „TSN ist also ein Baustein im großen OPC-UA-Puzzle und eröffnet
weitere Möglichkeiten zu dessen Anwendung.“
Jegliche Standardisierung sei begrüßenswert, da damit die Aufwände
und Kosten für die Integration von Produktionsprozessen gesenkt
werden könnten, sagt auch Michael Schwarz von Schneider
Electric. „Für eine schnelle und automatisierte Produktion von Konsumgütern
ist die Datenverarbeitung in Echtzeit eine wichtige
Grundlage.“ Die sofortige Datenerfassung und -auswertung sorge
für Flexibilität bei gleichzeitig akkurater und engmaschiger Dokumentation.
In Zukunft werde ein vollständiger Qualitätsnachweis
vermehrt darüber entscheiden, ob ein Produkt oder eine Verpackungseinheit
an den Endkunden verkauft werden könne. „Dies erfordert
die Vernetzung von physikalischer Produktionsausrüstung im
Sinne des Zusammenspiels aller im Unternehmen beteiligten digitalen
Systeme.“
co
www.guardus-mes.de
www.iosb.fraunhofer.de
www.psi-automotive-industry.de
http://software.schneider-electric.com/wonderware
Bild: Fraunhofer IOSB
Dr.-Ing. Olaf Sauer,
Geschäftsfeld Automatisierung,
Fraunhofer
Institut für
Optronik, Systemtechnik
und Bildauswertung
(IOSB)
„Es ist zwingend,
dass
Toolanbieter in der Engineering-
Kette Exportschnittstellen für
Standard-Datenformate bereitstellen,
wie etwa AutomationML.
Nur so kann die Kette
von der Planung bis zum MES
geschlossen werden.“
Die Rolle von OPC UA TSN
Interessant wird auch sein, wie sich Maschinen
und Anlagen in der Industrie 4.0 in solchen
Szenarien steuern lassen (vgl. auch Titelthema
S. 56ff). TSN (Time-Sensitive Networking),
mit dem die Datenübertragung per
OPC UA echtzeitfähig wird, bietet hier Chancen,
künftig oberhalb der Maschinenebene –
die weiterhin aufgrund höherer Echtzeitanforderungen
spezielle Bussysteme benötigt –
mit einem einzigen Protokoll die gesamte
Kommunikation abzuwickeln. „TSN schließt
eine der letzten Lücken oder Showstopper
von OPC UA: die Echtzeitfähigkeit beziehungsweise
Deterministik“, meinen dazu die
Experten des Fraunhofer IOSB. So könnten
develop 3 systems engineering 01 2016 61

ANWENDUNGEN
IT-INFRASTRUKTUR
ESB Business School der Hochschule Reutlingen optimiert IT-Landschaft für Studierende
Leistungsstark dank Virtualisierung
100 neue CAD-Arbeitsplätze für Studierende des Studiengangs Wirtschaftsingenieurwesen an der
ESB Business School der Hochschule Reutlingen waren das Ziel. Um dies zu erreichen, wurde mit
Unterstützung des Stuttgarter Systemhauses circular die IT-Landschaft eines neuen Institutsgebäudes
virtualisiert. Neben der höheren Flexibilität, Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit konnte die Hochschule
zudem Kosten und personelle Ressourcen einsparen. Das Projekt wurde innerhalb von nur
drei Monaten umgesetzt und fungiert nun als Pilotprojekt für die gesamte Hochschule.
Die Virtualisierung von Rechenzentren gilt in Unternehmen bereits
als Routine. Seit 2010 prognostizieren Experten den
Durchbruch der Desktop-Virtualisierung, die den Arbeitsalltag noch
effizienter und produktiver gestalten soll. So kann beispielsweise
den zunehmenden Forderungen der Arbeitnehmer nach flexibleren
Arbeitsstrukturen, der BYOD-Debatte (Bring your own Device) sowie
den sich verändernden technischen Innovationen Rechnung getragen
werden (vgl. IDC-Studie ‚EMEA Virtual Client Computing and
Desktop Virtualization Forecast and Analysis‘, Oktober 2014). Diesen
Herausforderungen sahen sich auch die Verantwortlichen der ESB
Business School der Hochschule Reutlingen gegenüber.
Die Hochschule Reutlingen gehört zu den führenden Hochschulen
für eine internationale und unternehmensnahe akademische Ausbildung.
Rund 5.800 Studierende lernen an fünf verschiedenen Fakultäten:
Angewandte Chemie, ESB Business School, Informatik, Technik
und Textil & Design. Ebenso unterschiedlich wie die Fakultäten
gestaltete sich auch die IT-Infrastruktur der Hochschule: Zahlreiche
PC-Pools mit diversen Softwareanforderungen und unterschiedlichen
Alters- sowie Leistungsstufen verteilten sich auf mehrere Gebäude
und Rechner-Pools. Der Administrationsaufwand war enorm
und die Mitarbeiter stets ausgelastet. Zudem mussten sich die Studierenden
an die Öffnungszeiten der PC-Pools sowie an die verfügbaren
Arbeitsplätze binden. Mit dem Umzug in ein neues Gebäude,
speziell für den Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen, stand die
Hochschule Reutlingen vor der Herausforderung, ihre IT-Infrastruk-
tur zu optimieren und zu konsolidieren. Gerade auch die Restriktionen
in den neuen Räumen hinsichtlich Lärmbelästigung und Wärmeentwicklung
rückten hier in den Fokus. Die bestehenden Rechner
sollten abgelöst und durch neue CAD-Arbeitsplätze ersetzt werden.
Professor Dr.-Ing. Jochen Orso, Professor für CAD, Konstruktion-
und Fabriklayout sowie Beauftragter für Bau und IT erinnert sich:
„Uns stellte sich die Frage: Wie schaffen wir es, 100 PC-Arbeitsplätze
aufzubauen, ohne dass dies gleichzeitig einen riesigen Mehraufwand
für unsere Kollegen aus der IT mit sich bringt?“
Machbarkeitstest ebnet Weg für Virtualisierung
In einem Machbarkeitstest überprüften die Verantwortlichen der
Hochschule die verfügbaren technischen Möglichkeiten. Dabei wurde
ein erster Thin Client mit dem Virtualisierungsserver verbunden,
Kontakt
circular Informationssysteme GmbH
Stuttgart
Tel. +49 711 78717-0
www.circular.de
I N F O
Details zum Thema Virtualisierung:
http://t1p.de/lilx
Bild: Hochschule Reutlingen
Modellfall für die
gesamte Hochschule
Reutlingen: Mittels
Virtualisierung lässt
sich die IT-Infrastruktur
leichter an aktuelle
Anforderungen
anpassen
62 develop 3 systems engineering 01 2016

IT-INFRASTRUKTUR
ANWENDUNGEN
„Die Hardware kann im Notfall
innerhalb von 48 Stunden ausgetauscht
werden.“
Bild: Hochschule Reutlingen
Professor Dr.-Ing.
Jochen Orso, Professor
für CAD, Konstruktion-
und Fabriklayout
sowie Beauftragter
für Bau und IT, Hochschule
Reutlingen
um grundsätzlich zu testen, was das System leisten kann. Eine alternative
Lösung, etwa die Installation von 100 Workstations, die mit
separaten Extendern in einem Serverraum verbunden sind, wäre für
die Hochschule mit einem deutlichen finanziellen und personellen
Mehraufwand verbunden gewesen. „Natürlich ist es schwierig, von
der Performance eines Clients auf eine Gesamtheit von insgesamt
100 zu schließen, aber wir haben uns dann letztendlich für die Virtualisierung
entschieden“, erklärt Prof. Orso dazu. „Unsere Entscheidung
wurde noch dadurch bestärkt, dass sich seit September 2014
durch die VMware vSphere Beta nicht nur die Rechenleistung sondern
auch die Grafik von performanten CAD-Anwendungen in einer
Virtualisierung abbilden lässt.“
Nach einer öffentlichen Ausschreibung ging der Zuschlag im Januar
2015 an das Stuttgarter Systemhaus circular, das mit seinem Konzept
einer maßgeschneiderten IT-Architektur überzeugen konnte.
Das optimale Zusammenspiel zwischen leistungsfähiger Hardware
und einer modernen Virtualisierungsplattform stellt die Grundlage einer
effizienten Lösung dar, die in ihrem Management und in der
Skalierbarkeit den technologischen Fortschritt widerspiegelt. Insbesondere
die langjährige Erfahrung von circular in der Beratung, Konzeption,
Umsetzung und Betreuung – alles aus einer Hand –, sprach
für die Virtualisierungsexperten. Der dreijährige Wartungsvertrag sowie
die Kooperation mit der Firma Dell, die die Hochschule mit der
nötigen Hardware ausstattete, nennt Orso als zusätzlich ausschlaggebende
Argumente. „So kann die Hardware im Notfall innerhalb
von 48 Stunden ausgetauscht werden.“
Die entworfene Lösung umfasst Server für die Virtualisierung mit
VMware, die sich im Rechenzentrum der Hochschule befinden, ein
Server für die Backup-Lösung mit Veeam, eine schnelle Storage-Architektur
sowie die erforderliche Netzwerkinfrastruktur. Mit diesem
System wird die CAD-Software im Rechenzentrum virtualisiert und
100 Arbeitsplätze können dadurch zentral verwaltet werden. Die
Studierenden greifen nun über Thin Clients auf die Rechenleistung
im Rechenzentrum zu und finden stets die gleiche Installation vor.
Da die Virtualisierung an der ESB Business School als Pilotprojekt
der Hochschule Reutlingen dient, wurde damit ebenso die Grundlage
für eine wachsende IT-Landschaft geschaffen. Nach der Erstinstallation
des Testsystems konnte das System von der Hochschule
bereits nach knapp zwei Monaten in den öffentlichen Lehrbetrieb
aufgenommen werden. Seit März 2015 ist die Lösung implementiert
und läuft seitdem produktiv im Dauereinsatz. Die zentrale Verwaltung
der gesamten Umgebung stellt einen erheblichen Mehrwert
beim Aufwand der zu administrierenden Systeme dar. Zeitnah
kann auf wechselnde Anforderung in der Bereitstellung von Diensten
und Anwendungen reagiert werden. Dies war im Vorfeld nur
sehr eingeschränkt oder mit erheblichem Material- und personellem
Aufwand zu leisten.
Einfache Verwaltung – mehrfacher Nutzen
Die Virtualisierung bietet zahlreiche Vorteile für die ESB Business
School der Hochschule Reutlingen. Aus Sicht der IT-Abteilung ließ
sich das gewünschte Ergebnis in Form einer schlanken und zentralen
Verwaltung umsetzen. Mit der Virtualisierung der 100 Arbeitsplatzrechner
musste lediglich ein einziges Image einer virtuellen
Maschine angelegt werden, die auf 100 virtuelle Endcomputer ausgespielt
wurde. Die Abläufe in der IT-Administration vereinfachen
sich damit erheblich und auch die IT-Leistungen lassen sich so
schneller bereitstellen. „Die Verwaltung ist einfach, der Nutzen
mehrfach“, fasst Orso zusammen. Das System besitzt nun eine hohe
Verfügbarkeit sowie Leistungsfähigkeit und überzeugt durch einen
erhöhten Servicelevel sowie eine sehr gute Skalierbarkeit.
Ebenso sind Stromverbrauch und Kühlung deutlich gesunken. „Im
neuen Gebäude finden die Studierenden mit der modernen Ausstattung
eine außergewöhnlich ruhige Arbeitsatmosphäre vor. Künftig
werden sie nicht mehr durch die Lüftergeräusche der herkömmlichen
PCs gestört. Außerdem entfällt die Abwärme der PC-Netzteile“,
fasst Tilo Kaspar, Vertriebsleiter bei circular, die Vorteile für die
Studierenden zusammen.
Die Verantwortlichen der ESB Business School spielen mit dem Gedanken,
diese Lösung auf weitere PC-Pools auszuweiten, weil die
Server im Moment noch nicht vollständig ausgelastet sind. Die Studierenden
profitieren sogar doppelt von den Maßnahmen der Virtualisierung.
Diese soll insoweit weiterentwickelt werden, als dass die
Studierenden ab 2016 auch von Zuhause auf die Rechenleistung zugreifen
können. „Das Interesse der anderen Fakultäten ist sehr
groß und die Kollegen machen sich bei uns schlau, welche weiteren
Möglichkeiten die Virtualisierung bietet“, so Professor Orso abschließend.
Einer hochschulweiten Virtualisierung sowie dem Anschluss
der Mitarbeiter- und Dozenten-PCs, am Arbeitsplatz oder im Home-
Office, steht somit nichts mehr im Wege.
co
Die Autorin:
Eva Wachter, Redakteurin, dieleutefürkommunikation
develop 3 systems engineering 01 2016 63

ANWENDUNGEN
AUS DER PRAXIS DES SYSTEMS ENGINEERINGS
Peter Lieber, Gründer und Inhaber, LieberLieber Software
„Industrie 4.0 modellbasiert umsetzen“
Im Rahmen der Rubrik ‚Aus der Praxis des Systems Engineerings‘ berichtet uns Peter Lieber von dem
Zusammenspiel von Industrie 4.0 und Systems Engineering. Das Interessante daran ist: Zwischen den
Konzepten hinter der modellbasierten Systementwicklung und den Ideen von Industrie 4.0 existieren
viele Gemeinsamkeiten, insbesondere ein umfassender Informationsaustausch.
develop 3 : Herr Lieber, Ihr Unternehmen engagiert sich beim
Thema Industrie 4.0, nicht zuletzt auch über die Kooperation mit
dem in Wien ansässigen Christian Doppler Labor. Gleichzeitig
wollen Sie aufzeigen, was bereits heute mit modellbasiertem
Systems Engineering möglich ist. Was verbindet Industrie 4.0
und Systems Engineering?
Lieber: Industrie 4.0 wird heute oft als vierte industrielle Revolution
bezeichnet, in der es darum geht, mittels Massenproduktion nicht
mehr identische Produkte zu erzeugen, sondern diese individuell
auszugestalten. Die Vision hinter Industrie 4.0 besagt, dass alle Produktionseinheiten
und sonstigen relevanten Dinge im Produktlebenszyklus
miteinander vernetzt werden, so dass diese vollautomatisch
Daten austauschen und die Produktion autark steuern und
durchführen. Der Weg hin zu Industrie 4.0 ist dabei kürzer als ge-
Ausgezeichnet
Der wissenschaftliche Fachaufsatz ‚Model-Based Co-Evolution of Production
Systems and their Libraries with AutomationML‘ beschäftigt sich
mit der gemeinsamen Entwicklung von Produktionssystemen und der
Modellierungssprache AutomationML (AML), einem Datenformat zum
Austausch über verschiedene Engineering-Disziplingrenzen hinweg.
Durch das AML-Toolkit für Enterprise Architect von LieberLieber Software
erfolgt die Integration dieses Formats in die Modellierungs-Plattform
Enterprise Architect von Sparx Systems. Das ermöglicht eine einfachere
Modellierung und die nahtlose Verknüpfung der mit AML ausgetauschten
Engineeringdaten mit Modellierungstechniken anderer Diszi -
plinen wie beispielsweise dem Software-Engineering. „Bei der Modellierung
von Automatisierungs-Systemen kommen je nach Engineering-Domäne
verschiedene Tools zum Einsatz – und jedes dieser Tools hat spezielle
Datenformate, wodurch der Austausch von Daten erschwert wird“,
erläutert Univ.Ass. Priv.Doz. Dr. Manuel Wimmer, Leiter des Projekts im
Christian Doppler Labor: „Durch die Integration von AML in Enterprise
Architect können nun Daten verschiedenster domänenspezifischer Tools
in Enterprise Architect importiert, bearbeitet und exportiert werden. Dadurch
lassen sich domänenübergreifende Modellierungstechniken mit -
einander verbinden, wie beispielsweise UML- oder SysML-Modelle mit
den durch AML ausgetauschten Systemmodellierungsdaten.“
www.sysml4industry.org
P L U S
dacht: Durch die geschickte Kombination bereits verfügbarer Methodiken,
Technologien, Werkzeuge und Standards der modellbasierten
Systementwicklung lassen sich nämlich einige der angestrebten
Ziele schon heute erreichen.
develop 3 : Könnten Sie das etwas näher erläutern?
Lieber: Zwischen den Konzepten hinter der modellbasierten Systementwicklung
und den Ideen von Industrie 4.0 existieren viele
Gemeinsamkeiten. So basiert Industrie 4.0 auf umfassendem Informationsaustausch
zwischen allen am Produktionsprozess beteiligten
Lieferanten, Kunden und Herstellern. Das gleiche Problem
adressiert die modellbasierte Systementwicklung und löst es durch
Einsatz eines zentralen Modell-Speichers. Dieses Konzept lässt sich
gut auf Industrie 4.0 übertragen, wobei auch eine verteilte, aber vernetzte
Datenquelle genutzt werden kann – etwa ein Cloud-Service.
Dort werden sowohl die anfallenden Informationen als auch IT- und
CPS-Systeme abgelegt, um bei Bedarf abrufbar zu sein.
develop 3 : Gibt es weitere Gemeinsamkeiten?
Lieber: Man kann den Wirkkettenansatz der modellbasierten Systementwicklung
dazu nutzen, die für Industrie 4.0 zu definierenden
Produktionsketten zu spezifizieren. Selbst zur Definition der individualisierten
Produkte im Rahmen von Industrie 4.0 bieten sich bereits
erprobte Verfahren wie das ‚Featuremodell-basierte Variantenmanagement‘
an. Dabei generiert man aus einem vorbereiteten Basis-Arbeitsprodukt
vollautomatisch weitere Varianten, verbunden
mit erheblicher Kosten- und Zeitersparnis.
develop 3 : Welche Anforderungen stellt der Datenaustausch in
solch einem Szenario?
Lieber: Der umfassende Datenaustausch im Rahmen eines Industrie-4.0-Szenarios
erfordert Standards und standardisierte Datenformate.
Hier ließe sich das aus der modellbasierten Entwicklung
stammende und universell nutzbare ReqIF-Datenformat (Anmerkung
der Redaktion: vgl. Beitrag S. 46-48 in dieser Ausgabe) hervorragend
einsetzen. Und auch für die Verbindung der im Rahmen von
Industrie 4.0 eingesetzten Systeme existiert bereits ein fertiger
Standard: Data Distribution Service – DDS – erlaubt die Kopplung
verschiedenster Dienste, Daten und Anwendungen über Netzwerkund
Technologiegrenzen hinweg.
develop 3 : Welche Bedeutung hat für LieberLieber Software die Kooperation
mit dem Wiener Christian Doppler Labor ‚Software Engineering
Integration for Flexible Automation Systems‘ (CDL-Flex)?
64 develop 3 systems engineering 01 2016

AUS DER PRAXIS DES SYSTEMS ENGINEERINGS
ANWENDUNGEN
„Der Weg hin zu Industrie
4.0 ist kürzer als gedacht –
falls bereits verfügbare
Methodiken, Technologien,
Werkzeuge und Standards
der modellbasierten Systementwicklung
geschickt
kombiniert werden.“
Bild: LieberLieber Software
Peter Lieber, Gründer und Inhaber, LieberLieber Software
Lieber: Wir haben damit unsere seit langem bestehende Zusammenarbeit
mit wissenschaftlichen Institutionen um einen Fokus
zum zukunftsweisenden Thema Industrie 4.0 erweitert. Wie eingangs
erwähnt, steht im Zentrum von Industrie 4.0 ja die modellbasierte
Software- und Systementwicklung – unser Spezialgebiet.
Während wir also bereits heute Ansätze für Industrie-4.0-Lösungen
anbieten, arbeiten wir im wissenschaftlichen Umfeld an einer besseren
Verbindung zwischen modellbasierter Entwicklungs- und Automatisierungs-Welt!
Im Fokus des CDL-Flex steht ja die Entwicklung
flexibler industrieller Automatisierungs-Systeme. Das gemeinsam
mit uns betriebene Projekt ‚SysML4Industry‘ (vgl. www.
sysml4industry.org) befasst sich mit den Konzepten hinter Industrie
4.0 und Ziel ist die Entwicklung von Konzepten für die Datenintegration
zwischen modellbasierter Systementwicklung und der Systementwicklung
im Automatisierungsbereich durch Umsetzung und
Nutzung des Query/View/Transformation-Standards (QVT) der Object
Management Group (OMG). Damit sollen dann Verbindungen
zwischen bestehenden Standards geschaffen werden – genannt
seien an dieser Stelle AutomationML oder Matlab/Simulink und andere.
Die Kooperation führte übrigens inzwischen auch zu einem
‚Best Paper Award‘.
develop 3 : Herzlichen Glückwunsch dazu. Können Sie uns ebenfalls
einige Details verraten?
Lieber: Im Rahmen der 20. Internationalen IEEE-Konferenz über
‚Emerging Technologies and Factory Automation‘ vergangenen September
in Luxemburg wurde der wissenschaftliche Fachaufsatz
Zur Person
Peter Lieber ist Gründer und Inhaber des 1996 gegründeten
Unternehmens LieberLieber Software. Dies hat sich als Software-Engineering-Unternehmen
auf Model Engineering spezialisiert.
Im Rahmen der modellbasierten Entwicklung stehen
Zusatzprodukte für Enterprise Architect (Sparx Systems)
sowie Anpassungen für verschiedene Industrie- und Anwendungsbereiche
im Fokus. Zusammen mit kompetenten Partnern
entstehen Lösungen auf Basis moderner Technologien
wie UML/SysML, Modellsimulation, DSL oder MDE für Softwaresysteme
(inkl. eingebetteter Systeme). Firmensitz ist
Wien. Peter Lieber ist zudem auch Präsident des ‚Verbandes
österreichischer Software Industrie‘.
www.lieberlieber.com
I N F O
‚Model-Based Co-Evolution of Production Systems and their Libraries
with AutomationML‘ mit dem ‚James C. Hung Best Paper
Award in Factory Automation‘ ausgezeichnet. Die Arbeit wurde von
einem Team von Autorinnen und Autoren der technischen Universität
Wien und dem Christian Doppler Labor eingereicht, Industriepartner
in dem Projekt ist LieberLieber. Sie zeigt unseren erfolgreichen
Weg auf, eine bessere Verbindung zwischen modellbasierter
Entwicklungs- und Automatisierungswelt zu schaffen (Details siehe
Kasten). Uns freut natürlich besonders, dass die Zusammenarbeit
mit dem Christian Doppler Labor so schnell Früchte getragen hat.
Die Auszeichnung stärkt uns zudem dabei, die durchaus anspruchsvolle
Rolle als Technologie-Pionier weiter auszufüllen!
develop 3 : Vielen Dank für die interessanten Informationen. co
Hinweis: LieberLieber Software ist Mitglied der
GfSE.
develop 3 systems engineering 01 2016 65

INSERENTENVERZEICHNIS
IMPRESSUM
AMA Service GmbH, Wunstorf ............................. 3
Bluhm Systeme GmbH, Rheinbreitbach ............... 7
MES D.A.CH Verband e.V., Ilsfeld ......................... 5
Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim ...................... 29
Bild: Stiwa Group
EPLAN Software & Service GmbH & Co. KG,
Monheim ........................................................... 8/9
Zum Schluss...
Big Data – Analyse zeigt Potenzial
WSCAD electronic GmbH, Bergkirchen .............. 49
Systems Engineering und Komplexität...
Cartoon: Erik Liebermann
Vorschau auf Ausgabe 2/2016
„Unser Anlagenleitstand erfasst 24 Stunden
am Tag eine riesige Menge von Maschinen-,
Prozess- und Produktdaten“, sagt
Alexander Meisinger von der Stiwa Group.
„Durch die sofortige Analyse dieser Daten
in Matlab und AMS Analysis-CI haben wir
eine Verzehnfachung der Genauigkeit, eine
Verkürzung von 30 % der Gesamtzykluszeit
und eine deutliche Erhöhung der Produktionsmenge
erreicht.“ Wir beleuchten deshalb
rund um das Thema Big Data, welche
Chancen sich dem Maschinenbau durch
die Anwendung von ausgefeilten mathematischen
Methoden bieten, um etwa Automationsanlagen
zu optimieren und die
Gesamtproduktionsmenge zu erhöhen.
ISSN 2363–6726
Herausgeberin: Katja Kohlhammer
Verlag: Konradin-Verlag
Robert Kohlhammer GmbH
Ernst-Mey-Straße 8, 70771 Leinfelden-Echterdingen,
Germany
Geschäftsführer: Peter Dilger
Verlagsleiter: Peter Dilger
Chefredakteur:
Dipl.-Ing. Michael Corban (co),
Phone + 49 711 7594–417
Redaktion:
Dr.-Ing. Ralf Beck (bec), Phone +49 711 7594–424;
Dipl.-Ing. Andreas Gees (ge), Phone +49 711 7594–293;
Irene Knap B.A. (ik), Phone +49 711 7594–446;
Jens-Peter Knauer (jpk), Phone +49 711 7594–407;
Bettina Tomppert (bt), Phone +49 711 7594–286
Redaktionsassistenz:
Birgit Niebel,
Phone +49 711 7594–349, Fax –1349,
E-Mail: birgit.niebel@konradin.de,
Layout: Vera Müller, Phone +49 711 7594–422
Gesamtanzeigenleiter:
Andreas Hugel,
Phone +49 711 7594–472
E-Mail: ea.anzeigen@konradin.de
Auftragsmanagement:
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Erscheinungsweise:
Vier Mal jährlich
Bezug:
develop 3 systems engineering wird nur an qualifizierte
Empfänger kostenlos geliefert. Mitglieder der Gesellschaft für Systems
Engineering e.V. (GfSE) und der Fachgruppe Systems Engineering
im Spitzencluster it’s OWL erhalten die Zeitschrift digital im Rahmen
Ihrer Mitgliedschaft, ergänzend können diese ein vergünstigtes
Abonnement direkt beim Verlag bestellen.
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Bestellungen erbitten wir direkt an den Verlag. Sofern die Lieferung
nicht für einen bestimmten Zeitraum ausdrücklich bestellt war,
läuft das Abonnement bis auf Widerruf.
Bezugszeit:
Das Abonnement kann erstmals vier Wochen zum Ende des ersten
Bezugsjahres gekündigt werden.
Nach Ablauf des ersten Jahres gilt eine Kündigungsfrist von jeweils
vier Wochen zum Quartalsende. Bei Nichterscheinen aus tech nischen
Gründen oder höherer Gewalt entsteht kein Anspruch auf Ersatz.
Auslandsvertretungen:
Großbritannien: Jens Smith Partnership, The Court, Long Sutton,
Hook, Hamp shire RG29 1TA, Phone 01256 862589, Fax 01256 862182;
Belgien, Frankreich, Italien, Luxemburg, Schweiz: IFF media ag, Frank
Stoll, Technoparkstrasse 3, CH-8406 Winterthur, Phone +41 52 633 08
88, Fax +41 52 633 08 99, f.stoll@iff-media.ch; Japan: Mediahouse, Kudankita
2-Chome Building, 2–3–6, Kudankita, Chiyoda-ku, Tokyo 102,
Phone 03 3234–2161, Fax 03 3234–1140; USA, Kanada: D.A. Fox Advertising
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Leinfelden-Echterdingen
66 develop 3 systems engineering 01 2016

Bau- und Möbelschreiner 11/2015, S. 1, 23.10.2015, 08:21, GEIB
Innenausbau / Möbel / Bauelemente
11 2015
11/15
Möbelbeschläge – ab Seite 14
Productronica
Sie finden uns:
Halle A2
Stand 281
Doris Paulus im BM-Interview – ab Seite 44
„Es geht um Lebensqualität“
Elektrowerkzeuge – ab Seite 66
Akku-Stichsägen im Überblick
Holzsplitter – ab Seite 132
Sitzmöbel mit Charakter
epp-online.de
IM INTERVIEW
Ulrich Ermel
Vorstandsvorsitzender COG
Was tun, wenn plötzlich ein
wichtiges Bauteil fehlt?
TITELTHEMA
AUS DEM INHALT
Messen + Veranstaltungen
Applikationszentrum
für Leistungselektronik
Swisstronica 2015
Baugruppenfertigung
Baugruppenfunktion
verlängert
Packaging
Hexapoden in der
Mikroproduktion
Test + Qualitätssicherung
Messen kleiner
Strukturen mit
μ-Röntgenfluoreszenz
LA_Lackiererblatt/06/2015/Druckstruktur_LA - Seite 1 GEIB - 22.10.2015 10:37
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68 develop 3 systems engineering 01 2016