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 />
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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 />
mc<br />
www.siemens.com<br />
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 />
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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 />
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Im Nachgang: Nachrichten- /<br />
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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 />
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Sie bieten Hausmessen oder<br />
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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 />
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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 />
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den Gesamtprozess.<br />
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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
www.kem.de<br />
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für konstruktive Lösungen
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