KEM Konstruktion systems engineering 06.2019

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METHODEN ENTWICKLUNGSKONZEPTE Software und digitales Engineering definieren Geschäftsprozesse neu Ohne Software geht heute nichts mehr Die Digitalisierung von Geschäftsprozessen ist ein entscheidender Faktor für die Zukunftsfähigkeit von Unternehmen. Dabei spielen Themen wie Digital Engineering oder der Digitale Zwilling eine zunehmend wichtige Rolle. Ebenso ist die Entwicklung davon geprägt, dass der Softwareanteil an der Maschinenfunktionalität im größer wird. Martijn Theunissen, Global Head of Application & Support bei Lenze, erklärt im Interview, wie Lenze seine Kunden beim Aufbau digitaler Eco-Systeme unterstützt. Fragen: Michael Corban und Johannes Gillar, Chefredaktion KEM Konstruktion KEM Konstruktion: Können Sie einschätzen, welcher Anteil der Funktionen in modernen Maschinen bereits über die Software abgebildet wird? Welche Rolle spielt demgegenüber der mechanische Aufbau? Martijn Theunissen (Lenze): Der mechanische Aufbau spielt nach wie vor für den Produktionsprozess die zentrale Rolle. Ohne hochoptimierte Mechanik gibt es keine wirtschaftlichen realen physischen Prozesse. Das gleiche gilt allerdings auch für die beiden mechatronischen Disziplinen: Elektronik und Informatik/Software. Pauschal kann man sagen: Die eine Domäne kann nicht ohne die jeweils anderen zwei. Ganz anders sieht es bei der übergeordneten Steuerung und der Integration der Maschinen in eine moderne vernetzte Produktion aus, mit Datenströmen vom Sensor über die Steuerung in die Cloud . Hier wird die Software der Maschine zum Erfolgsfaktor Nummer eins, während die Mechanik keine Rolle Der Digitale Zwilling unterstützt Entwickler dabei, die Kom plexität eines Systems zu beherrschen und das Entwicklungsergebnis vorab besser absichern zu können mehr spielt. Im Industrie-4.0-Kontext hat sich für diese modernen Maschinen schon vor einiger Zeit der Begriff ‚Cyberphysikalisches Produktionssystem‘ geprägt. KEM Konstruktion: Auch im Maschinenbau werden die Produktlebenszyklen kürzer und die Forderung nach steigender Individualisierung lauter – welche Rolle spielt Software hierbei? Theunissen: Die Software wird in Bezug auf flexiblere Maschinen eine extrem wichtige Rolle einnehmen. Flexiblere Maschinen bedeuten in der Regel mehr geregelte Achsen, die wiederum durch eine Softwarelogik kontrolliert und orchestriert werden müssen. Durch die softwaretechnische Anbindung der Maschinen unter - einander und an übergeordnete Steuerungssysteme, wird ein weiteres riesiges Flexibilisierungspotenzial erschlossen. Damit allerdings das volle Potenzial durch Software genutzt werden kann, ist eine weiterreichendere Standardisierung von Softwareschnittstellen als bisher erforderlich. Ansonsten verpufft der Vorteil einer prinzipiell schnell zu ändernden Software durch aufwendige Anpassungen an unterschiedliche Schnittstellen. Mit OPC UA entwickelt sich hier ge- Bild: Lenze 8 K|E|M Konstruktion systems engineering 06 2019
ENTWICKLUNGSKONZEPTE METHODEN Von der Idee über die Planung zur virtuellen Inbetriebnahme und zum laufenden Betrieb – Digital Engineering über alle Phasen des Produkt zyklus Bild: Lenze rade ein Standard, der in der Lage sein wird, übergreifend Maschinen und Produktionssysteme einheitlich zu vernetzten. Die spezifischen Ausprägungen der auf OPC UA basierenden Schnittstellenstandards werden derzeit in den sogenannten Companion Specs von Verbänden und Arbeitsgruppen wie dem VDMA erarbeitet und weiterentwickelt. Lenze hat diesen Trend schon seit langem für sich erkannt und hat schon heute nicht nur OPC UA in das System integriert, sondern gestaltet auch aktiv als Mitglied der OPC Foundation in zahlreichen Arbeitsgruppen die Standards der Zukunft mit. KEM Konstruktion: Software in Form von Steuerungscode ist den Automatisierern ebenfalls seit längerem vertraut – müssen sich dennoch ‚vertraute‘ Arbeitsweisen ändern, um den steigenden Softwareanteil in den Griff zu bekommen? Wie lassen sich die immer komplexeren Projekte beherrschen? Theunissen: Die Automatisierer müssen ihre vertraute Arbeitsweise nicht grundlegend ändern sondern vielmehr weiterentwickeln. Die IT-Branche hat hier schon vor Jahren viel Erfahrungen durch teilweise katastrophal verlaufende Softwareprojekte sammeln können. Dadurch sind erfolgreiche Entwicklungs- und Organisationsmethoden entstanden, die heute zur Bewältigung großer veränderlicher Softwaresysteme mit einer Vielzahl von Entwicklern und verteilt arbeitender Teams funktionieren. Hier können sich die Automatisierer viel abschauen, an ihre eigenen Softwareprojekte anpassen und erfolgreich anwenden. Dazu zählen unter anderem agile, teambasierte Entwicklungsprozesse wie etwa SCRUM, Methoden zur Optimierung der Softwarequalität durch zum Beispiel eine testgetriebene Softwareentwicklung oder zur Auslieferung von großen Softwaresystemen mittels Continuous Delivery Toolchains. KEM Konstruktion: Lassen sich speziell bei der disziplinübergreifenden Zusammenarbeit Methoden des vor allem in der Luft- und Raumfahrt erprobten Systems Engineering auch in den eher mittelständisch aufgestellten Maschinenbau-Unternehmen erfolgreich und zu vertretbaren Kosten nutzen? Bild: Lenze Theunissen: Diese Frage ist nicht so leicht mit ja oder nein zu beantworten. Einerseits stellen die Methoden unbestritten einen enormen Vorteil im Sinne einer schnellen, gut abgesicherten und optimierten Systementwicklung dar. Andererseits sind die Werkzeuge nur so hilfreich, wie die Experten, die diese bedienen können. Und das ist oftmals der Haken. Neben den Schwierigkeiten beim Recruiting stellt sich die Frage nach den hohen Kosten für derartige Exper- „Die Software wird in Bezug auf flexiblere Maschinen eine extrem wichtige Rolle einnehmen. Flexiblere Maschinen bedeuten in der Regel mehr geregelte Achsen, die wiederum durch eine Softwarelogik kontrolliert und orchestriert werden müssen.“ Martijn Theunissen, Global Head of Application & Support, Lenze ten oder gar Expertenteams, die vielleicht gerade bei kleineren Unternehmen nicht immer voll ausgelastet werden können. Ein Ausweg aus dem Dilemma erscheint für mittelständische Betriebe die enge Zusammenarbeit mit Hochschulen und spezialisierten Systempartnern. Diese können in den Frühphasen der Entwicklung das erforderliche Expertenwissen einbringen, müssen aber nicht zwingend die gesamte Entwicklung bis zur Produktionsreife begleiten. KEM Konstruktion: Welches Angebot kann an dieser Stelle ein Automatisierungsanbieter wie Lenze konkret machen? K|E|M Konstruktion systems engineering 06 2019 9
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