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Develop³ Systems Engineering 01.2015

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01 2015<br />

Prof. Hanno Weber,<br />

Prorektor Hochschule Pforzheim<br />

„Die Analyse beherrschen<br />

wir, aber das<br />

Wissen über die Synthese<br />

fehlt noch.“<br />

Anwendungen Seite 64<br />

Interdisziplinäre Produktentwicklung in der Praxis<br />

Was genau ist<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>?<br />

Methoden Seite 38<br />

Die Sicht der PLM-<br />

Anbieter im Überblick<br />

Unternehmen ab Seite 16<br />

Titelstory Seite 50<br />

Hochflexibel per<br />

Teamwork und<br />

Durchgängigkeit


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Schwerpunkt<br />

Prof. Hanno Weber,<br />

Prorektor Hochschule Pforzheim<br />

„Die Analyse beherrschen<br />

wir, aber das<br />

Wissen über die Synthese<br />

fehlt noch.“<br />

Anwendungen Seite 64<br />

Was genau ist<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>?<br />

Methoden Seite 38<br />

01 2015<br />

Die Sicht der PLM-<br />

Anbieter im Überblick<br />

Unternehmen ab Seite 16<br />

Titelstory Seite 50<br />

Welche Rolle spielen<br />

Manufacturing Execution<br />

<strong>Systems</strong> in der Industrie 4.0?<br />

TRENDS Seite 16<br />

Kostenvorteile durch<br />

AS-Interface-Einsatz ohne<br />

spezielles 30-V-Netzteil<br />

PRAXIS Seite 30<br />

„Wir wollen<br />

Programmcode und<br />

Daten komplett trennen.“<br />

Ruedi Gloor,<br />

Geschäftsführer,<br />

Inasoft<br />

MEINUNG Seite 24<br />

Böblingen lädt zum<br />

Automatisierungstreff<br />

SONDERTEIL Seite 22<br />

TITELSTORY Seite 50<br />

03 / 2015<br />

EDITORIAL<br />

Das Ganze im Blick<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (SE) ist nicht neu – gleichwohl sicherlich einer<br />

der Schlüssel zur Umsetzung der im Moment zwar so inflationär,<br />

aber vollkommen zu Recht diskutierten Industrie-4.0-Konzepte. Wer<br />

adaptive, also sich selbst an die jeweilige Aufgabe anpassende Maschinen<br />

bauen will, um noch flexibler zu produzieren, kommt ohne eine Betrachtung<br />

des Ganzen – des <strong>Systems</strong> – nicht aus. Und da unter uns keine<br />

Universalgenies mehr weilen, wie es sie vielleicht mit Isaac Newton zu<br />

Beginn des 18. Jahrhunderts noch gab, sind wir auf die Zusammenarbeit<br />

verschiedener Disziplinen angewiesen. Denn neben Mechanik und Elektrotechnik<br />

spielt Software eine zunehmend dominante Rolle, sowohl in<br />

den Steuerungsprogrammen der Automatisierer als auch den IT-Lösungen<br />

der Informatiker rund um Product Lifecycle Management (PLM) und<br />

Enterprise Resource Planning (ERP) – anders formuliert: sowohl in der<br />

vertikalen als auch horizontalen Kommunikation beziehungsweise Vernetzung.<br />

Das kleine ‚s‘ am Ende von <strong>Systems</strong> steht für diesen interdisziplinären<br />

Ansatz – Details finden sich in unserem SE-Glossar ab S. 38, das wir in<br />

enger Zusammenarbeit mit der Gesellschaft für <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

(GfSE) Schritt für Schritt ausbauen wollen. Im Zentrum unseres Interesses<br />

rund um SE steht dabei vor allem der Maschinen- und Anlagenbau –<br />

und speziell diesen adressiert auch die Fachgruppe <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

im Spitzencluster it's OWL. Sie erforscht bezahlbare, praktikable Ansätze<br />

für das SE, die wir in der develop 3 systems engineering kontinuier-<br />

Maschinenelemente<br />

Interdisziplinäre Produktentwicklung in der Praxis<br />

Hochflexibel per<br />

Teamwork und<br />

Durchgängigkeit<br />

lich vorstellen werden.<br />

Übrigens: Den Systemgedanken<br />

haben wir auch in der Konradin<br />

Mediengruppe aufgegriffen.<br />

Allen an der Produktentwicklung<br />

Interessierten bieten wir mit der<br />

develop 3 systems engineering<br />

den methodischen Überblick,<br />

mit der KEM das Detailwissen zu<br />

Bauelementen und Komponenten<br />

und mit der elektro AUTOMATION Spezial-Know-how rund um die<br />

Automatisierung. Zusammen genommen die Grundlagen, um Ihre Ideen<br />

umzusetzen.<br />

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Chefredakteur develop3 systems engineering<br />

michael.corban@konradin.de<br />

Tel. +49 8542 1680<br />

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Inhalt 01 2015<br />

TITELSTORY<br />

Steuerungstechnik<br />

Durchgängigkeit punktet<br />

In einer komplexen Fertigungslinie konnte der Maschinenbauspezialist<br />

Kraft die variantenreiche Produktion von<br />

hochwertigen Türzargen bis hinab zur Losgröße Eins realisieren.<br />

Entscheidend war das Zusammenspiel von Mechanik<br />

und Automatisierungstechnik aus einer Hand.<br />

64<br />

Die Analyse beherrschen wir, sagt<br />

Prof. Hanno Weber, Prorektor der Hochschule<br />

Pforzheim. Was noch fehlt, sei<br />

Wissen über die Synthese.<br />

40<br />

Wie wichtig der methodische Ansatz des <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong>s ist, zeigt das Beispiel des Entwicklungsdienstleisters<br />

AVL, der auf das Model Based<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (MBSE) setzt.<br />

Menschen und Unternehmen<br />

Meldungen<br />

Elektronikwerk Amberg gibt Richtung bei Industrie 4.0 vor ...........6<br />

Veranstaltungen<br />

ENGINEERING CAMPUS: ‚Input‘<br />

für innovativ denkende Konstruktionsverantwortliche ....................8<br />

Interview zur Plenumsrede des ENGINEERING CAMPUS:<br />

„Energie intelligent verschwenden“ ............................................. 10<br />

Orientierungshilfe für das Thema Motion Control ........................ 13<br />

Hannover Messe<br />

Digital Factory zeigt Prozesskette zur Additiven Fertigung ...........14<br />

Köpfe: PLM-Anbieter zum Thema <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

Aucotec: „Agile Prozesse bieten klare Vorteile“ ........................... 16<br />

Contact Software: „Kreativ und ergebnissicher zugleich“ ............18<br />

Dassault Systèmes: „Auf derselben Datenbasis arbeiten” ........... 20<br />

Eplan: „Neue Lösungsräume erschließen“ ...................................22<br />

Procad: „Kern einer Industrie-4.0-Strategie“ ................................ 24<br />

PTC: „Ein erfolgsentscheidender Imperativ“ ................................ 26<br />

Siemens PLM Software: „Effizient entwickeln“ ............................ 28<br />

WSCAD: „Methodik und Prozesse im Einklang“ ..........................30<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> im Fokus<br />

Aus der Fachgruppe SE:<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> für den Mittelstand .................................... 32<br />

Aus der GfSE:<br />

Know-how-Netzwerk zum Mitmachen ......................................... 34<br />

Methoden<br />

SE-Glossar<br />

Was genau ist <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>? .......................................... 38<br />

Querblick<br />

Model Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (MBSE) im Automobilbau .... 40<br />

62<br />

Schnittstelle zur Smart Factory: In Industrie-<br />

4.0-Konzepten spielen MES eine wichtige Rolle,<br />

da sie als ‚Steuerpult‘ Fertigungsanlagen und<br />

Planungsschicht verbinden.<br />

Anwendungen<br />

Kommunikation/Security<br />

Security-Anforderungen für Industrie 4.0 .....................................43<br />

Sensorik<br />

Magnetoelastische Drehmomentsensorik bietet Vorteile .............46<br />

Sensorik 4.0: Mit Tablet und Smartphone .................................... 48<br />

4 develop 3 systems engineering 01 2015


50<br />

Industrie 4.0<br />

Die Fabrik, die mitdenkt ................................................................54<br />

Losgröße Eins – ohne größere Umbauten ................................... 56<br />

Flexibles Montagekonzept durch autonome Komponenten .........58<br />

Manufacturing Execution <strong>Systems</strong> (MES)<br />

Aus dem MES D.A.CH Verband ............................................... 61<br />

Schnittstelle zur Smart Factory ................................................ 62<br />

Erfahrungen mit dem <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

„Wissen über die Synthese fehlt noch“ .................................... 64<br />

Rubriken<br />

Editorial ............................................................................ 3<br />

Inserentenverzeichnis .................................................... 66<br />

Wir berichten über ......................................................... 66<br />

Impressum .................................................................... 66<br />

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MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

MELDUNGEN<br />

Bei Ihrem Rundgang im Elektronikwerk Amberg erlebte Bundeskanzlerin Angela Merkel Industrie 4.0 zum<br />

Anfassen. Von links nach rechts: Prof. Dr. Karl-Heinz Büttner, Leiter des Elektronikwerks Amberg der Siemens<br />

AG; Dr. Angela Merkel, Bundeskanzlerin der Bundesrepublik Deutschland und Joe Kaeser, Vorsitzender<br />

des Vorstands der Siemens AG<br />

Siemens: Merkel besucht Vorzeigewerk der „Digitalen Fabrik“<br />

Elektronikwerk Amberg gibt<br />

Richtung bei Industrie 4.0 vor<br />

Bild: Siemens<br />

Bundeskanzlerin Angela Merkel besuchte im<br />

Februar 2015 das Elektronikwerk von Siemens<br />

im bayerischen Amberg und informierte<br />

sich über den aktuellen Stand der Produktionsautomatisierung<br />

in Richtung Industrie<br />

4.0. Das Werk gilt als Paradebeispiel für Produktionsautomatisierung<br />

und wurde bereits<br />

mehrfach ausgezeichnet. Schon heute kommunizieren<br />

dort Produkte mit Maschinen und<br />

alle Prozesse sind IT-optimiert und -gesteuert.<br />

„Amberg ist der beste Beweis dafür, dass<br />

Hochtechnologie und Spitzeninnovation den<br />

Standort Deutschland langfristig und nachhaltig<br />

sichern können“, sagte Joe Kaeser,<br />

Vorstandsvorsitzender der Siemens AG. „Unser<br />

Elektronikwerk ist das ideale Beispiel einer<br />

Digitalen Fabrik und zeigt, dass Siemens<br />

beim Thema Industrie 4.0 bereits in der Umsetzung<br />

ist. Dem tragen wir auch mit dem<br />

seit Oktober 2014 etablierten Organisationsmodell<br />

der ‚Digitalen Fabrik‘ als Division im<br />

Unternehmen Rechnung.“ In Amberg steuern<br />

die Produkte ihre Fertigung selbst. Sie teilen<br />

den Maschinen mit, welche Produktionsschritte<br />

als nächstes nötig sind. 75 % der<br />

Wertschöpfung bewältigen Maschinen und<br />

Computer eigenständig, nur für ein Viertel<br />

sind die Mitarbeiter zuständig.<br />

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Referenzarchitektur und Industrie-4.0-Komponente<br />

Elektroindustrie nimmt eine Schlüsselrolle ein<br />

frieden. „Es zeigt sich, dass die<br />

Elektroindustrie eine Schlüsselrolle<br />

bei der Ausarbeitung einer<br />

umfassenden Industrie 4.0-Architektur<br />

einnimmt.“ RAMI 4.0<br />

erlaubt als Modell die schrittweise<br />

Migration aus der heutigen<br />

Welt in die Industrie-4.0-Welt.<br />

„Wir haben in Deutschland ausreichend<br />

Die Industrie 4.0-Komponente<br />

Know-how, um den hiesigen beschreibt die Verbindung von<br />

Industriestandort im internationalen<br />

realem Objekt und seinem digitalen<br />

Abbild. Beides zusammen,<br />

Wettbewerb dauerhaft zu sichern“,<br />

sagt Michael Zisemer<br />

Referenzarchitektur und Industrie-4.0-Komponente,<br />

Rechtzeitig zur Cebit hat der<br />

ZVEI wesentliche Grundlagen dient den<br />

Unternehmen als Basis zur Entwicklung<br />

einer zukünftigen Industrie-<br />

zukünftiger Produkte<br />

4.0-Architektur vorgestellt. „Mit und Geschäftsmodelle. Die Praxistauglichkeit<br />

der Referenzarchitektur Industrie<br />

der Industrie-<br />

4.0 (RAMI 4.0) und der Definition<br />

einer Industrie-4.0-Komponente<br />

haben wir nach nur<br />

acht Monaten intensiver Gremienarbeit<br />

wichtige Etappenziele<br />

4.0-Komponente wird aktuell<br />

anhand konkreter Anwendungsfälle<br />

(Use Cases) aus der Automotive-Branche,<br />

dem Maschinenbau<br />

und der Prozessindus-<br />

erreicht“, äußert sich ZVEI- trie erprobt.<br />

ge<br />

Präsident Michael Ziesemer zu-<br />

www.zvei.org<br />

Bild: ZVEI<br />

Smart <strong>Systems</strong> Integration 2015 in Kopenhagen<br />

Industrie 4.0 aus Anwendungssicht betrachtet<br />

271 Experten aus 21 Ländern<br />

trafen sich im März in Kopenhagen/Dänemark,<br />

gestellt. Intelligente Energiesysteme,<br />

intelligente medizintech-<br />

um sich in nische Systeme sowie Industrie<br />

sechs Keynotes, einer Podiumsdiskussion<br />

4.0 wurden von der Anwen-<br />

und weiteren dungsseite betrachtet.<br />

55 Fachvorträgen über die aktuellen<br />

Anwendungen und Trends<br />

zum Thema Smart <strong>Systems</strong> Integration<br />

„Die Smart <strong>Systems</strong> Integration<br />

Conference and Exhibition hat<br />

sich als internationale Plattform<br />

auszutauschen und die für den Austausch wissen-<br />

begleitende Fachausstellung zu schaftlicher Ergebnisse und<br />

besuchen. Die Konferenz wurde neuer Anwendungsszenarien<br />

wie 2013 in Kooperation mit der<br />

MEMS Industry Group durchgeführt.<br />

Erfahrene Referenten namhafter<br />

Unternehmen und Forschungseinrichtungen<br />

präsentieren Innovationen,<br />

Anwendungen und<br />

erfolgreich etabliert. Wir haben<br />

in den vergangenen Tagen eine<br />

Reihe neuer Systementwicklungen<br />

diskutiert und dabei insbesondere<br />

die Notwendigkeit<br />

eingebetteter Software hervorgehoben“,<br />

so Professor Gessner,<br />

Trends von Material-, Komponenten-<br />

Leiter des Fraunhofer ENAS<br />

und Technologieseite und Komiteevorsitzender der<br />

bis hin zur Anwendung. Insbesondere<br />

Smart <strong>Systems</strong> Integration<br />

neue Entwicklungen<br />

im Bereich Systemintegration<br />

2015. Die nächste SSI findet am<br />

9. und 10 März 2016 in München<br />

und Packaging wurden auf der<br />

statt.<br />

ge<br />

diesjährigen Veranstaltung vor- www.mesago.de/en/SSI/home.htm<br />

6 develop 3 systems engineering 01 2015


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

VERANSTALTUNG<br />

Bild: Konradin<br />

ENGINEERING CAMPUS: Ideenaustausch rund um <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> und Produktentwicklung<br />

‚Input‘ für innovativ<br />

denkende Konstruktionsverantwortliche<br />

Innovative Methoden und Ideen kennenlernen und sich mit Konstruktionsleitern aus anderen Unternehmen<br />

und Branchen austauschen – das ist Ziel des ENGINEERING CAMPUS, den die Konradin<br />

Mediengruppe erstmals am 22. September 2015 in Stuttgart veranstaltet. Die interdisziplinäre<br />

Zusammenarbeit – in Industrie-4.0-Zeiten insbesondere auch mit Informatikern! – bildet genauso<br />

wie das Thema Additive Manufacturing einen der Schwerpunkte.<br />

Innovative Entwicklungsingenieure stellen<br />

sicher, dass ihr Unternehmen wirtschaftlich<br />

stark bleibt. Aber auch kluge Köpfe<br />

brauchen ‚Input‘ – und genau den liefert<br />

im September 2015 der erste ENGINEE-<br />

RING CAMPUS der Zeitschriften AutomobilKonstruktion,<br />

develop 3 systems<br />

engineering, elektro AUTOMATION, Industrieanzeiger,<br />

KEM – Konstruktion,<br />

Entwicklung, Management und medizin&technik<br />

aus der Konradin Mediengruppe.<br />

Die Veranstaltung bietet den Teilnehmern<br />

die Möglichkeit, sich zu aktuellen<br />

und interessanten Themen rund um die Produktentwicklung<br />

zu informieren.<br />

Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der<br />

disziplinübergreifenden Zusammenarbeit,<br />

die das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (SE) adressiert.<br />

Steigende Komplexität und die zunehmende<br />

Zusammenarbeit mit Kunden und<br />

Zulieferern – global verteilt – bei gleichzeitig<br />

immer engeren Zeitfenstern führen zu hohen<br />

Anforderungen an die Entwicklungsabteilungen.<br />

Und nur mit qualitativ hochwertigen<br />

Produkten lassen sich Wettbewerbsvorteile<br />

sichern. <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

stellt hier Methoden und Tools bereit,<br />

um Entwicklungsprozesse zu parallelisieren<br />

und zu synchronisieren. Denn nur interdisziplinäre<br />

Teams können Mechanik, Elektrotechnik<br />

sowie Software – enthalten in den<br />

Programmcodes der Automatisierer – so<br />

aufeinander abstimmen, dass auch die Inbetriebnahme<br />

reibungslos über die Bühne<br />

geht.<br />

<strong>Engineering</strong>-Prozesse und<br />

Additive Manufacturing im Fokus<br />

Zum Einstieg beschäftigen sich die beiden<br />

Keynotes mit der Frage, wie sich <strong>Engineering</strong>-Prozesse<br />

verbessern lassen und welche<br />

Voraussetzungen dafür erfüllt sein müssen.<br />

Dr. Peyman Merat, Projektleiter<br />

PLM2015 bei der Daimler AG, wird zum<br />

Thema ‚Das digitale Rückgrat der Produktentwicklung‘<br />

berichten. Hintergrund ist,<br />

dass die Entwicklungs- und Produktplanungsprozesse<br />

bei Daimler künftig auf der<br />

engen Vernetzung der Produktdatenmanagement-Software<br />

Smaragd und der CAD/<br />

CAE/CAM-Software NX von Siemens aufsetzen<br />

wird – letztere wurde im Rahmen des<br />

Details<br />

22. September 2015<br />

9:00 bis 18:00 Uhr<br />

Mövenpick Hotel,<br />

Stuttgart Airport<br />

www.engineering-campus.de<br />

INFO<br />

intern ‚PLM2015‘ genannten Großprojektes<br />

eingeführt. Im Anschluss zeigt Dr. Roman<br />

Dumitrescu, dass sich <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

nicht nur für den Bau von Raketen und<br />

Raumschiffen eignet – ein oft zu hörender<br />

Einwand. Vorgestellt werden erste Ergebnisse<br />

der 2014 im Rahmen des Technologieclusters<br />

it’s OWL gegründeten Fachgruppe<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>, die Dumitrescu<br />

leitet. Ziel der Fachgruppe ist es, insbesondere<br />

dem Maschinen- und Anlagenbau<br />

angepasste Methoden und Tools für<br />

das SE zur Verfügung zu stellen.<br />

In den folgenden beiden Trendsessions<br />

steht dann das Thema Additive Manufacturing<br />

(AM), die generative Fertigung im Vor-<br />

8 develop 3 systems engineering 01 2015


Dr. Peyman Merat, Projektleiter<br />

PLM2015 bei Daimler, wird von der<br />

Gestaltung der <strong>Engineering</strong>-Prozesse<br />

bei dem Automobilbauer berichten<br />

Bild: Daimler<br />

ENGINEERING CAMPUS 2015<br />

22. September 2015, Mövenpick-Hotel, Stuttgart Airport<br />

08:00 - 09:00 Eintreffen der Teilnehmer und Registrierung<br />

09:00 - 09:10 Begrüßung<br />

09:10 - 09:50 Keynote 1:<br />

Das digitale Rückgrat der Produktentwicklung<br />

Erfahrungen aus dem Projekt PLM2015 der Daimler AG<br />

Dr. Peyman Merat, Projektleiter PLM2015, Daimler AG<br />

09:50 - 10:30 Keynote 2:<br />

Interdisziplinär entwickeln im Mittelstand<br />

Praxisgerechte Methoden des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s<br />

Dr.-Ing. Roman Dumitrescu<br />

Leiter der Fachgruppe SE im Spitzencluster it's OWL<br />

10:30 - 10:50 Kaffeepause<br />

10:50 - 11:25 Trendsession Additive Manufacturing:<br />

Losgröße Eins in der Großserienproduktion<br />

Generative und herkömmliche Fertigungsverfahren punkten im Team<br />

11:25 - 12:00 Trendsession Additive Manufacturing Recht:<br />

Einfaches 3D-Kopieren stellt klassische Geschäftsmodelle in Frage<br />

Technische, wirtschaftliche und rechtliche Ansätze schützen vor Schaden durch Kopien<br />

Dr. rer. nat. Dr. oec. Bernd-Günther Harmann<br />

Geschäftsführer Kaminski Harmann Patentanwälte AG<br />

dergrund. Insbesondere im Zusammenhang<br />

mit Industrie-4.0-Konzepten könnten<br />

die Schichtbauverfahren zukünftig eine besondere<br />

Rolle spielen – immer dann, wenn<br />

es um individualisierte Produkte geht, die<br />

vielfach zitierte Losgröße Eins. Spannend<br />

ist dabei das Teamwork mit den etablierten<br />

Fertigungsverfahren, sprich die Integration<br />

in die Serienfertigung. Gelingt dies, muss<br />

kundenindividuell und effizient gefertigt<br />

kein Widerspruch sein. Auf Fallstricke rund<br />

um den 3D-Druck geht anschließend Dr.<br />

Bernd-Günther Harmann ein, Geschäftsführer<br />

der Kaminski Harmann Patentanwälte<br />

AG in Vaduz/Liechtenstein. Er zeigt auf,<br />

wie man Nachteilen durch die zu erwartende<br />

Kopierlust begegnet und darüber hinaus<br />

sogar davon profitieren kann.<br />

Am Nachmittag stehen mehrere Vorträge<br />

auf dem Programm (siehe Tabelle). Themen<br />

sind unter anderem:<br />

mechatronische Komponenten und ihre<br />

Vorzüge,<br />

das Zusammenwachsen von sicherer<br />

und Standard-Automatisierung sowie<br />

Entwicklungsdienstleistungen.<br />

Letztere spielen insbesondere in umfangreichen<br />

Projekten eine Rolle, wenn es gilt,<br />

über das eigene Kern-Know-how hinaus<br />

Wissen und Kapazitäten zu erschließen.<br />

Die Plenumsrede zum Abschluss der Veranstaltung<br />

hält Prof. Timo Leukefeld, der<br />

sich unter dem Titel ‚Energie intelligent<br />

verschwenden‘ interessante Gedanken zu<br />

unserem Umgang mit Energie macht –<br />

ein in vielerlei Hinsicht anregender Vortrag<br />

(siehe S. 10ff).<br />

co<br />

12:00 - 13:00 Mittagspause<br />

13:00 - 14:30 Vortragsreihe 1<br />

Das Ganze im Visier –<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> in der Praxis<br />

Arbeiten Mechanik-, Elektrotechnik- und Softwarespezialisten<br />

bereits in den frühen Phasen<br />

der Produktentwicklung im Team eng zusammen<br />

– genau das adressiert das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

–, entstehen qualitativ hochwertigere<br />

Produkte in kürzerer Zeit. Innovative Ideen werden<br />

auf diese Weise schneller zu wettbewerbsfähigen,<br />

vermarktbaren Produkten. Die Umsetzung<br />

in der Praxis ist vorrangig eine Frage der<br />

Methodik und erst im Anschluss eine der gewählten<br />

Tools.<br />

14:30 - 15:00 Kaffeepause<br />

15:00 - 16:30 Vortragsreihe 3<br />

Expertensystem an Bord – mechatronische<br />

Komponenten punkten mit Systemansatz<br />

Auch der Einsatz bewährter Maschinenelemente<br />

lässt sich unter Betrachtung des Gesamtsystems<br />

optimieren. Ein Beispiel ist die Erkennung<br />

von Wälzlagerschäden, Unwuchten<br />

sowie fehlerhaft ausgerichteten Achsen aufgrund<br />

von Vibrationsmessungen. Konsequent<br />

zu Ende gedacht, lässt sich auf diesem Wege<br />

auch ein Energie-Monitoring realisieren. Entscheidend<br />

ist der Systemansatz des <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong>s, mit dem der Blick von der Komponente<br />

auf die ganze Maschine oder Anlage<br />

gelenkt wird.<br />

Vortragsreihe 2<br />

Safety inklusive – Sichere und Standard-<br />

Automatisierung wachsen zusammen<br />

Einer Prognose zufolge wird in der Steuerungstechnik<br />

in 15 Jahren die Unterscheidung<br />

zwischen Standard- und Sicherheits-<br />

Komponenten hinfällig sein – es gibt dann<br />

nur noch „sichere“ Systeme. Bereits heute<br />

bieten SPS-Systeme die Möglichkeit, gleichermaßen<br />

Standard- wie Safety-Komponenten<br />

zu betreiben und fassen das <strong>Engineering</strong><br />

in einem Tool zusammen. Der Vorteil:<br />

Funktion und Sicherheit lassen sich ganzheitlich<br />

betrachten und eröffnen neue Chancen<br />

für innovative Maschinen.<br />

Vortragsreihe 4<br />

Entwicklungsdienstleistungen –<br />

Unterstützung auch bei<br />

sensiblen Projekten<br />

Zunehmend sind Systemlösungen gefragt, in<br />

denen sehr verschiedene Komponenten integriert<br />

werden müssen. Das bringt gerade<br />

kleinere Unternehmen an ihre Grenzen. Entwicklungsdienstleister<br />

bringen an dieser<br />

Stelle ihr Know-how in Spezialgebieten, aber<br />

auch Entwicklungskapazitäten ein. Selbst bei<br />

sensiblen Projekten in hochregulierten Branchen<br />

– wie etwa der Medizintechnik – können<br />

sie sowohl die Projektabwicklung beschleunigen<br />

als auch ganz neue Funktionalitäten<br />

entstehen lassen.<br />

16:30 - 17:00 Kaffeepause<br />

17:00 - 18:00 Plenum<br />

Energie intelligent verschwenden<br />

Gedanken zum Umgang mit Energie unter Einbeziehung der Betrachtungsweise als Gesamtsystem<br />

(siehe dazu Interview ab S. 10 in dieser Ausgabe)<br />

Prof. Dipl.-Ing. Timo Leukefeld<br />

Energieexperte<br />

Hier das vorläufige Programm des ENGINEERING CAMPUS 2015, online ist das aktuelle Programm erreichbar unter:<br />

www.engineering-campus.de<br />

develop3 systems engineering 01 2015 9


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

VERANSTALTUNG<br />

ENGINEERING CAMPUS: Plenumsrede beleuchtet Systembetrachtung der Energieversorgung<br />

„Energie intelligent verschwenden“<br />

Welche Rolle das Betrachten komplexer Systeme spielt, lässt sich gut am Thema Energie erkennen.<br />

Wer konsequent alle Möglichkeiten der Energiegewinnung nutzt, muss Energieeffizienz<br />

nicht ausschließlich auf eine Verbrauchssenkung reduzieren – man kann dann Energie<br />

auch „intelligent verschwenden“, wie Prof. Timo Leukefeld beim Blick auf die Energiebilanz<br />

von Gebäuden erläutert. Leukefeld hält auch die Plenumsrede anlässlich des ENGINEERING<br />

CAMPUS am 22. September 2015 (siehe S. 8).<br />

develop 3 : Prof. Leukefeld, sowohl in der Industrie als auch im<br />

privaten Bereich wird Energieeffizienz gefordert. Sind wir auf<br />

dem richtigen Weg?<br />

Leukefeld: Energieeffizienz wird ja wirklich für viele Marktteilnehmer<br />

zur Plage. Einerseits ist sie für zahlreiche Unternehmen selbstverständlich<br />

– schließlich will man ja Geld verdienen, was sich nicht<br />

mit dem Verschwenden von Energie verträgt. Andererseits kennen<br />

wir auch Rebound-Effekte. Will heißen: Habe ich selbst das Gefühl,<br />

sehr sparsame Geräte zu besitzen, lasse ich sie länger laufen oder<br />

ich betreibe immer größere Flachbildfernseher. Oder ich belohne<br />

mich selbst – weil ich sehr sparsam bin – mit einer Flugreise nach<br />

Hawaii. Dadurch steigt letzten Endes der Energieverbrauch. Erreichen<br />

lässt sich aber bezüglich der Energieeffizienz eine ganze Menge,<br />

wie das Beispiel eines ersten Bürogebäudes zeigt, das ohne Heizung,<br />

ohne Lüftung und ohne Kühlsystem auskommt – angeblich<br />

unmöglich laut Fachwelt.<br />

develop 3 : Bei solchen Konzepten spielt die intensive Nutzung<br />

von Sonnenenergie eine entscheidende Rolle, Sie beschäftigen<br />

sich ja in unserem Wohnumfeld sehr intensiv damit. Warum<br />

wird Sonnenenergie so zögerlich genutzt?<br />

Leukefeld: Wichtig ist hier, zwischen Photovoltaik und Solarthermie<br />

zu unterscheiden. Im Bereich des Solarstroms blicken wir auf einen<br />

regelrechten Boom zurück. Dahinter stand eine große Lobby – was<br />

dazu führte, dass Investoren mit fast planwirtschaftlicher Sicherheit<br />

Gewinn machen konnten. Welcher Unternehmer bekommt schon<br />

eine für 20 Jahre abgesicherte Zahlung, wenn er eine Investition tätigt?<br />

Für den Anschub war die Förderung sicher gut, allerdings ist<br />

das Modell danach ziemlich entgleist. Allein in Deutschland sind inzwischen<br />

Photovoltaik-Module mit einer Nennleistung von rund<br />

35 GW installiert – das entspricht der Leistung einer größeren Anzahl<br />

konventioneller Kraftwerke. Ganz anders sieht es dagegen bei<br />

der Solarthermie oder Sonnenwärme aus. Dort fehlt die Lobby und<br />

aktiv sind in der Regel nur kleine mittelständische Unternehmen.<br />

develop 3 : Woran liegt das?<br />

Leukefeld: Vereinfacht formuliert könnte man sagen: Solarthermie<br />

ist zu simpel für die Forschung – häufig kommen ja Innovationen nur<br />

dann zum Zuge, wenn sie breit von der Forschung getragen werden.<br />

Im Falle der Solarthermie ist diese aber fast komplett ausgestiegen.<br />

Warum? Betrachtet man einen Kollektor, so ist ein Kernelement das<br />

schwarze Blech und der Wirkungsgrad liegt bei rund 95 Prozent. Da<br />

geht kein Forscher mehr heran, das ist fertig. Was fehlt, sind allerdings<br />

Speichermöglichkeiten – und hier fehlen leider Mittel für die<br />

Forschung.<br />

Prof. Timo Leukefeld,<br />

Energieexperte, Freiberg<br />

Bild: Leukefeld<br />

„Ein Absenken der Lebensqualität kann<br />

keine offene Empfehlung sein – Ingenieure<br />

sollten bessere Wege finden!“<br />

develop 3 : Welche Rolle spielt die Speicherung von Wärme für<br />

das Gesamtsystem Energieversorgung?<br />

Leukefeld: Unser Ziel sind ja energieautarke Gebäude – ohne dass<br />

wir dazu auf Komfort und Lebensqualität verzichten wollen und sollten!<br />

Interessanterweise entfällt der Mammutanteil des Energiebedarfs<br />

von Gebäuden auf Wärmeenergie, nicht auf Strom – es sei<br />

denn, ich schmelze Aluminium. Im Wohnbereich liegt der Stromanteil<br />

normalerweise nur zwischen 10 bis 20 Prozent, der Rest ist Wärme.<br />

Sonnenenergie hat nun den großen Vorteil, dass sie zum Nulltarif<br />

und ohne Nebenwirkungen wie etwa CO 2<br />

-Emissionen geliefert<br />

wird – verbunden mit dem Nachteil, dass sie überwiegend zu Zeiten<br />

geliefert wird, zu denen wir sie nicht benötigen. Wollen wir nachts<br />

oder im Winter Sonnenenergie nutzen, müssen wir sie speichern.<br />

Mit Blick auf die sicher generell sinnvolle Hinwendung zu regenerativ<br />

erzeugten Energien macht dies umso mehr Sinn, denn je größer<br />

die Fluktuation in diesem Gesamtsystem der Energieversorgung ist,<br />

desto wichtiger werden Speicher. Zumal dann, wenn sie dezentral<br />

verteilt und in einem Netzwerk verbunden sind – dann können wir<br />

uns übrigens auch die riesigen Investitionen bei den Leitungen<br />

schenken.<br />

10 develop 3 systems engineering 01 2015


VERANSTALTUNG<br />

MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Zur Person<br />

INFO<br />

Prof. Timo Leukefeld befasst sich mit dem energetischen<br />

Wohnen der Zukunft. Ziel ist eine ganzjährig unabhängige<br />

Energieversorgung mit der Sonne als Quelle, für die er<br />

Konzepte mit seinem Unternehmen „Timo Leukefeld –<br />

Energie verbindet“ anbietet. Unsere Wohnhäuser können<br />

damit über ihre Funktion als Wohnraum<br />

hinaus als unabhängiger Energieversorger<br />

dienen.<br />

www.timo-leukefeld.de<br />

develop 3 : Damit sprechen Sie die Smart-Grid-Diskussion an,<br />

das intelligente Stromnetz. Folglich sollten dabei aber auch<br />

Wärmespeicher miteinbezogen werden?<br />

Leukefeld: So ist es – ganz praktisch könnte in einem Energienetz<br />

zum Beispiel jeder größere Wärmespeicher mit einer Elektroheizpatrone<br />

ausgestattet sein. Dann lässt sich ein Überschuss an Solarund<br />

Windstrom zumindest in Form von Wärme speichern – denn<br />

der Wirkungsgrad spielt dann keine Rolle, weil ich ja in diesem Moment<br />

zu viel Energie verfügbar habe. Auf der Suche nach neuen Geschäftsmodellen<br />

haben die Energieversorger erkannt, dass im Management<br />

eines solchen Netzes ihre Zukunft liegt. Wichtig ist, dass<br />

wir ohne staatliche Subventionen auskommen – wir wollen ja nicht<br />

erneut solch einen Scherbenhaufen bekommen, wie ihn die Förderung<br />

sowohl der fossilen als auch der erneuerbaren Energien hinterlassen<br />

haben; das hat den Markt völlig verzerrt. Jetzt ist es Zeit zu sagen,<br />

wir fahren die Subventionen in allen Bereichen zurück und<br />

überlegen uns Modelle, die keine Subventionen mehr benötigen –<br />

die aber dennoch wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll sind. Dann<br />

vermeiden wir auch Situationen, wie wir sie beispielsweise im Bereich<br />

der Wärmedämmung heute sehen, nachdem Styropor bis<br />

2014 aufgrund eines darin enthaltenen Brandhemmers HBCD nun<br />

in Zukunft Sondermüll darstellt. Dies Beispiel zeigt die Absurdität<br />

staatlicher Förderung: Um sie zu bekommen, klebte man Sondermüll<br />

an die Wand oder installierte Luftwärmepumpen.<br />

develop 3 : Speichertechnologien werden doch auch gefördert...<br />

Leukefeld: ...aber nur im Bereich der Stromspeicher; so werden beispielsweise<br />

LiIonen-Akkus erforscht und gefördert. Dabei liegen die<br />

Investitionen für einen von der Bundesregierung für die breite Anwendung<br />

vorgesehenen typischen LiIonen-Akku, fertig montiert inklusive<br />

Mehrwertsteuer, derzeit bei etwa 2000 Euro pro Kilowattstunde<br />

Speicherkapazität. In der Regel genügt die Kapazität dazu, in<br />

einem typischen Wohngebäude den Solarstrom von mittags bis<br />

abends zu speichern. Vergleichen wir das mit dem Speichern von<br />

Wärmeenergie in einem Wasserspeicher – den es seit 100 Jahren<br />

gibt, ganz simpel, ökologisch sinnvoll, tausende Male erwärm- und<br />

abkühlbar mit einer Lebensdauer von 70 bis 80 Jahren –, erfordert<br />

dieser pro Kilowattstunde Speicherkapazität eine Investition von zirka<br />

20 Euro. Und dabei spreche ich schon von einem etwas teureren<br />

hochwertigen Langzeitspeicher. In einem neugebauten Gebäude<br />

mit guter Hülle kann ich darin über mehrere Wochen hinweg Wärmeenergie<br />

speichern!<br />

develop 3 : Das macht anschaulich klar, wie wichtig die Systembetrachtung<br />

ist – zumal dann, wenn über das Wohnen hinaus<br />

nun auch noch das Thema Mobilität miteinbezogen wird. Wie<br />

gehen Sie die sich daraus ergebende Komplexität an?<br />

Leukefeld: Entscheidend ist, in einem ersten Schritt den Bedarf zu<br />

ermitteln und zu begreifen, wie Wärme, Strom und Mobilität zusammenwirken.<br />

In der Regel sind Wärme und Mobilität die größten Verbraucher.<br />

Will ich mich dann mit Sonnenenergie ein Stück weit autark<br />

machen, spielen die am Gebäude zur Verfügung stehenden Flächen<br />

eine Rolle, unter Einschluss beispielsweise von Carports, Nebengebäuden<br />

oder Lagerhallen. Daraus ergibt sich der Anteil Ener-


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

VERANSTALTUNG<br />

gie, der über andere Energieträger bereitzustellen ist. Da zumindest<br />

im Moment nichts konkurrenzfähig gegen Erdgas ist, ließe sich dieses<br />

etwa per Kraft-Wärme-Kopplung oder in der Mobilität per Erdgasantrieb<br />

nutzen. Wobei im Einzelfall immer entscheidend ist, welches<br />

Bedarfsprofil ich habe. Bei einer Spedition mit Langstreckenverkehr<br />

sieht das ganz anders aus als bei einem Postverteildienst.<br />

Die optimale Lösung finde ich nur, wenn ich die Bilanzhülle um das<br />

komplette System lege – und bereit bin, der zumindest teilweisen<br />

Autarkie in der Energieversorgung einen Wert zu geben. Führt diese<br />

Unabhängigkeit zu mehr Sicherheit und Handlungsfähigkeit, lässt<br />

sich das nicht in einer Amortisationsrechnung über zwei Jahre Laufzeit<br />

unterbringen! Das gilt für Privatanwender wie Industrieunternehmer<br />

gleichermaßen. Senke ich dauerhaft meine Ausgaben für<br />

Wärme, Mobilität und Strom, gibt mir das mehr Handlungsspielraum.<br />

Ein Absenken der Lebensqualität kann dagegen keine offene<br />

Empfehlung sein – Ingenieure sollten bessere Wege finden!<br />

develop 3 : Lassen Sie uns abschließend noch einmal auf die<br />

technische Umsetzung der Speicherung von Wärmeenergie<br />

zurückkommen. Welche Chancen sehen Sie hier?<br />

Leukefeld: Spannend wäre auf alle Fälle die Erforschung von Latentoder<br />

auch chemischen Speichern. Latentspeicher kennen wir alle<br />

als Taschenwärmer, die vorab im Kochtopf ‚geladen‘ werden. Diese<br />

Technologie gibt es, es fehlt aber die industrielle Fertigung in größerem<br />

Maßstab mit dann wettbewerbsfähigen Preisen. Noch interessanter<br />

sind chemische Speicher, in denen zwei pulverförmige Subs -<br />

tanzen bei Kontakt reagieren und Wärme freisetzen, umgekehrt sich<br />

bei Zufuhr von Wärme wieder trennen. Das wäre eigentlich eine<br />

sehr innovative Speichertechnologie, zumal man in einem Kubikmeter<br />

ungefähr bis zu zehn Mal so viel Energie speichern kann wie<br />

in Wasser! Anders formuliert reduziert das drastisch das Gewicht –<br />

man könnte auf Druckbehälter verzichten und gerade auch im Gebäudebestand<br />

darüber nachdenken, mit diesem Speicher Dächer zu<br />

dämmen. Das wäre ein riesiger Schritt nach vorne – der aber noch in<br />

weiter Zukunft liegt und einiges an Forschungsarbeit verlangt.<br />

develop 3 : Prof. Leukefeld – vielen Dank für das informative<br />

Gespräch, wir freuen uns auf Ihren Vortrag anlässlich des<br />

ENGINEERING CAMPUS.<br />

Hinweis: Prof. Timo Leukefeld hält seinen Vortrag im Rahmen des ENGINEERING<br />

CAMPUS am 22. September 2015 von 17 bis 18 Uhr, Veranstaltungsort ist das Mövenpick-Hotel<br />

am Flughafen Stuttgart (siehe S. 8f).<br />

Interview:<br />

Michael Corban, Chefredakteur develop 3 systems engineering<br />

Zuken: Internationale Konferenzserie 2015<br />

Auftakt in Deutschland<br />

Die Zuken-Innovation-World-Konferenzserie<br />

beginnt dieses Jahr am 20. und 21. Juni in<br />

Seeheim-Jugenheim bei Frankfurt. Von dort<br />

geht es quer durch Europa bis nach Nordamerika,<br />

bevor es im Oktober zum Abschluss<br />

nach Japan geht. „Wir setzen auch in diesem<br />

Jahr wieder auf das bewährte Format und<br />

konzentrieren uns auf Networking, praxisnahe<br />

Vorträge und Erfahrungsberichte von<br />

Kunden“, kommentiert Steve Chidester,<br />

Head of International Marketing bei Zuken.<br />

Die Themen reichen von Best Practices für<br />

Produkte bis hin zu Prozessinnovationen wie<br />

der interdisziplinären Entwicklung mechatronischer<br />

Produkte und der Systementwicklung.<br />

„Wir freuen uns auch auf interessante<br />

Diskussionen zu aktuellen Themen wie das<br />

Internet der Dinge oder Industrie 4.0.“ mc<br />

www.zuken.com/ziw<br />

Bild: Zuken<br />

it’s OWL: „Industrie 4.0 in der Praxis“<br />

Aus der Forschung in die Praxis<br />

Am 23. und 24. April veranstaltet der Spitzencluster<br />

Intelligente Technische Systeme Ost-<br />

WestfalenLippe (it’s OWL) gemeinsam mit<br />

dem Bundesministerium für Bildung und Forschung<br />

(BMBF) und weiteren Partnern in Paderborn<br />

erstmalig den Fachkongress „Industrie<br />

4.0 in der Praxis“. Der Weg zur Industrie<br />

4.0 und die Auswirkungen für die Unternehmen<br />

sind noch mit vielen Fragen verbunden.<br />

Zahlreiche Forschungsinitiativen in Deutschland<br />

beschäftigen sich mit diesen Fragestellungen.<br />

In den Programmen des BMBF und<br />

des Bundesministeriums für Wirtschaft und<br />

Energie (BMWi) werden derzeit über 80 Projekte<br />

umgesetzt, in denen Unternehmen gemeinsam<br />

mit Forschungseinrichtungen Lösungen<br />

für die Produktion von morgen erarbeiten.<br />

Unter dem Motto „Von guten Beispielen<br />

lernen“ gibt der Kongress einen Überblick<br />

über den Stand der Umsetzung der Forschungsinitiativen<br />

und präsentiert Ergebnisse<br />

aus den Projekten – und zwar aus der Sicht<br />

der Industrie. Experten aus den beteiligten<br />

Unternehmen wie Beckhoff, BorgWarner,<br />

DMG Mori Seiki, Harting, Kannegiesser,<br />

Opel, Phoenix Contact, Weidmüller und Wittenstein<br />

stellen Lösungsansätze vor und zeigen<br />

Perspektiven auf.<br />

mc<br />

www.its-owl.de/kongress<br />

MathWorks: Matlab Expo 2015<br />

Wieder in München<br />

Am 12. Mai lädt MathWorks, Anbieter von<br />

Software für mathematische Berechnungen,<br />

wieder zur Matlab Expo nach München ein.<br />

Auf der größten deutschsprachigen Matlab-<br />

& Simulink-Konferenz treffen sich Experten<br />

aus der Wirtschaft, der Industrie und aus Forschung<br />

und Lehre zu Vorträgen und zum Erfahrungsaustausch.<br />

Auf der Agenda stehen<br />

rund 30 Vorträge in drei Parallelsessions zu<br />

unterschiedlichen Anwendungsbereichen<br />

der Programmiersprache für technisch-wissenschaftliche<br />

Berechnungen, Matlab, und<br />

der grafischen Entwicklungsumgebung für<br />

die Simulation und das Model-based Design<br />

von dynamischen Mehrdomänen-Systemen<br />

und Embedded Systemen, Simulink. Die begleitende<br />

Fachausstellung gibt Gelegenheit<br />

zum Networking. In der Keynote thematisiert<br />

Jason Ghidella, Senior Manager Simulink<br />

Products, die Transformation und Vereinigung<br />

von Technologien in der Industrie: Leistungsfähige<br />

und leicht zugängliche Technologien<br />

wie Sensortechnik, Computer- und<br />

Netzwerktechnologien, Kommunikationstechnik<br />

und Regelungstechnik werden zunehmend<br />

zusammen in neuen Produkten integriert,<br />

wodurch etwa Telekommunikation,<br />

neue Medien und Internet verschmelzen. mc<br />

www.matlabexpo.de<br />

12 develop 3 systems engineering 01 2015


TRAINING<br />

MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Der Inhalt des Epos2-<br />

P-Starter-Kit-Koffers:<br />

Grundplatte mit einer<br />

Epos2 P, einem Motor<br />

mit Encoder, und<br />

einer Leiterplatte mit<br />

Schaltern, LEDs, und Potentiometern.<br />

Ebenfalls<br />

sind ein DC-Netzgerät<br />

und die nötigen Kabel<br />

enthalten<br />

Kontakt<br />

Maxon Motor AG<br />

Urs Kafader, Leiter der technischen Ausbildung<br />

Tel.: +41 41 6661674<br />

urs.kafader@maxonmotor.com<br />

www.maxonmotor.com<br />

Direkt zur praktischen Einführung in<br />

Motion Control<br />

INFO<br />

Bilder: Maxon<br />

Das Thema Motion Control auf experimentelle Art entdecken<br />

Orientierungshilfe für den Einstieg<br />

Wer sich mit der Thematik Motion Control auseinandersetzen will, braucht eine einfache Einstiegshilfe.<br />

Das Lehrbuch „Motion Control für Einsteiger“ geht das Thema auf experimentelle Art an<br />

und bezieht ein Starter-Kit mit ein, das aus der programmierbaren Epos2-P-Positioniersteuerung<br />

von Maxon und dem Epos-Studio-User-Interface besteht. Mithilfe von Praxisbeispielen werden die<br />

Grundlagen von Motion Control und eine Einführung in die SPS Programmierung vermittelt.<br />

Das Epos2-P-Starter-Kit von Maxon – ursprünglich als Einstiegshilfe<br />

für Neukunden gedacht – zeigt an einem bezahlbaren und<br />

überschaubaren System die Eigenschaften des Motion Controllers<br />

praxisnah und realistisch auf. Alles, was es für professionelle Motion<br />

Control nach gängigen Industriestandards braucht, ist in kompakter<br />

Form vorhanden. Als Orientierungshilfe dieser Entdeckungsreise<br />

dient das Lehrbuch „Motion Control für Einsteiger“. Zielgruppe sind<br />

Personen, die zum ersten Mal mit Positioniersteuerungen in Kontakt<br />

kommen oder auch Fachspezialisten in interdisziplinären Entwicklungsteams.<br />

Insbesondere Personen, die nicht alle Aspekte der Mechatronik<br />

in ihrem Ausbildungsrucksack mitbringen, müssen ein<br />

Grundverständnis für Antriebssysteme entwickeln.<br />

Im Zentrum des Lehrbuches steht die experimentelle Herangehensweise.<br />

Statt zuerst den theoretischen Hintergrund zu erklären und<br />

diesen dann an Beispielen anzuwenden, steht hier an erster Stelle<br />

das praktische Erproben an einem Epos2-P-Positioniersystem. Die<br />

relevanten Motion-Control-Prinzipien werden erklärt, wenn sie im<br />

Ablauf der Übungen und praktischen Anleitungen auftreten.<br />

Das Lehrbuch identifiziert und definiert die Rolle, das Verhalten und<br />

die Interaktion der verschiedenen Elemente eines Antriebssystems.<br />

Dazu braucht man den jeweiligen internen Aufbau und die grundlegenden<br />

Arbeitsprinzipien nur beschränkt zu kennen. Meist reicht<br />

eine Black-Box-Betrachtung. Welche Ausgaben werden für vorgegebene<br />

Eingangsgrößen erzeugt und welche Parameter beeinflussen<br />

die Ausgabe? Wie eine Vorsteuerung im Regler implementiert<br />

sein muss, braucht nicht erklärt zu werden; wichtig ist das zugrunde<br />

liegende Konzept, und wie sich die Parameter während des<br />

Tunings verändern. Ein weiteres Thema ist die in der Epos2-P-Positioniersteuerung<br />

enthaltene SPS. Der Fokus der Programmierung<br />

Buch „Motion Control für Einsteiger“<br />

von Urs Kafader, erste Ausgabe<br />

2014, Format A4, 132 Seiten<br />

liegt aber auf den Motion-Control-<br />

Aspekten. Deshalb ist dieser Teil<br />

auch als Einführung zur Programmierung<br />

von Motion Control zu<br />

verstehen, und nicht als vollständiger<br />

SPS-Programmierlehrgang.<br />

Das Lehrbuch konzentriert sich in<br />

den beiden ersten Teilen auf den<br />

Motion Controller, der über das<br />

Epos-Studio als Mastersystem angesteuert<br />

wird. Nach einer Einführung<br />

bereitet das Kapitel 2 das Motion-Control-System<br />

auf die darauf folgenden Übungen vor. Die<br />

Eigenschaften von Motor und Encoder müssen definiert und der<br />

Regelkreis eingestellt werden. Die weiteren Kapitel erforschen die<br />

verschiedenen Betriebsmodi des Reglers mit praxisnahen Schrittum-Schritt-Übungen:<br />

Positionieren, Referenzfahrt, Drehzahl- und<br />

Stromregelung. Anschließend wird die Funktionsweise der zugehörigen<br />

Ein- und Ausgänge untersucht. Den Abschluss bilden einige<br />

spezielle Betriebsmodi, die nicht auf die Online-Kommandierung zurückgreifen.<br />

Das SPS-Programm als übergeordnetes System wird im dritten Teil,<br />

nach einem kurzen Intermezzo über die Grundzüge von CANopen,<br />

behandelt.<br />

Der Autor: Urs Kafader, Leiter der technischen Ausbildung,<br />

Maxon, Sachseln, Schweiz<br />

develop3 systems engineering 01 2015 13


MESSE<br />

DIGITAL FACTORY<br />

Wie Additive Fertigung (Freeformer) und Spritzgießen<br />

(Allrounder) Hand in Hand arbeiten, ist in der Additive<br />

Manufacturing Plaza im Rahmen der Digital Factory in<br />

Hannover zu sehen. Dabei werden Lichtschalter-Wippen<br />

produziert und gleichzeitig individualisiert<br />

Bilder: Arburg<br />

Messe Digital Factory: Prozesskette zur Additiven Fertigung<br />

Massenartikel individualisieren<br />

Im Rahmen der neuen Sonderschau Additive Manufacturing Plaza wird im Rahmen der Hannover<br />

Messe 2015 eine Fertigungslinie zu sehen sein, mit der sich Serienspritzguss-Bauteile individualisieren<br />

lassen – sprich die Losgröße Eins in der Serienfertigung realisieren lässt. Arburg stellt in<br />

diesem Rahmen die Möglichkeiten des Kunststoff-Freiformens vor, vor allem aber auch die informationstechnische<br />

Integration des Gesamtsystems.<br />

Vertragen sich Serienfertigung und Losgröße Eins? Ja, meinen<br />

Deutsche Messe, VDMA und Arburg, und zeigen anlässlich der Leitmesse<br />

Digital Factory im Rahmen der Hannover Messe 2015, wie<br />

solch ein Industrie-4.0-Szenario aussehen kann. Dazu nutzen sie die<br />

Additive Fertigung (Additive Manufacturing – AM), da sich mit ihr<br />

kundenindividuelle Bauteile sehr einfach auf Basis der digitalen Produktdaten<br />

erstellen lassen. Konkret wird in der ‚Additive Manufacturing<br />

Plaza‘ eine Prozesskette zur Herstellung und Individualisierung<br />

von Lichtschalter-Wippen gezeigt. Bestandteile dieser Prozesskette<br />

sind<br />

ein CAD-Arbeitsplatz zur Eingabe der kundenindividuellen Merkmale,<br />

eine Spritzgießzelle für die Serienfertigung der Schalterwippen<br />

und<br />

eine Fertigungszelle mit zwei Freeformer-Maschinen von Arburg,<br />

die gewissermaßen per 3D-Druck die kundenindividuellen Merkmale<br />

aufbringen.<br />

Das Interessante dabei ist, dass sich die hier gezeigte Prozesskette<br />

auch in der Praxis nutzen lässt und sich Serien- und Einzelteilfertigung<br />

in einer Linie koppeln lassen – als ein Baustein einer Industrie-<br />

4.0-Fertigung, mit der sich bis hinab zu Losgröße Eins kundenindividuelle<br />

Produkte ‚in Serie‘ herstellen lassen.<br />

„Die Additive Manufacturing Plaza findet in dieser Form das erste<br />

Mal statt“, erläutert Marc Siemering, Geschäftsbereichsleiter Hannover<br />

Messe bei der Deutschen Messe als Veranstalterin. „Zugleich<br />

wird damit auch über das Thema Industrie 4.0 die Brücke in die Automatisierung<br />

geschlagen – dem Kernthema der Hannover Messe<br />

folgend: Integrated Industry – Join the Network!“ Von Vorteil ist,<br />

dass die Digital Factory in den Hallen 7 und 8 direkt an die Leitmesse<br />

Industrial Automation grenzt, die in den Hallen 8, 9, 11 sowie 14<br />

bis 17 stattfindet. Partner der Additive Manufacturing Plaza sind neben<br />

Arburg als Exklusivpartner für Technik und Know-how aus den<br />

Bereichen Additive Fertigung und Spritzgießen von Serienprodukten<br />

sowie die Vernetzung der Abläufe über ein Leitrechnersystem<br />

auch Gira (Produktdesign und Werkzeugbau), Trumpf (Laserbeschriftung<br />

der Bauteile), Fuchs <strong>Engineering</strong> (Qualitätsprüfung)<br />

und FPT Robotik (Automation).<br />

Freiformen mit klassischen Spritzgieß-Werkstoffen<br />

„Wir freuen uns über die Möglichkeit, unseren Freeformer und die<br />

patentierte Technologie des Arburg-Kunststoff-Freiformens in diesem<br />

Umfeld zu präsentieren“, ergänzt Heinz Gaub, Geschäftsführer<br />

Technik bei Arburg. Für den Maschinenbauer sind die Additive Fertigung<br />

und Individualisierung von Kunststoffteilen von hoher Bedeutung<br />

mit Blick auf die langfristige Ausrichtung des Unternehmens.<br />

Arburg ist an dieser Stelle Lieferant sowohl von ‚einfachen‘ Maschinen<br />

bis hin zu hochkomplexen, aber dennoch flexibel nutzbaren Fertigungsanlagen.<br />

„Dazu gehören auch die Themen Leitsysteme und<br />

MES – wir bieten ein informationsintegriertes System.“<br />

Arburg beschäftige sich speziell mit dem Freiformen aufgrund des<br />

Wunsches der Kunden, individuelle Produkte in kleinen Losgrößen effizient<br />

herzustellen, betont Dr. Oliver Keßling, Abteilungsleiter Kunststoff-Freiformen<br />

bei Arburg. „Einer der Hauptvorteile des bereits zur<br />

Messe K 2013 vorgestellten Freiformens ist, dass Standardmaterialien<br />

des Spritzgusses verwendet werden können.“ Die erreichbaren<br />

14 develop 3 systems engineering 01 2015


DIGITAL FACTORY<br />

Beispiel für die kundenindividuelle Gestaltung<br />

eines Massenartikels: Dreidimensionale<br />

Aufschrift ‚John‘ auf dem<br />

Scherengriff<br />

Freeformer<br />

INFO<br />

Zugfestigkeiten liegen bei rund 80 % der im normalen Spritzguss erreichbaren<br />

Werte (siehe dazu auch Info im Kasten).<br />

Know-how-Lücke<br />

bei Konstrukteuren ist noch vorhanden<br />

Mit den Chancen der Additiven Fertigung beschäftige sich insbesondere<br />

auch die Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing<br />

im VDMA, deren Mitgliederzahl sich seit Gründung im Frühsommer<br />

2014 verdoppelt habe, berichtet VDMA-Projektleiter Rainer Gebhardt.<br />

„Aktuell gehören ihr 66 Mitglieder an, welche die gesamte<br />

Wertschöpfungskette der Schichtbauverfahren abdecken.“ Erstaunlich<br />

ist, dass nach Angaben von Gebhardt immer noch Konstrukteure<br />

fehlen, die die Möglichkeiten der Additiven Fertigung<br />

„kennen und nutzen können“. Erstaunlich deshalb, weil inzwischen<br />

sicherlich die erste Ingenieurgeneration in den Unternehmen arbeitet,<br />

die die Schichtbauverfahren – und damit die Chancen im konstruktiven<br />

Bereich! – bereits im Studium kennengelernt hat. Ein weiteres<br />

Problem bezüglich der Nutzung dieser Technologien sei zudem<br />

das Problem der Schnittstellen, so Gebhardt weiter. Mit der angestrebten<br />

digitalen Durchgängigkeit von der Produktentwicklung<br />

bis hinein in die Fertigung und den Service wird dies sicherlich ein<br />

Thema sein, das noch viel Diskussionsstoff bietet. Der Schulterschluss<br />

zwischen Digital Factory und Industrial Automation in Hannover<br />

kann hier nur hilfreich sein.<br />

Hannover Messe: 7-A48<br />

www.hannovermesse.de<br />

Mit dem Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) bietet Arburg ein<br />

industriell einsetzbares Verfahren für die Additive Fertigung von<br />

Funktionsbauteilen an. Die Bauteile werden dabei aus Standardgranulaten<br />

– also den auch im Spritzguss verwendeten Standardmaterialien<br />

– hergestellt, auf Basis der 3D-CAD-Daten und<br />

werkzeuglos. Das Granulat wird ähnlich wie beim Spritzgießen<br />

zunächst in einem Plastifizierzylinder aufgeschmolzen. Eine starre<br />

Austragseinheit mit spezieller Düse trägt die Kunststofftropfen<br />

mittels hochfrequenter Piezotechnik im vorgegebenen Takt (60<br />

bis 200 Hz) schichtweise auf den Bauteilträger auf. Der Durchmesser<br />

der unter Druck erzeugten Kunststofftropfen beträgt je<br />

nach Düse zwischen 0,18 und 0,3 mm. Der bewegliche Bauteilträger<br />

wird so positioniert, dass jeder Tropfen auf die vorher berechnete<br />

Stelle gesetzt wird. Dabei verbinden sich die winzigen<br />

Tropfen beim Abkühlen von selbst. So entsteht Schicht für<br />

Schicht das gewünschte dreidimensionale Bauteil. Der Bauraum<br />

des Freeformers bietet Platz für Teile, die maximal 190 x 135 x<br />

250 mm groß sind. Standardmäßig ist die Maschine mit einem<br />

über drei Achsen beweglichen Bauteilträger und zwei feststehenden<br />

Austragseinheiten ausgestattet. Mittels der zweiten<br />

Austragseinheit lässt sich auch eine zusätzliche Material-Komponente<br />

nutzen, um etwa ein Bauteil in verschiedenen Farben,<br />

mit spezieller Haptik oder als Hart-Weich-Verbindung zu erzeugen.<br />

Bei Bedarf kann der Freeformer auch Strukturen aus einem<br />

besonderen Stützmaterial aufbauen, um ungewöhnliche oder<br />

komplexe Bauteilgeometrien zu realisieren.<br />

www.arburg.com<br />

Michael Corban, Chefredakteur develop 3 systems engineering<br />

develop3 systems engineering 01 2015 15


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

Uwe Vogt, Vorstand Technik und Entwicklung, Aucotec<br />

„Agile Prozesse bieten klare Vorteile“<br />

Aucotec sieht sich eher als Anbieter eines interdisziplinären CAE-Autoren-Tools denn<br />

eines PLM-<strong>Systems</strong>. Die CAE-Funktionalität ist aber auf der Architektur eines PLM-<strong>Systems</strong><br />

abgebildet – und unterstützt auf diese Weise simultane Kooperationsmodelle.<br />

develop 3 : Wie definieren Sie den Begriff <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und welche Rolle spielt dieser in Ihrer Unternehmens -<br />

strategie?<br />

Vogt: System(s) <strong>Engineering</strong> ist ein sehr allgemein gefasster Begriff<br />

für die Entwicklung komplexer Systeme. Komplexität bedeutet hier,<br />

dass einerseits unterschiedliche Detaillierungsgrade betrachtet werden<br />

– oft ist vom Top-Down-Approach die Rede –, in denen Teilsysteme<br />

zusammen entwickelt werden müssen. Andererseits werden<br />

unterschiedliche Disziplinen miteinander verbunden, um ein Gesamtsystem<br />

in seiner Funktionalität zu beschreiben und zu formen.<br />

Typischerweise gehören dazu Elektrik, Elektronik, Software und Mechanik.<br />

Teilsysteme und Disziplinen werden von verschiedenen Spezialisten<br />

bearbeitet. Die verteilt und parallel laufenden <strong>Engineering</strong>-<br />

Prozesse beeinflussen sich gegenseitig. Hier ist das Änderungsmanagement<br />

eine besondere Herausforderung.<br />

Die Strategie der Aucotec AG adressiert genau diese komplexen<br />

Anforderungen mit der offenen Plattform <strong>Engineering</strong> Base. Dabei<br />

verstehen wir unser System mehr als interdisziplinäres CAE-Autoren-Tool,<br />

weniger als PLM-System. Wir sind überzeugt, dass diese<br />

Anforderungen und Arbeitsweise in vielen weiteren Industriebereichen<br />

Einzug halten werden.<br />

develop 3 : PLM-Anbieter neigen natürlich dazu, <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

vorrangig über entsprechende IT-Tools zu ermöglichen.<br />

Entscheidender dürfte in einem ersten Schritt aber die<br />

methodische Herangehensweise sein. Ein Beispiel dafür ist etwa<br />

die Frage, wie flexibel der Entwicklungsprozess aufgestellt<br />

ist – Stichwort: Agile Softwareentwicklung versus? Vorgehen<br />

nach V-Modell. Würden Sie diese Aussage unterstreichen und<br />

welche Unterstützung können Sie an dieser Stelle anbieten?<br />

Vogt: Als Softwarehaus mit 30 Jahren Erfahrung im <strong>Engineering</strong><br />

komplexer Softwaresysteme setzen wir heute voll auf agile Prozesse<br />

– Stichwort „Scrum“. Die Anforderungen im <strong>Systems</strong> Enginee-<br />

Kontakt<br />

Aucotec AG<br />

Hannover<br />

Tel. +49 511/6103-0<br />

www.aucotec.com<br />

Details zu <strong>Engineering</strong> Base:<br />

http://t1p.de/a01b<br />

INFO<br />

ring sind, wie gesagt, ebenso wie die im Software-<strong>Engineering</strong> zunehmend<br />

geprägt von Komplexität, Dynamik, Flexibilität und Zeitdruck.<br />

Die zunehmende Digitalisierung bietet zudem die Möglichkeit<br />

früher Simulationen und virtuellen Prototypings im <strong>Engineering</strong>.<br />

Daher bieten agile Prozesse auch im <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> klare Vorteile<br />

gegenüber einem Vorgehen nach dem reinen V-Modell. Natürlich<br />

ist dies kein Dogma. Es gibt Ansätze, die Vorteile beider Varianten<br />

zu vereinen.<br />

Grundsätzlich sollte die Prozess-Definition von den Anforderungen<br />

und Gegebenheiten im Unternehmen geprägt sein und nicht<br />

von den Möglichkeiten der eingesetzten Software. Daher setzen wir<br />

mit <strong>Engineering</strong> Base in allen Bereichen auf absolute Offenheit und<br />

verfolgen den Anspruch, die Prozesse unserer Kunden flexibel abbilden<br />

zu können. Voraussetzung für diese Flexibilität ist der Daten-getriebene<br />

und Modell-basierte Ansatz unserer Plattform. Wir haben<br />

dazu CAE-Funktionalität auf der Architektur eines PLM-<strong>Systems</strong> abgebildet<br />

und unterstützen so simultane Kooperationsmodelle.<br />

develop 3 : Blickt man konkreter auf die in Frage kommenden IT-<br />

Tools, stellt sich schnell die Frage, ob sich alle Aspekte des zu<br />

entwerfenden Produkts innerhalb einer umfassenden PLM-Lösung<br />

abbilden lassen oder ob eher ein sogenannter föderativer<br />

Ansatz sinnvoll ist – sprich das Zulassen mehrerer aufgabenspezifischer<br />

Tools (auch verschiedener Hersteller!) und die<br />

übergeordnete Zusammenführung in einer Art Verwaltungstool.<br />

Welchen der beiden Ansätze bevorzugen Sie?<br />

Vogt: Die klassischen Funktionen von PLM-Systemen sind das Verwalten<br />

von Datenständen, die mit verschiedenen Autorensystemen<br />

erstellt wurden, das Halten beziehungsweise Erzeugen dieser Stände<br />

in Versionen sowie das Ablegen der Dokumente als Revisionen.<br />

PLM-Systeme kennen in der Regel keinen sehr tiefen Detaillierungsgrad<br />

– weder von verwalteten Daten noch von komplexen Abhängigkeiten.<br />

Sie analysieren im Wesentlichen Meta-Daten und bilden<br />

eine Produktstruktur ab. Das dient primär der Datenorganisation<br />

und liefert weniger einen inhaltlichen Beitrag zum <strong>Engineering</strong>.<br />

Wir sind der Überzeugung, dass das über Jahrzehnte erworbene<br />

Know-how, das in den zahlreichen Autorensystemen der verschiedenen<br />

<strong>Engineering</strong>-Disziplinen steckt, sich nicht durch Neuimplementierungen<br />

in umfassenden PLM-Systemen abdecken lässt. So<br />

glauben wir auch mittel- und langfristig an den föderalen Ansatz.<br />

Aufgrund der momentanen Konsolidierung der Werkzeuge und Anbieter<br />

werden sich Autoren-Systeme durchsetzen, die komplexe, simultane<br />

<strong>Engineering</strong>-Prozesse unterstützen und sich gleichzeitig<br />

auf Basis ihrer offenen und flexiblen Strukturen optimal mit übergeordneten<br />

PLM-Systemen verbinden lassen.<br />

16 develop 3 systems engineering 01 2015


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Available on the<br />

App Store<br />

Ihr<br />

Veranstaltungs-<br />

Guide für<br />

unterwegs<br />

Immer aktuell informiert über<br />

Fachveranstaltungen und Events<br />

für die Industrie:<br />

Aktuelles Veranstaltungsprogramm<br />

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Im Nachgang: Nachrichten- /<br />

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Jetzt herunterladen!<br />

Bild: Aucotec<br />

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Aucotecs interdisziplinäres Autorenwerkzeug bildet möglichst<br />

große Teile des Entwicklungsprozesses in einem entsprechend detaillierten<br />

Datenmodell ab und stellt grundsätzliche Mechanismen<br />

einer Kooperationsplattform für das <strong>Engineering</strong> bereit. Wir konzentrieren<br />

uns dabei auf den besonders anspruchsvollen Anteil der physischen<br />

Vernetzung der Teilsysteme, wo die Komponenten mit all ihren<br />

Anschlüssen, Interfaces und Signalbelegungen zusammenspielen<br />

– genau den Bereich, den PLM-Systeme meist gar nicht erfassen.<br />

Für die Kooperation mit angrenzenden Werkzeugen – etwa<br />

3D-Editoren – sowie übergeordneten PLM-Systemen haben wir Integrationen<br />

implementiert, die grundsätzlich über ein transparentes<br />

Delta-Management verfügen, um den Übergang vom asynchronen<br />

konkurrierenden <strong>Engineering</strong> in die simultane Umgebung des agilen<br />

<strong>Engineering</strong>s zu gewährleisten.<br />

co<br />

Sie bieten Hausmessen oder<br />

Veranstaltungen zu Ihren Produkten?<br />

Über eine Kooperation/<br />

Medien-Partnerschaft bilden<br />

wir auch Ihre Veranstaltung in<br />

der INDUSTRIEevents-App ab.<br />

Ihr Ansprechpartner:<br />

Joachim Linckh<br />

Phone +49 711 7594-565<br />

joachim.linckh@konradin.de


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

Karl Heinz Zachries, Vorsitzender der Geschäftsführung, Contact Software<br />

„Kreativ und ergebnissicher zugleich“<br />

PDM/PLM ist für Contact Software ein zentraler Baustein im Tragwerk heutiger Ingenieur -<br />

prozesse. Im Sinne einer ‚Managed Creativity‘ wird dabei die optimale Balance zwischen<br />

Kreativität und Agilität auf der einen und unabdingbarer Prozess- und Ergebnissicherheit<br />

auf der anderen Seite angestrebt.<br />

develop 3 : Wie definieren Sie den Begriff <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und welche Rolle spielt dieser in Ihrer Unternehmensstrategie?<br />

Zachries: <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> hat zwei Perspektiven: Erstens eine<br />

Prozesssicht, bei der es darum geht, den multidisziplinären Entwicklungsprozess<br />

eines vergleichsweise komplexen <strong>Systems</strong> zu<br />

organisieren. Dies umschließt als Kernprozess die eigentliche<br />

technische Entwicklung und zusätzlich insbesondere die Prozesse<br />

Anforderungsmanagement, Projektmanagement und Konfigurations-<br />

und Änderungsmanagement. Zweitens gibt es eine erneut zunehmende<br />

Fokussierung auf modellgetriebene Ansätze, bei denen<br />

Systeme graphisch beziehungsweise formal modelliert und mittels<br />

digitaler Simulation abgesichert werden. Beide Perspektiven sind<br />

im Kern darauf ausgerichtet, interdisziplinäre Entwicklungsarbeit<br />

zu organisieren. Ein integriertes Anforderungsmanagement entfaltet<br />

zum Beispiel dann seine Wirkung – und rechtfertigt die Aufwände<br />

–, wenn es gelingt, Systemanforderungen bis in die beteiligten<br />

Gewerke, alternativ Disziplinen oder Domänen, schrittweise und<br />

nachvollziehbar hinein zu entwickeln. Ein übergeordnetes Projektund<br />

Prozessmanagement muss die Beteiligten inhaltlich und organisatorisch<br />

verbinden. Das Konfigurationsmanagement muss die<br />

Änderungsstände aller relevanten Informationsobjekte auch über<br />

das PDM hinaus im Unternehmen transparent entlang verfahrenssicherer<br />

Änderungsabläufe führen.<br />

In unserer Unternehmensstrategie ist das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

klar adressiert: Wir bieten zu den Kernanwendungen für PDM/PLM<br />

komplementäre, nahtlos integrierte Lösungen für das Projekt- und<br />

Anforderungsmanagement an. Für das disziplinübergreifende<br />

Konfigurationsmanagement haben wir zukunftsfähige Entwicklun-<br />

Kontakt<br />

Contact Software GmbH<br />

Dr. Patrick Müller, Produktmanager PLM<br />

Bremen<br />

Tel. +49 421/20153-0<br />

patrick.mueller@contact-software.com<br />

www.contact-software.com<br />

Details insbesondere zur<br />

Workspaces-Technologie:<br />

www.contact-software.com/workspaces<br />

INFO<br />

gen angestoßen. Zur Integration der modellbasierten Entwicklung<br />

beteiligen wir uns an wegbereitenden Forschungsprojekten mit<br />

starken Konsortien.<br />

develop 3 : PLM-Anbieter neigen natürlich dazu, <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

vorrangig über entsprechende IT-Tools zu ermöglichen.<br />

Entscheidender dürfte in einem ersten Schritt aber die<br />

methodische Herangehensweise sein. Ein Beispiel dafür ist etwa<br />

die Frage, wie flexibel der Entwicklungsprozess aufgestellt<br />

ist – Stichwort: Agile Softwareentwicklung versus? Vorgehen<br />

nach V-Modell. Würden Sie diese Aussage unterstreichen und<br />

welche Unterstützung können Sie an dieser Stelle anbieten?<br />

Zachries: Sie haben Recht. Ein Teil der IT-Werkzeuge, die als Nukleus<br />

des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s publik gemacht werden, kommen<br />

aus der IT-Domäne. Sie kommen aber in Verbindung mit Methoden<br />

und Prozessen, die noch nicht kongruent mit PDM/PLM sind.<br />

PDM/PLM stellt einen zentralen Baustein im Tragwerk heutiger Ingenieurprozesse.<br />

Dieser ‚Konflikt‘ ist methodisch zu lösen – wir sagen<br />

dazu ‚Managed Creativity‘. Dieser Begriff drückt aus, dass es<br />

um die optimale Balance zwischen Kreativität und Agilität auf der<br />

einen und unabdingbarer Prozess- und Ergebnissicherheit auf der<br />

anderen Seite geht. Diesen Anspruch adressieren wir systematisch.<br />

Ein Beispiel ist unsere Workspaces-Technologie, die für Ent-<br />

Bild: Contact Software<br />

18 develop 3 systems engineering 01 2015


PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

wickler und Teams die notwendigen Freiräume während der Entwicklung<br />

selbst – Work in Progress – bietet und gleichzeitig die<br />

Synchronisation mit dem geltungssicheren PLM-Datenbestand in<br />

sehr einfacher Art und Weise ermöglicht.<br />

Sie sprechen gezielt Agile Softwareentwicklung und das V-Modell<br />

an: Das V-Modell als Projektprozess abzubilden, ist mit unserem<br />

Project Office schnell gelöst.<br />

Die Verbindung zur Arbeitsorganisation<br />

mit Inhalten und<br />

Aufgaben aus der Agilen Entwicklung<br />

ist dabei heute auch<br />

schon möglich. Da wir aber gerade<br />

darin eine besondere Herausforderung<br />

sehen, arbeiten<br />

wir an neuen PLM-Methoden,<br />

die insbesondere in interdisziplinären<br />

Entwicklungen zur Wirkung<br />

kommen werden.<br />

develop 3 : Blickt man konkreter<br />

auf die in Frage kommenden<br />

IT-Tools, stellt sich schnell<br />

die Frage, ob sich alle Aspekte<br />

des zu entwerfenden Produkts<br />

innerhalb einer umfassenden<br />

PLM-Lösung abbilden lassen<br />

oder ob eher ein sogenannter<br />

föderativer Ansatz sinnvoll ist<br />

– sprich das Zulassen mehrerer<br />

aufgabenspezifischer<br />

Tools (auch verschiedener<br />

Hersteller!) und die übergeordnete<br />

Zusammenführung in<br />

einer Art Verwaltungstool.<br />

Welchen der beiden Ansätze<br />

bevorzugen Sie?<br />

Zachries: Als unabhängiger Anbieter<br />

unterstützt Contact Software<br />

seit 25 Jahren Offenheit<br />

und Interoperabilität, so dass<br />

Unternehmen durchgängige<br />

Prozesse auch und gerade im<br />

Verbund unterschiedlicher Tools<br />

und Systeme erreichen können.<br />

Daher unterstützen wir auch Initiativen<br />

wie beispielsweise CPO<br />

– Code of PLM-Openness – oder<br />

die OSLC-Community – Open<br />

Services for Lifecycle Collaboration.<br />

Alle Stärken anderer Werkzeuge<br />

in das PDM/PLM ‚hineinzukopieren‘,<br />

ist aber nicht immer<br />

der richtige Weg. Kompli-<br />

ziert ist der föderative Ansatz dann, wenn etwa aufgabenspezifische<br />

Werkzeuge ihr eigenes Datenmanagement – zum Beispiel<br />

im Sinne eines Team Data Managements – mitbringen. Die Integrationsaufgabe<br />

wird alle Vendoren noch eine Weile beschäftigen,<br />

doch auch hier arbeiten wir an Lösungen.<br />

co<br />

+++ Wissensmagazine +++ Planen, Bauen, Gestalten +++ Einrichten, Design +++ Konstruktion, Produktion, Industrieprozesse +++<br />

+++ Augenoptik +++ Einkauf, Logistik +++ Genuss, Lebensart +++ Arbeitsschutz, Arbeitsmedizin +++<br />

Diese Vielfalt finden Sie<br />

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MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

Andreas Barth, Managing Director EuroCentral, Dassault Systèmes<br />

„Auf derselben Datenbasis arbeiten”<br />

Bei Dassault Systèmes ist man davon überzeugt, dass neben das Produkt und dessen Lebenszyklus<br />

zunehmend auch Dienstleistungen wie Beratung und Wartung treten. PLM reiche dazu<br />

nicht aus, entscheidend sei eine verlässliche Datenbasis für alle.<br />

develop 3 : Wie definieren Sie den Begriff <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und welche Rolle spielt dieser in Ihrer Unternehmensstrategie?<br />

Barth: Unter <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> verstehen wir einen ganzheitlichen<br />

und damit abteilungsübergreifenden Entwicklungsprozess.<br />

Er berücksichtigt bereits in der Produktentwicklung beispielsweise<br />

die Vermarktung des Produktes sowie die Schaffung ergänzender<br />

Services. Anders als früher, als sich Ingenieure hauptsächlich mit<br />

der Frage beschäftigten „Was will ich entwickeln?“, lenkt <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong> nun den Blick auf die Frage „Wie lässt sich etwas optimal<br />

entwickeln?“. Das heißt, es geht im <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> darum,<br />

Kosten zu sparen, Fehler bereits im Ansatz zu vermeiden und<br />

schneller neue Produkte auf den Markt zu bringen.<br />

Damit das gelingt, muss der gesamte Entwicklungsprozess<br />

vollständig digitalisiert sein und eine einheitliche Datenbasis besitzen.<br />

Das heißt, dass jeder Ingenieur jederzeit am aktuellsten Datensatz<br />

arbeitet. Ändert sich zum Beispiel die mechanische Konstruktion,<br />

sehen das alle am Prozess Beteiligten und können sofort<br />

reagieren und beispielsweise die Steuerung anpassen. Nur so ist<br />

eine effiziente disziplinübergreifende Zusammenarbeit möglich.<br />

Das entspricht genau unserer Unternehmensphilosophie. Auf der<br />

von uns entwickelten 3DExperience-Plattform werden deshalb<br />

Mechanik, Hydraulik, Pneumatik und Elektrik an ein und demselben<br />

Objekt auf einer Datenbasis geplant. Grenzen zwischen Disziplinen<br />

und Abteilungen müssen allerdings nicht nur in der IT, sondern<br />

auch im Kopf abgebaut werden.<br />

develop 3 : PLM-Anbieter neigen natürlich dazu, <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

vorrangig über entsprechende IT-Tools zu ermög -<br />

lichen. Entscheidender dürfte in einem ersten Schritt aber die<br />

methodische Herangehensweise sein. Ein Beispiel dafür ist etwa<br />

die Frage, wie flexibel der Entwicklungsprozess aufgestellt<br />

Kontakt<br />

Dassault Systemes Deutschland GmbH<br />

Stuttgart<br />

Tel. +49/711-273000<br />

3ds.com<br />

Details zur 3DExperience-Plattform:<br />

www.3ds.com/products-services/<br />

3dexperience/<br />

INFO<br />

ist – Stichwort: Agile Softwareentwicklung versus? Vorgehen<br />

nach V-Modell. Würden Sie diese Aussage unterstreichen und<br />

welche Unterstützung können Sie an dieser Stelle anbieten?<br />

Barth: Ohne eine sinnvolle methodische Herangehensweise bringen<br />

die besten IT-Tools nichts. Doch auf der anderen Seite können<br />

ungeeignete IT-Tools auch die beste Vorgehensweise torpedieren.<br />

Entwicklungs- und IT-Strategie müssen deshalb Hand in Hand gehen.<br />

Dabei plädieren wir für die Umsetzung des RFLP-Konzepts, einer<br />

sehr zielgerichteten Vorgehensweise: Im ersten Schritt werden<br />

die Anforderungen (Requirements) definiert und die dafür nötigen<br />

Funktionen (Functional). Anschließend wird die Logik dieser Funktionen<br />

betrachtet (Logical). Schließlich erfolgt die physikalische<br />

Darstellung des Modells (Physical) in 3D. Ein physisches Produkt<br />

entsteht erst ganz zum Schluss. Unsere 3DExperience-Plattform<br />

bildet all diese Entwicklungsschritte ab, ohne dass die Anwender<br />

zwischen mehreren Insellösungen wechseln müssen. Dabei arbeiten<br />

alle Beteiligten jederzeit auf ein und derselben Datenbasis, egal<br />

ob sie das elektronische Innenleben einer Maschine entwerfen<br />

oder eine Strategie für deren Wartung.<br />

develop 3 : Blickt man konkreter auf die in Frage kommenden IT-<br />

Tools, stellt sich schnell die Frage, ob sich alle Aspekte des zu<br />

entwerfenden Produkts innerhalb einer umfassenden PLM-Lösung<br />

abbilden lassen oder ob eher ein sogenannter föderativer<br />

Ansatz sinnvoll ist – sprich das Zulassen mehrerer aufgabenspezifischer<br />

Tools (auch verschiedener Hersteller!) und die<br />

übergeordnete Zusammenführung in einer Art Verwaltungstool.<br />

Welchen der beiden Ansätze bevorzugen Sie?<br />

Barth: PLM-Lösungen allein sind heute nicht mehr in der Lage, der<br />

komplexen Geschäftswelt gerecht zu werden, weil sie das Produkt<br />

und dessen Lebenszyklus in den Mittelpunkt stellen. Die meisten<br />

Unternehmen verdienen ihr Geld jedoch inzwischen auch mit<br />

Dienstleistungen wie zum Beispiel Beratung, Wartung oder Softwareupdates.<br />

Hinzu kommt, dass die zunehmende Vernetzung der<br />

Industriewelt die Komplexität weiter steigern wird. Eine zeitgemäße<br />

Unternehmens-IT muss deshalb komplette Prozesse abbilden,<br />

anstatt lediglich nur die Produkte. Sie hat die Aufgabe, die Mitarbeiter<br />

dabei zu unterstützen, die richtigen Entscheidungen zu<br />

treffen – in dem sie beispielsweise mögliche Lösungswege und<br />

deren Folgen virtuell durchspielt.<br />

Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, muss die IT eine<br />

Fülle an Anwendungen bieten: Simulations- und Datenmanagementlösungen,<br />

Funktionen für die Auswertung von Big Data und<br />

vieles mehr. Entscheidend dabei ist: Diese Anwendungen dürfen<br />

nicht voneinander isoliert sein, sonst drohen Chaos und Ineffizien-<br />

20 develop 3 systems engineering 01 2015


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Mehrsprachige<br />

Katalogproduktion<br />

Bild: Dassault Systèmes<br />

Für die Produktion Ihrer mehrsprachigen<br />

oder versionierten Kataloge sind wir<br />

bestens gerüstet – speziell wenn es um das<br />

Know-how beim Projektmanagement<br />

Ihrer hochkomplexen Aufträge geht.<br />

zen. Wir bieten daher Unternehmen eine einzige zentrale IT-Plattform,<br />

über die sie eine Vielzahl an Applikationen nutzen können –<br />

unsere eigenen, aber auch externe. Jede dieser Anwendungen<br />

greift auf der Plattform auf ein und denselben Datensatz zurück.<br />

Dieser ist gleichermaßen Grundlage für die Elektro-Konstruktion<br />

wie für die Wartung einer Maschine und die Wiederverwendung<br />

der Komponenten für zukünftige Produkte. Durch die hohe Integration<br />

erleichtern wir es dem Anwender auch, jeweils die richtige<br />

Applikation für seinen Bedarf einzusetzen. Mit anderen Worten:<br />

Ich halte einen föderativen Ansatz für zielführend, wie wir ihn mit<br />

der 3DExperience-Plattform umsetzen.<br />

co<br />

Individuelle Tools, die perfekt auf Ihr Projekt<br />

abgestimmt sind, beschleunigen und vereinfachen<br />

den Gesamtprozess.<br />

Wir können viel für Sie tun, sprechen Sie<br />

uns an.<br />

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Medien<br />

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www.konradinheckel.de<br />

develop3 systems engineering 01 2015 21


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

Maximilian Brandl, Vorsitzender der Geschäftsführung, Eplan<br />

„Neue Lösungsräume erschließen“<br />

Von der bilateralen Zusammenarbeit zweier Disziplinen bis hin zur funktionalen, mechatronischen<br />

Konfiguration von variantenreichen Serienmaschinen unter Einbeziehung aller relevanten<br />

Disziplinen reicht nach Ansicht von Eplan das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>. Gefragt ist aber vor allem<br />

eine aktive, enge und vorurteilsfreie Zusammenarbeit.<br />

develop 3 : Wie definieren Sie den Begriff <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und welche Rolle spielt dieser in Ihrer Unternehmensstrategie?<br />

Brandl: Wir verstehen <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> als Methode, disziplinübergreifend<br />

technische Systeme, wie beispielsweise Maschinen<br />

oder Anlagen, zu entwickeln. Dabei ist die ziel- beziehungsweise lösungsorientierte<br />

Zusammenarbeit der jeweiligen Disziplinen die<br />

Grundlage, das gegenseitige Verständnis und der enge Austausch<br />

im Sinne von Kommunikation eine Notwendigkeit. Das Ergebnis<br />

kann etwa die Modellierung des zu entwickelnden <strong>Systems</strong> sein.<br />

Lenkt man die Sichtweise weg von der akademischen Betrachtung<br />

hin zur pragmatischen Umsetzung, ordnen wir der disziplinübergreifenden<br />

Zusammenarbeit eine sehr wichtige, wenn nicht eine<br />

zentrale Rolle zu. Die Spielweisen sind vielfältig: von der bilateralen<br />

Zusammenarbeit zweier Disziplinen wie beispielsweise Elektrokonstruktion<br />

und Steuerungssoftwareentwicklung bis hin zur funktionalen,<br />

mechatronischen Konfiguration von variantenreichen Serienmaschinen<br />

unter Einbeziehung aller relevanten Disziplinen wie<br />

Mechanik, Elektrik und Software. Wir können bereits heute schon<br />

viele bilaterale Szenarien über funktional weitreichende Schnittstellen<br />

zwischen der Eplan Plattform und der SPS-/Steuerungswelt realisieren.<br />

Und mit EEC – Eplan <strong>Engineering</strong> Configuration – ermöglichen<br />

wir unseren Kunden die interdisziplinäre Konfiguration von variantenreichen<br />

Serienmaschinen auf Basis mechatronischer Komponenten.<br />

develop 3 : PLM-Anbieter neigen natürlich dazu, <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

vorrangig über entsprechende IT-Tools zu ermöglichen.<br />

Entscheidender dürfte in einem ersten Schritt aber die<br />

Kontakt<br />

Eplan Software & Service GmbH & Co. KG<br />

Monheim am Rhein<br />

Tel. +49 2173/3964-0<br />

www.eplan.de<br />

Details zu Eplan <strong>Engineering</strong> Configuration<br />

(EEC):<br />

www.eplan.de/eec<br />

INFO<br />

methodische Herangehensweise sein. Ein Beispiel dafür ist etwa<br />

die Frage, wie flexibel der Entwicklungsprozess aufgestellt<br />

ist – Stichwort: Agile Softwareentwicklung versus? Vorgehen<br />

nach V-Modell. Würden Sie diese Aussage unterstreichen und<br />

welche Unterstützung können Sie an dieser Stelle anbieten?<br />

Brandl: Unsere Erfahrung ist, dass die aktive, enge und vorurteilsfreie<br />

Zusammenarbeit zwischen den Disziplinen, die in der Regel eigene<br />

Abteilungen oder Fachbereiche in den Unternehmen darstellen,<br />

der Schlüssel zum Erfolg ist. Nur dadurch wird die Voraussetzung<br />

geschaffen, neue Lösungsräume durch die Bündelung der<br />

Kompetenzen zu entwickeln. Dieser Themenkomplex ist auch keine<br />

rein technische, sondern vielmehr eine firmenkulturelle beziehungsweise<br />

soziologische Herausforderung. Wir unterstützen gerne diesen<br />

Change-Prozess. Eine Grundvoraussetzung ist aber die Unterstützung<br />

und das Mandat des Top-Managements.<br />

Die Vorteile von agiler Methode zu V-Modell sind methodenimmanent.<br />

Will heißen: auch mit dem V-Modell kann man gute Lösungen<br />

erzielen. Die Vorteile einer agilen Entwicklung sind nachweisbar.<br />

Sie ist unserer Einschätzung nach aber derzeit noch nicht<br />

weitreichend im Produktentstehungsprozess implementiert, in der<br />

Softwarebranche dagegen schon.<br />

develop 3 : Blickt man konkreter auf die in Frage kommenden IT-<br />

Tools, stellt sich schnell die Frage, ob sich alle Aspekte des zu<br />

entwerfenden Produkts innerhalb einer umfassenden PLM-Lösung<br />

abbilden lassen oder ob eher ein sogenannter föderativer<br />

Ansatz sinnvoll ist – sprich das Zulassen mehrerer aufgabenspezifischer<br />

Tools (auch verschiedener Hersteller!) und die<br />

übergeordnete Zusammenführung in einer Art Verwaltungstool.<br />

Welchen der beiden Ansätze bevorzugen Sie?<br />

Brandl: Wir favorisieren eindeutig einen föderalen Ansatz und halten<br />

diesen auch für den einzig zielführenden. Unsere Philosophie und<br />

die Erkenntnis aus zahlreichen Projekten sind, dass die vielfältigen<br />

Autorensysteme in den Unternehmen fest etabliert sind und einen<br />

wertvollen Beitrag zur Wertschöpfung in ihrem jeweiligen Einsatzbereich<br />

leisten. Es ist utopisch, zu glauben, diese Autorensysteme<br />

durch ein einziges ersetzen zu können. Vielmehr geht es darum, auf<br />

einer Metaebene die mechatronischen Lösungen zum Beispiel als<br />

Baukastenkomponenten zu modellieren und diese dann im Rahmen<br />

einer funktionalen Konfiguration zur Komposition des jeweiligen<br />

Produktes zu nutzen. Die dann notwendige Nutzung in den weiteren<br />

Teilprozessen geschieht durch die Integration der zahlreichen Autorensysteme<br />

wie etwa M-CAD, E-CAD oder SPS-Programmiersystem<br />

in Form von Generierungsprozessen für Fertigungs- und<br />

22 develop 3 systems engineering 01 2015


PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Instandhaltungsdokumentationen. Diese Form der föderalen Zusammenarbeit<br />

bietet viele entscheidende Vorteile:<br />

funktionale Konfiguration auf Basis mechatronischer Komponenten<br />

weitere Nutzung der etablierten und bewährten Autorensysteme<br />

Unterstützung herstellerunabhängiger Werkzeuglandschaften<br />

hoher Grad an Automatisierung und Wiederverwendung co<br />

Bild: Eplan


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

Raimund Schlotmann, Geschäftsführer, Procad<br />

„Kern einer Industrie-4.0-Strategie“<br />

Für Procad ist das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> in erster Linie eine Methodenimplementierung – und<br />

ein zentraler Punkt einer Industrie-4.0-Strategie. Das PLM-Tool muss diese Prozesse unterstützen<br />

und automatisieren.<br />

develop 3 : Wie definieren Sie den Begriff <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und welche Rolle spielt dieser in Ihrer Unternehmensstrategie?<br />

Schlotmann: Auch wenn schon sehr lange über <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

gesprochen wird, so ist diese disziplinübergreifende Zusammenarbeit<br />

leider noch nicht so konkret in die Realität eingedrungen,<br />

wie es wünschenswert wäre. Es gibt jedoch keinen Zweifel, dass der<br />

systemorientierte Entwurf, losgelöst von der Realisierungsform in<br />

Mechanik, Elektrik oder Software, eine enorme Bedeutung in der<br />

Zukunft bekommt und auch einen zentralen Punkt einer Industrie-4.0-Strategie<br />

darstellt. Aus diesem Grund arbeiten wir bei Procad<br />

daran, über unsere PLM-Projekte auf Basis von unserem Produkt<br />

Pro.File die Zusammenarbeit der Disziplinen zu erleichtern.<br />

Dies geht über die bloße gemeinsame Datenhaltung weit hinaus<br />

und sorgt für eine koordinierte Zusammenarbeit aus Sicht des Gesamtsystems.<br />

develop 3 : PLM-Anbieter neigen natürlich dazu, <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

vorrangig über entsprechende IT-Tools zu ermöglichen.<br />

Entscheidender dürfte in einem ersten Schritt aber die<br />

methodische Herangehensweise sein. Ein Beispiel dafür ist etwa<br />

die Frage, wie flexibel der Entwicklungsprozess aufgestellt<br />

ist – Stichwort: Agile Softwareentwicklung versus? Vorgehen<br />

nach V-Modell. Würden Sie diese Aussage unterstreichen und<br />

welche Unterstützung können Sie an dieser Stelle anbieten?<br />

Schlotmann: Das sehe ich ganz genauso. Das PLM-Tool muss die<br />

Prozesse unterstützen und automatisieren – also ermöglichen. So<br />

wie CRM kein Tool ist sondern eine bestimmte Methode zum Customer<br />

Relationship Management und Projektmanagement nicht mit<br />

einem Tool erledigt ist, sondern in erster Linie eine Methodenimplementierung<br />

darstellt, ist auch <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> in erster Linie eine<br />

Methodenimplementierung. Die Herausforderung in diesem Bereich<br />

dürfte vermutlich sogar weit größer sein als die PDM/PLM-<br />

Kontakt<br />

Procad GmbH & Co. KG<br />

Karlsruhe<br />

Tel. +49 721/9656-5<br />

www.procad.de<br />

INFO<br />

Bild: Procad<br />

Tool-Implementierung. Wir unterstützen zusammen mit unseren<br />

Beratungspartnern bei Bedarf unsere Kunden bei Fragen rund um<br />

die Einführung von <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>. In den meisten Fällen werden<br />

wir jedoch erst in der zweiten Phase nach der Methodenfestlegung<br />

hinzugezogen.<br />

develop 3 : Blickt man konkreter auf die in Frage kommenden IT-<br />

Tools, stellt sich schnell die Frage, ob sich alle Aspekte des zu<br />

entwerfenden Produkts innerhalb einer umfassenden PLM-Lösung<br />

abbilden lassen oder ob eher ein sogenannter föderativer<br />

Ansatz sinnvoll ist – sprich das Zulassen mehrerer aufgabenspezifischer<br />

Tools (auch verschiedener Hersteller!) und die<br />

übergeordnete Zusammenführung in einer Art Verwaltungstool.<br />

Welchen der beiden Ansätze bevorzugen Sie?<br />

Schlotmann: PDM und PLM müssen in dem Zusammenhang die integrative<br />

Datenhaltung und die übergreifenden Prozesse IT-gestützt<br />

ermöglichen. In meinen Augen spricht nichts gegen eine Integration<br />

verschiedener Lösungen für andere Teildisziplinen – wie beispielsweise<br />

das Systemdesign. Es ist in meinen Augen sowieso unerlässlich,<br />

dieses Zusammenspiel zu ermöglichen – genauso wie bereits<br />

heute PDM und PLM verschiedene CAD-Systeme aus Mechanik,<br />

Elektrotechnik und Elektronik sowie Software-Design, Office-Applikationen,<br />

CRM-Lösungen und die ERP-Welt integrieren. co<br />

24 develop 3 systems engineering 01 2015


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MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

Michael Sauter, Senior Vice President Sales, Zentral-, Nord- und Osteuropa, PTC<br />

„Ein erfolgsentscheidender Imperativ“<br />

Komplexe Systeme beherrschbar zu machen, ist für PTC eine primäre Zielsetzung von <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong>, denn in innovativen Produkten spielen mechanische und elektronische Komponenten<br />

mit der integrierten Software zu jedem Zeitpunkt des Produktlebenszyklus reibungslos<br />

zusammen.<br />

develop 3 : Wie definieren Sie den Begriff <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und welche Rolle spielt dieser in Ihrer Unternehmensstrategie?<br />

Sauter: Für PTC ist <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> zentraler Bestandteil des<br />

Produktentstehungsprozesses. Die Funktionalitäten moderner, innovativer<br />

Produkte sollen schließlich erfahrbare Mehrwerte bieten<br />

wie beispielsweise Zeitgewinn, Komfort oder Sicherheit. Dabei steuert<br />

üblicherweise die eingebettete Software das Zusammenspiel der<br />

Sensorik und Aktuatorik, koordiniert die Benutzerinteraktion und ermöglicht<br />

Konnektivität mit anderen Systemen und beispielsweise<br />

Cloud-basierten Diensten. Trotzdem wird das fertige Produkt nach<br />

wie vor zu einem großen Teil durch mechanische und elektronische<br />

Bauteile und deren Qualität definiert. Disziplinübergreifende Zusammenarbeit<br />

ist daher für uns nicht mehr nur ein Aspekt moderner Produktentwicklung,<br />

sondern vielmehr ein erfolgsentscheidender Imperativ.<br />

Hersteller innovativer Produkte müssen einfach das Zusammenspiel<br />

mechanischer und elektronischer Komponenten mit der<br />

integrierten Software und vernetzten Systemen zu jedem Zeitpunkt<br />

des Produktlebenszyklus beherrschen. Hinzu kommt: Die technische<br />

Komplexität der Produkte, mit denen wir im täglichen Leben<br />

umgehen, nimmt kontinuierlich zu. Daher ist für uns die primäre<br />

Zielsetzung von <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>, komplexe Systeme beherrschbar<br />

zu machen, was sich in vier Bereichen äußert:<br />

Durch konsequent modellbasiertes Arbeiten kann die Systemarchitektur<br />

mit ihrer Zerlegung in Teilsysteme und Komponenten<br />

mit allen Wechselwirkungen – auch zu anderen Systemen in einem<br />

so genannten System-of-<strong>Systems</strong> – verstanden und optimiert<br />

werden. Das ist eine wichtige Voraussetzung, um Innovationen<br />

zu ermöglichen.<br />

Kontakt<br />

Parametric Technology GmbH<br />

Unterschleissheim<br />

Tel. +49 89/32106-0<br />

www.ptc.com<br />

Ein kurzes Video zum Thema<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> von PTC:<br />

http://t1p.de/6otk<br />

INFO<br />

Um Innovation aber bezahlbar und damit wettbewerbsfähig zu<br />

machen, muss die Wiederverwendung bewährter Technologien<br />

und Komponenten durch Bildung von Produktfamilien und Katalogisierung<br />

klar maximiert werden.<br />

Gerade bei komplexen Systemen ist eine möglichst realitätsgetreue<br />

frühzeitige Analyse und Validierung des Systemverhaltens<br />

wichtig, um bereits in der Entwurfsphase die richtigen Entscheidungen<br />

zu treffen.<br />

Schließlich muss die Qualität und Sicherheit im Fokus stehen. Wo<br />

wir zunehmend auf intelligente Funktionen vertrauen, ist deren<br />

Fehlerfreiheit und Verlässlichkeit unerlässlich.<br />

develop 3 : PLM-Anbieter neigen natürlich dazu, <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

vorrangig über entsprechende IT-Tools zu ermöglichen.<br />

Entscheidender dürfte in einem ersten Schritt aber die<br />

methodische Herangehensweise sein. Ein Beispiel dafür ist etwa<br />

die Frage, wie flexibel der Entwicklungsprozess aufgestellt<br />

ist – Stichwort: Agile Softwareentwicklung versus? Vorgehen<br />

nach V-Modell. Würden Sie diese Aussage unterstreichen und<br />

welche Unterstützung können Sie an dieser Stelle anbieten?<br />

Sauter: Die Tatsache, dass allein die Installation eines Tools noch<br />

lange nicht dessen erfolgreiche Anwendung garantiert, ist bei PTC<br />

wohl verstanden. Nicht zuletzt deshalb leisten wir uns eine im PLM-<br />

Sektor einzigartige Organisation, die über 1500 methodisch hochkompetente<br />

Service Professionals beschäftigt. Darüber hinaus sind<br />

in unserem Partner-Programm Beratungshäuser und <strong>Systems</strong>-<strong>Engineering</strong>-Experten<br />

vernetzt.<br />

Rein theoretisch betrachtet ist das Beste, was uns als Tool-Vendor<br />

in einem Kundenprojekt zur Einführung einer <strong>Systems</strong>-<strong>Engineering</strong>-Toolumgebung<br />

passieren kann, dass ein fertiger Methodenleitfaden<br />

vorliegt, der in der ganzen Organisation akzeptiert ist und die<br />

Entwicklungspraxis präzise beschreibt. Wir können dann mit unseren<br />

Tools die Anwender bei der Umsetzung unterstützen, Prozesse<br />

automatisieren, Workflows optimieren und Möglichkeiten zu Monitoring<br />

und Steuerung bieten. Soweit die Theorie. Unsere Erfahrung<br />

zeigt allerdings, dass die Ergebnisse reiner Methodenprojekte häufig<br />

zu weit von der Entwicklungspraxis entfernt sind. In vielen erfolgreichen<br />

Projekten führen daher gerade Initiativen zur Modernisierung,<br />

Konsolidierung oder Neueinführung einer <strong>Systems</strong>-<strong>Engineering</strong>-Toolkette<br />

dazu, dass Methoden und Prozesse überarbeitet oder<br />

auch neu definiert beziehungsweise vereinheitlicht werden.<br />

Zusammenfassend heißt das: Ja, wir beobachten häufig, dass<br />

die Definition von Abläufen und Prozessen zur disziplinübergreifenden<br />

Zusammenarbeit im <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> zu Lasten der Agilität<br />

26 develop 3 systems engineering 01 2015


PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Bild: PTC<br />

geht. Dabei schließen sich aber klassische Prozessmodelle wie das<br />

V-Modell auf Systemebene und Agile Softwareentwicklung keineswegs<br />

aus. Unser Ansatz, um sowohl die Einhaltung der definierten<br />

Entwicklungsprozesse sicherzustellen, als auch Agile Softwareentwicklung<br />

zu ermöglichen, ist ein Scrum-basiertes Framework in unserer<br />

Application-Lifecycle-Management-Plattform.<br />

develop 3 : Blickt man konkreter auf die in Frage kommenden IT-<br />

Tools, stellt sich schnell die Frage, ob sich alle Aspekte des zu<br />

entwerfenden Produkts innerhalb einer umfassenden PLM-Lösung<br />

abbilden lassen oder ob eher ein sogenannter föderativer<br />

Ansatz sinnvoll ist – sprich das Zulassen mehrerer aufgabenspezifischer<br />

Tools (auch verschiedener Hersteller!) und die<br />

übergeordnete Zusammenführung in einer Art Verwaltungstool.<br />

Welchen der beiden Ansätze bevorzugen Sie?<br />

Sauter: Wo komplexe Systeme entwickelt werden, müssen natürlich<br />

auch für die jeweiligen Domänen spezialisierte Werkzeuge zum<br />

Einsatz kommen können. Vor diesem Hintergrund stand bei der Entwicklung<br />

unserer PLM-Lösung von Anfang an der Aspekt einer modernen,<br />

offenen und Web-basierten Verwaltungsplattform im Vordergrund.<br />

Mittlerweile umfasst unser <strong>Systems</strong>-<strong>Engineering</strong>-Lösungsportfolio<br />

mit der Integrity-Produktfamilie auch die ALM-Plattform<br />

von MKS und die Modell-basierte <strong>Systems</strong>-<strong>Engineering</strong>-Toolkette<br />

der Firma Atego. Damit basiert auch unsere eigene Lösung auf<br />

einer föderalen Architektur, wobei wir bei der Integration ebenfalls<br />

auf moderne Techniken wie RESTful APIs setzen und uns an den<br />

OSLC-Spezifikationen orientieren. Auf diese Weise ermöglichen wir<br />

unseren Kunden den Aufbau von so genannten heterogenen <strong>Systems</strong>-<strong>Engineering</strong>-Umgebungen,<br />

in denen auch die Produkte unserer<br />

Partner oder auch Mitbewerber zum Einsatz kommen können.<br />

Unsere Philosophie ist ganz klar, durch bessere Funktionalität unserer<br />

Tool-Lösungen unseren Kunden Mehrwerte zu liefern – und<br />

nicht durch eine geschlossene Umgebung den Wettbewerb fernzuhalten.<br />

Um föderative Ansätze zukünftig noch reibungsfreier in<br />

der Praxis zu ermöglichen engagieren wir uns daher in Projekten –<br />

etwa dem EU-Projekt Crystal – und Arbeitsgruppen wie Oasis, OMG<br />

und Prostep iViP, um die Interoperabilität zu verbessern. co<br />

develop3 systems engineering 01 2015 27


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

Dr. Jan Leuridan, CEO, Siemens Industry Software NV<br />

„Innovation durch effiziente Entwicklung“<br />

Für Siemens PLM Software liegt der Schlüssel zu einem optimalen intelligenten System in der<br />

multidisziplinären Systementwicklung. Voraussetzung ist eine Plattform, die Anforderungen,<br />

Funktionsanalysen, detaillierte Entwicklung und Realisierung miteinander verknüpft.<br />

develop 3 : Wie definieren Sie den Begriff <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und welche Rolle spielt dieser in Ihrer Unternehmensstrategie?<br />

Leuridan: Die Produkte von morgen werden dank innovativer Technologien<br />

immer intelligenter. Mit neuen Verfahren und Trends ändert<br />

sich auch, wie Produkte wahrgenommen, entwickelt und genutzt<br />

werden:<br />

Produkte werden zunehmend als Baugruppen entwickelt, die sich<br />

aus interagierenden Subsystemen zusammensetzen. Dabei darf<br />

man das große Ganze nicht aus den Augen verlieren, damit bestimmte<br />

Elemente für andere Produkte wiederverwendet werden<br />

können. Und damit keine Probleme entstehen, muss ihre Interaktion<br />

simuliert und validiert werden.<br />

Besonders komplex wird die Entwicklung intelligenter Systeme<br />

auch dadurch, dass das Systemverhalten durch multidisziplinäre<br />

Phänomene beeinflusst wird.<br />

Die Hersteller benötigen Prozesse, die immer mehr Elektronik und<br />

Software effizient einbinden. Dazu gehört auch die Wartung während<br />

der gesamten Lebensdauer des Produktes.<br />

Siemens PLM Software gibt eine Antwort auf all diese Fragen. Wir<br />

setzen dazu verschiedene Anwendungen und eine Plattform für Innovationen<br />

ein, die die Definition von Anforderungen, Funktionsanalysen,<br />

detaillierte Entwicklung und Realisierung miteinander verknüpft.<br />

Wir haben Unternehmen wie LMS ins Boot geholt und seine<br />

Lösungen für Mechatronik und Tests mit Teamcenter und NX zusammengeführt.<br />

Damit bieten wir eine Umgebung für die systemorientierte<br />

Produktentwicklung nach dem Closed-Loop-Konzept.<br />

develop 3 : PLM-Anbieter neigen natürlich dazu, <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

vorrangig über entsprechende IT-Tools zu ermöglichen.<br />

Entscheidender dürfte in einem ersten Schritt aber die<br />

methodische Herangehensweise sein. Ein Beispiel dafür ist etwa<br />

die Frage, wie flexibel der Entwicklungsprozess aufgestellt<br />

ist – Stichwort: Agile Softwareentwicklung versus? Vorgehen<br />

Kontakt<br />

Siemens PLM Software<br />

Köln<br />

Tel. +49 221/20802-0<br />

www.siemens.com/plm<br />

Details zu den LMS-Lösungen:<br />

www.siemens.com/plm/lms<br />

INFO<br />

nach V-Modell. Würden Sie diese Aussage unterstreichen und<br />

welche Unterstützung können Sie an dieser Stelle anbieten?<br />

Leuridan: Der Schlüssel zu einem optimalen intelligenten System ist<br />

die multidisziplinäre Systementwicklung. Diese erfordert umfangreiche<br />

praktische Erfahrung und fundiertes Wissen in zahlreichen<br />

physikalischen Disziplinen. Genau das erreichen wir durch die Einbindung<br />

der LMS-Lösungen für mechatronische Simulation und<br />

Tests. Die Lösungen unterstützen die systemorientierte Produktentwicklung<br />

nach dem Closed-Loop-Konzept. Dafür wird das System in<br />

kleinere Einheiten zerlegt und deren geplante Interaktionen werden<br />

von Anfang an berücksichtigt. Das minimiert Risiken und vermeidet<br />

späte Änderungen, weil die Ingenieure für Subsysteme klare Zieloder<br />

Randbedingungen setzen können und das Gesamtsystem<br />

während der gesamten Entwicklung im Blick behalten.<br />

Durch eine leistungsstarke PLM-Lösung wie Teamcenter ist dabei<br />

die Datenkonsistenz während der gesamten Entwicklung gewährleistet.<br />

Die komplette Prozesskette mit Anforderungen, Funktionen,<br />

logischen und physischen Abläufen wird in einen einzigen<br />

Prozess eingebunden. Dank dieser Lösung können Subsysteme effizient<br />

zu Produkten zusammengestellt werden, selbst wenn sich ihre<br />

individuellen Lebenszyklen unterscheiden. Abgedeckt werden alle<br />

damit verbundenen Bereiche wie Elektronik, Application Lifecycle<br />

Management – ALM – oder Simulation.<br />

Wir wissen, dass das für viele Hersteller einen tiefgreifenden Prozesswandel<br />

bedeutet. Deshalb bieten wir direkt und über Partner individuelle<br />

Implementierungs- und Beratungsleistungen an, damit<br />

unsere Kunden diesen Wandel umsetzen und neue Prozesse der<br />

modellbasierten Systementwicklung einführen können.<br />

develop 3 : Blickt man konkreter auf die in Frage kommenden IT-<br />

Tools, stellt sich schnell die Frage, ob sich alle Aspekte des zu<br />

entwerfenden Produkts innerhalb einer umfassenden PLM-Lösung<br />

abbilden lassen oder ob eher ein sogenannter föderativer<br />

Ansatz sinnvoll ist – sprich das Zulassen mehrerer aufgabenspezifischer<br />

Tools (auch verschiedener Hersteller!) und die<br />

übergeordnete Zusammenführung in einer Art Verwaltungstool.<br />

Welchen der beiden Ansätze bevorzugen Sie?<br />

Leuridan: Wir bieten vollständige Lösungen an, wissen jedoch<br />

auch, dass zu einer effizienten Produktentwicklung eventuell auch<br />

zahlreiche andere Lösungen integriert werden müssen. Nachhaltige<br />

Systeme mit offenen Konzepten und Branchenstandards sind untrennbar<br />

mit der Unternehmensvision von Siemens PLM Software<br />

verbunden. Dazu gehören beispielsweise das Datenformat Siemens<br />

JT, jetzt ein ISO-Standard, sowie unsere Unterstützung disziplinbezogener<br />

Standards wie FMI, Modelica, ASAM und anderen. co<br />

28 develop 3 systems engineering 01 2015


PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Bild: Siemens PLM Software


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

Dr. Axel Zein, Geschäftsführer, WSCAD<br />

„Methodik und Prozesse im Einklang“<br />

WSCAD verfolgt einen integrativen Ansatz, der unterschiedliche Gewerke miteinander verknüpft<br />

und auf diese Weise das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> als disziplinübergreifendes <strong>Engineering</strong><br />

unterstützt. Offenheit zu anderen Systemen ist dabei Voraussetzung.<br />

develop 3 : Wie definieren Sie den Begriff <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und welche Rolle spielt dieser in Ihrer Unternehmensstrategie?<br />

Zein: <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> ist ein Ansatz, um komplexe Systeme,<br />

die aus Hardware, Software und Services bestehen, interdisziplinär<br />

zu entwickeln – anstatt jede Disziplin einzeln zu betrachten. Wir stellen<br />

fest, dass die Vernetzung der <strong>Engineering</strong>disziplinen, also Hardware,<br />

Software und Elektrik – auf Kundenseite stark zunimmt. Indem<br />

wir unser E-CAD-System offen für den Datenaustausch mit<br />

Produkten anderer Hardware- und Softwarehersteller gestalten, unterstützten<br />

wir einen ganzheitlichen <strong>Engineering</strong>-Ansatz. So können<br />

unsere Kunden WSCAD beispielsweise an PLM- und ERP-Systeme<br />

koppeln, um dort den disziplinübergreifenden Ansatz des <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong>s komplett abzubilden.<br />

develop 3 : PLM-Anbieter neigen natürlich dazu, <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

vorrangig über entsprechende IT-Tools zu ermöglichen.<br />

Entscheidender dürfte in einem ersten Schritt aber die<br />

methodische Herangehensweise sein. Ein Beispiel dafür ist etwa<br />

die Frage, wie flexibel der Entwicklungsprozess aufgestellt<br />

ist – Stichwort: Agile Softwareentwicklung versus? Vorgehen<br />

nach V-Modell. Würden Sie diese Aussage unterstreichen und<br />

welche Unterstützung können Sie an dieser Stelle anbieten?<br />

Zein: <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> hat nichts mit Software-Tools zu tun,<br />

sondern betrifft ausschließlich die Methodik, wie man komplexe<br />

Produkte entwickelt. Betrachten wir doch die Entwicklungsprozesse<br />

in der Luft- und Raumfahrt. Dort ist <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> seit langer<br />

Zeit bekannt – sonst würden komplexe Flugzeuge und Satelliten<br />

nicht funktionieren. Wenn ein Satellit ausgeliefert und ins All geschickt<br />

wird, kann man nicht eben mal mit einem Werkzeugkoffer<br />

rausfahren, um ein Problem zu beheben. Der Satellit muss so entwickelt<br />

werden, dass sämtliche Fehler – einschließlich der mechanischen<br />

– ausschließlich über Fernwartung behoben werden kön-<br />

Kontakt<br />

WSCAD electronic GmbH<br />

Bergkirchen<br />

Tel. +49 8131/3627-0<br />

www.wscad.de<br />

Details zur gewerkeübergreifenden<br />

WSCAD Suite:<br />

http://t1p.de/isoi<br />

INFO<br />

nen. Und Fernwartung bedeutet in diesem Falle Software. Wer da<br />

nicht disziplinübergreifend entwickelt, hat verloren. Ich behaupte:<br />

Je komplexer die Produkte werden, desto wichtiger wird die interdisziplinäre<br />

Qualität des Entwicklungsprozesses und nicht die Agilität.<br />

Agile Entwicklung ‚per se‘ ist kein Garant für Qualität, ganz im<br />

Gegenteil. Wenn man zum Beispiel Scrum betrachtet, ist das eine<br />

Methode, um Arbeitspakete zu organisieren. Darüber, welche Funktionalität<br />

man entwickelt und wie man die Qualität – gerade auch interdisziplinär<br />

– sicherstellt, sagt Scrum nichts aus. Ob das Anforderungsmanagement<br />

professionell betrieben wird oder nicht, das<br />

bleibt der jeweils eigenen Entwicklungsmethodik überlassen. Und<br />

genau hier liegt das größte Know-how. WSCAD unterstützt Kunden<br />

bei der Definition interdisziplinärer Arbeitsweisen – und wir liefern<br />

die dafür erforderlichen Werkzeuge. Die richtigen Tools sind die Voraussetzung<br />

für disziplinübergreifendes <strong>Engineering</strong>, dem Herzstück<br />

im <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>. Wir haben in unserer Software einen<br />

integrativen Ansatz, der intrinsisch, im innersten Kern, unterschiedliche<br />

Gewerke wie zum Beispiel Elektrik, Verfahrenstechnik, Schaltschrankbau<br />

und Gebäudeautomatisierung miteinander verknüpft.<br />

develop 3 : Blickt man konkreter auf die in Frage kommenden IT-<br />

Tools, stellt sich schnell die Frage, ob sich alle Aspekte des zu<br />

entwerfenden Produkts innerhalb einer umfassenden PLM-Lösung<br />

abbilden lassen oder ob eher ein sogenannter föderativer<br />

Ansatz sinnvoll ist – sprich das Zulassen mehrerer aufgabenspezifischer<br />

Tools (auch verschiedener Hersteller!) und die<br />

übergeordnete Zusammenführung in einer Art Verwaltungstool.<br />

Welchen der beiden Ansätze bevorzugen Sie?<br />

Zein: Die Ansätze, bei denen ein großes Tool alles beherrscht, stammen<br />

aus den 80er Jahren. Sie sind allesamt gescheitert. Es gibt kein<br />

allumfassendes Werkzeug, das die Belange der mechanischen Konstruktion,<br />

der Software und der elektrischen oder elektronischen<br />

Entwicklung abdecken könnte und dabei den disziplinübergreifenden<br />

Ansatz auch noch unterstützt. Es ist vollkommen illusorisch, an<br />

so etwas zu glauben. Daher ist es viel sinnvoller, die optimalen Werkzeuge<br />

der einzelnen Disziplinen mit einem gesamtheitlichen, föderativen<br />

Ansatz zu verbinden. Das könnte ein PLM-System sein, in dem<br />

man <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> so abbildet, dass unterschiedliche Gewerke<br />

mit ihren eigenen Software-Tools arbeiten können. Das PLM-<br />

System muss in der Lage sein, die Methodik des System-<strong>Engineering</strong>s<br />

und der Prozesse in Einklang zu bringen. Für uns als E-CAD-<br />

Hersteller heißt das: vollkommene Offenheit zu anderen Systemen.<br />

Das bringt unseren Kunden maximalen Nutzen, wenn es um die Implementierung<br />

disziplinübergreifender Ansätze geht. Genau diese<br />

Strategie verfolgt WSCAD konsequent.<br />

co<br />

30 develop 3 systems engineering 01 2015


PLM-ANBIETER ZUM SYSTEMS ENGINEERING<br />

MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Bild: WSCAD


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

AUS DER FRACHGRUPPE SE<br />

Beim Startschuss der Fachgruppe <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong> (v.l.n.r.): Martin Kannegiesser<br />

(Geschäftsführender Gesellschafter<br />

Herbert Kannegiesser GmbH<br />

und Ehrenpräsident Gesamtmetall),<br />

Matthias Knoke (Leiter Virtuelle Produktentstehung,<br />

Miele & Cie. KG), Dr.<br />

Eberhard Niggemann (Vorstand OWL<br />

Maschinenbau und OWL ViProSim),<br />

Dr. Peter Ebbesmeyer (Projektleiter<br />

Transfer, it's OWL Clustermanagement<br />

GmbH), Dr. Lydia Kaiser (Gruppenleiterin<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>, Fraunhofer<br />

IPT Projektgruppe Entwurfstechnik<br />

Mechatronik) und Philippe Bartissol<br />

(Vice President Industrial Equipment,<br />

Dassault Systèmes)<br />

Bild: it’s OWL<br />

Ziele der Fachgruppe <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> im Spitzencluster it’s OWL<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> für den Mittelstand<br />

Kontinuierlich wollen wir an dieser Stelle über die Entwicklungen der Fachgruppe <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

im Spitzencluster it’s OWL berichten. Zum Einstieg fassen wir noch einmal die Motivation<br />

für die Gründung der Fachgruppe zusammen und erläutern, warum insbesondere der Maschinenund<br />

Anlagenbau von <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> profitieren kann – wenn spezifisch an die Anforderungen<br />

dieser Branche angepasste Methoden und Tools verfügbar sind.<br />

„Nur gemeinsam und in einem ständigen Erfahrungsaustausch können<br />

wir <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> in den Maschinenbau bringen“, sagte<br />

Martin Kannegiesser anlässlich der Gründungsveranstaltung der<br />

Fachgruppe <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (siehe Kasten) bei Kannegiesser<br />

in Vlotho im August 2014. Hauptziel der Fachgruppe ist es – zusätzlich<br />

zu den zahlreichen Innovations- und Forschungsprojekten des<br />

Clusters – den Mittelstand fit für die Herausforderungen der<br />

Produkt entstehung von morgen zu machen; natürlich auf Basis von<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (SE). Um dieses Ziel zu erreichen, wurden verschiedene<br />

Arbeitskreise eingerichtet. Die Breite des SE-Ansatzes<br />

kann so in handhabbaren und überschaubaren Handlungsfeldern<br />

zielgerichtet bearbeitet werden. Die Schwerpunktthemen der Fachgruppe<br />

spiegeln sich in vier Arbeitskreisen wider:<br />

Anforderungs-<strong>Engineering</strong><br />

Methoden: Model-Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

Soft Facts | Organisation | Kommunikation<br />

Werkzeuge | Datenmanagement<br />

Die Zusammenarbeit in der Fachgruppe ist so organisiert, dass es<br />

für jeden Arbeitskreis einen Paten aus dem Teilnehmerkreis der Unternehmensvertreter<br />

gibt, der durch einen wissenschaftlichen Begleiter<br />

der Fraunhofer-Projektgruppe Entwurfstechnik Mechatronik<br />

unterstützt wird. Dieser Modus ermöglicht eine Konzentration auf<br />

die Bedarfe der Praxis unter Berücksichtigung aktueller Entwicklungen<br />

im SE, die durch ein kontinuierliches Themenfeld-Monitoring<br />

von Fraunhofer identifiziert werden. Gemeinschaftlich werden auf<br />

diese Weise disziplinübergreifende Methoden für die Entwicklung<br />

von intelligenten technischen Systemen diskutiert und angepasst,<br />

um sie in einem weiteren Schritt in die Produktentstehung des Maschinen-<br />

und Anlagenbaus zu integrieren.<br />

Spezifika des Maschinen- und Anlagenbaus im Blick<br />

Das Paradigma des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s findet seit Jahrzehnten in<br />

der Luft- und Raumfahrt und der Verteidigungsindustrie Anwendung,<br />

hat sich dort durchgesetzt und wird auch kontinuierlich weiterentwickelt.<br />

Normen wie die ISO 15288 „<strong>Systems</strong> and software<br />

engineering – System life cycle processes“ und Handbücher wie<br />

beispielsweise das INCOSE SE-Handbook beschreiben die Anwendung<br />

detailliert, wobei der Fokus meist auf den oben genannten<br />

Branchen liegt. „<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> ist doch nur etwas für den<br />

Bau von Raketen und Raumschiffen“, ist deswegen ein oft zu hörender<br />

Einwand. Dabei wird übersehen, dass auch die Fahrzeugindustrie<br />

das große Potential hinter SE in Bezug auf entscheidende Wettbewerbsvorteile<br />

in der globalisierten Welt erkannt hat.<br />

32 develop 3 systems engineering 01 2015


AUS DER FRACHGRUPPE SE<br />

MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Herausforderungen in der Produktentstehung<br />

Zu dieser Rubrik<br />

INFO<br />

Der Bedarf für <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> ist erkannt, um insbesondere Schnittstellenvielfalt<br />

und Interdisziplinarität in den Griff zu bekommen<br />

Grafik: Fachgruppe SE<br />

Gegründet im Rahmen des Spitzenclusters it's OWL – Intelligente<br />

Technische Systeme OstWestfalenLippe (der Spitzencluster<br />

ist das größte deutsche Zukunftsprojekt in den<br />

Themenfeldern Industrie 4.0 und <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>), will<br />

die Fachgruppe <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (Fachgruppe SE) das<br />

SE in die Praxis des Maschinenbaus bringen. Die Fachgruppe<br />

wird gemeinsam von den Partnern<br />

Fraunhofer IPT – Projektgruppe Entwurfstechnik Mechatronik,<br />

OWL Maschinenbau e.V.,<br />

OWL ViProSim e.V.,<br />

Dassault Systèmes und der<br />

Gesellschaft für <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> e.V. (GfSE)<br />

organisiert. Im Rahmen dieser Rubrik berichtet die Fachgruppe<br />

SE fortlaufend über aktuelle Entwicklungen und<br />

den Stand der Umsetzung von SE-Projekten.<br />

www.ipt.fraunhofer.de/mechatronik<br />

Aktuell ist ein starkes Interesse an SE auch in anderen Branchen zu<br />

erkennen. Was zunächst auf den Automobilbau beschränkt war,<br />

nimmt seit einiger Zeit auch im Maschinen- und Anlagenbau Fahrt<br />

auf. Die Gründe dafür sind die zunehmende Produkt- und Prozesskomplexität<br />

bedingt durch den Wandel von rein mechanischen Systemen<br />

hin zu hochvernetzten Systemen im Sinne von Industrie 4.0.<br />

Ebenso erfordert die Veränderung der unternehmerischen Wertschöpfungsstrukturen<br />

hin zu kurzlebigen Broker-Netzwerken eine<br />

Auseinandersetzung mit dem SE. Da im Maschinen- und Anlagenbau<br />

bislang nur wenige Unternehmen Erfahrung mit SE sammeln<br />

konnten, stellt das die Branche vor enorme Herausforderungen – zumal<br />

die Investitionsbarriere im Vergleich zum wahrgenommenen<br />

Nutzen zu hoch scheint.<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> im Maschinen- und Anlagenbau muss deswegen<br />

anders ausgestaltet sein als SE in großen Weltkonzernen: Die<br />

organisatorischen Rahmenbedingungen, die IT-Infrastruktur und die<br />

Hintergrund<br />

DAZU<br />

Steigende Komplexität, verstärkte Interdisziplinarität und zunehmend<br />

verteilte Wertschöpfung erfordern neue Ansätze für die<br />

Produktentstehung – auch im Maschinen- und Anlagenbau. <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong> (SE) hat das Potenzial, diesen Anforderungen<br />

gerecht zu werden. Bei SE geht es um eine ganzheitliche systemorientierte<br />

Herangehensweise, die die etablierten Methoden und<br />

Vorgehensmodelle der Fachdisziplinen sinnvoll ergänzt. Diese<br />

müssen von der Produktidee bis zum Produktionsbeginn miteinander<br />

das System gemeinsam planen und entwickeln. Nur interdisziplinäre<br />

Teams können mechatronische Systeme – die<br />

Symbiose von Mechanik, Elektronik/Elektrotechnik, Reglungsund<br />

Softwaretechnik – realisieren.<br />

Mitarbeiterzahlen sind in mittelständischen Unternehmen nicht für<br />

den zweifelsfrei arbeitsintensiven Ansatz ausgelegt. Da die Produkte<br />

der Branche in der Regel auftragsbezogen entwickelt und produziert<br />

werden, hat das umso mehr Gewicht. Entscheidend ist deshalb,<br />

dass die SE-Methoden und -Werkzeuge an die Bedürfnisse<br />

dieser Branche angepasst werden.<br />

Nutzen erkannt – Umsetzung angestrebt<br />

Bei einem ersten intensiveren Arbeitstreffen Anfang November<br />

2014 auf der FMB – Zuliefermesse Maschinenbau in Bad Salzuflen<br />

wurden die Teilnehmer der Fachgruppe nach den größten Herausforderungen<br />

in der Produktentstehung befragt (siehe Grafik). Die<br />

Ergebnisse der Befragung lassen erkennen, dass man die Zeichen<br />

der Zeit und den Bedarf für SE erkannt hat – und nun aktiv mit der<br />

Fachgruppe SE angehen wird. Eines der Kernziele dabei ist, die hohe<br />

Anzahl an Schnittstellen, resultierend aus der zunehmend arbeitsteiligen<br />

Entwicklung komplexer Systeme, in den Griff zu bekommen.<br />

Nur eine lückenlose Beherrschung der Schnittstellen ermöglicht<br />

eine erfolgreiche Produktentstehung – so der Tenor.<br />

Der von der Fachgruppe SE eingeschlagene Weg zeigt in diese Richtung.<br />

Aufbauend auf der Definition erster Ziele und Themenstellungen<br />

sind bereits Folgeveranstaltungen geplant. Und zur Intensivierung<br />

der Zusammenarbeit auch über die jeweils persönlichen Treffen<br />

hinaus sind kurze Online-SE-Tutorials für die Teilnehmer der<br />

Fachgruppe geplant – damit das Thema noch mehr an Fahrt gewinnt.<br />

Denn einig ist man sich bezüglich des Ziels, das Dr. Eberhard<br />

Niggemann so zusammenfasst: „<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> ist die Voraussetzung<br />

dafür, dass der mittelständische Maschinenbau in<br />

Deutschland international wettbewerbsfähig bleibt.“<br />

Die Autoren:<br />

Dr. Roman Dumitrescu leitet die Fachgruppe SE und ist Abteilungsleiter<br />

Produktentstehung, Alexander A. Albers wissenschaftlicher<br />

Mitarbeiter in der Fraunhofer-Projektgruppe Entwurfstechnik<br />

Mechatronik des Fraunhofer IPT in Paderborn<br />

develop3 systems engineering 01 2015 33


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

AUS DER<br />

Ausgewählte Aktivitäten und Initiativen der GfSE – ein Überblick<br />

Know-how-Netzwerk zum Mitmachen<br />

Die Gesellschaft für <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (GfSE) bietet mit einer Reihe von Veranstaltungen allen<br />

Interessierten die Gelegenheit, sich über das Thema <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (SE) zu informieren und<br />

mit Anwendern verschiedenster Branchen auszutauschen. Nachfolgend ein Überblick zum Jahresprogramm<br />

und ein Bericht des GfSE-Workshops 2015, der im Februar stattfand.<br />

Das Portfolio der GfSE ermöglicht einen zielgerichteten Zugang<br />

zu relevantem SE-Wissen – über das gesamte Jahr. Dabei richtet<br />

es sich nicht nur an Experten, sondern vor allem auch an Neulinge.<br />

Besonders stark: Die einzelnen Aktivitäten sind ehrenamtlich<br />

von Mitgliedern der GfSE geplant und durchgeführt. Weitere Aktivitäten,<br />

wie etwa Webinare, sind in Planung.<br />

Tag des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> – TdSE<br />

Die Veranstaltung TdSE ist die deutschsprachige Plattform für Anwender,<br />

Entwickler und Forscher im Feld des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s<br />

(SE). Die dreitägige Veranstaltung bietet inzwischen über 200 Teilnehmern<br />

und 16 Ausstellern Möglichkeiten zum Erfahrungsaustausch,<br />

zur Weiterbildung und zur intensiven Diskussion. Neben<br />

spannenden Keynotes und Anwender- und Forschungsbeiträgen<br />

bieten das Tool Vendor Project, Tutorials, Elevator Pitches, World Cafés<br />

und der Studienpreis einen abwechslungsreichen Rahmen.<br />

Veranstaltungsdatum 2015: 11. bis 13. Nov. 2015 in Ulm<br />

SE-BPC – Industriekreis der GfSE<br />

Der SE-BPC ist ein Industriearbeitskreis der GfSE und eine Kommunikationsplattform<br />

von Anwendern aus verschiedenen technischen<br />

Branchen der D-A-CH-Region – OEMs und Zulieferern aus<br />

Die Autoren:<br />

Christian Tschirner ist Bereichsleiter Kommunikation & Veran -<br />

staltungen, Sven-Olaf Schulze Vorsitzender der GfSE<br />

den Branchen Automotive, Rail- und Nutzfahrzeuge, Maschinenund<br />

Anlagenbau, Aerospace sowie Medizintechnik. Gemeinsam<br />

werden Produkte und Herangehensweisen erarbeitet, die für die<br />

tägliche Arbeit einen direkten Nutzen stiften – ausgewählte Ergebnisse<br />

werden veröffentlicht.<br />

Veranstaltungsdatum: 2 Mal jährlich (Sommer/Winter)<br />

360°-Forum<br />

Das 360°-Forum bietet Fachwissen von Experten für alle Interessierten.<br />

Anhand praktischer Beispiele aus der Industrie werden in Einzelvorträgen<br />

Einblicke in aktuelle Ansätze wie etwa das Model-Based<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (MBSE) gegeben. Das regt zur intensiven<br />

Diskussion im sich anschließenden Forum an. Die 360°-Foren werden<br />

zu unterschiedlichen Themen verteilt über das Jahr angeboten.<br />

Das Besondere: Gastgeber ist im Regelfall ein Unternehmen mit besonderem<br />

Interesse an der im Forum adressierten Fragestellung.<br />

Veranstaltungsdatum: bedarfsorientiert über das Jahr verteilt<br />

Lokale <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> GetTogether<br />

Die Mitglieder der GfSE verteilen sich über den gesamten deutschsprachigen<br />

Raum und sind berufsbedingt viel unterwegs. Dennoch<br />

haben sich lokale Aktivitäten in Hamburg, München und Paderborn<br />

entwickelt, die unter dem Begriff „GetTogether“ zusammengefasst<br />

werden – im Prinzip ein moderner Stammtisch. Die Stammtische werden<br />

über die Xing-Gruppe der GfSE organisiert und angekündigt.<br />

Veranstaltungsdatum: etwa 4 Mal jährlich je Region<br />

34 develop 3 systems engineering 01 2015


Prof. Hanno Weber,<br />

Prorektor Hochschule Pforzheim<br />

„Die Analyse beherrschen<br />

wir, aber das<br />

Wissen über die Synthese<br />

fehlt noch.“<br />

Anwendungen Seite 64<br />

Was genau ist<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>?<br />

Methoden Seite 38<br />

Die Sicht der PLM-<br />

Anbieter im Überblick<br />

Unternehmen ab Seite 16<br />

Titelstory Seite 50<br />

AUS DER GFSE<br />

MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

Bild: GfSE<br />

Die Teilnehmer des<br />

GfSE-Workshops 2015<br />

hatten Gelegenheit,<br />

sich intensiv in verschiedenen<br />

Diskussionen<br />

zum Thema <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong> auszutauschen<br />

01 2015<br />

Interdisziplinäre Produktentwicklung in der Praxis<br />

Zu dieser Rubrik<br />

TIPP<br />

Die Gesellschaft für <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (GfSE) e.V. als<br />

deutsches Chapter des International Council on <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong> (INCOSE) ist seit 1997 die größte deutschsprachige<br />

Interessensvertretung rund um das Thema <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong>. In der Rubrik „Aus der GfSE“ berichten<br />

wir regelmäßig über aktuelle Aktivitäten und Initiativen.<br />

Mitglieder der GfSE erhalten die develop 3<br />

systems engineering digital im Rahmen<br />

Hochflexibel per<br />

Teamwork und<br />

Durchgängigkeit<br />

ihrer Mitgliedschaft über den Newsletter der<br />

GfSE. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, ein<br />

Printabonnement zum ermäßigten Mitgliederpreis<br />

zu beziehen. Angaben zu Verfahren und<br />

Gutscheincode finden sich ebenfalls im News -<br />

letter der GfSE.<br />

Tool Vendor Project<br />

Es gibt in den letzten Jahren immer mehr Werkzeuge, die sich mit<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> beschäftigen. Die Ansätze sind nicht immer<br />

leicht zu verstehen. Hier setzt das Tool Vendor Project (TVP) an, an<br />

dem sich inzwischen alle bekannten Tool-Vendoren engagiert beteiligen.<br />

Anhand eines einheitlichen Anwendungsbeispiels präsentieren<br />

die Hersteller detailliert die Arbeitsweise und Schwerpunkte ihrer<br />

Software.<br />

Veranstaltungsdatum: Im Rahmen des TdSE<br />

Nordic SE Tour (NOSE)<br />

Dieses „4-Orte-Event“ wird gemeinsam vom deutschen, schwedischen,<br />

dänischen und finnischen INCOSE-Chapter organisiert. Die<br />

NOSE-Tour ist nicht auf eine bestimmte Branche eingeschränkt,<br />

sondern ein Forum für alle <strong>Systems</strong> Engineers und andere Interessierte.<br />

Das Spannende: An vier Tagen präsentieren in vier Städten<br />

(Deutschland: Hamburg) sogenannte Tour Speaker ihre Ideen, Arbeiten<br />

und Konzepte. Das Programm wird dann jeweils durch Local<br />

Speaker erweitert.<br />

Veranstaltungsdatum: 1. bis 4. Juni 2015<br />

Rückblick: Der jährliche GfSE-Workshop<br />

Das Pendant zum Internationalen Workshop der INCOSE in den<br />

USA ist der GfSE-Workshop in Hannover, quasi der „National Workshop“.<br />

Jedes Jahr im Februar treffen sich gut 40 Teilnehmer, um an<br />

zwei Tagen eine Aufgabe oder Recherche anzugehen. In der Gruppe<br />

werden greifbare Ergebnisse erarbeitet, die auch Dritten zur Verfügung<br />

stehen – also ohne Non-Disclosure-Agreements oder ähnliches.<br />

Den Teilnehmern bietet der Workshop die Möglichkeit, sich<br />

Wissen oder Fähigkeiten zu erarbeiten, die im Tagesgeschäft direkt<br />

angewendet werden können. In der Gemeinschaft werden Fragen<br />

schneller gelöst und ein Netzwerk zu Gleichgesinnten aufbaut.<br />

Anlässlich des 2015er Workshops vom 12. bis 13. Feb. 2015 standen<br />

vier spannende Themen auf der Agenda, deren Ergebnisse hier<br />

nun kurz vorgestellt werden:<br />

Deutsches Handbuch<br />

Der Büchermarkt bietet viele hervorragende SE-Werke – sie<br />

adressieren jedoch sehr stark die Prozesssicht im <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>.<br />

Es fehlt ein Nachschlagewerk, das sich an interessierte<br />

Neueinsteiger und Experten richtet und dabei den Schwerpunkt<br />

auf Methoden und die hierfür erforderlichen Fähigkeiten legt. Da<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> zudem im Umfeld kostenintensiver Luftund<br />

Raumfahrtsysteme mit langen Lebenszyklen entstanden ist,<br />

sollen in einem neuen Handbuch stärker die Anforderungen des<br />

Maschinen- und Anlagenbaus berücksichtigt werden. Als Ergebnis<br />

des Workshops unter Leitung von Prof. Hanno Weber liegt ein<br />

detaillierter Fahrplan bis zur Veröffentlichung eines deutschen<br />

Handbuchs Ende 2016 vor. Interessierte Co-Autoren werden gesucht<br />

– gerne auch, um die relevanten Methoden anschaulich anhand<br />

von Beispielen darzustellen.<br />

PLM-Datenmodelle und<br />

Anforderungen an Autorenwerkzeuge<br />

Der Workshop „PLM4MBSE“ unter der Leitung von Michael<br />

Pfenning und Uwe Kaufmann beschäftigte sich mit Aspekten der<br />

Integration von MBSE und PLM. Dabei ging es einerseits um die<br />

Ausarbeitung von Anforderungen an die MBSE-Autorenwerkzeuge<br />

der verschiedenen Tool-Vendoren hinsichtlich der Unterstützung<br />

von Entwicklungskollaboration, Modellversionierung, Modellaustausch<br />

und Change Management. Andererseits wurden<br />

auch die notwendigen Anforderungen des MBSE an die Architektur<br />

und Schnittstellen von PLM-Systemen diskutiert. Die Ergebnisse<br />

des Workshops sollen nun in einem Standpunktpapier veröffentlicht<br />

werden.<br />

Funktionale Architektur Hausautomatisierung<br />

Ein schönes Beispiel für die kontinuierliche Weiterentwicklung<br />

von Themen innerhalb der GfSE-Community ist der Workshop<br />

„Funktionale Architektur Hausautomatisierung“, vertreten<br />

durch den Workshopgeber Stephan Dankers. Bereits beim<br />

Workshop 2014 wurde das Beispiel „Hausautomatisierung“ initiiert.<br />

So wurden erste Use Cases erarbeitet, die nun weiter Ver-<br />

develop3 systems engineering 01 2015 35


MENSCHEN & UNTERNEHMEN<br />

AUS DER<br />

Grafik 1: Ausschnitt aus<br />

dem internen Blockdiagramm<br />

(ibd) der Hausautomatisierung<br />

Grafik 2: Ausschnitt aus<br />

den SysML-Modellen<br />

des Workshops Safety<br />

Assessment<br />

Grafiken: GfSE<br />

Kontakt<br />

INFO<br />

wendung finden sollten. Ziel für 2015 waren die Erweiterung<br />

und Detaillierung des existierenden Modells. Aber auch Aspekte<br />

wie Modellqualität und die einfache Anwendbarkeit des Modells<br />

(„Model Usability“) sollten stärker berücksichtigt werden. Als Ergebnis<br />

liegt nun eine mit SysML und dem entsprechenden<br />

Werkzeug digitalisierte Funktionale Architektur vor (Grafik 1).<br />

Dabei zeigt sich zunächst, wie wichtig die beiden Aspekte Modellqualität<br />

und Anwendbarkeit tatsächlich sind: Das alte Modell<br />

war wertvoller Input, musste jedoch überdacht und in Teilen verworfen<br />

werden – echte <strong>Systems</strong>-Engineer-Arbeit! Das Ergebnis<br />

rechtfertigt den Aufwand – Anforderungen, Use Cases und Aktivitäten<br />

wurden stark verfeinert. Dabei wurde insbesondere Wert<br />

auf die Bereiche Klimatisierung, Zugangssteuerung und Entertainment<br />

gelegt.<br />

Safety Assessment – Feuermeldesystem in SysML<br />

System Safety und MBSE ergänzen sich eigentlich hervorragend.<br />

Es hat sich allerdings gezeigt, dass sichere Systeme – im Sinne<br />

funktionaler Sicherheit – nur schwer mit SysML modellierbar sind.<br />

Durch eine geeignete Methodenunterstützung sollen Systemingenieure<br />

und Experten für funktionale Sicherheit in ihrer Arbeit<br />

durch eine Erweiterung der SysML zu einer System Safety Modelling<br />

Language (Sys(S)ML) unterstützt werden. Anhand des Feuermeldesystems<br />

eines Flugzeugs wurden im Workshop die einzelnen<br />

Schritte des Safety Assessments nachvollzogen: Nach einer<br />

Modellierung der Funktionalen Architektur des Feuermeldesystems<br />

– repräsentiert durch Functional-Block-Flow-Diagramme<br />

und eine N2-Matrix – wurden zunächst Fehlerszenarien abgelei-<br />

Gesellschaft für <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> e.V.<br />

München<br />

Tel. +49 89/36036-808<br />

office@gfse.de<br />

www.gfse.de<br />

Hinweis: Interessierte Co-Autoren für das<br />

deutsche Handbuch finden ein Interview mit<br />

Prof. Hanno Weber auf S. 64f in dieser Ausgabe.<br />

tet. Gleichzeitig wurden die relevanten Funktionen den physischen<br />

Bauteilen des <strong>Systems</strong> zugewiesen, gefolgt von der Erstellung<br />

eines Fehlerbaums. Das Beispiel wurde in SysML abgebildet<br />

(Grafik 2) und erste allgemeingültige Vorgehensweisen<br />

zur Modellierung der funktionalen Sicherheit abgeleitet. Projektgeber<br />

Dr. David Endler bewertet den Workshop als vollen Erfolg.<br />

Fortsetzung folgt beim Hamburger GetTogether.<br />

Hinweis:<br />

Weitere Angebote der GfSE, über die wir im Rahmen der Rubrik<br />

„Aus der GfSE“ in kommenden Ausgaben ebenfalls berichten, sind<br />

die Arbeitsgruppen der GfSE und das Zertifizierungsprogramm zum<br />

Certified <strong>Systems</strong> Engineer der GfSE, das zusammen mit dem TÜV<br />

Rheinland etabliert wurde.<br />

36 develop 3 systems engineering 01 2015


Qualifiziert. Belastbar. Ausdauernd.


METHODEN<br />

SE-GLOSSAR<br />

SE-GLOSSAR<br />

Begriffe des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s – Teil 1<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

In Teil 1 unserer Rubrik SE-Glossar widmen wir uns zunächst einer ausführlichen Diskussion des<br />

Begriffs ‚<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>‘ – bis hin zu dem Hinweis, dass der Buchstabe ‚s‘ in ‚<strong>Systems</strong>‘ nicht<br />

ohne Grund am Ende steht. Natürlich geben wir auch Hinweise zu ergänzender Literatur.<br />

Was ist <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>? Der kleinste gemeinsame Nenner<br />

der Fachwelt findet sich in der durch das International<br />

Council on <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (INCOSE) geprägten Definition –<br />

hier in der deutschen Übersetzung:<br />

„Ein interdisziplinärer Ansatz und ein Mittel, die Verwirklichung erfolgreicher<br />

Systeme zu ermöglichen. Der Ansatz zielt darauf, Kundenbedürfnisse<br />

und die notwendige Funktionalität früh im Entwicklungsprozess<br />

zu definieren, die Anforderungen zu dokumentieren und<br />

dann unter Berücksichtigung des Problems in seiner Gesamtheit mit<br />

dem Systementwurf und der Abstimmung mit dem Kunden fortzufahren.<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> betrachtet sowohl die wirtschaftlichen<br />

als auch die technischen Bedürfnisse des Kunden, mit dem Ziel,<br />

ein qualitativ hochwertiges Produkt zu erzeugen, das den Bedürfnissen<br />

der Nutzer gerecht wird.“ (INCOSE)<br />

Aus dieser Definition stechen folgende Begriffe hervor: interdisziplinär,<br />

früh, dokumentieren, gesamtheitlich, wirtschaftlich, technisch<br />

– ein herausforderndes Anforderungsprofil. Die Anzahl und Verschiedenartigkeit<br />

an Beschreibungen zur Entwicklung dieses Verständnisses<br />

lässt dabei keine einheitliche Darstellung in ihrer zeitlichen<br />

Entwicklung zu – wir versuchen es mit einem Ausschnitt.<br />

In der Diskussion bereits seit den 1930ern<br />

Die Ursprünge des modernen <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s liegen in den<br />

1930er Jahren: Die wissenschaftlichen Aspekte haben ihre Wurzeln in<br />

den philosophischen Betrachtungen zur allgemeinen Systemtheorie<br />

nach Bertalannfy. Der Durchbruch in der Praxis unter dem Namen<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> wurde etwa ab den 1940er Jahren bei den Bell<br />

Laboratories erzielt. In den USA wurden die Ansätze anschließend<br />

maßgeblich durch die NASA genutzt und weiterentwickelt. Im<br />

deutschsprachigen Raum wurden ähnliche Konzepte meist unter den<br />

Begriffen Konstruktionssystematik und auch Systemtechnik zusammengefasst.<br />

Grafik 1 zeigt eine Übersicht wesentlicher Meilensteine<br />

des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s – unterschieden nach europäischen Aktivitäten<br />

und US-amerikanischen Ansätzen. Dabei fällt einerseits auf,<br />

dass offenbar die US-Ansätze besser dokumentiert sind. Andererseits<br />

fallen auch die starken Anstrengungen zur Vereinheitlichung des <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong> auf, zum Beispiel durch die ISO/IEC 15288 oder<br />

ISO/IEC 42010 – insbesondere seit Gründung der INCOSE. Auch<br />

wenn diese Initiativen häufig noch intensiv durch die Software-Community<br />

getrieben sind, so sind sie doch besonders wertvoll für die<br />

Kreation allgemeiner technischer Systeme. Ebenso wird deutlich:<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> ist im Prinzip eine eigene Fachdisziplin, die die<br />

Vorgehensweisen der anderen Fachdisziplinen sinnvoll miteinander<br />

verknüpft. Dabei bezieht sich das nicht nur auf die technischen<br />

Fachbereiche, sondern geht weit darüber hinaus. Wie weit dieses<br />

Verständnis reicht, zeigt Grafik 2 – in Anlehnung an den bekannten<br />

<strong>Systems</strong> Engineer Derek Hitchins.<br />

Selbst wenn es also um die Entwicklung eines technischen <strong>Systems</strong><br />

geht, dürfen die Betrachtungsgrenzen nicht zu eng gezurrt sein. Die<br />

ISO/IEC 15288:2008(E) – <strong>Systems</strong> and software engineering – Sys-<br />

Die Geschichte des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s – ein kurzer Rückblick<br />

Grafik 1: Relevante Meilensteine, Projekte und Veröffentlichungen des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s (Auszug)<br />

Grafiken: GfSE<br />

38 develop 3 systems engineering 01 2015


SE-GLOSSAR<br />

SE-GLOSSAR<br />

SAR<br />

SE-GLOSSAR<br />

tem life cycle processes (kurz ISO/IEC 15288:2008) stellt hierzu ein<br />

umfangreiches Repertoire wesentlicher Prozesse zusammen, die<br />

der Arbeit des <strong>Systems</strong> Engineers einen Rahmen geben (siehe Grafik<br />

3). Sie reichen von den Technischen Prozessen hin bis zu Aspekten<br />

des Personal-Managements. Damit diese Prozesse gelebt werden<br />

können, hat sich bis heute in der Luft- und Raumfahrt ein umfangreicher<br />

<strong>Systems</strong>-<strong>Engineering</strong>-Werkzeugkasten entwickelt, der<br />

im Prinzip auch für viele andere Branchen nutzbar ist. Das beginnt<br />

bei einfachen N2-Matrizen zur Darstellung der Abhängigkeiten zwischen<br />

einzelnen Aspekten und geht hin bis zu dem seit geraumer<br />

Zeit diskutierten Model-Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (MBSE) – Begriffe,<br />

die wir in kommenden Ausgaben detailliert vorstellen.<br />

Der kleine Unterschied<br />

Wir möchten noch darauf hinweisen, wie wichtig der kleine Buchstabe<br />

‚s‘ ist. Gemeint ist der Unterschied zwischen <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und System-<strong>Engineering</strong>. Es ist nur ein kleines Detail, aber<br />

mit großen Auswirkungen! Im Sinne des einheitlichen Verständnisses<br />

und der eindeutigen Begriffsbildung sollte gelten:<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> ist fachdisziplinübergreifend. Der Schwerpunkt<br />

liegt auf den Denkweisen, Methoden, Prozessen und Vorgehensweisen<br />

zur Verknüpfung der Aktivitäten in einem Projekt.<br />

Wichtig ist Wissen – aber nicht in der Tiefe eines Fachingenieurs.<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> verbindet die jeweiligen Fachdisziplinen.<br />

System-<strong>Engineering</strong> ist dagegen die Anwendung der spezifischen<br />

Methoden einer Fachdisziplin, wie etwa Konstruktion und<br />

Softwareentwicklung. Hierbei ist das Wissen einer speziellen Disziplin<br />

unabdingbar!<br />

INCOSE und GfSE fördern das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> und bringen es<br />

in die Anwendung!<br />

www.incose.org, www.gfse.de<br />

Die Autoren:<br />

Christian Tschirner ist Bereichsleiter Kommunikation & Veranstaltungen,<br />

Sven-Olaf Schulze Vorsitzender der GfSE<br />

Zu dieser Rubrik<br />

INFO<br />

„In erster Linie geht es um Kommunikation“ – das war der<br />

Titel der Titelstory der ersten Ausgabe der develop 3<br />

systems engineering, die zur SPS IPC Drives 2014<br />

erschien. Tatsächlich wird die Bedeutung von Kommunikation<br />

in Projekten häufig unterschätzt. Projekte sind heute<br />

höchst interdisziplinär und im Regelfall über Zeitzonen,<br />

Kulturkreise und Sprachräume verteilt. Die präzise und<br />

konsistente Verwendung von Begriffen wird somit zur<br />

Schlüsselkompetenz. Eine der ersten Aufgaben des <strong>Systems</strong><br />

Engineers im Projekt ist deshalb die Schaffung eines<br />

Vokabulars, das eine eindeutige Kommunikation fördert.<br />

Zur Unterstützung dieser Aufgabe veröffentlichen wir in<br />

enger Zusammenarbeit mit der Gesellschaft für <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong> (GfSE) e.V. in jeder Ausgabe der develop 3<br />

systems engineering Definitionen zu relevanten<br />

Begriffen des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s; Ausgangspunkt hierfür<br />

ist die deutsche Übersetzung V. 3.2.2 des Handbuchs<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> des International Council on <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong> (INCOSE).<br />

Hinweis: Die hier vorgestellten Definitionen stellen wir<br />

bewusst zur Diskussion – wir freuen uns über Ihr Feedback<br />

dazu per Mail an:<br />

d3.redaktion@konradin.de<br />

Literaturempfehlungen:<br />

[1] Haberfellner, R.; Fricke, E.; Weck, O.; Vössner, S.: <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> – Grundlagen<br />

und Anwendung. Orell Füssli, Zürich, 12., völlig neu bearb. und erw. Auflage,<br />

2012<br />

[2] Hitchins, D.K.: <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> – A 21st Century <strong>Systems</strong> Methodology. John<br />

Wiley, West-Sussex, 2007<br />

[3] International Council on <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (INCOSE): <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> Vision2025,<br />

http://www.incose.org/newsevents/Announcements/docs/incose_se_visi<br />

on_2025.pdf, 2014<br />

[4] Kaffenberger, R.; Schulze, S.-O.; Weber, H.: INCOSE <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> Handbuch,<br />

Version 3.2.2, Carl Hanser Verlag, 2012<br />

Das 5-Ebenen-Modell nach Hitchins<br />

Prozesse der ISO/IEC 15288:2008<br />

Grafik 2<br />

Sozioökonomisches SE: Gegenstand<br />

dieser Ebene ist das Verhältnis<br />

zu den Stakeholdern<br />

Industiebezogenes SE:<br />

Hier steht das globale<br />

Wert schöpfungsnetz<br />

im Fokus<br />

Unternehmens -<br />

bezogenes SE: Die<br />

Aufgabe ist die Optimierung<br />

der Wertschöpfung<br />

unabhänig<br />

von anderen<br />

Unternehmen<br />

Projet SE: Hierunter<br />

fallen Vorgehensweisen<br />

zur Optimierung der<br />

Entwicklung<br />

Produkt SE: Die erste Ebene<br />

betrifft direkt das zu entwickelnde<br />

(optimale) System<br />

Grafik 3<br />

develop3 systems engineering 01 2015 39


METHODEN<br />

MODEL BASED SYSTEMS ENGINEERING<br />

Bilder: AVL List/PTC<br />

Navigationssysteme, Energiemanagement, GPS-Control und Vernetzung bis hin zu Fahrassistenz- und -sicherheitssystemen – im Automobilbereich steigen die<br />

Anforderungen und die Komplexität durch neue Technologien enorm. Insbesondere Antriebsstränge sind heute hochkomplexe mechatronische Systemlösungen,<br />

deren Entwicklung auf die unterschiedlichsten Ziele hin optimiert werden muss<br />

Querblick: Model Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (MBSE) im Automobilbau<br />

Durchgängiges Konzept<br />

mit einem Herz für Kreativität<br />

Wie wichtig der methodische Ansatz des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s ist, zeigt das Beispiel des Entwicklungsdienstleisters<br />

AVL. Um die funktionalen Anforderungen im Umfeld individueller Kundenwünsche,<br />

steigender Variantenzahl, neuer Technologien und der Betrachtung der Wertschöpfungskette<br />

bis hin zum Service abzudecken, schafft das Unternehmen eine Entwicklungsplattform auf Basis<br />

des Model Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s (MBSE). Umsetzen lässt sich dieses <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

nicht zuletzt auf Basis von PLM- und ALM-Bausteinen von PTC.<br />

Die Autorin:<br />

Andrea Drescher ist freie Journalistin in Haibach ob der Donau<br />

Kundenwünsche waren für die Ingenieure des Bereichs Power -<br />

train <strong>Engineering</strong> des Grazer Entwicklungsdienstleisters AVL<br />

List seit jeher der treibende Faktor. Technologische Veränderungen<br />

sowie der Zugang der Kunden zur Entwicklung und die konkreten<br />

Anforderungen an das Produkt treiben die Anforderungen aber nach<br />

oben. „Das wird vor allem in Verbindung mit der seit Jahren steigenden<br />

Zahl an Fahrzeugvarianten deutlich“, berichtet Dirk Denger,<br />

Head of Synergetic Methods and Tools Development. Hinzu kommt:<br />

Standen in der Vergangenheit die Technologie – also das technische<br />

Produkt – bei Verkauf und Entwicklung im Vordergrund, treten immer<br />

mehr Wertschöpfung beziehungsweise die Umsetzung funktionaler<br />

Anforderungen in den Fokus – unter Beachtung von Einsatzgebiet,<br />

Marktsegment sowie den verschiedenen regulatorischen<br />

Randbedingungen. Insbesondere auch Service-Pakete sollen von<br />

Anfang an mitberücksichtigt werden, da in hart umkämpften Märkten<br />

der gesamte After-Sales-Markt eine immer größere Rolle spielt.<br />

„Mit klassischen Vorgehensweisen kommen wir an dieser Stelle<br />

nicht wirklich weiter – für eine Neuausrichtung sind Werkzeuge und<br />

Entwicklungsmethoden ebenso wie die Organisationsstrukturen<br />

und sämtliche Entwicklungsprozesse auf den Prüfstand zu stellen.“<br />

Der der funktionale Fokus über alle Phasen des Entwicklungsprozesses<br />

erhalten bleiben muss, gründete AVL 2010 eigens dafür die<br />

Abteilung ‚<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>‘. Hier werden die Anforderungen<br />

erfasst und die daraus resultierenden Aufgaben auf die einzelnen<br />

Teams übertragen – was sich als sinnvoller Ansatz erwiesen hat, um<br />

die Vernetzung zwischen den Teams zielgerichtet voranzutreiben. In<br />

der interdisziplinären Zusammenarbeit lassen sich Fragen wie „Wel-<br />

40 develop 3 systems engineering 01 2015


MODEL BASED SYSTEMS ENGINEERING<br />

METHODEN<br />

Dirk Denger, Head of Synergetic Methods und<br />

Tools Development, AVL<br />

„Unser Ziel ist der<br />

Aufbau einer durchgängig<br />

integrierten<br />

und gleichzeitig einfachen<br />

Entwicklungsumgebung,<br />

die uns dabei unterstützt,<br />

die Komplexität<br />

der Entwicklungsprozesse<br />

langfristig zu beherrschen.“<br />

Zur SysML<br />

DAZU<br />

Die <strong>Systems</strong> Modeling Language (SysML) ist eine auf der<br />

im Bereich der Softwareentwicklung bewährten Unified<br />

Modeling Language (UML) basierende standardisierte<br />

Sprache für die Beschreibung von komplexen Systemen.<br />

Sie unterstützt<br />

die Modellierung und Bereitstellung von Systemanforderungen<br />

in einem für alle Beteiligten verständlichen<br />

Format,<br />

die Evaluierung und Analyse von Systemen, um Anforderungs-<br />

und Designbelange zu klären beziehungsweise<br />

Alternativen zu prüfen, sowie<br />

die unmissverständliche Kommunikation zwischen den<br />

unterschiedlichen Beteiligten an dem Entwicklungs -<br />

projekt.<br />

Durch die Verwendung von SysML werden Systemanforderungen,<br />

Funktionen, Struktur und Verhalten von Anfang<br />

an zueinander in Beziehung gesetzt, die Integration der<br />

verschiedenen Komponenten wird also bereits zu Beginn<br />

des Entwicklungsprozesses adressiert.<br />

de.wikipedia.org/wiki/<br />

<strong>Systems</strong>_Modeling_Language<br />

der <strong>Systems</strong> Modeling Language (SysML, siehe Kasten) erzeugen<br />

lassen, erlauben die Erfassung der Komplexität und erleichtern<br />

den Informationsaustausch zwischen den Disziplinen. MBSE unterstützt<br />

insbesondere das so genannte ‚Frontloading‘ – sprich das<br />

Ziel, Funktionalität, Betriebsverhalten, technologische und sonstige<br />

Eigenschaften eines Bauteiles oder Produktes so früh wie möglich<br />

im Entwicklungsprozess mit Hilfe digitaler Modelle zu verwirklichen;<br />

ohne Tests mit realen Prototypen durchführen zu müssen. Virtuell<br />

abgesichert lassen sich anstehende Entscheidungen früher treffen,<br />

womit die Entwicklungsprozesse kürzer werden.<br />

Die Nachteile klassischer, das heißt dokumentenzentrierter <strong>Engineering</strong>-Methoden<br />

wie beispielsweise inkonsistente und nicht aktuelle<br />

Dokumente, Brüche zwischen den Entwicklungsphasen und<br />

-beteiligten oder Fehler aufgrund unzureichender Spezifikationswerkzeuge<br />

werden durch MBSE aufgehoben. Die Modelle stellen<br />

den Ausgangspunkt aller Entwicklungsobjekte dar und über die<br />

Durchgängigkeit zwischen den Modellelementen wird sichergestellt,<br />

dass sich Anforderungen und Entscheidungen nachverfolgen<br />

lassen. Die weiterhin notwendige Dokumentation für Kunden<br />

oder Partner kann dabei dennoch jederzeit aus den Modellen aktuell<br />

generiert werden.<br />

Die modellbasierte Spezifikation von Antriebssträngen bei AVL Powertrain<br />

<strong>Engineering</strong> auf Basis der SysML erfolgt auf einer Ebene,<br />

die für alle an der Entwicklung beteiligten Abteilungen nachvollziehche<br />

Funktion wird benötigt, um die Anforderung zu erfüllen?“ oder<br />

„Welche Technologie muss man einsetzen, um diese Funktionen<br />

bereitzustellen?“ wesentlich einfacher beantworten.<br />

„Das Denken in Stücklisten – der Bill of Material oder kurz BOM –<br />

reicht heute bei weitem nicht mehr aus“, verdeutlicht Dirk Denger.<br />

„Die Aufgaben reichen nun von der Entwicklung der klassischen<br />

Baugruppe hin zum funktionalen Modul, bestehend aus Mechanik,<br />

Software und Elektronik, das mit Hilfe sämtlicher verfügbarer Prüfund<br />

Testverfahren so früh wie möglich validiert werden muss.“<br />

Gleichzeitig ist jederzeit ein klarer Bezug zwischen Anforderungen<br />

und Stücklistenstrukturen herzustellen. „Maschinenbauer, Softwareentwickler,<br />

Elektrotechniker bis hin zum Prüfstandstechniker –<br />

agieren alle abteilungsübergreifend, lassen sich die funktionalen<br />

Anforderungen effizient umsetzen.“<br />

Teamübergreifende Zusammenarbeit und der Austausch über<br />

Teamgrenzen hinweg sind also die Schlüsselfaktoren. Die Grundlage<br />

dafür legt nach Ansicht von Denger eine integrierte offene Entwicklungsplattform,<br />

die von allen Disziplinen zeitgleich genutzt und<br />

– noch viel wichtiger – dank eingängiger Modellierungssprache<br />

auch von allen verstanden wird. „Bei AVL haben wir uns für die Einführung<br />

des Model Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s auf Basis der Modelliersprache<br />

SysML entschieden.“<br />

MBSE und SysML als Kernkomponenten<br />

unterstützen auch das Frontloading<br />

Model Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (MBSE) ist ein methodischer<br />

Ansatz, der Mitarbeiter aus allen Bereichen dazu befähigt, den Überblick<br />

über komplexe Systeme zu behalten. Zusammenhänge zwischen<br />

den verschiedenen Disziplinen lassen sich erkennen und es<br />

kann sichergestellt werden, dass die definierten Anforderungen erfüllt<br />

werden. Grundlage des MBSE ist die Arbeit mit digitalen Systemmodellen<br />

– im Gegensatz zur bisherigen traditionell dokumentenzentrierten<br />

Entwicklung. Diese Systemmodelle, die sich etwa mit<br />

develop3 systems engineering 01 2015 41


METHODEN<br />

MODEL BASED SYSTEMS ENGINEERING<br />

Zum Unternehmen<br />

INFO<br />

Bereits 2010 rief AVL die Abteilung <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong><br />

ins Leben, um die Vernetzung zwischen den einzelnen<br />

Teams zu fördern<br />

AVL ist spezialisiert auf Entwicklung, Simulation und Prüftechnik<br />

von Antriebssystemen für Pkw, Lkw und Großmotoren<br />

– sei es auf der Straße, Schiene oder im Wasser<br />

bis hin zu Anwendungen in der Landwirtschaft oder in<br />

Kraftwerken. Weltweit aufgestellt mit der Firmenzentrale<br />

in der Steiermark, versteht sich das Unternehmen als ‚One<br />

Partner‘ seiner Kunden, der überall auf der Welt und gemeinsam<br />

mit dem Auftraggeber genau die Antriebsstranglösung<br />

entwickelt, die benötigt wird. Berücksichtigt werden<br />

dabei neben Leistung, Komfort, Herstellbarkeit, Gewicht<br />

oder Zuverlässigkeit auch Vorgaben, die in den Bereichen<br />

Recyclingfähigkeit, Energieeffizienz, Nachhaltigkeit<br />

oder Emissionen angesiedelt sind.<br />

www.avl.com<br />

bar ist. Erste Berührungen mit SysML gab es bereits 2006, doch<br />

fand zu diesem Zeitpunkt das Konzept im Unternehmen noch keine<br />

Akzeptanz. Durch die strategische Entscheidung für den Einsatz dieser<br />

Sprache werden heute aber die verschiedenen Blickwinkel der<br />

Disziplinen und Abteilungen zusammengeführt. Unterschiedliche<br />

Sichten im Entwicklungsprozess werden abgedeckt und vor allem<br />

virtuelle und reale Welt miteinander verknüpft.<br />

Eine Kommunikationsplattform<br />

für multidisziplinäre Entwicklungsteams<br />

„Innerhalb der nächsten Jahre werden wir die Produktentwicklung<br />

und das <strong>Engineering</strong> auf diesen Ansatz umstellen“, fährt Dirk Denger<br />

fort, der mit seinem Team an einer entsprechend durchgängigen<br />

Entwicklungsumgebung arbeitet. Diese soll Informationen auf Basis<br />

einer Kommunikationsplattform für multidisziplinäre Entwicklungsteams<br />

bereitstellen und gleichzeitig schlanke agile Prozesse unterstützen<br />

– vor allem Freiräume bieten, um kreativ und produktiv zu<br />

sein. Denn nicht zuletzt sind hochmotivierte Mitarbeiter die Grundlage<br />

einer erfolgreichen Zusammenarbeit. Das ist umso wichtiger<br />

angesichts der Erkenntnis, dass die Summe der besten Teillösungen<br />

nicht zwangsläufig zur besten Gesamtlösung führt. MBSE, SysML<br />

und Frontloading machen diese Abhängigkeiten von Anfang an<br />

deutlich.<br />

Mit der Entscheidung für die Methodik liegen damit auch die Anforderungen<br />

an die Bausteine dieser zukünftigen Entwicklungsplattform<br />

fest. Dabei spielt das Informationsmanagement eine tragende<br />

Rolle. „Zu wissen, wie man Wissen und die Prozesse managen kann<br />

– wie man Wissen generiert, transferiert und transformiert, um es<br />

punktgenau zur Verfügung zu stellen, wenn es benötigt wird – all<br />

das sind Aufgaben, die man automatisieren muss, um effizient zu arbeiten“,<br />

betont Dirk Denger. „Werkzeuge wie die PLM-Lösung<br />

Windchill oder die ALM-Lösung Integrity von PTC sind dabei für uns<br />

unverzichtbar.“ Schon heute hat AVL damit einen hohen Automatisierungsgrad<br />

erreicht.<br />

Windchill für das Product Lifecycle Management (PLM) adressiert<br />

die Aufgaben im Produktdatenmanagement und sorgt insbesondere<br />

für die konsistente Handhabung der Stücklistenstrukturen.<br />

Es verwaltet und referenziert produktbezogene Inhalte einschließlich<br />

M- und E-CAD, Dokumenten und Software und bietet so einen<br />

transparenten Überblick über sämtliche Entwicklungsinhalte.<br />

Integrity für das Application Lifecycle Management (ALM) ermöglicht<br />

das Anforderungsmanagement von Software und physikalischen<br />

Elementen – und setzt dazu auf Windchill auf und managt<br />

die verschiedensten Software- und Hardwareanforderungen jedes<br />

Antriebsstranges. Dies umfasst auch die gesamte Änderungskontrolle<br />

sowie die Anpassung von Anforderungen an spezifische<br />

Produktstrukturen und Konstruktionsinhalte. Auch die Zuordnung<br />

von Anforderungen und Spezifikationen zu Arbeitspaketen<br />

sowie deren Verteilung im Prozessablauf erfolgen auf diese<br />

Weise zentral. Aufgrund der Verfolgbarkeit zwischen Kunden-,<br />

Markt- und technischen Anforderungen kann man deren Einhaltung<br />

während der Entwicklung jederzeit überprüfen.<br />

Die PTC-Lösungen unterstützen AVL bei dem Ziel der Umsetzung einer<br />

durchgängig integrierten und gleichzeitig einfachen Entwicklungsumgebung,<br />

um die Komplexität der Entwicklungsprozesse<br />

langfristig zu beherrschen. „Sie tragen schon heute wesentlich zum<br />

Erfolg unserer <strong>Engineering</strong>-Dienstleistung bei“, so Dirk Denger abschließend.<br />

„Ich freue mich daher auf die weitere Zusammenarbeit<br />

auf dem Weg in Richtung Industrie 4.0.“<br />

co<br />

Anmerkunen der Redaktion:<br />

[1] Dirk Denger ist Mitglied der GfSE<br />

[2] Welche Bedeutung PTC dem Thema <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> beimisst, lesen Sie auf<br />

S. 26f im Beitrag „Ein erfolgsentscheidender Imperativ“ in dieser Ausgabe<br />

42 develop 3 systems engineering 01 2015


KOMMUNIKATION/SECURITY<br />

ANWENDUNGEN<br />

Gezielte Angriffe höherer<br />

Qualität erfolgen häufig<br />

über einen initialen Einstieg<br />

im Bürobereich<br />

Bilder: Innominate<br />

Sicherheitskonzepte können nicht im Nachgang eingeführt werden<br />

Security-Anforderungen für Industrie 4.0<br />

Der Begriff Industrie 4.0 prägt die aktuelle Diskussion in der Automatisierungstechnik. Industrie<br />

4.0 zielt auf die weitere Steigerung von Effizienz und Flexibilität durch eine vollständige IT-Durchdringung<br />

aller Schritte entlang der Wertschöpfungsketten sowie im Lebenszyklus der Produkte ab.<br />

Dies beginnt beim Design und geht über Auftragsbearbeitung und Produktion bis zum Service. Die<br />

Informationssicherheit stellt dabei eine grundlegende Herausforderung dar.<br />

Der Übergang von handwerklicher Einzelanfertigung zur industriellen<br />

Massenfertigung ist in mehreren Schritten erfolgt, die<br />

jeweils die Stückkosten des einzelnen Produkts gesenkt und die<br />

Qualität erhöht haben. Dies ist jedoch häufig nur zu Lasten der Flexibilität<br />

möglich gewesen, da die Aufwände zur Fertigungsvorbereitung<br />

sich nur bei höheren Stückzahlen amortisieren.<br />

Ziele und Konzepte<br />

Industrie 4.0 zielt auf die weitere Steigerung von Effizienz und Flexibilität<br />

durch eine vollständige IT-Durchdringung aller Schritte entlang<br />

der Wertschöpfungsketten sowie im Lebenszyklus der Produkte<br />

ab. Dies beginnt beim Design und geht über Auftragsbearbeitung<br />

und Produktion bis zum Service. Einzelne Branchen zeigen bereits<br />

auf, in welche Richtung sich die industrielle Fertigung entwickeln<br />

könnte. Im Bereich der Kommunikation verlieren die Anbieter von<br />

Kommunikationswegen an Bedeutung zugunsten der Anbieter von<br />

Inhalten und Diensten. PCs und klassische Notebooks mit Programmen<br />

verlieren gegen Tablets und Apps. Car-Sharing ersetzt den klassischen<br />

Besitz eines PKWs.<br />

Aus der IT sind entsprechende Trends sichtbar. Zum einen wird<br />

Hard- durch Software ersetzt. Anstelle dedizierter Server werden virtuelle<br />

Server eingesetzt, die dafür notwendige Hardwareumgebung<br />

wird durch „Software Defined-Lösungen“ weiterentwickelt. Zum<br />

anderen finden diese Änderungen nicht nur in der eigenen IT statt<br />

(Private Cloud), sondern werden auch durch externe Dienste im Sinne<br />

des klassischen Cloud-Computing ergänzt oder ersetzt. Allen diesen<br />

Beispielen gemein ist die Verschiebung in Richtung von Inhalten<br />

und Diensten zulasten des klassischen Besitzes von physischen Objekten.<br />

Kauft man zukünftig noch Stanzmaschinen und Werkzeuge oder nur<br />

gestanzte Löcher? Bietet dies der Maschinenbauer selber oder ein<br />

spezialisierter Dienstleister an? Sinkt der Preis, wenn man dem Anbieter<br />

Condition Monitoring zur Optimierung erlaubt? Welche Daten<br />

werden dabei gesammelt, wo werden diese gelagert und wem gehören<br />

sie? Im Sinne eines Industrie-4.0-Netzes sind die dabei Beteiligten<br />

häufig gleichzeitig sowohl Zulieferer als auch selbst Kunden<br />

oder Betreiber. Informationen über Eigenschaften von Produkten,<br />

Konstruktionsdaten, Software, Preise und Zustandsdaten sind daher<br />

zukünftig in horizontaler Richtung über Unternehmensgrenzen hinaus<br />

auszutauschen.<br />

Um Produkte auch in kleiner Stückzahl effizient fertigen zu können,<br />

muss die Fertigungsvorbereitung pro Variante minimiert werden.<br />

Hierzu müssen sich die Fertigungssysteme im Wesentlichen selbst<br />

konfigurieren und an das Produkt anpassen. Das Produkt muss hierzu<br />

vollständig digital vorliegen. Dies erfordert die Digitalisierung des<br />

gesamten Lebenszyklus von der Produktidee bis zu Service und Außerbetriebnahme.<br />

develop3 systems engineering 01 2015 43


ANWENDUNGEN<br />

KOMMUNIKATION/SECURITY<br />

Um das Produkt vollständig<br />

digital zu erfassen, ist die<br />

Digitalisierung des gesamten<br />

Lebenszyklus von der Produktidee<br />

bis zu Service und<br />

Außerbetriebnahme<br />

erforderlich<br />

Folgerungen für die Informationssicherheit<br />

Die Bedeutung von Wissen, Konzepten und Daten, des Intellectual<br />

Property, das die Produkte und Prozesse ausmacht, wird entsprechend<br />

der Digitalisierung zunehmen. Das vollständig digitale Produkt<br />

ist effektiv und effizient, es wird aber auch genauso einfach kopierbar.<br />

Was einmal aus dem 3D-Drucker kommt, könnte auch<br />

mehrfach gedruckt werden.<br />

Lieferketten, bei denen Zulieferungen automatisch bestellt werden,<br />

können bei Missbrauch einen hohen Schaden hervorrufen. Teile der<br />

Effizienz von Industrie 4.0 rühren daher, das bisher zentrale ERP-<br />

Systeme durch autonome verteilte Systeme ersetzt werden, die<br />

dann aber das gleiche Schutzniveau benötigen. Umgekehrt lassen<br />

sich aus gesammelten Daten über bestellte oder gelieferte Komponenten<br />

oder durch die Auswertung von Betriebsdaten, die beim<br />

Condition Monitoring anfallen, viele Informationen über die laufende<br />

Fertigung bis hin zu möglichen Rückschlüssen auf die wirtschaftliche<br />

Lage eines Kunden oder Lieferanten ziehen.<br />

Aktuelle Lage: Industrie 3.0<br />

Aktuelle Erhebungen zur IT-Sicherheit in der Fabrikautomation, etwa<br />

durch den VDMA, zeigen eine unbefriedigende Lage. Nur in etwa<br />

der Hälfte der Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus sind<br />

die einschlägigen Standards bekannt, in lediglich einem Drittel der<br />

Unternehmen sind Maßnahmen umgesetzt. Gleichzeitig geben<br />

29 % der Unternehmen an, selbst schon von durch Security-Vorfälle<br />

hervorgerufenen Produktionsausfällen betroffen gewesen zu<br />

sein.<br />

Die Vernetzung industrieller Anlagen mittels Industrial Ethernet erfolgte<br />

in einer rapiden Entwicklung der letzten Jahre. Das Thema IT-<br />

Security hat dabei eine untergeordnete Rolle gespielt, da in vielen<br />

Fällen davon ausgegangen wurde, dass die Fertigungsnetze gar<br />

nicht oder nur in sehr geringer Form mit externen Netzen gekoppelt<br />

würden. In der Praxis zeigt sich, dass viele Fabriknetze bereits heute<br />

mit dem Internet gekoppelt sind. Hierbei spielen zum Beispiel<br />

Fernwartungsanwendungen eine Rolle. Teils geschieht dies geplant<br />

und kontrolliert, in vielen Fällen aber ist den Verantwortlichen die<br />

Vernetzung nicht bewusst.<br />

Auch die Annahme, dass aufgrund der proprietären Systeme und<br />

Protokolle die Hürde für Angreifer hoch liegen würde, ist spätestens<br />

seit Stuxnet widerlegt. Populäre Security-Scanner wie Metasploit<br />

verfügen über spezielle Module für Scada-Systeme, Netzwerkscanner<br />

wie Shodan suchen gezielt nach industriellen Steuerungssystemen.<br />

Entsprechend dieser Entwicklungen sind heute vielfältige Initiativen<br />

gestartet worden, um die Situation zu verbessern. Neben<br />

der Anwendung technischer Lösungen sollte dabei jederzeit das<br />

Thema Awareness im Zentrum stehen.<br />

Informationssicherheit für Industrie 4.0<br />

Die für Industrie 4.0 notwendige vollständige Integration wird die<br />

heute häufig vorhandene organisatorische Trennung von Officeund<br />

Fertigungs-IT überwinden müssen. Wenn etwa die zu schützen-<br />

44 develop 3 systems engineering 01 2015


KOMMUNIKATION/SECURITY<br />

ANWENDUNGEN<br />

Kontakt<br />

INFO<br />

Innominate Security Technologies AG<br />

Rudower Chaussee 13<br />

12489 Berlin<br />

Tel: +49 30-921028-0<br />

contact@innominate.com<br />

www.innominate.com<br />

Ein Video zum Thema<br />

Maschinen- und Anlagenbau<br />

Zunahme der Komplexität von Maschinen bis heute<br />

den Konstruktionsdaten von einem Ingenieur in seinem Büro erarbeitet,<br />

aber in der Fertigung, ggf. sogar in einem anderen Unternehmen,<br />

verwendet werden, muss das Sicherheitskonzept ganzheitlich<br />

und umfassend sein. Gezielte Angriffe höherer Qualität erfolgen<br />

häufig über einen initialen Einstieg im Bürobereich. Vom ersten Einstiegspunkt<br />

aus werden dann weitere Angriffe in die Tiefe des Unternehmens<br />

durchgeführt. Eine Trennung der Sicherheitsmaßnahmen<br />

für verschiedene Bereiche ist daher nicht länger erfolgreich, wenn<br />

eine durchgängige Vernetzung für Industrie 4.0 gewünscht ist.<br />

Stuxnet ist ein gutes Beispiel für diese Problematik. Die Angreifer<br />

haben Steuerungen verwendet, um durch falsche Antriebsparameter<br />

mechanische Systeme zu schädigen. Der Angriff erfolgte aber<br />

nicht auf die Steuerungen selbst, sondern auf die Projektierungssysteme,<br />

die entsprechend modifizierte Steuerungsprogramme erzeugten.<br />

Der Eintrittspunkt für den Angriff war das Office-Betriebssystem,<br />

auf dem die Projektierungssoftware ablief. Verhindern lassen<br />

sich Angriffe also nur mit einem ganzheitlichen Ansatz.<br />

Kommunikationsprotokolle und -formate müssen dafür ausgelegt<br />

sein, den Informationsfluss bestimmen zu können. So ist Verschlüsselung<br />

ein zweischneidiges Schwert. In der am weitesten gehenden<br />

Ausführung, der Ende-zu-Ende Verschlüsselung, lässt sich eine abhörsichere<br />

Verbindung hochwertig realisieren. Auf der anderen Seite<br />

lässt sich aber nicht mehr überprüfen, welche Informationen<br />

übertragen werden, sodass die Erkennung eines Angriffs oder Informationsabflusses<br />

schwerer möglich ist. Eine wesentliche Rolle wird<br />

die sichere Identifikation der Kommunikationspartner und Produkte<br />

spielen. Die Aufgabe wird hierbei sowohl technischer als auch organisatorischer<br />

Natur sein. Typischerweise wird eine entsprechende<br />

Identifikation heute über asymmetrische kryptographische Verfahren<br />

durchgeführt, wobei die Zuordnung des öffentlichen Schlüssels<br />

mit einem Zertifikat erfolgt. Die Ausstellung der Zertifikate stellt eine<br />

wesentliche Herausforderung dar, wie Beispiele aus der Vergangenheit<br />

zeigen. Geht das Vertrauen auf viele getrennte Aussteller zurück,<br />

ist die Verwaltung mühsam, ein Einbruch bei einem Aussteller<br />

lässt sich eingrenzen. Geht das Vertrauen auf wenige, dafür große<br />

Aussteller zurück, ist die Verwaltung einfacher, die Einhaltung der<br />

Sicherheitsanforderungen über große Organisationen hinweg aber<br />

immer schwieriger.<br />

Für die Zusammenschaltung über Unternehmensgrenzen hinweg<br />

zum Austausch von Informationen in Echtzeit muss eine Vertrauensbasis<br />

geschaffen werden, die der Sensibilität der Informationen gerecht<br />

wird. Hierzu wird es notwendig sein, das Sicherheitsniveau angemessen<br />

bewerten zu können. Die Situation heute zeigt den absehbaren<br />

Konflikt auf. Bei vielen Betreibern trifft Fernwartung auf<br />

große Bedenken und wird trotz des möglichen Effizienzgewinns abgelehnt.<br />

Online-Webkonferenzen werden aus Sicherheitsgründen<br />

nicht zugelassen. Ohne die Akzeptanz der Sicherheitsverantwortlichen<br />

kann Industrie 4.0 kein Erfolg werden.<br />

Schließlich ist es notwendig, die Benutzerfreundlichkeit im Auge zu<br />

behalten. Als störend empfundene Beschränkungen werden, soweit<br />

möglich, gerne umgangen. Im Fall der funktionalen Sicherheit<br />

(Safety) kann dies schwerwiegende, wenngleich im Wesentlichen<br />

lokale Auswirkungen haben. Aus Sicht der Informationssicherheit<br />

können in der Konsequenz große wirtschaftliche Auswirkungen folgen,<br />

die aber den einzelnen Mitarbeiter nicht gefährden. Aus den<br />

genannten Gründen wird offensichtlich, dass Sicherheitskonzepte<br />

für Industrie 4.0 nicht im Nachgang eingefügt werden können, sondern<br />

schon bei der Gestaltung der Gesamtlösung im Sinne des ‚Security<br />

by Design‘ berücksichtigt werden müssen.<br />

Dr. Lutz Jänicke ist Leiter des Bereichs Entwicklung bei<br />

Innominate in Berlin<br />

develop3 systems engineering 01 2015 45


ANWENDUNGEN<br />

SENSORIK<br />

Das FAG-Drehmomentmessmodul überträgt seine<br />

Daten über den Isobus an die Steuerung. Alle relevanten<br />

Parameter wie das Drehmoment der Zapfwelle,<br />

die Zapfwellengeschwindigkeit, die Abschiebe -<br />

geschwindigkeit und der Hydraulikdruck im System<br />

werden mit Sensoren erfasst und im Steuergerät<br />

verarbeitet<br />

Bild: Fliegl<br />

Fliegl Agrartechnik setzt für ein möglichst präzises Streuergebnis bei seinen<br />

neuen Dungstreuern auf ein drehmomentgesteuertes Abschieben des Festmists.<br />

Im Abschiebedungstreuer Fliegl ADS kommt das FAG-Drehmomentmessmodul<br />

zum Einsatz<br />

Bild: Schaeffler<br />

Integrierte Drehmomentsensorik für hohe Präzision und Effizienz bei Steuerung und Überwachung<br />

Anwenderoptimierte Mechatronikmodule<br />

Mittels magnetoelastischer Drehmomentsensorik können Materialspannungen in einer Welle unmittelbar<br />

gemessen und in ein Drehmomentsignal umgerechnet werden. Damit bietet Schaeffler<br />

eine mechatronische Lösung, um Anwendungen und Prozesse wesentlich exakter zu überwachen<br />

und zu steuern, da das Drehmoment genau dort erfasst wird, wo es eingebracht wird. Störende<br />

Einflussgrößen im Antriebsstrang wie Torsionssteifigkeiten, Temperatureinflüsse und Verluste<br />

können im Gegensatz zur herkömmlichen Drehmomentmessung minimiert werden.<br />

Im Vergleich zu bisher oft eingesetzten Dehnungsmessstreifen<br />

(DMS) geschieht die Messung langzeitstabil, da es keine Klebeverbindung<br />

zum Sensor gibt. Da das Drehmoment anhand einer<br />

Veränderung des magnetischen Feldes und nicht unter Auswertung<br />

von Verdrehwinkeln gemessen wird, muss die Welle nicht geschwächt<br />

werden. Die Steifigkeit des Antriebs wird somit nicht<br />

durch das Messsystem beeinträchtigt.<br />

Einbaufertige Mechatronikmodule<br />

Das FAG-Drehmomentmessmodul von Schaeffler ist so aufgebaut,<br />

dass die Sensoren an verschiedene Geometrien angepasst werden<br />

können. Realisierbar sind zur Zeit Wellendurchmesser bis etwa<br />

100 mm; der Messbereich erstreckt sich auf 100 Nm bis 20 kNm.<br />

Prinzipbedingt verfügen die Sensoren über eine hohe Linearität und<br />

eine ausgesprochen kleine Hysterese; erreichbare Genauigkeiten<br />

liegen bei ca. 1 % des Messbereiches. Die Sensormodule erlauben<br />

zusätzlich zum Drehmoment die Messung der Drehzahl und damit<br />

die Berechnung der übertragenen Leistung. So ist auch die Belastungshistorie<br />

der Lagerungen und des Antriebes ermittelbar, also<br />

das tatsächliche Lastkollektiv. Als Anbieter von Lager- und Subsystemlösungen<br />

ist Schaeffler in der Lage, die Drehmomentsensorik<br />

als einbaufertige Module anzubieten. Die Schaeffler-Anwendungstechniker<br />

sind nicht nur auf Wälzlager sondern auch auf branchenspezifische<br />

Mechatronikmodule spezialisiert und können so mit den<br />

Anwendern optimale Lösungen entwickeln. Mit der Möglichkeit zur<br />

exakten Überwachung von Maschinenzustand und -prozess durch<br />

die Erfassung des Drehmoments bietet das Unternehmen eine<br />

wichtige Voraussetzung für vernetzte und intelligente Prozesse auf<br />

dem Weg zu Industrie 4.0.<br />

Erste Anwendungen in der Landtechnik<br />

Erste Anwendungen der Drehmomentsensortechnologie finden<br />

sich in der Landtechnik. Dies verwundert nicht, denn die Landtechnik<br />

zählt zu den innovativsten Branchen überhaupt: autonomes Fahren<br />

elektronisch gekoppelter Fahrzeuge (elektronische Deichsel),<br />

Sensorik für die Bodenqualität während der Überfahrt, digitale<br />

Schlag- und Ertragskarten, die Vernetzung mithilfe von Isobus und<br />

Steuerungsstrategien für den zielgerichteten Einsatz von Sästreuern,<br />

Düngemittelstreuern, Bodenbearbeitungs- und Erntemaschinen<br />

sind nur einige Beispiele. Die Landtechnik ist inzwischen voll digitalisiert.<br />

Während die Digitalisierung die Präzision auf der Steuerungsseite<br />

ganz wesentlich verbessert hat, müssen die elektrischen,<br />

mechanischen oder hydraulischen Aktoren diese Präzision auch<br />

umsetzen können. Genau hier bieten die neuen Drehmomentsensoren<br />

großes Potenzial.<br />

46 develop 3 systems engineering 01 2015


SENSORIK<br />

ANWENDUNGEN<br />

Bei der neuen Düngerstreuer-Generation sind FAG-<br />

Drehmomentmessmodule direkt in die Antriebsnabe<br />

integriert. Sie messen direkt am Prozess berührungslos<br />

und präzise die aktuelle Düngerdurchflussmenge.<br />

Sogar Blockaden und Verstopfungen an den Dosierschiebern<br />

werden erkannt<br />

Bild: Rauch<br />

Die EMC-Dosierautomatik (Electronic Massflow Control) des Landtechnikspezialisten Rauch<br />

nutzt den proportionalen Zusammenhang zwischen dem Düngerdurchfluss pro Dosierschieber<br />

und dem Antriebsdrehmoment der Wurfscheibe (im Bild: Düngemittelstreuer Rauch Axis H<br />

50.1 EMC+W)<br />

Bild: Schaeffler<br />

Drehmomentgesteuerter Dungstreuer<br />

Ziel von Streuern aller Art ist ein möglichst konstantes Streubild und<br />

eine gleichmäßige Verteilung des Streuguts. Sparsamer und auf den<br />

Boden abgestimmter Umgang mit Saatgut, Düngemitteln und Dung<br />

erhöhen die Erträge und die Wirtschaftlichkeit. Fliegl Agrartechnik<br />

setzt für ein möglichst präzises Streuergebnis bei seinen neuen<br />

Dungstreuern auf ein drehmomentgesteuertes Abschieben von zu<br />

streuenden Gütern wie Gärrest, Festmist oder Kompost. Neben einer<br />

exzellenten Quer- und Längsverteilung ist insbesondere die<br />

Schonung aller Komponenten, der reduzierte Kraftbedarf und die erhöhte<br />

Leistung ein Vorteil des <strong>Systems</strong>. Das FAG-Drehmomentmessmodul<br />

überträgt seine Daten über den Isobus an die Steuerung.<br />

Alle relevanten Parameter wie das Drehmoment der Zapfwelle,<br />

die Zapfwellengeschwindigkeit, die Abschiebegeschwindigkeit<br />

Kontakt<br />

Schaeffler Technologies AG & Co. KG<br />

Dr. Alexander Hofmann<br />

Leitung Branchenmanagement Off-Highway Equipment<br />

Tel.: +49 9132 82-7103<br />

a.hofmann@schaeffler.com<br />

www.schaeffler.de<br />

Weitere Informationen zu Lösungen für die<br />

Landtechnikbranche<br />

INFO<br />

und der Hydraulikdruck im System werden mit Sensoren erfasst und<br />

im Steuergerät verarbeitet. Die Streumenge kann aus der Kabine heraus<br />

am Isobus-Display überwacht und eingestellt werden.<br />

Wettbewerbsvorteile mit Drehmomentsensorik<br />

Der Landtechnikspezialist Rauch setzte schon in der Vergangenheit<br />

in seinen Düngerstreuern eine innovative Drehmomentsensorik im<br />

Antriebsstrang ein. Die EMC-Dosierautomatik (Electronic Massflow<br />

Control) nutzt den proportionalen Zusammenhang zwischen dem<br />

Düngerdurchfluss pro Dosierschieber und dem Antriebsdrehmoment<br />

der Wurfscheibe. Die Drehmomentmessung, als zentraler Regelparameter,<br />

erfolgte bisher über eine Öldrucksensorik an den Hydromotoren.<br />

Durch den Einfluss der Temperatur auf die Hydraulik<br />

und die Winkelgetriebe im Antriebsstrang der EMC-Streuer konnten<br />

die erzeugten Drehmomente in der Warmlaufphase variieren und so<br />

fehlerhafte Daten liefern.<br />

Bei der neuesten Düngerstreuer-Generation sind nun FAG-Drehmomentmessmodule<br />

direkt in die Antriebsnabe integriert. Sie messen<br />

direkt am Prozess berührungslos und präzise die aktuelle Düngerdurchflussmenge.<br />

Sogar Blockaden und Verstopfungen an den Dosierschiebern<br />

werden erkannt. Die kostenintensive Düngung wird<br />

so noch präziser und sicherer und unerwünschte Umweltbelastungen<br />

bei der Düngung werden vermieden.<br />

Der Autor: Dr. Alexander Hofmann, Leitung Branchenmanagement<br />

Off-Highway Equipment, Schaeffler, Herzogenaurach<br />

develop3 systems engineering 01 2015 47


ANWENDUNGEN<br />

SENSORIK<br />

SmartBridge-Adapter<br />

in Sensor-Zuleitung<br />

eingeschleift<br />

Tablet und Smartphone für die industrielle Sensorik<br />

Sensorik 4.0 für Flexibilität und Effizienz<br />

Am Begriff Industrie 4.0 kommt in der Automatisierung heute niemand mehr vorbei. Gemeint ist<br />

der Einzug von Technologien und Geräten aus der Informations- und Kommunikationstechnik in die<br />

Welt der industriellen Produktion. Durch eine Vernetzung von der untersten Ebene bis über Fabrik-<br />

Grenzen hinweg sollen in Cyber-Physikalischen-Produktions-Systemen (CPPS) mit effektiver Kommunikation<br />

und Selbstorganisation Flexibilität, Leistungsfähigkeit und Effizienz gesteigert werden.<br />

Den zusätzlichen horizontalen Kommunikationswegen parallel<br />

zur vertikalen Vernetzung in der vertrauten Automatisierungspyramide<br />

kommt dabei eine zentrale Bedeutung zu. Aus Sicht der<br />

Sensorik in der heutigen Situation sind insbesondere diese zusätzliche<br />

Konnektivität sowie die Nutzung von IT-Technologie und Hardware<br />

hochinteressant. Damit bieten sich Möglichkeiten, die Arbeitsweise<br />

komplexer Anlagen transparenter zu machen und deren Beherrschbarkeit<br />

zu verbessern. Pepperl+Fuchs hat dafür den Begriff<br />

Sensorik 4.0 geprägt und wird auf der Hannover Messe 2015 im<br />

Rahmen einer I4.0-Arena entsprechende Anwendungen zeigen.<br />

Bedien- und Anzeige-Elemente für Sensoren<br />

Moderne Sensoren bilden immer komplexere Funktionen ab und<br />

bieten dadurch auch mehr Parameter bzw. Einstellmöglichkeiten.<br />

Für einen optimalen Einsatz sind Anzeige-Elemente für Zustände<br />

oder Messwerte zumindest temporär erforderlich, denn die Sensoren<br />

müssen parametriert und Konfigurationen gesichert werden.<br />

Dafür sind übersichtliche Bedienoberflächen wünschenswert, die<br />

jedoch an den Sensoren selbst wegen Miniaturisierung und aus<br />

Kostengründen nicht umgesetzt werden können.<br />

Die Realität sind kleine LEDs, LCD-Displays sowie Taster, DIP- oder<br />

Drehschalter und Potenziometer, die mit Schraubendrehern bedient<br />

werden müssen. Es müssen auf engstem Raum viele Informationen<br />

zum Anwender transportiert werden, was nur mit Mehrfachbelegungen<br />

von Tastern, LED-Blinkcodes möglich ist. Für Beschriftungen<br />

steht nur wenig Platz zur Verfügung. Der Anwender benötigt eine<br />

ausführliche schriftliche Anleitung in einer verständlichen Sprache,<br />

um mit derart wenig intuitiven Systemen arbeiten zu können.<br />

Hinzu kommt, dass gerätegebundene Elemente in vielen Fällen nutzlos<br />

sind, weil bei der Montage auf die Zugänglichkeit oder Sichtbarkeit<br />

von Bedien- und Anzeige-Elementen keine Rücksicht genommen<br />

werden kann oder die Sensoren gar vollkommen unzugänglich verbaut<br />

werden müssen. Mit fest installierten abgesetzten Bedieneinheiten<br />

können auch entfernt vom Sensor Funktionen visualisiert oder<br />

Einstellungen komfortabel vorgenommen werden, jedoch verursachen<br />

solche Geräte zusätzlich Platzbedarf und Kosten.<br />

IO-Link-Protokoll<br />

Moderne Mobilgeräte wie Tablets und Smartphones sind für solche<br />

Zwecke geeignet. Hierbei handelt es sich um High-End-Geräte zu vergleichsweise<br />

geringen Kosten. Hohe Grafikleistung, kontrastreiche<br />

Bildschirme, integrierte Sensorik, leistungsfähige drahtlose Schnittstellen<br />

und nicht zuletzt die intuitiv zu bedienenden Betriebssysteme<br />

machen Smartphones und Tablets zu perfekten Anzeige- und Bedieneinheiten<br />

auch in der Automatisierung. Für eine Nutzung im Sensorik-<br />

Bereich fehlt jedoch eine gemeinsame Schnittstelle, da die mobilen<br />

Endgeräte ausschließlich über drahtlose Zugänge verfügen.<br />

Bilder: Pepperl+Fuchs<br />

48 develop 3 systems engineering 01 2015


SENSORIK<br />

ANWENDUNGEN<br />

Dipl.-Ing. Benedikt Rauscher<br />

ist Entwicklungsgruppenleiter<br />

IVC im Geschäftsbereich<br />

Fabrikautomation bei<br />

Pepperl+Fuchs in Mannheim<br />

Übersichtliche Anzeige mit grafischen Elementen<br />

Auf der Sensor-Ebene steht mit IO-Link ein digitales Schnittstellenprotokoll<br />

zur Verfügung, das von den meisten Sensorherstellern unterstützt<br />

wird. Es nutzt die für die Prozessdaten-Übertragung vorhandenen<br />

Steckverbinder sowie das 3, 4 oder 5-adrige Standardkabel<br />

zur Übertragung von Parametern und Messwerten im Betrieb,<br />

ohne dass die Echtzeit-Eigenschaften des Sensors oder Aktors beeinflusst<br />

werden. Es müssen keine zusätzlichen Anschlüsse aus<br />

dem Sensor herausgeführt werden, die zusätzlichen Bauraum beanspruchen<br />

und Kosten verursachen. IO-Link wurde von einem Konsortium<br />

spezifiziert und als Standard festgelegt. In diesem Konsortium<br />

sind alle Hersteller von Sensoren, Aktoren und Steuerungen<br />

vertreten. Es ist daher zu erwarten, dass in Zukunft alle parametrierbaren<br />

Sensoren auch in IO-Link-Ausführung angeboten werden.<br />

Adapter und App als Brücke<br />

Zur Überbrückung der digitalen Lücke zwischen Sensoren und mobilen<br />

Endgeräten hat Pepperl+Fuchs das System SmartBridge entwickelt.<br />

Es besteht aus einem Drahtlos-Adapter und einer App für<br />

mobile Endgeräte. Der Adapter ist in IP67 ausgeführt und mit den in<br />

der Sensorik üblichen M12-Steckern ausgerüstet. Damit wird er in<br />

Kontakt<br />

Pepperl+Fuchs GmbH<br />

Lilienthalstraße 200<br />

68307 Mannheim<br />

Deutschland<br />

Tel: +49-621-776-1111<br />

fa-info@de.pepperl-fuchs.com<br />

www.pepperl-fuchs.de<br />

Mehr Informationen über die<br />

IO-Link-Produkte<br />

INFO<br />

die Sensor-Zuleitung eingeschleift und auch mit Energie versorgt.<br />

Der Adapter baut eine IO-Link-Kommunikation zum Sensor auf und<br />

liest darüber Messwerte, Identifikations-Daten, Einstell-Parameter<br />

u.v.m. aus dem Sensor aus. Diese Daten werden den Mobilgeräten<br />

über Bluetooth 4.0 drahtlos zur Verfügung gestellt.<br />

Bei der Auswahl der Drahtlos-Technologie wurde Bluetooth aus zwei<br />

Gründen einem WLAN-Netzwerk vorgezogen. Einerseits wird bei<br />

Bluetooth eine reine Punkt-zu-Punkt-Verbindung aufgebaut, der<br />

Sensor wird dabei nicht Teil eines schwer zu überschauenden Netzwerkes<br />

mit Gefahrenpotenzial. Andererseits bleibt beim Aufbau einer<br />

Bluetooth-Verbindung zum Sensor der WLAN-Adapter des Mobilgerätes<br />

frei und kann z.B. parallel für eine Netzwerk- oder auch Internet-Verbindung<br />

genutzt werden.<br />

Zum Speichern von Sensor-Konfigurationen oder zur Langzeit-Datenaufzeichnung<br />

ist der SmartBridge-Adapter mit einer wechselbaren<br />

μSD-Karte ausgerüstet, auf welche über einen USB-Anschluss<br />

zugegriffen werden kann. Parallel arbeitet Pepperl+Fuchs daran, die<br />

Bluetooth-Funktionalität in geeignete Sensoren zu integrieren.<br />

Mittels App zu komfortablen Werkzeugen<br />

Die SmartBridge-App steht für Smartphones oder Tablets mit iOSoder<br />

Android-Betriebssystem zur Verfügung. Damit können Verbindungen<br />

zu mit Drahtlos-Adaptern ausgerüsteten Sensoren aufgebaut<br />

werden. Die App listet beim Start auf einem Connect-Screen<br />

alle im Empfangsbereich befindlichen Sensoren auf, einer davon<br />

kann zum Verbindungsaufbau ausgewählt werden. Nach Auswahl<br />

eines Sensors und erfolgreicher Authentisierung des Benutzers werden<br />

für diesen Typ spezifische Seiten angezeigt.<br />

Es kann zwischen einer hierarchisch geordneten, textbasierten Auflistung<br />

aller Sensordaten (Expert View) und einer mit grafischen Elementen<br />

aufbereiteten Darstellung umgeschaltet werden, in welcher<br />

z.B. Sensor-Messwerte oder Schaltzustände mit einem Blick erfasst<br />

werden können. Der Aufbau dieser Seiten wird über Descriptor-Dateien<br />

gesteuert, die für jeden Sensortyp auf dem Mobilgerät vorliegen<br />

müssen. Für diese Dateien ist in der App eine Update-Funktion<br />

vorgesehen, mit der solche Descriptoren nachgeladen werden können.<br />

Damit wird die Unterstützung von zukünftigen Sensortypen sichergestellt,<br />

ohne dass die App selbst verändert werden muss.<br />

develop3 systems engineering 01 2015 49


ANWENDUNGEN<br />

TITELSTORY<br />

Mechanik und Automatisierungstechnik aus einer Hand<br />

Durchgängigkeit punktet<br />

In einer komplexen Fertigungslinie konnte der Maschinenbauspezialist Kraft für<br />

einen großen Türenhersteller die variantenreiche Produktion von hochwertigen Türzargen<br />

bis hinab zur Losgröße Eins realisieren. Entscheidend war das Zusammenspiel<br />

von Mechanik und Automatisierungstechnik aus einer Hand in Verbindung mit<br />

durchgängiger Steuerungs- und Antriebstechnik von Beckhoff.


TITELSTORY<br />

ANWENDUNGEN<br />

Unser Kunde profitiert davon, dass er aus einer Hand sowohl die<br />

Mechanik als auch die Automatisierungstechnik erhält, kombiniert<br />

mit langjähriger Erfahrung“, berichtet Tobias Walkenfort, Leiter<br />

Automatisierungstechnik bei der G. Kraft Maschinenbau GmbH<br />

in Rietberg-Mastholte. Das Unternehmen, spezialisiert auf Sondermaschinen<br />

in den unterschiedlichsten Bereichen, verfügt über umfangreiches<br />

Know-how vor allem im Bereich Türen- und Zargenfertigung.<br />

Ein aktuelles Beispiel ist eine Türzargen-Fertigungslinie für<br />

einen Hersteller von Türen mit Echtholzfurnier. Die Herausforderung<br />

dabei: Die komplexe, zirka 46 m breite und 110 m lange Anlage<br />

muss im Gegensatz zu kompakt aufgebauten Bearbeitungszentren<br />

das Optimum hinsichtlich Taktleistung als auch Produktflexibilität<br />

sprich Varianz bieten.<br />

„Die Taktzeit liegt bei sehr kurzen 20 Sekunden, das heißt pro Minute<br />

liefert die Anlage drei komplette Türzargen – das so genannte<br />

Loch aus zwei Längszargen und einem Querteil“, so Tobias Walkenfort<br />

weiter. „Die enorme Leistungsfähigkeit der Produktionslinie<br />

wird klar, wenn man bedenkt, dass es hier nicht um die Standardloch-Fertigung<br />

geht“, ergänzt Andreas Wapelhorst, Technischer Leiter<br />

bei Kraft. „Es lässt sich vielmehr eine äußerst flexible, gemischte<br />

Produktion realisieren – konkret eine sehr große Teile- beziehungsweise<br />

Produktvarianz abbilden bis hinab zur Losgröße Eins.“<br />

Die hohe Varianz resultiert aus der Zargengröße in Verbindung mit<br />

verschiedenen Ausgangsmaterialien, Dekoren, Dichtungsarten und<br />

Beschlägen.<br />

Auf Flexibilität und hohe Stückzahlen<br />

ausgelegtes Anlagenlayout<br />

Typische Bearbeitungszentren, bei denen eine einzelne Maschine<br />

den kompletten Bearbeitungsprozess übernimmt, eignen sich vor<br />

allem für die Fertigung von Sondertüren in kleinen Stückzahlen. Eine<br />

dezentralisierte Anlage – wie die aktuelle Zargen-Fertigungslinie<br />

– verteilt hingegen die verschiedenen Bearbeitungsschritte auf<br />

mehrere Maschinen und ist somit prädestiniert für die hohen Stückzahlen<br />

einer Serienproduktion. Dass sich dabei dennoch eine enorme<br />

Produktvarianz bis hin zur Losgröße-Eins-Fertigung abbilden<br />

lässt, erreicht Kraft mit einem individuell ausgelegten Anlagenlayout<br />

und durchgängiger Steuerungs- und Antriebstechnik.<br />

Der Bearbeitungsprozess beginnt mit dem Einfahren und Vereinzeln<br />

der gestapelten Futterbretter. Hierbei identifiziert ein Barcodeleser<br />

jedes Teil, damit dieses sich mit der passenden Falz- und Zierbekleidung<br />

kombinieren lässt. Die in zwei parallelen Bearbeitungslinien<br />

entstandenen Rohteile müssen dann auf drei Linien – jeweils für ein<br />

Zargenquer- und zwei -längsteile – aufgeteilt werden, um auch im<br />

Bilder: Kraft Maschinenbau<br />

Weil der Sondermaschinenbauer Kraft sowohl<br />

Mechanik als auch die Automatisierungstechnik<br />

aus einer Hand anbietet, ließen sich Leistung und<br />

Flexibilität der neuen Türzargen-Fertigungslinie<br />

gleichermaßen optimieren. Das Layout begutachten<br />

hier Carsten Seidenberg, Projektleiter von<br />

Kraft, Stefan Sieber von Beckhoff sowie Andreas<br />

Wapelhorst und Tobias Walkenfort, beide ebenfalls<br />

von Kraft (v.l.n.r.)<br />

develop3 systems engineering 01 2015 51


ANWENDUNGEN<br />

TITELSTORY<br />

Hohe Rechenleistung<br />

für die Smart Factory<br />

TIPP<br />

Mit der 5060 m 2 großen Fertigungslinie für Türzargen lassen<br />

sich hohe Stückzahlen bei einer großen Teilevarianz bis hinab<br />

zur Losgröße Eins effizient und schnell fertigen<br />

Im Rahmen der Hannover Messe stellt Beckhoff für sehr hohe<br />

Anforderungen an die Rechenleistung erneut seine Many-Core-<br />

Technologie vor (siehe dazu auch elektro AUTOMATION<br />

3/2015, S. 38ff: „Jeder Prozess kann nun seinen eigenen Rechenkern<br />

bekommen“). Dies dürfte vor allem für die so genannte<br />

Smart Factory von Interesse sein, die zusätzliche Intelligenz an<br />

der Maschine beziehungsweise an der kompletten Produktionslinie<br />

erfordert – und damit eine hohe Rechenleistung der Automatisierungsebene<br />

voraussetzt. Der Industrie-Server C6670 ist<br />

mit 12, 24 oder 36 Kernen ausgestattet und verfügt zudem über<br />

einen von 64 bis auf 2048 GB ausbaufähigen Arbeitsspeicher.<br />

Damit bietet sich der C6670 als Hardware-Plattform für das Konzept<br />

‚Many-Core Control‘ an, mit dem Beckhoff konsequent die<br />

Philosophie der zentralen Steuerung verfolgt. Das bedeutet, dass<br />

alle zusätzlichen Steuerungsfunktionalitäten in einer Smart<br />

Factory – also neben PLC, Motion, Robotik und CNC auch Condition<br />

Monitoring oder Energiemanagement – in einer Software integriert<br />

und auf einer leistungsfähigen CPU ausgeführt werden.<br />

Effektiv nutzbar wird die dazu erforderliche immense Rechenleistung<br />

aber erst durch die Ausschöpfung jedes einzelnen Prozessorkernes<br />

durch die Automatisierungsplattform Twincat 3.1.<br />

Im Industrie-4.0-Forum von Beckhoff anlässlich der Hannover<br />

Messe wird gezeigt, dass bereits heute alle wesentlichen Technologien<br />

für Industrie 4.0 vorhanden sind. Dazu wird der Stand<br />

der Technik in einer Live-Demonstration mit zahlreichen Neuerungen<br />

gezeigt und eine komplette Anlage mit einem leistungsfähigen<br />

Many-Core-Rechner C6670 gesteuert. Dabei werden neben<br />

der reinen Steuerungsfunktionalität auch das lineare Transportsystem<br />

XTS (Extended Transport System) und der Roboter direkt<br />

angesteuert. Integriert sind weiterhin Messtechnik-Funktionalitäten<br />

und Condition Monitoring. Gezeigt wird zudem die sichere<br />

Inter-Maschinen-Kommunikation in die Cloud sowie die<br />

Kommunikation zu Sensoren wie etwa einem RFID-Reader.<br />

Hannover Messe: 9-F06<br />

weiteren Verlauf mit der zeitaufwändigeren Enden-, Band- und<br />

Schließblechbearbeitung sowie der automatischen Band- und<br />

Schließblechmontage die hohe Taktrate sicherzustellen. Nach dem<br />

Einziehen und Kappen der Dichtungen folgt dann das Demontieren<br />

der einzelnen Zargenteile für das abschließende Verpacken an<br />

Handarbeitsplätzen.<br />

Durchgängige und skalierbare Systemlösung<br />

Die Fertigungslinie wird durchgängig PC-basiert gesteuert. „Die hohe<br />

Performance von PC-Control war einer der entscheidenden Vorteile“,<br />

erläutert Tobias Walkenfort. „Mit der zuvor eingesetzten SPS-<br />

Technik sind wir zunehmend an Grenzen gestoßen, so dass zusätzliche,<br />

überlagerte Steuerungen – beispielsweise für die Koordination<br />

der verschiedenen Teiletransporte – notwendig gewesen wären.“<br />

Von Vorteil ist auch die gute Skalierbarkeit des Beckhoff-Steuerungssystems,<br />

insbesondere auch hinsichtlich der Software. So erfordert<br />

die realisierte Produktionsanlage eine sehr hohe SPS-Funktionalität,<br />

beinhaltet aber zusätzlich auch ein gewisses Maß an CNC-<br />

Aufgaben. „All diese Aufgaben ließen sich durch die hohe Skalierbarkeit<br />

von PC-Control in Verbindung mit der Software Twincat optimal<br />

umsetzen.“<br />

Einen weiteren Vorteil sieht Walkenfort in der leistungsfähigen und<br />

durchgängigen Kommunikationstechnik von PC-Control: „Ethercat<br />

ist als I/O- und Antriebsbus extrem performant, einfach in Betrieb zu<br />

nehmen und im Markt auch bei Drittanbietern sehr weit verbreitet.<br />

Die Kommunikation über Twincat ADS von der Steuerungs- zur Fertigungsleitebene<br />

bietet zudem den großen Vorteil, dass geänderte<br />

Steuerungsdaten automatisch gemeldet werden.“ Damit entfalle<br />

das bei der SPS-Technik notwendige Datenpolling, was die Netzwerklast<br />

reduziere und die Reaktionszeiten deutlich verkürze. „Hinzu<br />

kommt die Realtime-Ethernet-Kommunikation zwischen den einzelnen<br />

Steuerungen, inklusive der Übertragung sicherheitsrelevanter<br />

Daten – mit ihr lassen sich beispielsweise Prozessfreigaben zwischen<br />

den einzelnen Produktionsbereichen sehr einfach und komfortabel<br />

realisieren.“<br />

52 develop 3 systems engineering 01 2015


TITELSTORY<br />

ANWENDUNGEN<br />

Das um elektromechanische Taster erweiterte Multitouch-Control-<br />

Panel CP3921 des Leitrechners bietet eine gehärtete Glasfront sowie<br />

ein hochwertiges und ansprechendes Design<br />

Insgesamt elf Schaltschrank-PCs CP6930 – ein Leit- und zehn Steuerungsrechner<br />

– sorgen für präzise und fehlerfreie Fertigungsabläufe<br />

KONTAKT<br />

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG<br />

Hülshorstweg 20<br />

33415 Verl<br />

Tel. 05246 / 963-0<br />

info@beckhoff.de<br />

www.beckhoff.de/wood<br />

www.kraft-maschinenbau.de<br />

Details zu der eingesetzten Steuerungsund<br />

Antriebstechnik inklusive der Programmiermöglichkeiten<br />

der von Kraft realisierten<br />

Anlage beschreibt der Beitrag „High-end-<br />

SPS-Performance mit CNC-Funktionalität<br />

verbinden“ in der Ausgabe 4/2015 der<br />

elektro AUTOMATION.<br />

INFO<br />

Kraft profitiert laut Tobias Walkenfort insgesamt von der Offenheit<br />

des Beckhoff-<strong>Systems</strong>, zum Beispiel bei der Realisierung eines einheitlichen<br />

Bedienkonzepts für SPS, CNC und Fertigungsleitrechner.<br />

Schließlich müsse gerade eine Anlage mit solch hohem Komplexitätsgrad<br />

einfach bedienbar bleiben. Die Offenheit sei zudem entscheidend<br />

bei der Einbindung in das Unternehmensnetzwerk, zum<br />

einen für eine komfortable Fernwartung und zum anderen zur individuellen<br />

Kopplung des Fertigungsleitrechners an die zentrale Dateninfrastruktur<br />

des Kunden. Im letzteren Fall hat Kraft als Dienstleistung<br />

auch den entsprechenden Datenaustausch realisiert.<br />

Architektur mit<br />

einem Leit- und zehn Steuerungsrechnern<br />

Neben zahlreichen Servomotoren verdeutlicht vor allem die große<br />

Anzahl an digitalen Ein- und Ausgängen die Komplexität der Gesamtanlage:<br />

Mehr als 3700 Ein- und 2100 Ausgänge sind über<br />

Ethercat-Klemmen realisiert. Zentral gesteuert wird all das über einen<br />

als Fertigungsleitrechner fungierenden Schaltschrank C6930<br />

mit Intel-Core-i7-Prozessor sowie über ein Multitouch-Control-Panel<br />

CP3921 mit Tastererweiterung. Die hohe Rechenleistung ist erforderlich,<br />

da der Leitrechner insgesamt zehn verteilte Steuerungsrechner<br />

betreut, gleichfalls Schaltschrank-PCs vom Typ C6930. Zudem<br />

spiele die Optik des Bedienpanels eine wichtige Rolle, da sie einen<br />

sehr wertigen und designorientierten Eindruck vermittele, betont<br />

Walkenfort abschließend.<br />

Der Autor:<br />

Stefan Sieber, Branchenmanagement Holzbearbeitung,<br />

Beckhoff Automation<br />

develop3 systems engineering 01 2015 53


ANWENDUNGEN INDUSTRIE 4.0<br />

OBLAC 1.0 ist eine webbasierte Entwicklungsumgebung<br />

zur Konfiguration, Programmierung<br />

und Wartung von Embedded<br />

Systemen, mit der Ingenieure und Entwickler<br />

praktisch, schnell und kostengünstig<br />

komplexe Entwicklungsprojekte<br />

virtuell bearbeiten und auf Knopfdruck<br />

realisieren können<br />

Bilder: Synapticon<br />

Verteilte Intelligenz statt zentraler Steuerung in der Smart Factory<br />

Die Fabrik, die mitdenkt<br />

Wenn von der digitalisierten Wirtschaft die Rede ist, denken die meisten sofort an Google, Facebook,<br />

Amazon, Zalando und Co. Dass die Digitalisierung aber auch Folgen für die Wirtschaft hat,<br />

wird beim Thema „Smart Factory“ deutlich: Hier dreht sich alles um die digitale Unterstützung der<br />

Produktion. Im Kern geht es dabei darum, die Möglichkeiten moderner Hard- und Software auf die<br />

Mechatronik, also z.B. Sensoren und Aktuatoren in Produktionsprozessen zu übertragen.<br />

Eine der Hauptfragen lautet dabei: Wie können Menschen und<br />

Maschinen in digitalen Produktionsprozessen zusammenarbeiten?<br />

In Fabriken, in denen heute Roboter zum Einsatz kommen, sind<br />

diese meist hinter Gitterkäfigen versteckt, um mit den menschlichen<br />

Kollegen nicht ins Gehege zu kommen. In der Smart Factory wird<br />

sich dies fundamental ändern. Hier arbeiten Roboter zusammen und<br />

kommunizieren miteinander. Roboter werden zu wahren Mit-Arbeitern<br />

und lernen sogar von ihren menschlichen Kollegen, indem sie<br />

sicher mit diesen Hand in Hand arbeiten oder deren Vorgehen imitieren.<br />

Dies bedeutet auch, dass die Aktivitäten der Maschinen nicht mehr<br />

zentral gesteuert werden, sondern sich je nach Aufgabenstellung an<br />

der aktuellen Situation ausrichten. Die Roboter werden also in die<br />

Lage versetzt eigenständig, in Kommunikation mit anderen Maschinen<br />

oder in der Interaktion mit menschlichen Kollegen das bestmögliche<br />

Vorgehen auszuwählen.<br />

Diese Intelligenz erfordert die entsprechenden Voraussetzungen.<br />

Die aktuellen, zentralisierten Architekturen widersprechen diesem<br />

neuen Konzept. Die Smart Factory verlangt nach einer Struktur, in<br />

der die Maschinen, beispielsweise ein Roboterarm, ihre Umwelt<br />

wahrnehmen, auswerten, Entscheidungen treffen und diese autonom<br />

ausführen. Es ist eine lokale und zugleich vernetzte Intelligenz<br />

erforderlich, die solche interoperierenden Anwendungen ermöglicht.<br />

Sprich: Einerseits autonome Entscheidungen und zugleich ein<br />

aufeinander abgestimmtes Vorgehen, damit am Ende des Produktionsprozesses<br />

maximale Effizienz erzielt wird.<br />

Die Anwendungsintelligenz an sich ist dabei die eine Herausforderung,<br />

die übergreifende Kommunikation aller betroffenen Systeme<br />

und Subsysteme miteinander die andere. Ein wichtiger Ansatz hierfür<br />

ist der Einsatz einer Message-orientierten Middleware für Service-orientierte<br />

Systemarchitekturen, mit möglichst global abgestimmter,<br />

anwendungsspezifischer Semantik, die es den unterschiedlichen<br />

Systemebenen, von Sensor und Aktuator bis hin zum<br />

Cloud-Dienst erlaubt, in einer gemeinsamen Sprache zu kommunizieren.<br />

Am Ende kann so eine Umgebung, in der via „Plug an Play“,<br />

54 develop 3 systems engineering 01 2015


INDUSTRIE 4.0<br />

ANWENDUNGEN<br />

„Die Smart Factory verlangt<br />

nach einer Struktur.<br />

Zentrale Architekturen<br />

widersprechen<br />

dem Konzept.“<br />

Kontakt<br />

INFO<br />

Nikolai Ensslen ist President & CEO<br />

der Synapticon GmbH in Filderstadt-<br />

Plattenhardt<br />

Synapticon GmbH<br />

Uhlbergstraße 36-40<br />

70794 Filderstadt-Plattenhardt<br />

Tel. 0711/21 95 84-0<br />

www.synapticon.de<br />

Weitere Informationen zu den Dienst -<br />

leistungen des Unternehmens<br />

wie wir es vom PC kennen, sich der Rechner und der Drucker auf<br />

Anhieb verstehen, auch in großen Fabrikhallen Realität werden.<br />

Benötigt werden auch Werkzeuge, die die Entwicklung von solchen<br />

Anwendungen mit verteilter Intelligenz ermöglichen. Die Software,<br />

die heute in einer zentralen Steuereinheit steckt, muss dann auf einzelne<br />

Komponenten übertragen werden. Diese Reaktionsfähigkeit<br />

einzelner Komponenten ist heutzutage vor allem in der Servicerobotik<br />

schon gefragt. Hier wurden in der Vergangenheit schon wichtige<br />

Grundlagen für das Konzept der Smart Factory geschaffen: Standards<br />

zum Daten- und Befehlsaustausch, wiederverwertbare Softwarekomponenten<br />

und intelligente Elemente, die ihre Informationen<br />

aus Sensordaten erhalten.<br />

Die Grundlagen sind also vorhanden<br />

Kommunikationsstandards und Entwicklungs-Tools sind dabei aber<br />

nicht alles. Was in den Überlegungen zur intelligenten Fabrik oft vergessen<br />

bzw. unterschätzt wird, ist die notwendige nahtlose Verbindung<br />

von Software mit der physikalischen Realität. Die heute für die<br />

Ansteuerung von Sensorik und Aktorik üblichen Elektronikbausteine,<br />

Microcontroller und Signalprozessoren, sind den bevorstehenden<br />

Aufgaben aufgrund ihrer begrenzten Leistungsfähigkeit und<br />

Flexibilität nicht gewachsen. Steuerungs- und Regelungsmodelle<br />

stützen sich hier auf in der Hardware fest verbaute Beschleuniger<br />

und Schnittstellenimplementierungen, die gängigen Architekturen<br />

sind stark sequenziell orientiert und nicht skalierbar. Vollständig<br />

Software-definierte Lösungen sind dadurch nicht möglich und die<br />

Entwicklung neuer Hardware für die Realisierung neuer lokaler Anwendungsintelligenz<br />

im Feld meist unumgänglich. Für Echtzeitverhalten<br />

werden Betriebssysteme benötigt, die den Software-Stack<br />

verkomplizieren und tendenziell unzuverlässiger machen. Der Einsatz<br />

konfigurierbarer Halbleiter wie FPGAs, die hier prinzipiell eine<br />

flexiblere und sehr leistungsfähige Alternative darstellen, kommt<br />

aufgrund der aufwendigen, oft mehr als die zehnfache Zeit beanspruchenden<br />

Entwicklung zunehmend nicht mehr in Frage.<br />

XMOS hat mit seiner xCore-Technologie vor wenigen Jahren einen<br />

völlig neuen Prozessortyp eingeführt, der vollständig Software-defi-<br />

nierte, hoch leistungsfähige und Echtzeit-deterministische Kommunikations-,<br />

IO- und Regelungsanwendungen ermöglicht. Synapticon<br />

hat diese Technologie früh als ideale Basis für Cyber-physikalische<br />

Systeme identifiziert und hat daher Somanet, die Kernproduktlinie<br />

seiner Dynarc-Plattform von vorn herein mit XMOS-Prozessoren<br />

entwickelt. Heute bietet Synapticon ein breites Spektrum<br />

an XMOS-basierten Hardware-Modulen und Soft-IP für industrielle<br />

Kommunikation, Sensoranwendungen, Motor- und Motion Control<br />

sowie für den Aufbau von Cyber-physikalischen Systemen optimierte<br />

Entwicklungswerkzeuge an. XMOS und Synapticon stellen damit<br />

einen Baukasten für Lösungen in der Smart Factory bereit.<br />

Die Grundlagen sind also vorhanden. Mit dem Internet of Things hat<br />

ein weiterer Trend Fahrt aufgenommen, der direkt auf die Themen<br />

Industrie 4.0 und Smart Factory zielt. Es haben sich Konsortien und<br />

Plattformen gebildet, die hierfür Standards erarbeiten. So sollte in<br />

den kommenden fünf Jahren der Wandel hin zur Smart Factory<br />

spürbar beschleunigt werden. Denn von diesem Wandel können<br />

und werden auch viele kleine, innovative und bewegliche Unternehmen<br />

profitieren. So ist es beispielsweise schon bemerkenswert, wie<br />

es Tesla als Newcomer gelingen konnte, innerhalb der Automobilbranche<br />

das Thema „Elektromobilität“ zu dominieren.<br />

Synapticon verfolgt genau dieses Ziel: Eine der fundamentalen Veränderungen<br />

der Wirtschaft antizipieren und durch eigene Entwicklungen<br />

mitgestalten. Synapticon beteiligt sich in Europa und USA<br />

aktiv an der Entwicklung. Die Zusammenarbeit mit XMOS stellt dabei<br />

ein wichtiges Element dar. Beide Unternehmen wollen ihre Technologie<br />

künftig noch stärker kombinieren und kostengünstige Single-Chip-Lösungen<br />

auf den Markt bringen. Damit rücken die intelligenten<br />

Fabriken, die bisher aus Kostengründen und aufgrund technologischer<br />

Herausforderungen meist nur am Reißbrett existieren,<br />

ein ganzes Stück näher.<br />

Nikolai Ensslen ist President & CEO der Synapticon GmbH in<br />

Filderstadt-Plattenhardt<br />

develop3 systems engineering 01 2015 55


ANWENDUNGEN INDUSTRIE 4.0<br />

Hannover Messe<br />

INFO<br />

Gemeinschaftsstand<br />

‚Smart <strong>Engineering</strong> and Production 4.0‘<br />

Hannover Messe: 8-D28<br />

www.eplan.de<br />

www.rittal.de<br />

www.phoenixcontact.com<br />

Hinweis:<br />

Die Position speziell von Eplan zum Thema<br />

<strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> erläutert Eplan-Chef<br />

Maximilian Brandl im Interview auf S. 20f in<br />

dieser Ausgabe.<br />

Auf 210 m 2 präsentieren Eplan, Rittal und<br />

Phoenix Contact zusammen in Hannover<br />

die komplette vertikale Integration von<br />

Daten – vom <strong>Engineering</strong>- bis hinein in<br />

den Produktionsprozess – am Beispiel<br />

einer Schaltanlage<br />

Bild: Eplan<br />

Digitale Durchgängigkeit verändert Produktentwicklung und Fertigung<br />

Losgröße Eins – ohne größere Umbauten<br />

„From the Top Floor to the Shop Floor“, so lässt sich das gemeinsame Engagement von Eplan,<br />

Rittal und Phoenix Contact umreißen, das zur Gemeinschaftspräsentation ‚Smart <strong>Engineering</strong> and<br />

Production 4.0‘ führt. Mittels der digitalen Produktbeschreibung können so in Zukunft bereits in<br />

der Produktentwicklung neue Szenarien und Dienste im Kontext Industrie 4.0 vorgedacht und<br />

daten- sowie systemseitig über den gesamten Lebenszyklus unterstützt werden.<br />

Produktivität, Ressourceneffizienz, Flexibilität – das alles sind<br />

Schlagworte, die in der Diskussion um Industrie 4.0 immer wieder<br />

auftauchen. Wie eine Lösung in der Praxis aussehen kann, wollen<br />

Eplan, Rittal und Phoenix Contact gemeinsam anlässlich der<br />

Hannover Messe 2015 zeigen. Leitgedanke ist dabei, ganzheitlich<br />

digitale Produktdatenmodelle über den gesamten Lebenszyklus eines<br />

Produktes hinweg zu nutzen. Der Vorteil: Möglich wird so die<br />

Fertigung einer höheren Variantenvielfalt – auch in Losgröße Eins –,<br />

ohne dass dazu größere Umbauten in der Produktion erforderlich<br />

sind. „Wir zeigen am Beispiel einer realen, hochautomatisierten Fertigung<br />

von Losgröße Eins die konkreten Potentiale der durchgängigen<br />

Digitalisierung“, erläutert Roland Bent, Geschäftsführer von<br />

Phoenix Contact. Das gehe nur mit der kompletten Integration aller<br />

Daten – über Bereiche und Systeme hinweg. Genau aus diesem<br />

Grund haben sich mit den drei Unternehmen jeweils ein Anbieter<br />

von <strong>Engineering</strong>-Lösungen, Systemkomponenten sowie Automatisierungstechnologien<br />

zusammengeschlossen.<br />

Hinter all diesen Überlegungen steht die Erkenntnis, dass sich der<br />

zukünftige Produktlebenszyklus zunehmend an individuellen Kundenwünschen<br />

orientieren muss – was von der Idee über die Produktentwicklung,<br />

die Fertigung, den Betrieb bis hin zur Umrüstung<br />

und zum Recycling Auswirkungen hat. „Auf Basis eines virtuellen<br />

Prototypen und der durchgängigen digitalen Beschreibung aller<br />

Komponenten schaffen wir die Voraussetzungen für die Fertigung<br />

individueller Industrieprodukte“, fährt Maximilian Brandl, Vorsitzender<br />

der Geschäftsführung von Eplan, fort. Zukünftige Produktentstehungsprozesse<br />

führen damit zu intelligenten Wertschöpfungsketten,<br />

aufsetzend auf digitalen Artikeldaten und miteinander vernetzten<br />

<strong>Engineering</strong>-Werkzeugen. Diese werden zudem durchgängig<br />

mit anderen Software-Lösungen wie etwa ERP-, PDM- und<br />

PLM-Systemen gekoppelt und tief in die IT-Infrastruktur von Unternehmen<br />

integriert.<br />

Schwerpunkte des Kooperationsprojektes und der Ausstellung unter<br />

dem Titel ‚Smart <strong>Engineering</strong> and Production 4.0‘ sind deswegen:<br />

Digitale Artikeldaten durchgängig nutzen<br />

Definition von Artikelmerkmalen, die für die automatisierte Fertigung<br />

relevant sind<br />

Standardisierte Datenbereitstellung<br />

Artikeldaten werden standardisiert im eCl@ss-Format bereitgestellt<br />

Prozesskompatible Datenbereitstellung<br />

Bereitstellung system- und prozess-kompatibler Artikeldaten via<br />

Eplan Data Portal<br />

Prozessorientierte Software-Integrationen<br />

Verfügbarkeit von System- und Regelwissen in der digitalen Produktentwicklung<br />

Virtual Prototyping<br />

Virtuelle Produktentwicklung in 3D und ganzheitliche digitale Beschreibung<br />

des Endproduktes<br />

56 develop 3 systems engineering 01 2015


INDUSTRIE 4.0<br />

ANWENDUNGEN<br />

„Wir zeigen<br />

den Weg zu<br />

effizienteren<br />

Wertschöpfungsprozessen<br />

in der<br />

Industrie.“<br />

„Wir wollen<br />

greifbar machen,<br />

wie zukünftig<br />

entwickelt und<br />

gefertigt wird.“<br />

Bild: Rittal<br />

Bild: Phoenix Contact<br />

Dr. Thomas Steffen, Geschäftsführer<br />

Forschung und Entwicklung, Rittal<br />

Roland Bent, Geschäftsführer,<br />

Phoenix Contact<br />

Hintergrund<br />

DAZU<br />

Wie lässt sich die durchgängige Datenhaltung für Komponenten<br />

von Beginn an sichern? Wie können Prozesse unternehmensübergreifend<br />

standardisiert werden? Denkbar ist, dass Betriebsmittel<br />

künftig über eine zusätzliche virtuelle Identität verfügen.<br />

Auf Basis von CAE-Daten wie digitalen Schaltplänen werden sie<br />

virtuell zu neuen Systemen verschaltet. Diese neuen Systeme<br />

wiederum werden auf Basis der <strong>Engineering</strong>-Daten virtuell in Betrieb<br />

genommen, getestet und optimiert. Verbesserte Diagnose-<br />

Tools greifen im Fehlerfall auf die CAE-Daten zurück und liefern<br />

dem Service-Personal die erforderlichen Informationen zu Ursachen,<br />

Auswirkungen und zur Fehlerbehebung. Nachhaltig reduzierte<br />

Ausfallzeiten sind die Folge. Das allerdings stellt enorme<br />

Herausforderungen an die Werkzeuge, die Integration und die intelligente<br />

Kopplung von und mit Drittsystemen – neben ERP,<br />

PDM und PLM auch denen zur SPS-Programmierung, Auslegung<br />

von Antrieben oder thermischen Auslegung – ebenso wie an Datenmodelle<br />

und die Methoden im <strong>Engineering</strong>. Das sind einige<br />

Aspekte des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s!<br />

schaftlich möglich war. Auf dem Weg dahin sind allerdings auch<br />

noch Aufgaben zu lösen. So verhindert derzeit beispielsweise die<br />

Vielfalt der verfügbaren Automationstechnologien – verbunden mit<br />

der Hersteller- und maschinenspezifischen Form der Datenübernahme<br />

und Weiterverarbeitung – eine standardisierte und homogene<br />

Form der Datenbereitstellung für die Produktion. Ziel muss sein,<br />

Hersteller- und System-übergreifende Standards für Daten und ihre<br />

Bereitstellung zu definieren, die neue Prinzipien wie das ‚Produktgedächtnis‘<br />

und die ‚Selbstauskunft‘ ermöglichen. Zugleich sollte die<br />

intelligente Fertigung bis hin zur Sicherung der Produktqualität unterstützt<br />

werden – und das eben kompatibel über Systeme, Softwarewerkzeuge,<br />

Prozesse und Fertigungstechnologien hinweg. Keine<br />

einfache Aufgabe – aber hinsichtlich effizienterer Wertschöpfungsprozesse<br />

ein lohnendes Ziel.<br />

co<br />

Der Autor:<br />

Thomas Weichsel ist Produktmanager bei Eplan<br />

Bereitstellung des digitalen Prototypen<br />

Datenbereitstellung für die intelligente Produktion auf Basis AutomationML<br />

und eCl@ss – Stichwort: ‚Produktgedächtnis‘<br />

Mechanische Bearbeitung von Komponenten<br />

Datenübernahme aus dem virtuellen Prototypen in die Maschinensteuerung<br />

und vollautomatische Bearbeitung<br />

Intelligente Baugruppenfertigung in Losgröße Eins<br />

Anhand der digitalen Produktbeschreibung identifiziert das intelligente<br />

Leitsystem die für die Fertigung benötigten Stationen für<br />

einzelne Artikel<br />

RFID-basierte Fertigungssteuerung mit ‚Produktgedächtnis‘<br />

Anhand eines RFID-Tags mit Produktinformationen entscheidet<br />

das intelligente Fertigungssystem, ob eine Maschinenstation das<br />

Werkstück bearbeiten muss<br />

Qualitätsprüfung anhand digitaler Modelle<br />

Automatisierte Qualitätssicherung anhand der mit der digitalen<br />

Produktbeschreibung mitgelieferten Prüfanweisungen und -parameter.<br />

Die Ergebnisse werden als Prüfungs- beziehungsweise<br />

Fertigungshistorie hinterlegt und können über die Gesamtdokumentation<br />

bereitgestellt werden<br />

„Um heute effizientere Wertschöpfungsprozesse in der Industrie zu<br />

ermöglichen, ist es entscheidend, über hochwertige technische<br />

Produktdaten und konsequent standardisierte <strong>Engineering</strong>-Prozesse<br />

zu verfügen“, fasst Dr. Thomas Steffen, Geschäftsführer Forschung<br />

und Entwicklung bei Rittal, das Ziel der Gemeinschaftspräsentation<br />

zusammen. Die Messebesucher können dabei erleben,<br />

wie Produktdaten entstehen, für die Erstellung von virtuellen Prototypen<br />

genutzt und über standardisierte Schnittstellen bis in die<br />

Fertigung weitergereicht werden. Fünf Stationen zeigen exemplarisch<br />

die digitale Beschreibung eines Endprodukts, das <strong>Engineering</strong><br />

am Beispiel des Schaltschrankaufbaus, die NC-gestützte mechanische<br />

Bearbeitung von Bauteilen sowie die automatisierte und intelligente<br />

Konfektionierung von Baugruppen. Die digitale Produktbeschreibung<br />

kann zudem bis in die Inbetriebnahme sowie Anlagenbedienung<br />

und -wartung genutzt werden.<br />

Greifbar wird auf diese Weise die Idee hinter Industrie 4.0: Software-<br />

Lösungen und Software-Dienste stellen alle relevanten Daten über<br />

alle Instanzen des Lebenszyklus eines Produktes hinweg bereit und<br />

erlauben eine Wertschöpfung, die bislang nicht oder nur unwirtdevelop3<br />

systems engineering 01 2015 57


ANWENDUNGEN INDUSTRIE 4.0<br />

Flexibles Montagekonzept durch autonome Komponenten<br />

Die Fertigung in der Zukunft<br />

Industrie 4.0 und Integrated Industry sind in aller Munde. Obwohl häufig darüber diskutiert und<br />

erste Ansätze realisiert wurden, wird dennoch viel über die konkrete Umsetzung spekuliert. Die<br />

Harting-Technologiegruppe widmet sich dem Thema unter verschiedenen Aspekten. Deutlich<br />

sichtbar wird dabei das enge Zusammenwachsen von Automatisierungs- und Informationstechnik.<br />

Beide Fachrichtungen gemeinsam ermöglichen eine Umsetzung der Idee der Selbstorganisation<br />

von Produkten und Produktionsmitteln. Dazu ist es erforderlich, dass umfangreiche Kompetenzen<br />

in der Mechanik, der Automatisierungstechnik, der Informationstechnik und insbesondere auch<br />

Wissen über die Möglichkeiten der Integration dieser Bereiche vorhanden sind.<br />

In der Harting-Technologiegruppe ist die Informationstechnik<br />

durch das Unternehmen Harting IT System Integration und die<br />

Automatisierungstechnik durch Harting Applied Technologies kompetent<br />

vertreten. In enger Zusammenarbeit mit dem CoR-Lab der<br />

Universität Bielefeld werden zudem die Kompetenzen der Robotik<br />

und der maschinellen Lern- und Optimierungsverfahren ergänzt.<br />

Über die rein technische Fragestellung hinaus wird auch eine Veränderung<br />

der Arbeitsbedingungen für die am Entwicklungs- und Produktionsprozess<br />

beteiligten Menschen erwartet. Mit dieser Fragestellung<br />

setzt sich Harting ebenfalls intensiv auseinander. Nutzerstudien<br />

an konkreten industriellen Implementierungen ermöglichen<br />

den direkten Vergleich von heutigen Lösungen zu Industrie 4.0.<br />

Neue oder geänderte Rollen werden frühzeitig diskutiert, und es<br />

wird der Frage nachgegangen, wie die technologische Veränderung<br />

die Mitarbeiter optimal unterstützen und im Idealfall von diesen als<br />

Bereicherung gesehen werden kann.<br />

Kurzfristig ist nur ein gemischter Ansatz möglich<br />

Eine der in Industrie 4.0 enthaltenen Visionen ist die Auflösung der<br />

Strukturen der Automatisierungspyramide. Unter dem Schlagwort<br />

IP-all wird davon ausgegangen, dass spezialisierte Feldbusse durch<br />

IP-basierte Standardkommunikation ersetzt werden. Dafür fehlen<br />

heute noch industrietaugliche und echtzeitfähige Lösungen und es<br />

ist kurzfristig nur ein gemischter Ansatz umsetzbar; das heißt die<br />

Nutzung der Vorteile von IP-basierten Systemen mit dezentralisierter<br />

Intelligenz im Zusammenspiel mit hart echtzeitfähigen SPS-Steuerungen<br />

mit eigenen leistungsfähigen Feldbussen.<br />

Mit diesen Forschungsfragen setzt sich die Harting-Technologiegruppe<br />

u.a. im Verbundprojekt „FlexiMon – Flexibles Montagekonzept<br />

durch autonome mechatronische Fertigungskomponenten“<br />

auseinander. Das Projekt ist Bestandteil des Spitzenclusters „It’s<br />

OWL“, welches im „Spitzencluster-Wettbewerb“ des Bundesministeriums<br />

für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der<br />

Hightech-Strategie 2020 für Deutschland durchgeführt wird.<br />

Die zunehmende Individualisierung der Produkte aufgrund spezifischer<br />

Kundenwünsche fordert flexible Fertigungssysteme, die es<br />

ermöglichen, maßgeschneiderte Lösungen unter den Bedingungen<br />

der Massenfertigung herzustellen. Harting-Kunden können schon<br />

heute Steckverbinder per Internet regelbasiert konfigurieren und bestellen.<br />

Zukünftige intelligente Produktionssysteme oder sogenannte<br />

Smart Factories werden daraus Fertigungsaufträge ableiten und<br />

selbständig einplanen. Die Produktion erfolgt vollständig vernetzt,<br />

basierend auf digitalen Fertigungs- und Produktionsdaten mit flexiblen<br />

Fertigungsmodulen. Gefordert sind modulare Produktionsplattformen,<br />

die ähnlich effizient wie heutige Smartphones konfiguriert<br />

werden können, aber die Prozesssicherheit und Effektivität moderner<br />

Fertigungslinien aufweisen.<br />

Standardisierte Fertigungszellen<br />

Hierzu forscht Harting in enger Zusammenarbeit mit der Universität<br />

58 develop 3 systems engineering 01 2015


INDUSTRIE 4.0<br />

ANWENDUNGEN<br />

Prototyp einer Fertigungslinie mit<br />

Fertigungsmodulen, flexiblem<br />

Handlingsystem und mobiler HMI<br />

Bilder: Harting<br />

Bielefeld im Projekt FlexiMon an der Realisierung dieser Vision. Ein<br />

Kernziel ist dabei die Entwicklung flexibler Fertigungszellen mit<br />

„Plug-and-Produce-Fähigkeiten“. Diese sollen mit minimalen Umrüstzeiten<br />

durch den Mitarbeiter oder automatisch konfiguriert und<br />

mittels offener Standards horizontal in Fertigungslinien sowie vertikal<br />

in die Unternehmens-IT integriert werden können. Schlüssel zur<br />

Realisierung einer solchen modularen Produktionsplattform ist dabei<br />

die Entwicklung einer aufeinander abgestimmten Hardwareund<br />

Softwarearchitektur auf der Ebene von Fertigungszellen und<br />

Fertigungslinien. Die Identifikation technischer und konzeptueller<br />

Grundannahmen der Modularisierung ist dabei eine notwendige Voraussetzung<br />

für die Umsetzung im Projekt. Die FlexiMon-Fertigungszellen<br />

weisen beispielsweise ein standardisiertes geometrisches<br />

Format sowie flexible Befestigungssysteme für Prozesskomponenten<br />

auf, sind mit einer eigenen Echtzeitsteuerung und Control-<br />

Panel als lokale Mensch-Maschine-Schnittstelle, RFID-Lese-/<br />

Schreibeinheiten sowie einem Leichtbauroboter als universelles<br />

Kontakt<br />

Harting Applied Technologies<br />

Wilhelm-Harting-Str. 1<br />

32339 Espelkamp<br />

Tel: +49 5772-47253<br />

volker.franke@harting.com<br />

Harting IT System Integration<br />

Marienwerderstr. 2<br />

32229 Espelkamp<br />

Tel: +49 5772-47197<br />

claus.hilger@harting.com<br />

www.harting.com<br />

Offizielle Website der OMG mit<br />

Spezifikationen der verschiedenen<br />

BPMN-Versionen<br />

INFO<br />

Nutzerstudien untersuchen die Einflüsse von flexiblen Produktionslösungen auf<br />

Basis von Industrie 4.0 auf die Rollen der beteiligten Mitarbeiter<br />

Handhabungsgerät ausgestattet. Auf Basis dieser invarianten<br />

Grundstruktur können die Module hardwareseitig durch zusätzliche<br />

Prozesskomponenten in der von ihnen angebotenen Funktion spezialisiert<br />

werden, z.B. durch die Installation einer Schraubeinheit<br />

oder einer Prägepresse.<br />

Entsprechend der Strukturierung der Hardware weist auch die Softwarearchitektur<br />

der einzelnen Fertigungszelle eine modulare Struktur<br />

auf. Hierbei werden die softwareseitigen Anbindungen der spezifischen<br />

Prozesskomponenten in den unterstützten IEC61131-3-<br />

Sprachen der jeweiligen Steuerungssysteme, aber unabhängig und<br />

möglichst ohne Vorannahmen über ihren Ausführungskontext echtzeitfähig<br />

implementiert. Durch die architekturkonforme Implementierung<br />

dieser Funktionen entlang definierter Schnittstellen stehen<br />

die wiederverwendbaren Funktionsbausteine für die dynamische<br />

Konfiguration und Ausführung zur Laufzeit innerhalb der geschaffenen<br />

Systemarchitektur auf Zellen- und Linienebene als Service zur<br />

Verfügung. Neben der echtzeitfähigen Ausführung dieser Services<br />

innerhalb einer Fertigungszelle sind die angebotenen Services auch<br />

über IP-basierte Standardprotokolle innerhalb einer Fertigungslinie<br />

aufrufbar. Ergänzend zu den direkt in der Echtzeitsteuerung realisierten<br />

Funktionen können hiermit zusätzliche Services außerhalb des<br />

Echtzeitsystems angebunden werden. So kann für die Programmierung<br />

der Roboterfunktionen auf leistungsfähige Softwarekomponenten<br />

aus der Forschung, wie beispielsweise MoveIt!, zurückgegriffen<br />

werden.<br />

Aufbauend auf diesen modularen Grundfunktionen der Fertigungszellen<br />

ist ein wesentlicher Schwerpunkt des FlexiMon-Projekts die<br />

Entwicklung einer Koordinationsarchitektur auf Linienebene, die eine<br />

flexible Komposition von Fertigungsmodulen und ihrer Services<br />

für die Realisierung unterschiedlicher Produktionsprozesse erlaubt.<br />

Ein entscheidender Baustein ist dabei ein Prozessmodell, das auf allen<br />

Ebenen und in allen Prozessschritten konsistent bleibt und die<br />

vollständige Beschreibung des Produktionsprozesses erlaubt. Im<br />

Rahmen von FlexiMon wird hierfür – an Stelle üblicher Sequential<br />

Function Charts, UML-Aktivitätsdiagrammen oder Statecharts –<br />

BPMN2 als grafische Spezifikationssprache für die hierarchische<br />

Modellierung von Produktionsprozessen bis hin zur Maschinenebene<br />

verwendet.<br />

develop3 systems engineering 01 2015 59


ANWENDUNGEN INDUSTRIE 4.0<br />

Durch die Interpretation von BPMN2-Workflows werden SPS- und Roboterfunktionen<br />

modulspezifisch ausgeführt<br />

Die Rolle des Mitarbeiters in der Smart Factory wandelt sich zu einem „Augmented<br />

Operator“, der die Maschine interaktiv anpassen und überwachen kann<br />

Produkttypspezifische Prozessmodelle<br />

Die für die Ausführung solcher Prozessmodelle notwendige Koordinationsarchitektur<br />

weist dabei für eine Fertigungslinie eine übergeordnete<br />

sowie je eine lokale Koordinationskomponente pro Fertigungszelle<br />

auf. Diese sogenannten „Process Engines“ können produkttypspezifische<br />

Prozessmodelle dynamisch aus einer Datenbank<br />

abrufen und bei Bedarf innerhalb der Systemarchitektur der modularen<br />

Fertigungslinie ausführen. Die ausführbaren Prozessmodelle<br />

enthalten typischerweise eine Sequenz von wiederverwendbaren<br />

Sub-Prozessen bspw. für eine Schraubaktivität, die in den Koordinationskomponenten<br />

der Fertigungsmodule ausgeführt werden und in<br />

Aufrufen der beschriebenen Services resultieren. Darüber hinaus<br />

können Prozessmodelle weitere Aktivitäten und Sub-Prozesse wie<br />

beispielsweise Interaktionen mit Maschinenbediener oder -einrichter<br />

sowie Kommunikation mit anderen Akteuren oder Teilsystemen<br />

der modularen Produktionsplattform beinhalten.<br />

In der Koordinationsarchitektur wird für die konkrete Fertigung eines<br />

individuellen Produkts jeweils eine neue Instanz eines Prozessmodels<br />

erzeugt und gestartet. Die „Verheiratung“ von Prozessinstanz<br />

und Produkt (also die Erzeugung und spezifische Parametrisierung<br />

eines als Modell vorhandenen Prozesses) erfolgt dabei über<br />

einen definierten Eintrittspunkt in eine Fertigungslinie – beispielsweise<br />

über das Auslesen eines RFID-Tags. Die auf Basis eines passenden<br />

Prozessmodells erzeugte Prozessinstanz begleitet jedes<br />

Produkt über seinen Lebenszyklus hinweg durch die Zellen der Fertigungslinie.<br />

Diese Eigenschaft erlaubt später eine einfache Nachvollziehbarkeit<br />

der Produktionshistorie eines einzelnen Produkts innerhalb<br />

der wandlungsfähigen Produktionsumgebung.<br />

Die Unterstützung parallel aktiver Prozessinstanzen durch die Koordinationsarchitektur<br />

erlaubt zudem die zeitgleiche Fertigung verschiedener<br />

Produkte in einer Fertigungslinie. Durch die spezifischen<br />

Prozessinstanzen können in einer physisch konfigurierten Anlage alle<br />

hardwareseitig möglichen Varianten von Produkten gefertigt und<br />

somit eine Art „One-Piece Flow“ erreicht werden.<br />

Die realisierte Koordinationsarchitektur bietet eine offene und herstellerunabhängige<br />

Integrationsplattform, die über die BPMN2-basierten<br />

Prozessmodelle eine explizite Verzahnung aller relevanten<br />

Ebenen innerhalb des Produktionsprozesses über IP-basierte Standardprotokolle<br />

erlaubt. Aufgrund der zunehmenden Verbreitung<br />

von BPMN2 in der Unternehmens-IT verspricht das vorgestellte<br />

Konzept eine nahtlose Abbildung der Produktionslogik in die ERP-<br />

Ebene in Ergänzung zu den Möglichkeiten etablierter Standards wie<br />

OPC-UA.<br />

Inkrementelle Optimierung<br />

Perspektivisch soll ein in BPMN beschriebener Produktionsprozess<br />

durch den individuellen Kundenwunsch bereits auf der ERP-Ebene<br />

angelegt und sukzessive vervollständigt werden. Sollten beispielsweise<br />

Informationen zur Ausführung auf der Maschinenebene fehlen,<br />

kann ein Experte für den Produktionsprozess diese direkt an der<br />

Maschine über eine benutzerfreundliche Schnittstelle dem Prozessmodell<br />

hinzufügen.<br />

Inkrementelle Optimierung<br />

Um Fehlerrisiken, die auf die erhöhte technische Komplexität durch<br />

die konsequente Modularisierung zurückgehen, beherrschbar zu machen,<br />

werden die Mitarbeiter im Konfigurations- und im Produktionsmodus<br />

durch Assistenzfunktionen unterstützt. Damit können Fehlerzustände<br />

im Betrieb interaktiv beschrieben und mit Produktionsdaten<br />

sowie aktiven Prozessschritten in den Prozessmodellen assoziiert<br />

werden. Diese Daten werden in der folgenden Projektphase die Anwendung<br />

maschineller Lernverfahren zur Parameter- und Prozessoptimierung<br />

oder das Trainieren von Klassifikationsalgorithmen für<br />

das Condition Monitoring erlauben. Auf dieser Basis können wiederum<br />

Prozessmodelle automatisch verbessert und die Bediener in der<br />

Interaktion mit der Maschine unterstützt werden. Mitarbeiter können<br />

auf diese Weise frühzeitig in die flexibilisierten Produktionsformen<br />

eingebunden werden und sie zudem aktiv mit gestalten.<br />

FlexiMon ist ein gemeinschaftliches Forschungsprojekt der Harting<br />

Technologiegruppe und des CoR-Lab (Research Institute for Cognition<br />

and Robotics) der Universität Bielefeld. Es wird vom Bundesministeriums<br />

für Forschung und Technologie im Rahmen des Spitzenclusters<br />

it’s OWL gefördert und vom Projektträger Karlsruhe<br />

PTKA betreut.<br />

ge<br />

Dr.-Ing. Volker Franke, Geschäftsführer Harting Applied Technologies<br />

GmbH<br />

Dr.-Ing. Sebastian Wrede, Leiter Cognitive <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>,<br />

CoR-Lab & CITEC, Universität Bielefeld<br />

60 develop 3 systems engineering 01 2015


AUS DEM<br />

ANWENDUNGEN<br />

Starker Anwenderfokus bei dritter Veranstaltung MES im Fokus<br />

Treiber der vertikalen Integration<br />

Anfang Februar 2015 fand die dritte Veranstaltung ‚MES im Fokus‘ des MES D.A.CH Verbands bei<br />

Gastgeber Beckhoff im ostwestfälischen Verl nahe Gütersloh statt. Mehr als 80 Teilnehmer informierten<br />

sich über neuste Entwicklungen und erfolgreiche Applikationen im Bereich der Manufacturing<br />

Execution <strong>Systems</strong> (MES) – und ihre Bedeutung für die Industrie 4.0.<br />

Kontakt<br />

INFO<br />

MES D.A.CH Verband e.V.<br />

Geschäftsstelle<br />

Ilsfeld-Auenstein<br />

Tel. +49 7062/6760213<br />

info@mes-dach.de<br />

www.mes-dach.de<br />

Bild: MES D.A.CH<br />

Für Gastgeber Beckhoff stellte Dr. Ursula Frank, verantwortlich für Lehre und Forschung,<br />

die Möglichkeiten PC-basierter Steuerungstechnik für Industrie 4.0 vor<br />

Manufacturing Execution <strong>Systems</strong> (MES) verbinden die Automatisierungs-<br />

mit der Unternehmensleitebene und sind damit<br />

ein wesentlicher Treiber der durchgängigen vertikalen Integration<br />

– letztlich ein entscheidendes Element für Industrie 4.0 (siehe<br />

auch Beitrag S. 62f). Dementsprechend stand die Erhöhung der Produktionseffizienz<br />

durch MES auf der Agenda der dritten Veranstaltung<br />

‚MES im Fokus‘ des MES D.A.CH Verbands, zu der mehr als 80<br />

Teilnehmer kamen, weit überwiegend aus führenden deutschen<br />

Produktionsunternehmen. Die Veranstaltung war damit ausgebucht.<br />

In ihrem Begrüßungsvortrag stellte Dr. Ursula Frank, bei Beckhoff<br />

Automation als gastgebendem Unternehmen verantwortlich für<br />

Lehre und Forschung, die Möglichkeiten der PC-basierten Steuerungstechnik<br />

(PC-Control) für Industrie 4.0 vor, bevor Angelo Bindi<br />

als zweiter Vorstand des MES D.A.CH Verbands die Bedeutung von<br />

Wissen in einer modernen Fertigung hervorhob. Wie sich eine effiziente<br />

Serienproduktion an einem Hochlohnstandort sicherstellen<br />

lässt, war Thema des Referats von Hermann Landershammer, Geschäftsführer<br />

der APF Produktionsdienstleistungs GmbH und Alexander<br />

Meisinger, Leiter Vertrieb und Marketing Software bei Stiwa<br />

Automation. Unmittelbar aus der Praxis berichtete Andreas Bauer,<br />

Leiter Produktion bei Haver & Boecker, wobei der Fokus auf integrativen<br />

Informationssystemen und einer modernen Auftragssteuerung<br />

anhand des MES von Industrie Informatik lag. Karl Schneebauer<br />

und Jürgen Petzel von MPDV stellten dann das MES Hydra mit<br />

seinen einzelnen Modulen vor und zeigten Möglichkeiten für den<br />

Einsatz im Rahmen des Energiemanagements auf. Ein besonderes<br />

Highlight des ersten Tages war der Vortrag von Dr. Harald Hoff, Ge-<br />

schäftsführer von HIR Hoff Industrie Rationalisierung, über den<br />

‚überlebensnotwendigen‘ Einsatz von MES. Hoff gab wertvolle<br />

Tipps für die Auswahl der richtigen MES-Lösung.<br />

Chancen der digitalen Fertigung<br />

Zu Beginn des zweiten Tages erläuterte Josef Haimerl von DE software<br />

& control in seinem Vortrag ‚Der Weg in die digitale Fertigung‘,<br />

von welchen MES-Innovationen und -Konzepten Unternehmen ab<br />

sofort profitieren können. Ein weiterer Höhepunkt war der lebendige<br />

Vortrag von Harm Hübert, Leiter MES bei Phoenix Contact, über die<br />

MES-Einführung in seinem Unternehmen. Sehr anschaulich wurde<br />

der Nutzen der MES-Lösung demonstriert. Die Architektur eines<br />

modernen MES zeigte Simone Cronjäger auf, Vorstand von Guardus<br />

Solutions. Sie referierte über individuelle Prozesse auf einer releasefähigen<br />

Standardlösung. MES als Treiber für den kontinuierlichen<br />

Verbesserungsprozess war das Thema von Frank Egersdörfer, CEO<br />

von Cosmino. Sascha Heinzemann, Sales Director bei Syncos, stellte<br />

MES im Kontext von Lean Production vor. Ein weiterer Praxisbeitrag<br />

stammte von Erich Übelmesser, verantwortlich für Solution Design<br />

– SAP Manufacturing bei der IGZ logistics + IT. Er thematisierte<br />

das Zusammenspiel von SAP ME und SAP EWM in der Reifenaufbereitungsproduktion<br />

im ContiLifeCycle-Werk Stöcken. Die neusten<br />

Entwicklungen rund um das industrielle Kommunikationsprotokoll<br />

OPC UA stellte Stefan Hoppe, Global Vice President der OPC Foundation,<br />

vor. Eindrucksvoll demonstrierte er, wie sich OPC UA zum<br />

weltweiten Internet-of-Things-Standard entwickelt.<br />

Die Veranstaltung hat sich gemäß dem Motto ‚Die MES-Welt trifft<br />

sich bei MES im Fokus‘ als Plattform für den Austausch bewährt. Die<br />

nächste Veranstaltung ist für Anfang 2016 geplant.<br />

co<br />

Der Autor:<br />

Ronald Heinze ist dritter Vorstand des MES D.A.CH Verband e.V.<br />

develop3 systems engineering 01 2015 61


ANWENDUNGEN<br />

MES<br />

MES sind als zentrale Informations- und<br />

Datendrehscheibe die Schnittstelle zwischen<br />

Mensch und Fertigungsanlage –<br />

insbesondere in Industrie-4.0-Konzepten<br />

Bild: MPDV<br />

MES in der Industrie 4.0: Datenzugriff in Echtzeit<br />

Schnittstelle zur Smart Factory<br />

In Industrie-4.0-Konzepten spielen Manufacturing Execution <strong>Systems</strong> (MES) eine wichtige Rolle,<br />

da sie den Zustand einer Fertigung transparent abbilden. Als ‚Steuerpult‘ verbinden sie dazu die<br />

Fertigungsanlagen mit der darüber liegenden Planungsschicht in den ERP-Lösungen – und legen<br />

damit die Grundlage, die hohe Flexibilität der Smart Factory nutzbar zu machen.<br />

Manufacturing Execution <strong>Systems</strong> (MES) erlauben zentral den<br />

Zugriff auf Maschinen und Anlagen in Echtzeit – und eignen<br />

sich damit insbesondere dazu, in Industrie-4.0-Szenarien den Zustand<br />

der Fertigung transparent und beeinflussbar zu machen. Doch<br />

können sie diese Aufgabe wirklich übernehmen oder werden sie im<br />

Zuge der Verlagerung von Informationen in das Internet der Dinge<br />

nicht eher überflüssig?<br />

„Auch in einem Industrie-4.0-Szenario werden MES gebraucht, und<br />

zwar sowohl in der bekannten Funktion als auch darüber hinaus als<br />

zentrale Informations- und Datendrehscheibe“, sagt dazu Prof. Jürgen<br />

Kletti, Geschäftsführer von MPDV Mikrolab in Mosbach. „Eine<br />

komplett dezentrale Kommunikation ohne zentrale Synchronisation<br />

wird es in absehbarer Zukunft nicht geben.“ Auch den Traum vom<br />

‚Smart Product‘, das sich selbst den Weg durch die Fertigung sucht,<br />

hält Kletti für unrealistisch. Was aber passiert ist, dass durch die Industrie<br />

4.0 die Grenzen in der Kommunikationspyramide immer weiter<br />

aufgeweicht werden und verschwinden, betont Thomas Lantermann,<br />

Senior Business Development Manager FA – European Development<br />

Center bei Mitsubishi Electric Europe in Ratingen. Jeder<br />

werde mit jedem über die Cloud kommunizieren. „Um jedoch die Industrie<br />

4.0 zum Erfolg zu bringen, ist es notwendig, eine gut funktionierende<br />

ERP/MES/IT-Infrastruktur zu besitzen, um die nötigen Industrie-4.0-Prozesse<br />

aufsetzen zu können.“ Der Erfolg der selbstorganisierenden<br />

Produktion hänge von gut organisierten, reproduzierbaren<br />

Prozessen ab – eine Industrie-4.0-Landschaft lasse sich<br />

schließlich nicht aus dem Nichts aufbauen.<br />

Für Christoph Sauer, Geschäftsführer und Leiter der Entwicklung<br />

bei nuveon in Markt Berolzheim, ist deswegen klar, dass MES integraler<br />

Bestandteil der Fabrik 4.0 werden – und damit noch wichtiger<br />

und von zentraler Bedeutung für die weitere Entwicklung auf<br />

Fertigungsebene. „Den Markt erobern werden aber Systeme, die<br />

originär webbasiert sind und sich – vergleichbar einem Betriebssystem<br />

im PC – als Integrationsplattform über die gesamte Fertigung<br />

legen.“ Ihre Aufgabe sei es, Informationen sowohl zwischen<br />

Komponenten als auch direkt auszuwerten beziehungsweise<br />

Ergebnisse quasi in Echtzeit an übergeordnete Systeme weiterzugeben.<br />

„MES sind und bleiben Bindeglied zwischen ERP und<br />

den einzelnen Industrie-4.0-tauglichen Maschinen und Anlagen,<br />

weil neben den Produkten auch die Maschinen selbst – sinnvollerweise<br />

über das Internet – mit dem ERP kommunizieren müssen“,<br />

ergänzt Robert Schürch, CEO von CSM <strong>Systems</strong> aus Uster in der<br />

Schweiz. „Die ERP-Umgebung weiß, was Maschinen mit den passierenden<br />

Produkten machen müssen – entweder weil das Produkt<br />

selbst über die Information verfügt oder diese auf Grund der ID des<br />

Produktes abgefragt werden kann.“<br />

Die Identifizierung der Produkte, die Erfassung der zugehörigen Daten<br />

und die Steuerung des weiteren Produktionsverlaufs gehöre zu<br />

den zentralen Aufgaben von MES, bestätigt auch Andreas Kirsch,<br />

Vorstand von Guardus Solutions aus Ulm. „Die so gesammelten Informationen<br />

stehen auch in Zukunft zentral in einem MES zur Verfügung<br />

– unabhängig davon, ob gewisse Produktionsabläufe in<br />

Form von verketteten, automatisierten Anlagen autonom durch-<br />

62 develop 3 systems engineering 01 2015


MES<br />

ANWENDUNGEN<br />

Bild: Guardus Solutions<br />

Bild: Mitsubishi Electric<br />

Bild: MPDV<br />

Bild: CSM <strong>Systems</strong><br />

Bild: nuveon<br />

„Unter anderem<br />

aufgrund von Datenbanken<br />

mit In-<br />

Memory-Funktionalitäten<br />

werden<br />

steigende Datenmengen<br />

kein<br />

Problem sein.“<br />

Andreas Kirsch,<br />

Vorstand von<br />

Guardus Solutions<br />

„Durch die Industrie<br />

4.0 werden<br />

die Grenzen in<br />

der Kommunikationspyramide<br />

immer weiter<br />

aufgeweicht und<br />

verschwinden.“<br />

Thomas Lantermann,<br />

Senior Business Development<br />

Manager bei<br />

Mitsubishi Electric Europe<br />

„MES werden in<br />

der Industrie 4.0<br />

als zentrale Informations-<br />

und Datendrehscheibe<br />

gebraucht.“<br />

Prof. Jürgen Kletti,<br />

Geschäftsführer von<br />

MPDV Mikrolab<br />

„Neben den<br />

Produkten werden<br />

auch die Maschinen<br />

selbst –<br />

sinnvollerweise<br />

über das Internet<br />

– mit dem ERP<br />

kommunizieren<br />

müssen.“<br />

Robert Schürch,<br />

CEO,<br />

CSM <strong>Systems</strong><br />

„Vor allem<br />

originär webbasierte<br />

Systeme<br />

bieten sich – vergleichbar<br />

einem<br />

Betriebssystem<br />

im PC – als Inte -<br />

grationsplattform<br />

an.“<br />

Christoph Sauer,<br />

Geschäftsführer und Leiter<br />

der Entwicklung, nuveon<br />

geführt werden können.“ Insofern würden sich beide Sichtweisen<br />

auf das Produkt – zentral und dezentral – eher ergänzen anstatt ablösen.<br />

MES als Mensch-Anlage-Schnittstelle<br />

Interessant ist in diesem Zusammenhang, ob sich MES im Sinne einer<br />

Mensch-Anlage-Schnittstelle einsetzen lassen, um beispielsweise<br />

abhängig vom Auftragseingang entweder die Fertigungskapazitäten<br />

voll auszulasten oder den Energieverbrauch zu minimieren.<br />

„Je intelligenter die Maschinen und Komponenten werden, um so<br />

mehr wird von MES gefordert werden, als einheitliche Mensch-Maschine-Schnittstelle<br />

zu fungieren“, ist sich nuveon-Geschäftsführer<br />

Christoph Sauer sicher. „Der Nutzer darf ab einer gewissen Entwicklungsstufe<br />

nicht mehr merken, ob er sich auf einer Maschinen-Bedien-Ebene<br />

befindet oder der eigentlichen MES-Ebene.“ Da moderne<br />

MES beziehungsweise ‚Produktions-Betriebssysteme‘ die<br />

Schnittstellen zu allen Komponenten in der Fertigung unabhängig<br />

von der physischen Realisierung auf eine neutrale Ebene abstrahieren<br />

könnten, könne zudem das Verhalten der Komponenten simuliert<br />

werden – und auf diese Weise auch das gesamte Zusammenspiel<br />

in der Produktion in unterschiedlichen Szenarien. „Mit Hilfe<br />

entsprechender Sensorik und Maschinenintelligenz kann dem ERP<br />

während der Produktion der Energieverbrauch gemeldet werden“,<br />

meint CSM-<strong>Systems</strong>-CEO Robert Schürch. „Damit kann das ERP-<br />

System dann neben dem eigentlichen Materialfluss auch zusätzlich<br />

den Spitzenenergieverbrauch durch dynamische Auslastung der<br />

Fertigungskapazitäten intelligent steuern.“<br />

Anlagenbetreiber müssten zwischen den Zielsetzungen Kapazität,<br />

Energieeffizienz, Flexibilität und Qualität abwägen, erläutert Thomas<br />

Lantermann von Mitsubishi Electric. „Virtuelle Referenzmodelle –<br />

CPS – ermöglichen es schon heute, die Auswirkungen von Entscheidungen<br />

in Bezug auf die Zielsetzungen zu analysieren und zu simu-<br />

lieren.“ Durch die Industrie 4.0 würden die Informationsquellen für<br />

diese Entscheidungen, sprich die Datentransparenz und Datenqualität,<br />

deutlich verbessert. „Die MES werden hier zu Assistenz-Systemen<br />

für den Menschen, um die Entscheidungen schneller und zuverlässiger<br />

treffen zu können.“<br />

Klar ist damit aber auch, dass die Datenmengen steigen, die durch<br />

MES zu verarbeiten sind. Das sei kein Problem, sagt Guardus-Solutions-Vorstand<br />

Andreas Kirsch. „Durch die enormen Entwicklungsschübe<br />

in punkto Hardware-Leistung – Stichwort Big-Data-Analysen<br />

oder Cloud-Architekturen – sowie durch Datenbanken mit In-<br />

Memory-Funktionalitäten, werden steigende Datenmengen und<br />

Performance-Anforderungen kein Problem für eine integrierte MES-<br />

Datenbasis darstellen.“ Zudem falle auch die Beschaffung der leistungsfähigen<br />

Hardware-Komponenten immer leichter, da die Hardware-Preise<br />

bezogen auf Rechnerleistung und -kapazität dramatisch<br />

sänken. „MES werden in Zukunft mit den größeren Datenmengen<br />

umgehen können müssen“, bestätigt abschließend MPDV-<br />

Chef Prof. Jürgen Kletti. „Ein weiterer Ansatz, mit der Datenflut umzugehen,<br />

ist bereits bei der Erfassung die Daten zu verdichten und<br />

so aus ‚Big Data‘ aussagekräftige Informationen – ‚Smart Data‘ – zu<br />

machen.“<br />

www.csmsystems.com<br />

www.guardus-mes.de<br />

de3a.mitsubishielectric.com<br />

www.mpdv.de<br />

www.nuveon.de<br />

Hinweis: Dieser Beitrag fasst das Ergebnis des Trendinterviews „Big Data im Visier“<br />

zusammen, das in Ausgabe 3/2015 der elektro AUTOMATION ab S. 16 erschienen<br />

ist. Dort wird auch auf die Rolle der Kommunikation per OPC UA eingegangen.<br />

Zusammenfassung: Michael Corban,<br />

Chefredakteur develop 3 systems engineering<br />

develop3 systems engineering 01 2015 63


ANWENDUNGEN<br />

AUS DER PRAXIS DES SYSTEMS ENGINEERINGS<br />

Prof. Hanno Weber, Prorektor der Hochschule Pforzheim<br />

„Wissen über die Synthese fehlt noch“<br />

Im Rahmen der Rubrik ‚Aus der Praxis des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s‘ gab uns Prof. Hanno Weber<br />

Auskunft zu seinen Erfahrungen. Bereits in seiner Promotion beschäftigte ihn die modellbasierte<br />

Produktentwicklung, heute verantwortet er die Ingenieur-Ausbildung an der Hochschule<br />

Pforzheim.<br />

develop 3 : Prof. Weber, können Sie uns basierend auf Ihren Erfahrungen<br />

ein Beispiel für die gelungene Anwendung des <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong>s nennen?<br />

Weber: Ein gutes Beispiel ist die Einführung einer Leitstandsteuerung<br />

im Druckmaschinenbereich. Das waren auch früher schon riesige<br />

Maschinen, durch die hindurch eine Zentralwelle gelegt war,<br />

von der alle anderen Elemente ihre Drehzahl über Getriebe abgriffen<br />

– klassischer Maschinenbau. Moderne Druckmaschinen verfügen<br />

dagegen heute über geregelte Einzelantriebe, die über Lichtwellenleiter<br />

verbunden synchronisiert werden. Das ermöglicht eine enorme<br />

Leistungssteigerung, ganz andere Geschwindigkeiten.<br />

develop 3 : Können Sie das kurz erläutern?<br />

Weber: Durch die Benetzung mit Farbe dehnt sich das Papier – es<br />

wird also beim Lauf durch die Maschine länger. Mit geregelten Einzelantrieben<br />

ist das kein Problem, weil man etwa die letzte Walze<br />

einfach vier bis fünf Promille schneller drehen lassen kann. Vergleichbares<br />

konnte man mit den Getrieben gar nicht ausgleichen,<br />

was natürlich die erreichbare Druckleistung begrenzte. Hinzu<br />

kommt ein weiterer Aspekt: Wird frühmorgens beispielsweise die<br />

Zeitung gedruckt, sollen nun nachmittags Prospekte folgen – quasi<br />

auf Knopfdruck. Auch dann, wenn sich das Format ändert, ein anderer<br />

Falzapparat benötigt wird oder ein Trockner dazukommt. Früher<br />

ging das auch, doch musste dazu stundenlang geschraubt werden,<br />

der Umrüstaufwand war immens. Soll das alles auf Knopfdruck passieren,<br />

stoßen die Vorgehensweisen aus dem klassischen Maschinenbau<br />

an ihre Grenzen. Gefragt ist dann die interdisziplinäre Zusammenarbeit<br />

bezüglich Mechanik und Steuerungstechnik – wobei<br />

entscheidend ist, dass der Druckprozess verstanden wird, entsprechende<br />

Spezialisten sind einzubeziehen. Das kann in der Summe<br />

nur das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> leisten.<br />

develop 3 : Wollen Sie kurz das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> einmal<br />

aus Ihrer Sicht definieren?<br />

Weber: Es handelt sich um einen interdisziplinären Ansatz – bestehend<br />

aus Methoden zur Entwicklung komplexer Systeme und aus<br />

Methoden für das Management dieser Entwicklung. Ein Schlüsselbegriff<br />

ist Integration – zu verstehen in zweierlei Hinsicht: Einerseits<br />

geht es darum, ein Produkt in den späteren Nutzungskontext zu integrieren,<br />

andererseits um das Zusammenfügen einzelner Teile zu<br />

einem funktionsfähigen Ganzen. Entscheidend ist, dass sich im Vorfeld<br />

nur dann ein Lösungsraum erschließen lässt, wenn es gelingt,<br />

Interview: Michael Corban,<br />

Chefredakteur develop 3 systems engineering<br />

die Gesamtfunktion – in der der Kunde denkt – zu zerlegen. Dem<br />

analytischen, dem ‚zerlegenden‘ Weg gemäß V-Modell muss dann<br />

aber die Integration folgen – und diese Synthese steht beim <strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong> im Vordergrund. Man könnte auch sagen: Es gibt genügend<br />

Wissenschaften, die analysieren können, aber noch zu wenig<br />

Wissen über die Synthese. Insbesondere dann, wenn zahlreiche Zulieferer<br />

– weltweit verteilt – mitentwickeln, gewinnt diese Aufgabe<br />

enorm an Komplexität und Dynamik. Da kann man nicht einfach<br />

nach VDI-Richtlinie 2221 weiterkonstruieren.<br />

develop 3 : Welche Schwierigkeiten tauchen denn typischerweise<br />

beim <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> auf?<br />

Weber: So bald eingefahrene Strukturen und Prozesse aufgebrochen<br />

werden, wird es schwierig. Ein Beispiel sind die vielen Dinge,<br />

die früher nicht kommuniziert wurden, nun aber zu dokumentieren<br />

sind – und das ist sicherlich nicht die Lieblingsbeschäftigung von<br />

Konstrukteuren. Allerdings führt daran kein Weg vorbei, wir brauchen<br />

heute eine verlässliche Beschreibung von Schnittstellen! Und<br />

wir brauchen darauf aufsetzend ein Konfigurations-Management.<br />

Letztlich sind das ja die Spezifikationen für all diejenigen, die zuarbeiten,<br />

sei es in einer anderen Abteilung oder anderen Unternehmen.<br />

Die Schnittstellenbeschreibung ist an dieser Stelle Vertragsgrundlage<br />

– ändern wir die, ohne dass unsere Partner das erfahren,<br />

führt dies zu großen Problemen. Denken Sie nur an die Frage, wer<br />

die Kosten übernimmt, wenn vier Wochen in die falsche Richtung<br />

entwickelt wurde.<br />

Zur Person<br />

INFO<br />

Hanno Weber, geboren 1965 in Lahr/Schwarzwald, studierte<br />

von 1987 bis 1993 Maschinenbau an der Technischen<br />

Universität Berlin und der University of Michigan,<br />

USA. Nach seiner Promotion über Entwurfsmethoden für<br />

komplexe Systeme, insbesondere die modellbasierte Produktentwicklung,<br />

arbeitete er für eine Düsseldorfer Unternehmensberatung.<br />

Seit 2001 lehrt er an der Hochschule<br />

Pforzheim unter anderem den ‚Entwurf komplexer Systeme‘<br />

sowie das Produktdatenmanagement. Seit 2011 ist er<br />

dort als Prorektor für das Ressort Studium und Lehre zuständig.<br />

Tel. +49 7231/28-6001<br />

hanno.weber@hs-pforzheim.de<br />

64 develop 3 systems engineering 01 2015


AUS DER PRAXIS DES SYSTEMS ENGINEERINGS<br />

ANWENDUNGEN<br />

„Grundsätzlich sollte<br />

ein <strong>Systems</strong> Engineer<br />

Interesse am Ganzen<br />

haben – verbunden mit<br />

dem Bewusstsein,<br />

dass auch das Ganze<br />

an einem Detailproblem<br />

scheitern kann!“<br />

wie Anforderungs-Management, Funktions-Modellierung, logische<br />

Architektur, physische Architektur oder Integration ein.<br />

Bild: Weber<br />

Prof. Hanno Weber, Prorektor, Hochschule Pforzheim<br />

develop 3 : Deswegen ist die Dokumentation so wichtig...<br />

Weber: ...und im <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> Voraussetzung für eine erfolgreiche<br />

Entwicklung. Werden eingefahrene Prozesse hier nicht<br />

angepasst, wird es ‚schwergängig‘. Hinzu kommt: Fährt man wirklich<br />

einen systemorientierten Ansatz, verlängert sich die Anfangsphase<br />

– was für die Konstrukteure schwierig ist, da sie bereits ‚vibrieren‘<br />

und endlich loslegen wollen. Doch genau an dieser Stelle ist<br />

es enorm wichtig, zunächst zu klären, ob man das richtige Konzept<br />

verfolgt. Dazu sind die Interessen aller Beteiligten zu klären – die Stakeholder-Analyse<br />

– und anschließend die Anforderungen sauber zu<br />

dokumentieren und zu verfolgen. Etwas Ähnliches mache ich selbst<br />

auch mit meinem Prüfungssystem an der Hochschule. Auch das ist<br />

modular aufgebaut und ich kann die Konfiguration kontrollieren.<br />

develop 3 : Wie bildet denn die Hochschule Pforzheim <strong>Systems</strong><br />

Engineers aus und was ändert sich für Ingenieure?<br />

Weber: Nun – etwas flapsig formuliert, könnte man sagen, dass<br />

Konstrukteure früher Nerds waren, die sich mit Luftspalt und Toleranzen<br />

vergnügten. Darin waren sie auch sehr gut, bis zu dem<br />

Punkt, an dem ihre Lösung nicht zielführend war. Heute erwarten<br />

wir deshalb zusätzlich zu der Begeisterung für die jeweilige Disziplin,<br />

dass Ingenieure hochkommunikativ sind und zumindest der Projektleitung<br />

ihre Leistung auch ‚verkaufen‘ können. Das ist natürlich ein<br />

sehr umfangreiches Kompetenzbündel – detailverliebte Konstrukteure<br />

tun sich damit schwer, weil sie das schlicht nervtötend finden.<br />

An der Hochschule Pforzheim beginnen wir deswegen bereits in der<br />

Bachelor-Ausbildung damit, auf die Sichtweise des <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>s<br />

hinzuarbeiten. Ein entscheidender Baustein unserer Ausbildung<br />

sind praktische Projektarbeiten in jedem Semester, gefolgt<br />

von einer interdisziplinären Projektarbeit im sechsten Semester. Aufgabe<br />

ist hier, mit Kommilitonen aus anderen Studiengängen und sogar<br />

anderen Fakultäten gemeinsam eine Lösung zu entwickeln. Im<br />

Master-Studium zum Thema Produktentwicklung verbreitern wir<br />

diesen Ansatz noch und gehen zudem auf die klassischen Themen<br />

develop 3 : Was ist denn die Voraussetzung, um erfolgreich ein<br />

<strong>Systems</strong> Engineer zu werden?<br />

Weber: Man sollte auf alle Fälle eine technische Grundausbildung<br />

mitbringen – sei es Maschinenbau, Elektrotechnik oder Informatik.<br />

Hat man hier den fachlichen Tiefgang einmal gezeigt, fördert dies<br />

die Akzeptanz im Team, selbst wenn man als Maschinenbauer dann<br />

beispielsweise nicht die letzte Programmiersprache flüssig beherrscht.<br />

Grundsätzlich sollte ein <strong>Systems</strong> Engineer zudem Interesse<br />

am Ganzen haben – verbunden mit dem Bewusstsein, dass auch<br />

das Ganze an einem Detailproblem scheitern kann! Im Gegensatz<br />

zum reinen Projektmanagement haben <strong>Systems</strong> Engineers den Anspruch,<br />

sich mit Problemen auseinanderzusetzen und eine technische<br />

Lösung zu finden – eben Technical Leadership!<br />

develop 3 : Abschließend noch die Frage mit Blick auf die Zukunft:<br />

Welche Bedeutung kommt dem <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> in<br />

den kommenden Jahren zu?<br />

Weber: Das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> ist im Aufblühen! Das Bewusstsein<br />

hierfür entsteht inzwischen auch außerhalb der Luft- und<br />

Raumfahrt, gerade auch in den klassischen zivilen Industriefeldern<br />

wie Automobilbau, Medizintechnik, Anlagenbau, Werkzeugmaschinenbau<br />

und rund um die Agrartechnik. Nicht zuletzt zeigt das die<br />

Mitgliederkurve der GfSE mit ihrem klassischen, exponentiellen<br />

Wachstum. Ich denke, die <strong>Systems</strong>-<strong>Engineering</strong>-Kompetenz wird in<br />

Zukunft noch deutlich an Relevanz gewinnen. Produkte und Dienstleistungen<br />

werden fachlich vielschichtiger, mehr Einzeldisziplinen<br />

gefordert sein – hier ist ein interdisziplinärer Ansatz unabdingbar.<br />

Zumal die Produktentwicklung ökonomisch riskanter wird und<br />

Technologien viel schneller durch neue ersetzt werden. Zudem rücken<br />

auch Folgen für die Gesellschaft in den Fokus – eine Aufgabe,<br />

die wir unseren Studenten mitgeben. Man kann heute nicht mehr<br />

beliebige Verbrennungsmaschinen konzipieren, ohne sich über den<br />

CO 2<br />

-Ausstoß Gedanken zu machen. Gleiches gilt für den Einsatz von<br />

Materialien wie Seltenen Erden. Unternehmen, die das ausblenden,<br />

werden ein Problem bekommen.<br />

develop 3 : Prof. Weber, vielen Dank für die interessanten Ein -<br />

blicke zum Thema <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>.<br />

Hinweis: Prof. Hanno Weber leitete anlässlich des GfSE-Workshops in<br />

Hannover (siehe Bericht S. 34ff) den Workshop zum Thema Deutsches<br />

Handbuch für das <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>. Gesucht werden hier noch interessierte<br />

Co-Autoren sowie anschauliche Beispiele aus der Praxis. Die<br />

Kontaktdaten finden sich im Kasten.<br />

develop3 systems engineering 01 2015 65


INSERENTENVERZEICHNIS<br />

IMPRESSUM<br />

AMA Service GmbH, Wunstorf .......................... 11<br />

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG,<br />

Verl ........................................................................ 7<br />

MICRO-EPSILON MESSTECHNIK GmbH & Co.KG,<br />

Ortenburg ............................................................. 3<br />

Siemens AG IA&DT CC (Industry Sector),<br />

Nürnberg ............................................................. 37<br />

Hans Turck GmbH & Co. KG, Mülheim ................ 2<br />

WSCAD electronic GmbH, Bergkirchen ............... 5<br />

ISSN 2363-6726<br />

WIR BERICHTEN ÜBER<br />

Arburg ............................................................... 14 MathWorks ......................................................... 12<br />

Atego .................................................................. 26 Maxon ............................................................... 13<br />

Aucotec ............................................................... 16 MES D.A.CH ...................................................... 61<br />

AVL ..................................................................... 40 Miele .................................................................. 32<br />

Beckhoff ...................................................... 50, 61 Mitsubishi Electric ............................................. 62<br />

Contact Software ................................................ 18 MPDV ............................................................... 62<br />

CSM <strong>Systems</strong> ................................................... 62 nuveon ............................................................... 62<br />

Daimler ............................................................... 8 OWL Maschinenbau .......................................... 33<br />

Dassault Systèmes ....................................... 20, 33 OWL ViProSim ................................................... 33<br />

Deutsche Messe ................................................ 14 Phoenix Contact ................................................ 56<br />

Eplan ............................................................ 22, 56 Procad ............................................................... 24<br />

FPT Robotik ...................................................... 14 PTC ............................................................... 26, 40<br />

Fraunhofer IPT ................................................... 33 Rittal .................................................................. 56<br />

Fuchs <strong>Engineering</strong> ............................................. 14 Schaeffler ............................................................ 46<br />

GfSE ...................................................... 33, 34, 38 Siemens ............................................................... 6<br />

Gira ..................................................................... 14 Siemens PLM Software .................................... 28<br />

Guardus Solutions ............................................. 62 Timo Leukefeld ................................................... 10<br />

INCOSE ............................................................... 38 Trumpf ............................................................... 14<br />

it's OWL ................................................... 8, 12, 33 VDMA ............................................................... 14<br />

Kaminski Harmann Patentanwälte ........................ 8 WSCAD ............................................................... 30<br />

Konradin Mediengruppe ....................................... 8 Zuken .................................................................. 12<br />

Kraft .................................................................. 50<br />

In Ausgabe 2/2015 lesen Sie ab 3. Juni:<br />

Herausgeberin: Katja Kohlhammer<br />

Verlag: Konradin-Verlag<br />

Robert Kohlhammer GmbH<br />

Ernst-Mey-Straße 8, 70771 Leinfelden-Echterdingen,<br />

Germany<br />

Geschäftsführer: Peter Dilger<br />

Verlagsleiter: Peter Dilger<br />

Chefredakteur:<br />

Dipl.-Ing. Michael Corban (co),<br />

Phone + 49 711 7594-417<br />

Redaktion:<br />

Dr.-Ing. Ralf Beck (bec),<br />

Phone +49 711 7594-424;<br />

Dipl.-Ing. Andreas Gees (ge),<br />

Phone +49 711 7594-293;<br />

Irene Knap B.A. (ik),<br />

Phone +49 711 7594-446;<br />

Jens-Peter Knauer (jpk),<br />

Phone +49 711 7594-407;<br />

Bettina Tomppert (bt),<br />

Phone +49 711 7594-286<br />

Redaktionsassistenz:<br />

Birgit Niebel,<br />

Phone +49 711 7594-349, Fax -1349,<br />

E-Mail: birgit.niebel@konradin.de,<br />

Layout: Vera Müller,<br />

Phone +49 711 7594-422<br />

Gesamtanzeigenleiter:<br />

Andreas Hugel,<br />

Phone +49 711 7594-472<br />

E-Mail: ea.anzeigen@konradin.de<br />

Auftragsmanagement:<br />

Josephine Linseisen<br />

Phone +49 711 7594-315<br />

Leserservice:<br />

Ute Krämer,<br />

Phone +49 711 7594-5850, Fax -15850,<br />

E-Mail: ute.kraemer@konradin.de<br />

Erscheinungsweise:<br />

Vier Mal jährlich<br />

develop 3 wird nur an qualifizierte Empfänger kostenlos<br />

geliefert.<br />

Bezug:<br />

In Zusammenhang mit einem Abonnement der<br />

elektro Automation oder KEM möglich.<br />

Bestellungen erbitten wir direkt an den Verlag.<br />

Sofern die Lieferung nicht für einen bestimmten Zeitraum ausdrücklich<br />

bestellt war, läuft das Abonnement bis auf<br />

Widerruf.<br />

Bezugszeit:<br />

Das Abonnement kann erstmals vier Wochen zum Ende des ersten<br />

Bezugsjahres gekündigt werden.<br />

Nach Ablauf des ersten Jahres gilt eine Kündigungsfrist von<br />

jeweils vier Wochen zum Quartalsende. Bei Nichterscheinen aus<br />

tech nischen Gründen oder höherer Gewalt entsteht kein Anspruch<br />

auf Ersatz.<br />

Bild: Dechema<br />

Prozesstechnik<br />

Die Diskussion um Losgröße Eins führt in der Prozesstechnik<br />

zunächst in einen Widerspruch, dennoch<br />

gibt es gerade auch hier Ansätze, zum Beispiel<br />

Schmiermittel immer präziser auf den jeweiligen<br />

Einsatzzweck abzustimmen. Dazu ist es –<br />

analog zur diskreten Fertigung – wichtig, die digitale<br />

Durchgängigkeit voranzutreiben.<br />

SE-Glossar<br />

In der kommenden Ausgabe bauen wir unser SE-<br />

Glossar (S. 38f) zum <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (SE)<br />

aus. So wenden wir uns detailliert noch einmal<br />

dem Model-Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (MBSE)<br />

zu – und hinterfragen, welche Wege es zur Umsetzung<br />

gibt. Wir freuen uns über Ihr Feedback:<br />

d3.redaktion@konradin.de<br />

Bankverbindungen:<br />

Postbank Stuttgart,<br />

Konto 44 689–706,<br />

BLZ 600 100 70;<br />

Baden-Württembergische Bank Stuttgart,<br />

Konto 26 23 887,<br />

BLZ 600 501 01<br />

Gekennzeichnete Artikel stellen die Meinung des Autors, nicht<br />

unbedingt die der Redaktion dar. Für unverlangt<br />

eingesandte Manuskripte keine Gewähr.<br />

Alle in develop 3 erscheinenden Beiträge sind urheber rechtlich<br />

geschützt. Alle Rechte, auch Übersetzungen,<br />

vorbehalten. Reproduktionen, gleich welcher Art, nur mit schriftlicher<br />

Genehmigung des Verlages.<br />

Erfüllungsort und Gerichtsstand ist Stuttgart.<br />

Druck:<br />

Konradin Druck GmbH,<br />

Leinfelden-Echterdingen<br />

Printed in Germany<br />

© 2015 by Konradin-Verlag<br />

Robert Kohlhammer GmbH,<br />

Leinfelden-Echterdingen<br />

66 develop 3 systems engineering 01 2015


Automatisierer-<br />

Community<br />

03 / 2015<br />

Welche Rolle spielen<br />

Manufacturing Execution<br />

<strong>Systems</strong> in der Industrie 4.0?<br />

TRENDS Seite 16<br />

Kostenvorteile durch<br />

AS-Interface-Einsatz ohne<br />

spezielles 30-V-Netzteil<br />

PRAXIS Seite 30<br />

„Wir wollen<br />

Programmcode und<br />

Daten komplett trennen.“<br />

Ruedi Gloor,<br />

Geschäftsführer,<br />

Inasoft<br />

MEINUNG Seite 24<br />

Böblingen lädt zum<br />

Automatisierungstreff<br />

SONDERTEIL Seite 22<br />

• elektro AUTOMATION<br />

• AutomatisiererNews<br />

• www.wirautomatisierer.de<br />

• Automation Award<br />

• ENGINEERING CAMPUS<br />

• Wissen (Webinare, Whitepaper, Videos)<br />

Mobile HMIs profitieren von<br />

integriertem Sicherheitskonzept<br />

TITELSTORY Seite 50<br />

ENGINEERING<br />

CAMPUS<br />

PERSPEKTIVEN DER<br />

PRODUKTENTWICKLUNG<br />

Information und Interaktion – das sind die wesentlichen<br />

Komponenten einer funktionierenden Community.<br />

Alles zusammen finden Sie bei elektro AUTOMATION.<br />

Am besten gleich mal vorbeischauen unter<br />

www.wirautomatisierer.de<br />

oder<br />

www.direktabo.de<br />

wirautomatisierer.de


Wir öffnen<br />

Entwicklungsräume<br />

„Es reicht nicht mehr, besser in der eigenen Welt zu sein.<br />

Die interdisziplinäre Zusammenarbeit ganzer Branchen ist ein Muss.“<br />

Friedhelm Loh, Inhaber und Vorstandsvorsitzender der Friedhelm Loh Group sowie Ehrenpräsident des ZVEI<br />

Konstrukteure<br />

Spezialwissen,<br />

Praxis- und<br />

Produkt-Knowhow<br />

Entwicklungsverantwortliche<br />

Hintergrundund<br />

Methoden-<br />

Know-how für<br />

das erfolgreiche<br />

<strong>Systems</strong><br />

<strong>Engineering</strong><br />

Automatisierer<br />

Spezialwissen,<br />

Praxis- und<br />

Produkt-Knowhow<br />

Kostenlose Probehefte anfordern unter:<br />

Phone +49 711 7594-552 • media.industrie@konradin.de

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