KEM Konstruktion Systems Engineering 01.2016

Das
Engineering
Magazin
01 2016
www.kem.de
Sonderausgabe Systems Engineering
Titelstory Seite 32
Produktdifferenzierung über
Softwarefeatures
Zur künftigen
Rolle von PLM
Tools
Seite 39
Modellbasierter
Entwurf im Fokus
Systementwicklung
Seite 44
Digitalisierung
made in USA
Anwendung
Seite 50
Im Gespräch | Europas Forschungsraum ist sehr fraktal
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 1
Frank Treppe, Fraunhofer-Direktor für Strategie und Internationales – Seite 14

SAVE
THE
DATE
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Termin:
20.10.2016
Ort:
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Location:
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Fokus: Hightech-Komponenten und Systeme
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2 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016
Ihr Kontakt:
Andreas Hugel
Phone +49 711 7594-472
andreas.hugel@konradin.de

EDITORIAL
Wirklich Evolution
oder doch eher Disruption?
Folgt man den Diskussionen zum Thema Industrie 4.0, wirkt die Aussage, dass es sich
doch eher um eine evolutionäre denn eine revolutionäre Entwicklung handele, gelegentlich
beschwichtigend. Ist das Geschäftsmodell von Amazon für den Einzelhandel evolutionär?
Evolution vielleicht, aber leer stehende Geschäfte insbesondere in der Fläche zeigen,
dass der Onlinehändler die Branche sehr grundlegend verändert hat.
Die jederzeitige Verfügbarkeit von Daten in weit größerem Umfang als je zuvor wird
oft als ein Kennzeichen von Industrie 4.0 genannt. Daten entstehen dabei nicht nur während
der Produktentwicklung, sondern vor allem im späteren Einsatz der Produkte.
Product Lifecycle Management (PLM) müsste eigentlich prädestiniert sein, diese Datenströme
zu verwalten – oder landen sie am Ende doch eher in Cloud-Umgebungen
von wiederum Amazon oder Microsoft? Und was passiert dort mit ihnen? Das Ziel von
PLM, die Daten eines Industrieproduktes beim Hersteller über seinen gesamten Lebenszyklus
zentral, aktuell und eindeutig zu managen, sei über die Jahre eher immer
weiter in die Ferne gerückt, meint Analyst Ulrich Sendler (siehe S. 39). Er will deshalb
PLM-Angebote daraufhin unter die Lupe nehmen – die Ergebnisse werden wir hier
veröffentlichen. Auch über Ihre Meinung zu diesem Thema freuen wir uns.
Eine weitere interessante Frage zu der Industrie-4.0-Thematik ist, welche Bedeutung
das Thema global hat. Welche Rolle spielt künftig unser Produktions-Know-how? Was
passiert, wenn zukünftig Fertigungskapazitäten über eine große Internetplattform angeboten
werden? Wer „kauft“ dann Maschinen? Und welche Absichten verfolgen die
Chinesen mit dem Kauf von Kuka? Auch der Blick nach Amerika offenbart eine wesentlich
breitere Diskussion rund um das „Internet of Things“ (IoT), zumal sich dort eine weitere
Besonderheit zeigt: Nur GE als eines der fünf Gründungsmitglieder des Industrial
Internet Consortiums (IIC) ist ein Produktionsunternehmen; Cisco, AT&T, Intel und IBM
dagegen sind ITler. Ein Blick über den Atlantik lohnt sich also (ab S. 50).
Übrigens: Sie halten die KEM Konstruktion Systems Engineering in Händen – hervorgegangen
aus der develop 3 systems engineering. Das Konzept bleibt dasselbe,
aber über die Integration in die Famile der KEM Konstruktion wollen wir künftig noch intensiver
die Diskussion zu aktuellen Fragestellungen der Produktentwicklung unterstützen.
Ihre Meinung ist auch hier gefragt – schicken Sie uns doch Ihre Sicht der Dinge!
Dipl.-Ing. Michael Corban
Chefredakteur
KEM Konstruktion
michael.corban@konradin.de

Inhalt 01 2016
69. Jahrgang
TITELSTORY
Angebotsvielfalt rauf,
Kosten runter!
Die Produktdifferenzierung allein über Softwarefeatures
macht es möglich, gleichzeitig die Angebotsvielfalt zu
steigern und die Produktionskosten zu senken. Zudem
können diese Features für Geräte, Maschinen und Anlagen
erst beim Kunden freigeschalten werden.
Bild: ESI ITI
Diskussionsanstoß: PLM und die Zukunft
der digitalisierten Industrie – wird PLM
in der Industrie 4.0 unwichtig oder
zentrale Datendrehscheibe?
Simulation im modellbasierten Entwurf muss insbesondere die
Wechselwirkung der einzelnen Teilnehmer des Systems berück -
sichtigen – auch in heterogenen Systemen, die durch mehrere
physikalische Gesetzmäßigkeiten beeinflusst werden.
Bild: everythingpossible/Fotolia.com
Bild: Maksim Pasko/Fotolia.com
39
44
50
Industrie 4.0 ist in Deutschland ein großes Thema, doch
wie beurteilen Unternehmen anderer Industrienationen
das Thema und was tun sie vor dem Hintergrund der
industriellen Zeitenwende?Wir werfen einen Blick über
den Atlantik in die USA.
Menschen und Unternehmen
Meldungen
Neue Maschinensprache für Industrie 4.0 von Bosch ...................... 6
VDW: Standard für die automatisierte Fertigung von Werkstücken . 6
Die Cybersecurity gewinnt an Bedeutung ........................................... 7
Lösungen für die Fabrik der Zukunft ................................................ 8
Die Plattform Industrie 4.0 und das IIC
treiben gemeinsam die digitale Transformation voran .................... 10
Veranstaltungen/Publikationen
Studie zum Internet der Dinge ....................................................... 13
Köpfe der Innovationen
Dr. Bruno Lindl,
Geschäftsführer Forschung und Entwicklung, ebm-papst .............. 14
Frank Treppe, Direktor Unternehmensstrategie
und Internationales der Fraunhofer-Gesellschaft ............................ 18
Rubriken: Systems Engineering im Fokus
Aus dem MES D.A.CH Verband: Neuer Vorstand gewählt ............. 12
Aus der GfSE: TdSE 2016 bei Schaeffler in Herzogenaurach .......... 21
Aus der Fachgruppe SE: Integrative Konzeptionierungen .............. 24
Methoden
SE-Glossar
Teil 7: Agile Systementwicklung
Systems Engineering im Fokus agiler Methoden .......................... 26
Systementwicklung
Selbstoptimierende Funktionen simulieren ................................... 28
Titelstory
Produktdifferenzierung über Softwarefeatures
Angebotsvielfalt rauf, Kosten runter! ............................................. 32
Tools
PLM/ALM/Datenmanagement
Investitionssicherheit durch Lifecycle-Management ...................... 36
PLM und die Zukunft der digitalisierten Industrie .......................... 39
Industrie 4.0 für die Fertigung ........................................................ 42
Systementwicklung/Simulation
Interview: Simulation mit dem Ohr an der Industrie ...................... 44
4 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

32
Bild: ufotopixl10/Fotolia.com/Konradin Mediengruppe
Anwendungen
Industrie 4.0
Neue und bestehende Anlagen verbinden offene Standards ........ 48
Blick über den Atlantik:
Amerikaner treiben die industrielle Digitalisierung voran ............... 50
Connected Enterprise als flexible Industrie-4.0-Lösung ................. 54
Mechatronische Komponenten
Daten erfassen ist nur der
erste Schritt – erst die Analyse bringt den Nutzen ......................... 58
Betriebsfertige Aggregateüberwachung ........................................ 60
Manufacturing Execution Systems
Produktions-Intelligenz aus der Cloud ............................................ 61
Kommunikation/Security
Softwareschutz und
Lizenzierung für Automatisierer und Konstrukteure ....................... 62
IT-Infrastruktur
HPC geht in die Private Cloud ........................................................ 64
Rubriken
Editorial ............................................................................ 3
Wir berichten über ............................................................. 7
Cartoon .......................................................................... 66
Vorschau ........................................................................ 66
Inserentenverzeichnis ........................................................ 66
Impressum ...................................................................... 66
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K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 5
www.tecnicum.com

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
MELDUNGEN
Bild: Bosch
Bosch: Maschinensprache für Industrie 4.0
Große und mittelständische
Unternehmen profitieren
Eine der wichtigsten Einstiegshürden für kleinere und mittlere Unternehmen in
die vernetzte Industrie soll nun abgebaut werden. Bosch hat die Initiative ergriffen
und stellt einen selbstentwickelten, offenen Industriestandard zum Austausch
von Daten in der vernetzten Industrie vor.
Eine gemeinsame Sprache für Maschinen und Anlagen – der Bosch-Konzern hat einen offenen
Standard für das IoT und Industrie 4.0 initiiert
Damit ist das Zusammenspiel unterschiedlicher
Partner im IoT (Internet of Things, Internet
der Dinge) und in der Industrie 4.0 möglich:
Mit dem sogenannten PPM-Protokoll
(PPMP, Production Performance Management
Protocol) von Bosch können zum Beispiel
kleine und mittelständische Unternehmen
Daten ihrer an Hersteller gelieferten
Sensoren schnell, einfach und sicher an die
Produktionssysteme großer Firmen übertragen.
Das Protokoll ist frei verfügbar und kostenlos.
„Offene Standards sind eine der
Grundvoraussetzungen, um Chancen der
Industrie 4.0 nutzen zu können. Damit kann
sich jeder am Austausch von Daten beteiligen.
Das erhöht die Interoperabilität, ermöglicht
neue Geschäftsmodelle und steigert die
Wettbewerbsfähigkeit aller beteiligten Unternehmen“,
sagt dazu Bosch-Chef Dr. Volkmar
Denner. „Auf diese Weise setzt sich Industrie
4.0 schneller und breiter durch.“ Weiterentwickelt
wird das PPM-Protokoll in der Open-
Source-Community Eclipse. In die Weiterentwicklung
werden auch die ersten praktischen
Erfahrungen einfließen. Der gemeinsame
Standard wird außerdem in einem Innovationsprojekt
– einem sogenannten Testbed –
unter dem Dach des internationalen Industrial
Internet Consortium (IIC) und der Plattform
Industrie 4.0 zum Einsatz kommen. ik
www.bosch.com
VDW: Standard für die automatisierte Fertigung von Werkstücken
Umfassende und doch flexibele Schnittstellendefinition
Industrie 4.0 ist in aller Munde, aber an der
praktischen Umsetzung hapert es noch. Das
liegt unter anderem auch an fehlenden Standards
für die Verbindung der digitalen Maschinen
untereinander. Das will der VDW
(Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken)
in Frankfurt am Main nun ändern. Er hat
einen umfassenden und doch flexibel anwendbaren
Standard formuliert, mit dem Roboter
oder andere Werkstück-Trägersysteme
einfacher in ein Fertigungssystem integriert
werden können. Dieser Standard soll in den
kommenden Wochen auch dem zuständigen
technischen Komitee der Internationalen Organisation
für Standardisierung ISO vorgelegt
werden. „Damit leiten wir eine erste
weltweit gültige Norm für Schnittstellen in
automatisierten Fertigungssystemen in die
Wege“, freut sich Dr. Hartmuth Müller, Vorsitzender
der VDW- Arbeitsgruppe Schnittstelle
Werkzeugmaschine – Automation, die den
Standard erarbeitet hat. Um eine einfache
Dr. Hartmuth Müller, Vorsitzender der
VDW- Arbeitsgruppe Schnittstelle
Werkzeugmaschine – Automation
Bild: Klingelnberg
Anwendbarkeit zu garantieren, haben die Experten
vom VDW den Standard in einer
Excel-Datei beschrieben, mit der die Signale
zu den verschiedenen Stufen und Optionen
leicht gefiltert werden können.
ik
www.vdw.de
Unity: Lizenzierter Trainingsanbieter
Geballte Kompetenz
für Systems Engineering
Die Managementberatung Unity wurde von
der Gesellschaft für Systems Engineering
(GfSE) als Partner für die SE-Zertifizierung lizenziert.
Damit ist das Unternehmen einer
von drei Trainingsanbietern in Deutschland für
das berufsbegleitende Weiterbildungsprogramm
SE-Zert. Mit diesem Schritt setzt
Unity neben der Einführung und Etablierung
von Systems Engineering bei seinen Kunden
nun auch auf eine nachhaltige Befähigung
der Mitarbeiter. „Der Bedarf an Systems-
Engineering-Know-how steigt branchenübergreifend“,
erklärt Dr.-Ing. Daniel Steffen, Partner,
SE-Experte und Trainer bei Unity: „Grund
dafür sind die Innovationstreiber Intelligenz
und Vernetzung. Derzeit entstehen Produktund
Service-Kombinationen, die vor wenigen
Jahren undenkbar waren. Ihre zunehmende
Komplexität erfordert jedoch mehr denn je
Systemverständnis.“
ik
www.unity.de
6 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

MELDUNGEN
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Bild: Deutsche Messe
Hannover Messe 2017: Werte schaffen
Die Gewinn bringende Seite von Industrie 4.0
Das Leitthema der
Hannover Messe 2017
steht ganz im Zeichen
der Digitalisierung
und lautet Integrated
Industry – Creating
Value
TÜV SÜD baut eigene Business Unt auf
Die Cybersecurity
gewinnt an Bedeutung
Mit Leistungen und Lösungen unterstützt die
TÜV SÜD Management Service Division Unternehmen
dabei, die Chancen der digitalen
Transformation zu nutzen und die Risiken der
zunehmenden Vernetzung zu minimieren. Im
Zuge dieser Strategie bekommt der Bereich
Cybersecurity bei der TÜV SÜD Management
Service Division eine deutlich größere Bedeutung,
weshalb nun eine eigene Business
Unit geschaffen wurde. IKT-Sicherheitsdienstleistungen
und maßgeschneiderte Services
basierend auf Ausbildung, Zertifizie-
Integrated Industry – Creating Value, so lautet
das Leitthema der Hannover Messe 2017.
„Damit die Digitalisierung von Produktion
und Energie flächendeckend voranschreitet,
muss die Industrie die Nutzenargumentation
noch deutlicher führen als bisher“, sagt
Dr. Jochen Köckler, Vorstand der Deutschen
Messe AG: „Die Unternehmen aus Industrie
und Energie müssen erkennen, welche direkten
und langfristigen Vorteile sie aus der Digitalisierung
ziehen können. Dabei entsteht die
zusätzliche Wertschöpfung nicht nur an der
Maschine in der Produktion. Neue Geschäfts-
modelle und Effekte für den einzelnen Mit -
arbeiter werden zum zusätzlichen Treiber für
den Unternehmenserfolg.“ Großkonzerne,
aber besonders auch kleine Unternehmen
sind heute mit einer Vielzahl von technologischen
Möglichkeiten konfrontiert, deren Auswirkungen
sie oft nur schwer einschätzen
können. Hier setzt die Hannover Messe an,
indem sie Wege aufzeigt, wie Unternehmen,
auch mit begrenzten Ressourcen die Potenziale
der Digitalisierung erkennen und für sich
nutzen können.
ik
www.hannovermesse.de
Mirko Panev, Leiter der neugegründeten
Business Unit
Bild: TÜV SÜD
Wir berichten über
ABB ................................. 9, 58
Accenture ............................ 39
ARAS ................................... 39
AT&T .................................... 39
Autodesk ............................. 39
Bitkom ................................. 39
Bosch ............................... 6, 39
Bosch Rexroth ..................... 48
CIIT ........................................ 8
Contact Software ................. 39
Continental Teves ................. 12
Dassault Systèmes ........ 25, 39
Deutsche Messe ................... 7
DFKI ............................... 11, 53
EARTO ................................. 14
ebm-papst ............................ 18
Elabo .................................... 42
ESI ITI .................................. 44
euromicron .......................... 42
Fraunhofer IEM .................... 25
Gefasoft ............................... 61
Gemalto ............................... 32
GfSE ........................ 21, 25, 27
IBM ...................................... 39
IIC ........................................ 10
it‘s OWL ........................ 24, 30
Karl E. Brinkmann ................ 24
Kaspersky Lab ....................... 8
KEB ........................................ 8
MES D.A.CH Verband .......... 12
Microsoft ............................. 39
MSF-Vathauer
Antriebstechnik .................... 30
Oracle .................................. 39
OWL Maschinenbau ............ 25
OWL ViProSim ..................... 25
Phoenix Contact .................. 36
Picavi .................................... 10
Plattform Industrie 4.0 ......... 10
Procad .................................. 39
ProSTEP iViP ........................ 39
PTC ...................................... 39
Rockwell Automation ..... 53, 54
SAP ...................................... 39
Schaeffler ....................... 21, 60
Schneider Electric .......... 13, 53
Siemens ........................ 39, 53
thyssenkrupp ....................... 10
tmp ........................................ 9
transtec ............................... 64
TÜV SÜD ............................... 7
Unity ...................................... 6
VDI ....................................... 13
VDMA .................................. 39
VDW .................................. 4, 6
Wibu .................................... 62
Wieland-Werke .................... 12
ZVEI ..................................... 36
rung und Managed Services sind integraler
und zunehmend wichtiger Bestandteil des
TÜV SÜD-Geschäftsportfolios. Um der aktuellen
und zukünftigen Nachfrage nach IKT-Sicherheitsdienstleistungen
gerecht zu werden,
hat die TÜV SÜD Management Service
Division den neuen Geschäftsbereich Cybersecurity
aufgebaut. Denn die IKT-Sicherheit
steht heute in Behörden und modernen Unternehmen
auf einer Ebene mit Qualitätsmanagement
und Risikomanagementsystemen.
Die Leitung der Business Unit übernimmt
seit 1. Juni 2016 Mirko Panev. Mit über
20 Jahren Berufserfahrung in der Informations-
und Kommunikationstechnologie
Sicherheitsgeschäft, im Bereich Informationssicherheits-Managementsysteme
und im
strategischen Management, ist er in seiner
neuen Rolle für die strategische Weiterentwicklung
des globalen Cybersecurity-Geschäfts
der TÜV SÜD Management Service
verantwortlich. Mirko Panev berichtet direkt
an Prof. Dr. Peter Schaff, Leiter der TÜV SÜD
Management Service Division.
ge
www.tuev-sued.de/tms
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 7

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
MELDUNGEN
CIIT: Strategische Partnerschaft mit KEB
Lösungen für die Fabrik der Zukunft
Lemgo ist in den letzten Jahren zu einem
wichtigen strategischen Wirtschafts- und Forschungsstandort
im Bereich der Automatisierung
und der IT geworden. Von dieser Entwicklung
können besonders auch mittelständische
Unternehmen profitieren, weshalb sich
nun auch die Firma Karl E. Brinkmann GmbH
(KEB) als neuer strategischer Partner im Lemgoer
Forschungs- und Entwicklungszentrum
Centrum Industrial IT (CIIT) engagiert. Der
weltweit agierende Spezialist für Antriebsund
Steuerungstechnik verspricht sich von der
Partnerschaft, Lösungen für die Fabrik der Zukunft
gemeinsam mit den Entwicklern und
Forschern der CIIT-Partner zu entwickeln. „Das
innovative Forschungsumfeld um den CIIT-
Technologiecampus leistet einen signifikanten
Beitrag zur Digitalisierung der Industrie“, erklärt
Wolfgang Wiele, Geschäftsführer bei KEB. ik
www.ciit-owl.de
Nicht nur das Gebäude ist gewachsen, auch die
CIIT-Forschungsgemeinschaft zählt ein weiteres
Mitglied: Professor Jürgen Jasperneite und
Sybille Hilker besiegelten in Lemgo mit Wolfgang
Wiele die gemeinsame Partnerschaft (v.l.n.r.)
Bild: CIIT
Kaspersky Lab: Studie zu Krypto-Malware-Angriffen
34 % der Unternehmen haben Lösegeld bezahlt
Ein Krypto-Malware-Angriff (Attacke
über Verschlüsselungssoftware)
kostete mittelständische
Unternehmen im vergangenen
Jahr durchschnittlich bis zu
99.000 US-Dollar. Das geht aus
der weltweiten Kaspersky-Studie
„Corporate IT Security Risks
2016“ hervor. Auch wenn Cyberkriminelle
die Rückgabe beziehungsweise
die Entschlüsselung
der betroffenen Unternehmensdaten
nicht garantieren, haben
34 % der befragten Unternehmen
das geforderte Lösegeld
bezahlt. Der Gesamtschaden,
der durch Krypto-Malware-Infizierungen
entsteht, setzt sich
aus folgenden Faktoren zusammen:
Lösegeldzahlungen, teilweise
oder vollständige Einstellung
von Arbeitsabläufen, Verlust
wertvoller Daten und/oder potenzielle
Rufschädigung. „Für viele
kleine und mittlere Unternehmen
stellen der Mangel an Ressourcen
und fehlende interne Expertise
in der Informationssicherheit
ein ernstes Problem dar“, so Holger
Suhl, General Manager
DACH bei Kaspersky Lab. Innerhalb
eines Jahres stieg das weltweite
Aufkommen von Krypto-
Ransomware-Attacken auf Unternehmenskunden
um das Sechsfache
– von 27.000 (von April
2014 bis März 2015) auf 158.000
(von April 2015 bis März 2016). ik
www.kaspersky.com
Holger Suhl, General Manager
DACH bei Kaspersky Lab
Bild: Kaspersky Lab
8 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

MELDUNGEN
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
tmp: SPS-Programmierung im Zeichen von Industrie 4.0
Nahtstelle zwischen Automation und Geschäftsprozess
Eine der großen Herausforderungen bei der
Verschmelzung von IT- und Produktionstechnik
im Sinne von Industrie 4.0 ist die
Anbindung von SPSen. Dabei bewegt man
sich informationstechnisch an der Nahtstelle
zwischen Automation und Geschäftsprozess.
Oftmals scheitern solche Vorhaben aber am
fehlenden Know-how zur funktionierenden
SPS-Programmierung – insbesondere dann,
wenn Maschinen oder SPS nicht mehr aller-
jüngsten Datums sind. Auf diese Aufgaben
ist die tmp GmbH automation & engineering
spezialisiert. Die zentrale Leistung des Unternehmens
ist die Anbindung der SPS an einen
Leitrechner mit Datenbank oder an ein MES-
System. „Das können wir auch bei vielen
älteren SPS gut und voll funktionsfähig einrichten“,
erklärt Holger Graeber, einer der beiden
tmp-Geschäftsführer.
ge
www.tmp-gmbh.de
Bild: tmp
Holger Graeber (l.) und Dipl.-Ing.
Thomas Gutmann, Geschäftsführer der
tmp GmbH automation & engineering
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SPS IPC Drives – Halle 6, Stand 210
„Mein e-effekt: ohne Medienbrüche
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ABB: In den Lenkungsausschuss des IIC gewählt
Den Weg für einen Paradigmenwechsel ebnen
Das Industrial Internet Consortium
(IIC) sowie die Plattform
Industrie 4.0 sind globale Initiativen,
die in vielen Branchen den
Weg für einen Paradigmenwechsel
ebnen. ABB wirkte schon
frühzeitig in beiden Initiativen mit
und wurde nun auch in den Lenkungsausschuss
des IIC gewählt.
Eric Harper, leitender Wissenschaftler
mit Schwerpunkt Softwarearchitektur
und nachhaltige
Technologien im Konzernfor-
schungszentrum von ABB in den
USA, wird das Unternehmen im
Ausschuss vertreten. „Wir betrachten
es als große Ehre und
als Privileg, dass Eric Harper von
seinen Fachkollegen im IIC als Industrievertreter
in den Lenkungsausschuss
gewählt wurde“, sagte
Bazmi Husain, Technologiechef
von ABB. „Die Vernetzung von
Fertigung, intelligenten Produkten
und Dienstleistungen mit
kompetenten Fachkräften ist der
Motor der vierten industriellen
Revolution, die beträchtliche
Möglichkeiten für Kostensenkungen,
Energieeinsparungen, Effizienzgewinne
in Fabriken und einen
erhöhten gesellschaftlichen
Mehrwert eröffnet.“ Dem IIC-
Ausschuss obliegt es unter anderem,
die Prioritäten des Konsortiums
festzulegen sowie Leitlinien
und Verfahrensweisen zu definieren
und zu verwalten.
ik
www.abb.com
Eric Harper, leitender Wissenschaftler
mit Schwerpunkt Softwarearchitektur
und nachhaltige Technologien im Konzernforschungszentrum
von ABB in
den USA, vertritt das Unternehmen im
Lenkungsausschuss des IIC
Bild: ABB
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 9

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
MELDUNGEN
Plattform Industrie 4.0: Gemeinsam mit dem IIC die digitale Transformation vorantreiben
Seite an Seite Rahmenbedingungen für Anwendertests schaffen
Henning Banthien, Leiter der Geschäftsstelle
Plattform Industrie 4.0
Über 300 Expertinnen und Experten aus den
Bereichen Produktion, Kommunikation und
Technologie diskutierten Ende September im
Rahmen des zweiten gemeinsamen Arbeitstreffens
der Plattform Industrie 4.0 und des
Industrial Internet Consortiums (IIC) zentrale
Bild: IFOK
„Die Plattform
Industrie 4.0
hat bereits
heute wichtige
Meilensteine
erreicht.“
Herausforderungen der digitalisierten Produktion.
Ein Thema war die Erprobung von Industrie-4.0-Anwendungen
in speziellen Testumgebungen
– sogenannten Testbeds. Diese
sind wichtig für Unternehmen, denn dort
können sie Industrie-4.0-Anwendungen ohne
Wettbewerbsdruck und mit geringen Risiken
testen. Die eigens zu diesem Thema einberufene
Joint Task Group „Testbeds“ erarbeitete
beim Treffen Ideen, wie internationale Testumgebungen
gemeinsam gestaltet werden
können. Besonderes Augenmerk soll dabei
auf Angebote für kleine und mittelständische
Unternehmen (KMU) gelegt werden. Zudem
möchten die Experten die praktischen Erfahrungen
aus den Tests zur Weiterentwicklung
und Verbindung der bereits etablierten Referenzarchitekturmodelle
RAMI 4.0 und IIRA
nutzen. „Die Plattform Industrie 4.0 hat bereits
wichtige Meilensteine erreicht“, erklärte
Henning Banthien, Leiter der Geschäftsstelle
Plattform Industrie 4.0. „Wir haben das weltweit
anerkannte Referenzarchitekturmodell
Industrie 4.0 entwickelt und 250 Beispiele
von Industrie-4.0-Anwendungen gesammelt,
die insbesondere mittelständischen Unternehmen
eine wichtige Orientierung bei der
Realisierung ihrer Ideen geben. Wir harmonisieren
darüber hinaus mit dem Standardization
Council i4.0 sowie dem Labs Network Industrie
4.0 die laufenden Normierungsprozesse.
Gemeinsam mit unserem Partner,
dem Industrial Internet Consortium, wollen
wir ideale Rahmenbedingungen für Anwendertests
schaffen und eine internationale Interoperabilität
der Systeme sicherstellen.“ ik
www.plattform-i40.de
Picavi: Datenbrille für Intralogistik-Lösung
Augmented Reality im Lager
thyssenkrupp: Digitalisierung des weltweiten Aufzugsservice
HoloLens verringert die Wartungszeit
Die HoloLens von
Microsoft ermöglicht
Mixed Reality im Aufzugsservice
von thyssenkrupp
Bild: Picavi
Augmented Reality wird mehr und mehr
Teil der Arbeitswelt
Die Technology des Augmented Reality wird
mehr und mehr auch Teil der Arbeitswelt.
Der Logistik-Spezialist Picavi in Herzogenrath
bei Aachen hat das Potenzial von Datenbrillen
für die Intralogistik nutzbar gemacht: Vom
Wareneingang über Kommissionierung und
Warenausgang bis hin zur Inventur ermöglicht
es die Pick-by-Vision-Lösung bereits
heute, mit freien Händen, visueller Prozessführung
und auf optimierten Wegen zu arbeiten.
Dabei wird sie dank ihres modularen
Aufbaus und vielfältiger Anbindungsmöglichkeiten
und Schnittstellen schnell und einfach
in die laufenden Lagerprozesse sowie die vorhandene
Systemarchitektur implementiert.ge
www.picavi.com
In Sachen Aufzugsservice setzt thyssenkrupp
nun auf die HoloLens-Technologie von Microsoft.
Die spezielle Brille ermöglicht „Mixed
Reality“ und unterstützt damit die sicherere
und schnellere Arbeit der 24.000 Servicemitarbeiter.
Diese werden mit Hilfe der Holo-
Lens in die Lage versetzt, sich die spezifischen
Kenndaten eines Aufzugs bereits vor
dem Einsatz zu visualisieren. Vor Ort ermöglicht
die Brille jederzeit den Zugang zu allen
technischen Informationen des Aufzugs und
bietet Expertenunterstützung per Live-Bild.
Weiterer Vorteil ist, jederzeit beide Hände frei
zu haben. Erste Versuche haben gezeigt,
Bild: thyssenkrupp
dass die Arbeit vor Ort mit Unterstützung der
HoloLens sehr viel schneller erledigt werden
kann. Für Andreas Schierenbeck, CEO von
thyssenkrupp Elevator, ist der Einsatz von
„Mixed Reality“ ein Meilenstein für die Aufzugsindustrie
auf dem Weg in das 21. Jahrhundert:
„Da Aufzüge täglich mehr als eine
Milliarde Menschen bewegen, ist der Aufzugsservice
ein wichtiger Bestandteil des
Geschäfts, um Städte in Bewegung zu halten.
Wir konzentrieren uns deshalb weiterhin
darauf, die Aufzugs-Branche als ein führendes
Unternehmen voranzutreiben.“ ik
www.thyssenkrupp-elevator.com
10 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

MELDUNGEN
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
DFKI: Lernfähige Software für Roboter
Geschicktes Hantieren sowohl im
Weltraum als auch und auf der Erde
Greifen, heben, schrauben – Roboter
sollen an menschenfeindlichen
Orten wie dem Weltraum
selbstständig knifflige Aufgaben
lösen. Damit ihnen das gelingt,
haben das Robotics Innovation
Center des Deutschen Forschungszentrums
für Künstliche
Intelligenz (DFKI) und die Arbeitsgruppe
Robotik an der Universität
Bremen Methoden zur
ein- und zweiarmigen Manipulation
entwickelt sowie eine Lernplattform,
die es Maschinen ermöglicht,
Verhaltensweisen des
Menschen nachzuahmen. Das
besondere an den generischen
Steuerverfahren, die im Ende Juli
erfolgreich abgeschlossen Projekt
BesMan (Behaviours for Mobile
Manipulation) erarbeitetet
wurden, ist, dass sie unabhängig
von der Gestalt des Roboters
funktionieren – in menschenähnlichen
Systemen genauso wie in
mehrbeinigen Kletterrobotern.
Mit Hilfe der neuen Verfahren
können Roboter nicht nur unterschiedliche
Objekte manipulieren,
sondern auch flexibel auf unvorhergesehene
Situationen reagieren,
ohne dass der Mensch
eingreifen muss. Getestet wurde
die lernfähige Software an unterschiedlichen
DFKI-Robotersystemen,
wie etwa an dem nachgiebigen
Roboterarm Compi, der
humanoiden Roboterdame Aila
und dem sechsbeinigen Laufroboter
Mantis.
ik
www.dfki.de
Der Laufroboter Mantis in
einer aufrecht stehenden
Haltung, um seine Fähigkeiten
zur Zweiarm-Manipulation
zu nutzen
Bild: DFKI/Annemarie Hirth
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 11

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
AUS DEM
MES D.A.CH Verband wählt neuen Vorstand
Auftritt auf der SPS IPC Drives 2016
Das Schlosshotel Monrepos bei Ludwigsburg war im Juni Ausrichtungsort für die siebte ordentliche
Mitgliederversammlung des MES D.A.CH Verbands. Turnusmäßig wurde zum ersten Mal ein neuer
Vorstand gewählt.
Kontakt
INFO
MES D.A.CH Verband e.V.
Geschäftsstelle
Ilsfeld-Auenstein
Tel. +49 7062/6760-213
info@mes-dach.de
www.mes-dach.de
Bild: MES D.A.CH
Hier ist die vierte Veranstaltung ‚MES in Fokus‘ zu nennen, die Anfang
2017 in Herborn stattfinden soll. Auch auf der Hannover Messe
2017 und auf der SPS IPC Drives 2016 in Nürnberg wird sich der Verband
wieder präsentieren. Geplant ist darüber hinaus die Herausgabe
der Neuauflage des ersten, deutschen MES-Fachlexikons ‚MES
und Industrie 4.0‘ Ende 2016 (siehe Kasten). Die Mitglieder des Verbands
nutzten die Veranstaltung zusätzlich für Networking und den
Erfahrungsaustausch untereinander.
Der neue Vorstand des MES D.A.CH Verband e.V. (v.l.n.r.): Angelo Bindi
(1. Vorstand), Stefan Zach (2. Vorstand), Sybille Strobl (4. Vorstand) und
Ronald Heinze (3. Vorstand)
Der Autor: Ronald Heinze,
dritter Vorstand, MES D.A.CH Verband
Auf der 7. ordentlichen Mitgliederversammlung wurde dieses
Jahr der neue Vorstand des MES D.A.CH Verbands gewählt.
Das Amt des ersten Vorsitzenden hat seit 1. Juli 2016 Angelo Bindi
von der Continental Teves AG & Co. oHG übernommen, der sich bisher
als zweiter Vorstand engagierte. Als sein Nachfolger wurde Stefan
Zach von der Wieland-Werke AG in Ulm gewählt. Damit wird sowohl
die Position des ersten als auch die des zweiten Vorstands von
Vertretern aus Unternehmen eingenommen, die zu wichtigen MES-
Anwendern zählen. Bestätigt wurden Ronald Heinze als dritter und
Sybille Strobl als vierter Vorstand.
Zu den weiteren Tagesordnungspunkten der Mitgliederversammlung
gehörten die umfangreich durchgeführten Aktivitäten des vergangenen
Geschäftsjahres, wie die zweimalige Herausgabe der
Mitgliederzeitschrift, die Präsenz des Verbands auf der Hannover
Messe sowie auf der SPS IPC Drives, die beiden Workshops ‚MES
in der Praxis‘, die erfolgreiche Veranstaltung ‚MES im Fokus‘ in Amberg
sowie der aktuelle Stand der UMCM-Realisierungen.
Messeaktivitäten weiter im Fokus
Ebenso wurde eine umfangreiche Vorschau auf die in naher Zukunft
geplanten Aktivitäten im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit gegeben.
MES-Lexikon
INFO
Das weltweit erste, deutschsprachige MES-Lexikon wurde Ende 2014
zum ersten Mal erfolgreich aufgelegt. Die zweite Auflage bietet zukünftig
geballtes Wissen über MES und Industrie 4.0 als kompaktes Nachschlagewerk.
Autoren der Neuauflage sind der MES D.A.CH Verband e.V.
sowie Prof. Dr. Linus Schleupner von der Rheinischen Fachhochschule
Köln. Das MES-Lexikon wird alle wichtigen Bezeichnungen, Schlüsselwörter
und Akronyme über MES – von 3M-Konzept bis zu Zykluszeit –
enthalten, darüber hinaus aber auch das gesamte Thema Industrie 4.0
abdecken. Nicht zuletzt wird damit dokumentiert, dass MES und Industrie
4.0 untrennbar verbunden sind.
Noch vor dem Erscheinungstermin im November 2016
haben Interessenten die Chance, sich kostenlos und unverbindlich
Ihr eigenes Exemplar zu sichern, das nach
Erscheinen versandt wird. Dazu muss nur ein Online-
Formular ausgefüllt werden unter:
http://meslexikon.mes-dach.de/
12 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

VERANSTALTUNGEN/PUBLIKATIONEN
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Schneider Electric: Studie zum Internet der Dinge
Der Einstieg fällt noch schwer
VDI: Seminar zu Industrie 4.0 in der Produktion
ERP-/PPS- und MES-Systeme
Bild: Schneider Electric
In seinem „IoT 2020 Business Report“ hat
Schneider Electric Erkenntnisse und Prognosen
zum Internet der Dinge (IoT) veröffentlicht.
Die Studie basiert auf einer Umfrage
unter mehr als 2500 Entscheidungsträgern in
zwölf Ländern. Sie zeigt auf, wie große Unternehmen
bis zum Jahr 2020 Technologien
des Internet der Dinge als effektive Werkzeuge
nutzen möchten und wo die größten
Chancen für die Wertschöpfung liegen. „Es
geht schon lange nicht mehr um die Frage,
ob das Internet der Dinge einen Mehrwert
schafft. Unternehmen müssen bereits jetzt
die Weichen stellen, um die Möglichkeiten
des IoT voll ausschöpfen zu können“, sagt Jür-
Der „IoT 2020 Business Report“
von Schneider Electric
zum Internet der Dinge
gen Siefert, Vice President
Industrie bei
Schneider Electric. Gemäß
der Studie haben
die meisten Unternehmen
mittlerweile den
Mehrwert von IoT-Technologien
erkannt: Rund 75 % der Befragten
beurteilen die Möglichkeiten positiv. Außerdem
lassen sich Erkenntnisse, die aus IoT-basierten
Daten gewonnen werden, wirkungsvoll
in der gesamten Organisation teilen – davon
sind 81 % der Umfrageteilnehmer überzeugt.
Ganz ohne Bedenken sind die Befragten
allerdings nicht: 41 % von ihnen befürchten,
dass Cyber-Sicherheit im IoT-Umfeld eine
schwierig zu lösende Aufgabe sein wird.
Ebenso kam die Umfrage zu dem Ergebnis,
dass es Firmen schwerfällt, einen Einstieg in
das IoT zu finden und die tatsächliche Wertschöpfung
nachzuweisen.
ik
www.schneider-electric.de
Am 7. und 8. Dezember 2016 veranstaltet der
VDI das Seminar „Industrie 4.0 erfolgreich in
der Produktion einsetzen“. Dabei gehen die
Referenten auf das Zusammenwirken einer
„zentralen“ Produktionsplanung und einer
„dezentralen“ Fertigungssteuerung genauso
ein, wie darauf, was ERP-/PPS- und MES-
Systeme leisten, welche Aufgaben von welchem
System sinnvoll zu bewältigen sind und
wie die Zusammenarbeit zwischen ihnen verbessert
werden kann. Dafür werden Praxisbeispiele
fortschrittlicher Systeme vorgestellt
und die Umsetzung von Industrie 4.0 in der
Fertigungsebene gezeigt. Die Veranstaltung
soll Fach- und Führungskräften die verfügbaren
Lösungen für Produktionsplanung, Fertigungssteuerung
sowie Betriebsdatenerfassung
mit dem Ziel näher bringen, dass sie
diese auswählen und in ihrem Unternehmen
anwenden können. Als Referenten werden
Dr. Eugen Bendeich von der Industrieberatung
Stuttgart, Alexander Mörike von MPDV
Mikrolab sowie Dr. Alexander Nachtwey von
Wika zur Verfügung stehen.
ik
www.vdi-fortbildung.de
Nürnberg, 22. - 24.11.2016
Windows ist eine eingetragene Marke der Microsoft Corporation.
STEP5, STEP7 sind eingetragene Warenzeichen der Siemens AG.
STEP5 Programmierung?
Lösung: S5 für Windows ®
STEP5 Programmierung unter Windows 10
• Windows 10 (32-Bit und 64-Bit) Unterstützung • Oszilloskop-Funktionen
• LogView: Grafische Darstellung und
• Treiber für Siemens USB S5/S7 Prommer • OsciCAM ® : Analyse von Bewegungsabläufen durch Synchronisation von Messwerten
• Aufruf der Siemens COM-Pakete
Synchronisation von Video und Signalverlauf
• Mit S7 für Windows ® kombinierbar
• Integrierte S5-Simulation
• Netzwerkübergreifender Statusbetrieb
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 13
Turmstraße 77 | D-64743 Beerfelden | Hotline +49 6068 3001 | Verkauf +49 6068 3002 | Fax +49 6068 3074 | info@IBHsoftec.com | www.IBHsoftec.com

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
KÖPFE DER INNOVATION
Frank Treppe, Direktor Unternehmensstrategie und Internationales in der Fraunhofer-Zentrale, München
„Es muss darum gehen, wie sich
Europa als Ganzes besser positioniert“
Die Europäische Vereinigung von Forschungs- und Technologie-Organisationen EARTO will erreichen,
dass in europäischen Forschungsrahmenprogrammen die Themen auch mit Blick auf die angewandte
Forschung gesetzt werden. Wolfgang Hess, Redaktionsdirektor für Sonderprojekte in der Konradin
Mediengruppe – in der auch KEM Konstruktion Systems Engineering – erscheint, sprach darüber
mit Fraunhofer-Direktor Frank Treppe, seit April Präsident der EARTO.
KEM Konstruktion: Herr Treppe, herzlichen Glückwunsch zur
Wahl zum Präsidenten der EARTO. Warum sollte man wissen,
was hinter dem Begriff steckt?
Treppe: Bei der European Association of Research and Technology
Organisations handelt es sich um einen Interessenverband, in dem
alle in Europa wichtigen Einrichtungen der angewandten Forschung
zusammenarbeiten. Wir beschäftigen uns mit Forschungs-Perspektiven
und sprechen mit einer gemeinsamen Stimme gegenüber der
EU. Es gibt keine vergleichbare Organisation. Ein wichtiges Ziel unseres
Verbandes ist, dass in europäischen Forschungsrahmenprogrammen
die Themen auch mit Blick auf die angewandte Forschung
gesetzt werden. Die EARTO gibt es seit 16 Jahren. Davon fokussierten
14 Jahre vor allem auf die Mitgestaltung der förderpolitischen
Rahmenbedingungen. Der Generalsekretärin Muriel Attané und
dem neuen Steuerungskomitee liegt nunmehr auch viel daran, eine
klare technologieorientierte Profillinie herauszuarbeiten.
KEM Konstruktion: Der EARTO dienen heißt also, Lobbyarbeit
für angewandte Forschung zu leisten?
Treppe: Genau. Es geht uns nicht nur darum, dass die richtigen Rahmenbedingungen
geschaffen werden. Es geht auch um inhaltliche
Aspekte – um die Richtung, in die sich Europa technologisch entwickeln
sollte, und um die Frage, welche Themen und Projekte von der
EU finanziell gefördert werden. Zur Info: Das aktuelle Forschungsrahmenprogramm
Horizon 2020 ist mit 70 Milliarden Euro ausgestattet
und damit das finanzstärkste Forschungsprogramm weltweit.
Die EARTO wird aber auch zunehmend einbezogen, wenn es
um eine neutrale Stimme bei wichtigen technologischen Entscheidungen
geht.
KEM Konstruktion: Wie muss man sich eine solche Beratung
konkret vorstellen?
Treppe: Ein Beispiel: Vom zuständigen EU-Kommissar Carlos Moedas
wird die Idee des European Innovation Council (EIC) vorangetrieben.
Dieser soll analog zum European Research Council (ERC)
wirken, der herausragende Wissenschaftler im Rahmen eines siebenjährigen
Forschungsrahmenprogramms mit insgesamt 13 Milliarden
Euro unterstützt und auf Grundlagenforschung ausgerichtet
ist. Der European Innovation Council soll hingegen darauf abzielen,
mehr Innovationen, mehr marktfähige Produkte und letztlich neue
Unternehmen hervorzubringen als die bisherigen Programme.
Nachdem der gelernte Ökonom Moedas den European Innovation
Council in den Raum gestellt hatte, begann unter den Vertretern der
angewandten Forschung Europas ein intensiv geführtes Brainstorming,
wie ein solcher ‚Innovationsrat‘ ausgestaltet werden könnte.
Die EARTO ist bei vielen dieser Gesprächsrunden und in Gremien
ein aktiv teilnehmender Partner. Ich behaupte, die EARTO ist mit ihren
350 Mitgliedern der stärkste Katalysator, um den European Innovation
Council auf das richtige Gleis zu setzen.
KEM Konstruktion: Wie beurteilen Sie als EARTO-Präsident
den Brexit?
Treppe: In den vergangenen Jahren waren die britischen Forschungspartner
ein integraler Bestandteil europäischer Forschungsprojekte
und haben neben Deutschland mit am stärksten vom europäischen
Forschungsförderungssystem profitiert. Wenn Großbritannien
diese Gemeinschaft verlässt, wird der britischen Forschung ein
signifikanter Teil ihrer F&E-Ausgaben fehlen. Eine gewisse Verunsicherung
ist bei laufenden und in der Planung neuer EU-Projekte
schon zu spüren. Auch von der EARTO aus wollen wir die lange bewährte
und vertrauensvolle Zusammenarbeit mit exzellenten Mitgliedern
aus UK natürlich fortsetzen. Wie sich das genau gestaltet,
wird die Zukunft zeigen.
Bild: Konradin Mediengruppe
Interview: Wolfgang Hess, Redaktionsdirektor
für Sonderprojekte in der Konradin Mediengruppe,
in der auch KEM Konstruktion
Systems Engineering erscheint
KEM Konstruktion: Die Integration einer intelligenten internetbasierten
Industrieproduktion – Stichwort: Industrie 4.0 – hat
in den jüngsten Jahren höchste Dynamik bekommen. Ist die EU
in der Lage, mit ihren Forschungsprogrammen hier Schritt zu
halten?
14 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

KÖPFE DER INNOVATION
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
„Die EARTO wird
zunehmend einbezogen,
wenn es
um eine neutrale
Stimme bei wichtigen
technologischen
Entscheidungen
geht.“
Treppe: Es ist ja nicht so, dass am Tag eins eines neuen Forschungsrahmenprogramms
der Mittelabruf für die gesamte Förderperiode
erfolgt. Das heißt: Die EU-Forschungsförderung kann durchaus auf
aktuelle Entwicklungen reagieren. Im Übrigen ist Industrie 4.0 keine
spontane Entwicklung, die die EU-Förderung vollkommen unvorbereitet
traf.
KEM Konstruktion: Was wünscht sich EARTO-Präsident Frank
Treppe?
Treppe: Ein großes Ziel ist es, die richtigen Themen für das nächste
Forschungsrahmenprogramm zu setzen, das 2020/2021 beginnt
und sieben Jahre dauert. Darüber hinaus möchte ich daran mitwirken,
dass unsere 350 Mitgliedseinrichtungen mehr darüber nachdenken,
welchen technologischen Herausforderungen sich Europa
künftig stellen muss und wie Kräfte gebündelt werden können, um
ihnen zu begegnen. Europas Forschungsraum ist immer noch sehr
fraktal: Es wird zu viel darüber nachgedacht, wie sich einzelne im
Wettbewerb innerhalb Europas besser aufstellen können. Dabei
müsste es darum gehen, wie sich Europa als Ganzes besser gegenüber
den USA oder asiatischen Ländern positioniert.
KEM Konstruktion: Kommen wir zu Ihrer Funktion als Fraunhofer-Direktor
für Unternehmensstrategie und Internationales.
Was ist dort Ihr Aufgabengebiet?
Bild: Axel Griesch
Frank Treppe, Direktor Unternehmensstrategie und Internationales in der
Fraunhofer-Zentrale, München
Treppe: Fraunhofer nimmt viel Geld in die Hand, um Vorlaufforschung
zu betreiben – Forschung also im vorwettbewerblichen Stadium.
Hier die Weichen richtig zu stellen, ist eine meiner wichtigsten
Aufgaben. Ich verantworte alle Programme der Vorlaufforschung,
in die wir pro Jahr rund 70 Millionen Euro investieren. Dazu
gehört, die richtigen Felder zu erkennen, eine weltweite Wettbewerber-Beobachtung
und selbst neue Impulse zu setzen.
Der internationale Blickwinkel wird bei Fraunhofer immer wichtiger.
Mittlerweile haben wir Aufträge aus dem Ausland im Wert von jährlich
300 Millionen Euro, wovon zwei Drittel von Partnern aus Europa
kommen. Dies entspricht unserem neuen Leitbild, in dem es heißt:
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 15

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
KÖPFE DER INNOVATION
„Man darf die
Amerikaner nicht
unterschätzen.
Der Unterschied
ist: Deutschland
ist bei der Produktion
stark, die
USA bei IT. IT ist
nun einmal die
Kernkompetenz
der Amerikaner.“
Bild: Axel Griesch
Frank Treppe, Direktor Unternehmensstrategie und Internationales in der
Fraunhofer-Zentrale, München
Fraunhofer leistet angewandte Forschung zum Wohl der Gesellschaft
und der deutschen und europäischen Wirtschaft. Mehr noch:
Dadurch, dass wir in Japan und den USA mit Einrichtungen vor Ort
sind, lernen wir viel von den dortigen Mentalitäten.
KEM Konstruktion: Was die Elektromobilität angeht, hat das
offensichtlich nicht so richtig funktioniert. Südkoreanische Unternehmen
sind im Hinblick auf Batterietechnologien den deutschen
enteilt. Und auch Tesla setzt mit seiner Batteriefabrik in
Nevada ab 2017 neue Maßstäbe.
Treppe: Fraunhofer hat in der Tat kein Institut für Elektrochemie.
Dennoch beschäftigen wir uns im Verbund mit deutschen und europäischen
Partnern ganz intensiv mit dem Thema Batterie. Dabei fokussieren
wir uns aber auf das Bauen und Einbauen von Batterien –
also auf die Produktionsseite.
KEM Konstruktion: Spätestens anlässlich der diesjährigen
Hannover Messe haben alle registriert, dass die Industrie in den
USA Fahrt aufgenommen hat. Noch vor wenigen Jahren zeigten
sich deutsche Produktionstechnik-Professoren überzeugt, dass
dort der Anschluss an die Weltspitze verlorengegangen ist. Sie
waren und sind für Fraunhofer seit vielen Jahren in den USA
aktiv. Wie lautet Ihr Urteil?
Treppe: Der Wettbewerb ist keineswegs entschieden. Anlässlich
der diesjährigen Hannover Messe wurde eine Umfrage unter 560
Produktionsleitern gemacht, wer beim Thema Industrie 4.0 die Nase
vorne hat. 28 Prozent der dort Befragten nannten die USA, und erst
auf dem zweiten Platz folgte Deutschland mit 25 Prozent, dahinter
rangiert Japan. Man darf die Amerikaner nicht unterschätzen. Der
Unterschied ist: Deutschland ist bei der Produktion stark, die USA
bei IT. IT ist nun einmal die Kernkompetenz der Amerikaner.
Zudem hat Präsident Obama mit dem National Network für Manufacturing
Innovation eine Milliarde Dollar investiert, um die US-Industrie
wieder fit zu machen. Mit bemerkenswerten Ergebnissen:
In Hannover präsentierten die Amerikaner ein Auto, das sie in großen
Teilen über 3D-Laserdruck produziert haben. Think big, heißt
ihre Devise.
KEM Konstruktion: Kurzum: Was unterscheidet einen USamerikanischen
Ingenieur von einem deutschen?
Treppe: Deutsche konzipieren Produkte eher aus Ingenieur-Sicht –
also wie man etwas punktgenau optimiert und qualifiziert herstellt.
Amerikaner sind vertriebsorientiert. Wer sich eine amerikanische
Präsentation anschaut, registriert wenige plakative Begriffe und kernige
Zahlen. Den Unterschied im Denken dokumentierte Elon
16 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

KÖPFE DER INNOVATION
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Musk, der Tesla-Gründer, vor wenigen Monaten eindrucksvoll: Er
stellte den Tesla 3 vor, der 2017 auf den Markt kommen soll, und verkaufte
in zwei Wochen mehr als 300.000 Bezugsanrechte für je
1000 Dollar. So etwas würden Deutsche oder Europäer nie machen.
Der Verkauf würde erst beginnen, wenn sicher ist, dass das Produkt
in der versprochenen Zeit, Qualität und Anzahl hergestellt werden
kann. Wenn es darum geht, Geld für eine neue Sache in die Hand zu
nehmen, sind Amerikaner viel schneller …
KEM Konstruktion: … und wer als Unternehmer scheitert, bekommt
die Chance auf Neuanfang. Warum lernen wir hier nicht
von den Amerikanern? Bei uns werden gescheiterte Unternehmer
in der Regel stigmatisiert. Was bewegt die Fraunhofer-Gesellschaft
auf diesem Feld?
Treppe: Fraunhofer hat ein gezieltes Programm, um Ausgründungen
zu unterstützen. Das beginnt bei der Beratung im Vorfeld und
reicht hin bis zur Hilfe bei der tatsächlichen Gründung und der Überwindung
des Valley of Death, damit die jungen Unternehmen sich
entwickeln und etablieren können.
Das machen wir übrigens mit einem sehr guten Ergebnis: Fünf Jahre
nach der Ausgründung sind immer noch 80 Prozent der Firmen im
Markt.
KEM Konstruktion: Was sind die wichtigsten Bausteine von
Fraunhofer in den USA?
Treppe: Fraunhofer unterhält dort acht Niederlassungen, die überwiegend
an der Ostküste angesiedelt sind; eine befindet sich in Kalifornien.
Die Center haben zwischen 20 und 100 festangestellte
Mitarbeiter. Eigene Forschung betreiben wir in Boston, in Michigan
sowie in den Bundesstaaten Connecticut, Delaware und Maryland.
Thematisch ist Fraunhofer dort in der Produktionstechnik und Biotechnologie,
aber auch der Energie- und Oberflächentechnik stark
vertreten. Weiterhin ist uns wichtig, Fraunhofer-Forscher in den USA
zu qualifizieren. In den 20 Jahren unseres dortigen Engagements
haben wir über 1000 Forschungsaufenthalte von Fraunhofer-Forschern
gefördert, die alle mehr als drei Monate dauerten.
KEM Konstruktion: Heißt das, dass weitere Center in den USA
in Vorbereitung sind?
Treppe: Das ist kein strategisches Ziel der Fraunhofer-Gesellschaft.
Plan ist vielmehr, dass sich Fraunhofer-Institute, die sich dort niederlassen
wollen, an bestehende Center ankoppeln.
KEM Konstruktion: Warum? Ist das kostengünstiger?
Treppe: In einem so großen und wettbewerbsstarken Umfeld wie
den USA muss Fraunhofer seine Kräfte besonders gut bündeln. Wir
haben in den letzten Jahren exzellente externe Netzwerke in den
genannten Regionen aufgebaut und eine Forschungs-Infrastruktur
etabliert, die uns wettbewerbsfähig macht. Darauf wollen wir in Zukunft
aufbauen.
Zur Person
INFO
Frank Treppe ist seit 2013 Direktor Unternehmensstrategie
und Internationales in der Fraunhofer-Zentrale, München.
Nach seinem Diplom als Maschinenbau-Ingenieur an der
RWTH Aachen 1985 arbeitete er bis 1994 in mehreren Positionen
am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT.
Von 1994 bis 1999 war er als Vize-Präsident für Fraunhofer
USA tätig. Nach mehreren Jahren in der Industrie kehrte er
2004 zu Fraunhofer zurück und arbeitete bis 2013 am Fraunhofer-Institut
für Werkzeugmaschinenbau und Umformtechnik
IWU, Chemnitz, ab 2008 als Mitglied der Institutsleitung.
Treppe (*1956) ist Gutachter im europäischen Forschungsrahmenprogramm
Horizon 2020. Seit April 2016 ist er Präsident
der EARTO.
KEM Konstruktion: Wagen Sie zum Schluss noch einen Ausblick
auf das Industrieland Deutschland im Jahr 2026?
Treppe: Wenn ich das wüsste, wäre ich der beste Innovationsberater
überhaupt. Doch im Ernst: Ich denke, Deutschland wird eine Industrienation
bleiben, die unter anderem durch die Herstellung von
Autos geprägt ist. Zwar wird das Auto in manchen Ländern seinen
Status-Charakter verlieren und nur noch den sich rasch ändernden
Bedürfnissen zur Mobilität dienen. Aber durch die massiven Investitionen
in das autonome Fahren – verbunden mit denen in die Elektromobilität
– sehe ich Deutschland weiterhin als einen der großen
Global Player in diesem Sektor.
KEM Konstruktion: Herr Treppe, herzlichen Dank für das
ausführliche Gespräch.
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 17

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
KÖPFE DER INNOVATION
Dr. Bruno Lindl, Geschäftsführer Forschung und Entwicklung, ebm-papst
„Wesentlicher Parameter für Effizienz
und Geräusch ist die Laufradgeometrie“
In der Ventilatorentechnik sind Energieeffizienz und Geräuschreduktion die Megathemen. Dr. Bruno
Lindl, Geschäftsführer Forschung und Entwicklung der ebm-papst-Gruppe, erläutert im Interview, wie
sich vorhandene Potenziale heben lassen. Zudem verrät er, wie das Thema Innovation seitens des
Unternehmens angegangen wird.
KEM Konstruktion: Dr. Lindl, disruptive Innovation oder
„Innovationssprung“ – Was ist das?
Lindl: Immer wenn naturwissenschaftliche Erkenntnisse zu neuen
technologischen Lösungen führen, werden Innovationen in der Regel
disruptiv – das heißt es gibt sprunghafte Änderungen. Ein Beispiel
ist die Entwicklung von der magnetischen Speicherung auf einer
Floppy Disc hin zur optischen Speicherung auf einer CD. Die
nächste Stufe war der USB-Stick mit Datenspeicherung in der Kristallstruktur
von Silizium: Es kommen bei jedem Sprung gänzlich andere
Technologien zum Einsatz. Hingegen ist für Räder an Fahrzeugen
derzeit keine disruptive Innovation zu erwarten, da das Rad einerseits
die Distanz zur Fahrbahn gegen die Gravitationskraft hält
und gleichzeitig den Vortrieb liefert. Alle anderen Möglichkeiten sind
ungleich aufwändiger und ineffizienter – da müsste schon das
sprichwörtliche Rad neu erfunden werden, um als Innovationssprung
zu gelten.
KEM Konstruktion: Sehen Sie anstehende, disruptive Innovationen
im Bereich der Ventilatorentechnik?
Lindl: Ähnlich wie bei den Rädern ist das bei Ventilatoren – auch hier
ist kein Innovationssprung in Sicht. Die effektivste Lösung ist die Erzeugung
von Luftleistung über die Druckdifferenz von Rotoren. Es
bestehen allerdings noch erhebliche Potentiale in Effizienz und Geräusch,
die gehoben werden können. In der Ventilatorentechnik
spielt etwa der Ausnutzungsgrad eine Rolle: Eine höhere Ausnutzung
in Geometrie und Funktion macht Spitzenwerte in Energieeffizienz
und Geräuschreduktion möglich. Ausnutzungsgrad bedeutet,
aus der zur Verfügung stehenden Grundfläche eines Ventilators die
maximale Luftleistung zu erzielen. Die wesentlichen Parameter dabei
sind Laufrad- und Düsengeometrie. Wir sind nach wie vor dabei,
in Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten deutliche Potenziale
auf den Gebieten der Aerodynamik und Aeroakustik zu heben – vor
allem bei den Laufrädern. Darüber hinaus bieten die verhältnismäßig
jungen Bereiche wie Connectivity und Internet of Things durch
intelligente Vernetzung neue Anwendungsmöglichkeiten.
Sinn. Die Potentiale liegen in der Leistungselektronik und der elektromagnetischen
Verträglichkeit, weitere Synergien liegen in Kommutierungsverfahren
und Regelung. Die Vorteile sind höhere Energieeffizienz
im System und Vermeidung von Redundanzen.
KEM Konstruktion: Wie wird Connectivity erreicht?
Lindl: Auf der Platine der Zentralelektronik befindet sich eine intelligente
Regelung durch Mikroprozessoren und Embedded Systems.
Diese Prozessoren ermöglichen gleichzeitig eine Vernetzung mit der
Außenwelt für bedarfsgerechten Leistungsabruf, Servicemeldungen,
Überwachung des Betriebszustandes etc. In übergeordneten
Systemen – wenn beispielsweise viele Geräte involviert sind – werden
über eine bedarfsgerechte Regelung weitere Effizienzvorteile
freigelegt. Auf diese Weise können durchaus neue Geschäftsmodelle
entstehen.
KEM Konstruktion: Stichwort Industrie 4.0 – ebm-papst stellt
Industrie-4.0-fähige Produkte her. Wie können hiervon die Kunden
profitieren?
Lindl: Die treibende Komponente der Gebäudetechnik sind nun mal
Ventilatoren. Die Gebäudeleittechnik etwa verknüpft Heizung, Klima-
und Lüftungstechnik miteinander. Dazu müssen alle Komponenten
miteinander kommunizieren und einen vernetzten Informationsaustausch
ermöglichen. Konkret heißt das, dass in der Schnittstelle
nicht nur Informationen empfangen sondern zum Beispiel Betriebsstatus,
Laufzeit, Störungs- und Notlaufmeldungen aktiv an andere
Komponenten im System gesendet werden und eine Reaktion
auslösen. Dadurch können die Kosten für Betrieb und Wartung deutlich
gesenkt werden, was bares Geld für unsere Kunden bedeutet.
Auch in unserer eigenen Produktion setzen wir Industrie-4.0-Prozesse
ein und optimieren so den Produktionsablauf und die Logistik. So
gelten wir bereits seit 2009 als Vorzeigeunternehmen für SAP ME,
einen Softwarebaustein, der die Maschinen- und Anlagenproduktivität
steuert und hilft, Durchlaufzeiten zu verkürzen.
KEM Konstruktion: Wann lohnt sich eine Zentralelektronik?
Lindl: Wenn mehrere elektrische Verbraucher in einem Gerät verbaut
sind – wie zum Beispiel in Wäschetrocknern, Wärmepumpen,
kältetechnischen Anlagen etc. macht eine zentrale Ansteuerung
18 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

KÖPFE DER INNOVATION
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
„Die verhältnismäßig
jungen
Bereiche wie
Connectivity und
Internet of Things
bieten durch
intelligente Vernetzung
neue
Anwendungs -
möglichkeiten.“
Bild: ebm-papst
Dr. Bruno Lindl, Geschäftsführer Forschung und Entwicklung
der ebm-papst-Gruppe
KEM Konstruktion: Simulationswerkzeuge sind in der modernen
Entwicklungsarbeit nicht wegzudenken. Welche Tools kommen
bei Ihnen zum Einsatz?
Lindl: In den Bereichen Aerodynamik, Motortechnik und Elektronik
setzen wir unterschiedliche Simulationswerkzeuge ein. Zum einen,
um die Entwicklungszeit zu verkürzen und zum anderen, weil diese
Methoden technologische Potentiale aufzeigen, die sonst verborgen
blieben. Beispiele sind: Die Berechnung der mechanischen Festigkeit
– statisch und dynamisch – von Gehäuse und Motor per Die
Finite-Elemente-Simulation oder die CFD-Simulation (Computational
Fluid Dynamics) – damit werden aerodynamische Eigenschaften
von Laufrädern errechnet. Der RadiCal, ein Radialventilator für viele
Anwendungen in der Luft- und Klimatechnik – beispielsweise bei
der Schaltschrankkühlung, in Kanal- und Rohrventilatoren, in Wohnungslüftungsgeräten
oder in Wärmepumpen – war unser erstes
‚synthetisch‘ entwickeltes Produkt, das heißt es wurde ohne konventionelle
Prototypenoptimierung realisiert. Konzepte für Steuerungs-
und Regelelektronik werden über funktionale und thermische
Simulation entwickelt. Die Motorauslegung erfolgt mit Simulationswerkzeugen
für statischen und dynamischen Elektromagnetismus.
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 19

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
KÖPFE DER INNOVATION
Der DC-Axiallüfter 8300 N kommt
überall dort zum Einsatz, wo auf
engstem Bauraum Leistungselek -
tronik gekühlt werden muss, wie
beispielsweise in der IT
Lindl: Die Forschung in den Bereichen Elektromagnetismus und
Elektronik – im Sinne von Messen, Steuern und Regeln – ist für uns
sehr wichtig. Das hilft uns dabei, die Effizienz der Produkte, wie
zum Beispiel Antriebe für Ventilatoren, Ventile und Automatisierungssysteme
funktional und ökonomisch kontinuierlich zu verbessern.
Außerdem wollen wir den Hochschulstandort stärken. Wir haben
uns im November 2015 mit der Hochschule Heilbronn und dem
Kultusministerium des Landes Baden-Württemberg in einem Memorandum
of Understanding über die inhaltliche Ausgestaltung des
Instituts verständigt. Das Institut wird außer Räumen für Labore
auch Flächen für Seminare und Büros für Gastwissenschaftler umfassen
sowie in Künzelsau angesiedelt sein. Die städtebauliche Planung
ist bereits abgeschlossen. Es wird ein Architekturwettbewerb
für die Ausgestaltung der Vorlesungsgebäude und des Instituts von
ebm-papst sowie des Studentenwohnheims ausgelobt werden.
Das wird noch 2016 stattfinden.
KEM Konstruktion: Auf welchem Gebiet wird das Institut
dann zukünftig tätig sein?
KEM Konstruktion: Mit der Beteiligung am spanischen Elektronikhersteller
Ikor im Januar 2016 haben Sie Ihre Elektronikund
Systemfähigkeit weiter ausgebaut. Was versprechen Sie
sich davon?
Bild: ebm-papst
Lindl: Die Themenschwerpunkte – wie im Memorandum of Understanding
festgehalten – gliedern sich in drei Bereiche. Zum einen
Motoraspekte: Darunter fallen insbesondere Phänomene aus den
Bereichen der Thermo- und Elektrodynamik sowie elektromagnetische
und mechanische Phänomene von elektrischen Antrieben; dazu
gehören auch deren Auslegung und Konstruktion. Der zweite Bereich
wird sich mit Steuerungs- und Regelungsaspekten befassen.
Forschungsgegenstand wird unter anderem die Leistungselektronik
unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Verträglichkeit
sein. Außerdem werden Embedded Systems zur Steuerung und Regelung
elektrischer Antriebe und deren Vernetzung mit umgebenden
Systemen erforscht. Als Ergänzung gibt es dann den dritten Bereich,
in dem wirtschaftliche Aspekte eine Rolle spielen sollen.
Schwerpunktmäßig sollen hier Herstell- und Projektkosten abgeschätzt
und kalkuliert werden. Uns ist es wichtig, dass Studierende
industrienah ausgebildet werden, es wird viel Wert auf praxisorientierte
Ausbildung gelegt werden. Gleichzeitig können am Institut
Transferprojekte von Unternehmen realisiert werden, Stichwort
angewandte Forschung.
jg
Lindl: Der Vorteil der globalen Elektronikfertigung war der Hauptbeweggrund
für die Mehrheitsbeteiligung an Ikor. Damit können wir
unsere Kunden weltweit an ihren unterschiedlichen Standorten mit
lokalen Elektroniken beliefern. Das ist ein wesentlicher Bestandteil
unserer Local-for-local-Strategie, also in den Märkten für die Märkte
produzieren zu können. Ikor hat außerdem technologisches Knowhow
auf dem Gebiet der Connectivity, was wir auch für unsere Gesamtstrategie
einsetzen können.
KEM Konstruktion: Sie arbeiten an der Gründung eines Instituts
für elektrische Antriebe – wie ist der Stand?
Kontakt
ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Mulfingen
Katrin Lindner
Tel. + 49 7938/81-7006
katrin.lindner@ebmpapst.com
www.ebmpapst.com
INFO
20 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

AUS DER
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Teilnehmer am TdSE 2015: Auch im Vorjahr war die Konferenz gut besucht, das Interesse am Thema Systems Engineering ist hoch
Bild: GfSE
Tag des Systems Engineerings (TdSE), 25. bis 27. Oktober 2016
Neuester SE-Werkzeugkasten
wird anlässlich des TdSE vorgestellt
Neue Erkenntnisse und Instrumente für die Entwicklung von technischen Systemen für Morgen werden
auf der Systems-Engineering-Konferenz der GfSE e.V. – dem Tag des Systems Engineerings (TdSE) –
in Herzogenaurach vom 25. bis 27. Oktober 2016 vorgestellt und diskutiert. Es treffen sich Einsteiger sowie
Experten zum Austausch und um die neuesten Anwendungen hautnah zu erleben.
Mit dem diesjährigen Programm der Systems-Engineering-
Konferenz für den deutschsprachigem Raum, dem TdSE,
werden wieder attraktive drei Tage präsentiert und gefüllt. Die zentrale
Fläche ist der Marktplatz, der die neuesten Werkzeuge, Technologien
und Dienstleistungen im und um das Systems Engineering
präsentiert. Mit mehr als 20 namhaften Ausstellern bietet der TdSE
einen Überblick über aktuelle Anwendungen von der Anforderungsaufnahme
und Verwaltung, einer durchgängigen Werkzeugkette bis
hin zur Simulation und Nutzung von Lösungen für das modellbasierte
Systems Engineering (MBSE). Auch sind Dienstleister rund um
das Thema Organisations- und Prozessverbesserung sowie die Weiterbildung
zum Systems Engineer anzutreffen. Die Werkzeuganbieter
beteiligen sich in jedem Jahr am Tool-Vendor-Projekt, das eine
Aufgabenstellung für alle teilnehmenden Firmen zur Verfügung
stellt, an dem die Lösungen vergleichbar an den Ständen ausgestellt
werden und somit für die Teilnehmer vergleichbar diskutiert
werden können. Auch bieten die Firmen am ersten Tag ein zweistündiges
Seminar an, damit sowohl Einsteiger als auch Erfahrene
sich intensiver vor Beginn der Konferenz orientieren können. Diese
sind kostenlos und in den Gebühren zur Konferenz enthalten.
Neben diesen Seminaren bietet der TdSE auch vierstündige Intensiv-Tutorials
an, um sich konzentriert mit bestimmten MBSE und anderen
Aspekten des SE auseinandersetzen zu können. In diesem
Jahr sind hier Seminare aus dem Bereich modellbasierte Schnittstellen,
Modellierung für Product Line Engineering, Architekturentwicklung,
Systemintegration und Nachweisführung sowie aus dem Forschungsbereich
„Technical Readiness Level“ für MBSE-Modelle zu
nennen. In vier Tutorials geben Experten ihr Wissen aus der Industrie
an die Besucher weiter. So etwa Dr. Thierry Sop Njindam von
Knorr Bremse, Dr. Dieter Scheithauer von H-I-T-S Engineering, Fritz
Scheerer von Continental Teves und Dr. Marco di Maio von project
globe mit Partnern von ThyssenKruppMarineSystems und oose.
Von Elementen zur Lösung
Das Thema Product Line Engineering nimmt in diesem Jahr, neben
dem MBSE und Industrie-4.0-Themen, eine immer größere Rolle
ein. Die beiden bekannten Themen, MBSE und SE in der Industrie
4.0, entwickeln sich immer weiter vorwärts und in der Zwischenzeit
gibt es erste Erfahrungsberichte sowie Weiterentwicklungen zur
Unterstützung von Systementwicklungen. Das Product Line Engi-
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 21

Tools
Seite 39
Systementwicklung
Seite 44
Anwendung
Seite 54
Frank Treppe, Fraunhofer-Direktor für Strategie K|E|M und Konstruktion Internationales Systems Engineering MONAT 2016 1
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
AUS DER
der Entwicklung komplexer
J. Rambo, C. Huwig | Daimler AG
M. Langlotz, R. Hämisch | :em AG
FMEA leicht gemacht – Ideale Vorbereitung
durch Mechatronic Impact Analysis
T. Burdach, A. Naß | Prozesswerk GmbH
Smart REco – Anfoderungsanalyse 4.0
SOPHIST GmbH
einer Sprache für das modellbasierte
Technologies AG & Co. KG - M. Schneider | :em
AG - U. Judaschke | Continental Teves
Model Based Systems Engineering:
S. Kleiner, S. Husung | :em AG
Anwendung von Methoden der
Produktentstehung auf Basis des Systemmodells
mechatronischer Systeme
M. Greinert, C. Tschirner, J. Holtmann,
R. Dumitrescu | Fraunhofer IEM
Modellierung von Anforderungen: Der
M. Jastram | formal mind
*SysML-Modellverwaltung
im PDM/PLM Umfeld*
P. Müller, L. Kirsch | CONTACT Software GmbH
M. Eigner, C. Muggeo | TU Kaiserslautern
MBSE im Kontext der unternehmensübergreifenden
Produktentwicklung
S. Neumann, P. Lünnemann, R. Woll,
H. Hayka, R. Stark | Fraunhofer IPK
Analyse des Systemverhaltens und
C. Schmied, M. Gebhardt, H. d‘Albert, M. Mörtel,
U. Lindemann | TU München
Beschleunigung von Innovationen durch
eine neue Requirements Engineering
Vorgehensweise
M. Eberhardt, P. Stolz, L. Endriss, A. Kress
Hood Group
Integration von MBSE und PLM
U. Kaufmann | ModelAlchemy Consulting
R. Schuler | HS Esslingen
MBSE leicht
J. Heihoff-Schwede, C. Bremer,
M. Rabe, C. Tschirner (Fraunhofer IEM)
Virtual Prototyping basierte Trade-off
Analysen
J. Holzmann, H. Palm, D. Gerling
HS München
von Modularisierungs-, Standardisierungs-
M. Gepp, J. Vollmar, A. Schertl
Siemens CT
Systemmodellierung für das Internet der
Dinge – Transformation von Systemmodell
in IoT-Plattform im Kontext später
M. Pfenning, A. Roth | XPLM Soultion GmbH
Verfahrenstechnik trifft Systems Engineering
- Integration von R&I-Fließschemata in
M. Dietl, M. Wimmer | TU Wien,
O. Alt | Lieber Lieber
Model-based Interface Management
for AVLs Instrumentation & Test Systems
AVL List
Systems Engineering im Anlagenbau –
Methoden für den erfolgreichen Umgang
mit Komplexität
K. Kollenda
Rücker+Schindele Beratende Ingenieure
SysML-basierte Planung cybertronischer
Produktionssysteme in frühen
Entwicklungsphasen*
C. Steimer, M. Cadet, H. Meissner,
J.C. Aurich, N. Stephan | TU Kaiserslautern
J. Fischer | Siemens CT
Use Case basiertes MBSE in automobilen
Engineering-IT Standards
J.C. Seeßle, C. Huwig | Daimler AG
anforderungen mittelsmodellbasierter
Entwicklungstechniken
A. Schneider, S. Ackva
Continental Automotive GmbH
Baukastenentwicklung durch MBSE am
Beispiel einer modularen Fertigungsanlage
im Kontext der Industrie 4.0
N. Bursac, A. Albers, M. Ölschläger
IPEK - Institut für Produktentwicklung (KIT)
Hoch-Integre Technische Systeme
D. Scheithauer
H-I-T-S Engineering
Quelle: GfSE
Vorträge am Mittwoch, dem 26. Oktober 2016
neering ist besonders in der Automobilindustrie aktuell anzusiedeln.
Hier gilt es, ohne gezielte Entwicklungsprojekte Varianten vorab auf
Elementebene zu entwickeln, die dann mittels Konfigurator zu neuen
Innovationen und Lösungen zusammengestellt werden. Interessant
sollte dieser Ansatz in Zukunft speziell für Firmen sein, die mit
der Variantenvielfalt und der Individualisierung ihrer Produkte für
den Kunden und Markt zu kämpfen haben.
Mit dem Beginn der Konferenz am zweiten Tag startet in vier parallelen
Vortragsreihen (siehe Programm oben) mit insgesamt 42 Beiträgen
das Feuerwerk der Erfahrungsberichte aus der Industrie, hinzu
kommt das Neueste aus der Systems-Engineering-Forschung. Die
Beiträge kommen unter anderem aus der Medizintechnik, dem Anlagen-
und Maschinenbau, dem Schiffbau und der Automobilindustrie.
Die Themen berücksichtigen auch hier wieder die klassischen
Themen Anforderungsmanagement, Mehrwert des SE, SE-Reifegradanalyse
der Unternehmung, modellbasierte Systementwicklung
und Simulation, agile Systementwicklungsmethoden, Systems-Engineering-Tools
und ihre Umgebung sowie Aspekte aus
dem Bereich PLM-/MBSE-Integration.
Neben diesen Themen gibt es auch neue Aspekte, die in den Beträgen
behandelt werden. So gibt es erste Konzepte zur Integration
und Berücksichtigung von mechanischen Modellen für das Gesamtmodell
MBSE. 3D-Modelle und Zeichnungsteile können mit in die
Betrachtung des MBSE-Ansatzes integriert werden. Auch der Jungend
gibt die Konferenz eine Plattform, um ihre Ergebnisse von
Master- und Bachelorarbeiten vorzustellen. Die besten Arbeiten aus
dem Studierendenwettbewerb treten in der Endrunde in einer eigenen
Beitragsreihe am Freitag gegeneinander an und stellen sich der
Öffentlichkeit vor. Eine Jury aus Hochschule und Industrie bewertet
dabei nicht nur die schriftliche Ausarbeitung, sondern auch die Fähigkeit
der Kandidaten, ihre Ergebnisse kurz und aussagekräftig den
Zu dieser Rubrik
Die Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE) e.V. als
deutsches Chapter des International Council on Systems
Engineering (INCOSE) ist seit 1997 die größte deutschsprachige
Interessensvertretung rund um das Thema Systems Engineering.
In der Rubrik ‚Aus der GfSE‘ berichten wir
regelmäßig über aktuelle Aktivitäten und Initiativen. Mitglieder
der GfSE erhalten die KEM Konstruktion
Systems Engineering digital im Rahmen ihrer Mitgliedschaft
über den Newsletter
der GfSE.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit,
ein Printabonnement zum
ermäßigten Mitgliederpreis zu
beziehen. Angaben zu Verfahren
und Gutscheincode finden sich
ebenfalls im Newsletter der
GfSE.
www.gfse.de
Sonderausgabe Systems Engineering
INFO
Das
Engineering
Magazin
01 2016
www.kem.de
Titelstory Seite 32
Produktdifferenzierung über
Softwarefeatures
Zur künftigen
Rolle von PLM
Modellbasierter
Entwurf im Fokus
Digitalisierung
made in USA
Im Gespräch | Europas Forschungsraum ist sehr fraktal
22 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

AUS DER
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Studienpreis der GfSE
Öffentliche Verteidigung der besten
Abschlussarbeiten im Themenfeld
Systems Engineering
Erfolgsfaktor
I. Treue | Rücker+Schindele Beratende Ingenieure
*Weiterentwicklung des integrierten
Beschreibungssystematik von mecPro² um
ein modellbasiertes Variantenmanagement
T. Dickopf | TU KL , L. Mayerhofer | LUK GmbH
borativen Modellierung operationeller
Architekturen
M. Schmitt, C. Webel, C. Antes,
T. Kleinberger, S. Sadikow
Fraunhofer IESE
Studienpreis der GfSE
Öffentliche Verteidigung der besten
Abschlussarbeiten im Themenfeld
Systems Engineering
Die Gestaltung eines Systems Engineering
bei der unternehmensweiten Einführung von
Systems Engineering
C. Knop, S. Milewski | ThyssenKrupp Marine
Systems; F. Sannwaldt, C. Völl | 3DSE
Entwicklung eines pragmatischen Reife-
Engineering
D. Steffen, E. Enge, S.-O. Schulze | UNITY AG
A. Czaja | Fraunhofer IEM
Semantic Model Integration for System
text for Different Model Types
O. von Dungern | adesso AG
Studienpreis der GfSE
Öffentliche Verteidigung der besten
Abschlussarbeiten im Themenfeld
Systems Engineering
SE im Maschinen- und Anlagenbau
verstehen, anwenden und beherrschen
V. Huckriede | HARTING Applied Technologies
B. Joachim | ELHA
S. Storck | Friedrich Remmert GmbH
The V-Model is Dead. Long Live the
V-Model!
C. Hood
Colin Hood Systems Engineering
Komplexität beherrschen mit Core
Modeling
Siemens CT
Studienpreis der GfSE
Öffentliche Verteidigung der besten
Abschlussarbeiten im Themenfeld
Systems Engineering
Modellbasierte Analyse komplexer Fehler-
der Produktentwicklung
O. Bielefeld, H. Darnsfeld, N. Schlüter,
S. Yazdanmadad, P. Winzer
Bergische Universität Wuppertal
Modellbasierte Entwicklung einer neuar-
radselektiver Antriebe
P- Kautzmann, M. Frey | KIT - Institut für Fahrzeugtechnik
Herausforderungen der mechatronischen
Produktentwicklung mittels Systems
Engineering meistern am Beispiel sensorisierten
Lager
S. Glück, R. Weippert, T. Drescher, C. Böckler, A.
ReqInspector – Automatische Prüfung der
kationen durch semantische Analyse der
S. Darting, A. Maier | Fraunhofer IESE
Automatisierter Übergang vom dokumen-
Engineering mittels AAES-Systemen als
Ausgangsbasis für MBSE
A. Goetz, C. Donges | :em AG
Cutting the „Cross-Cutting” Part 1: Requirements
Management
M. di Maio | projectglobe
M. Hoppe, E. Erkul | Thyssen Krupp Marine Systems,
M. Grundel | Helmut Schmidt Universität
wurf: Ergebnisse des FAS4M-Projektes
G. Moeser, A. Albers | IPEK - KIT
M. Grundel | Helmut Schmidt Universität
T. Weilkiens | oose eG, S. Kümpel | :em AG
Physische Architekturen variantengerecht
aus Funktionalen Architekturen für Syste-
S. Melzer, U. Wittke, H. Hintze, R. God
Technische Universität Hamburg-Harburg
Verhaltensregeln für FAS: Systemverhalten
anhand funktionaler Architekturen
betrachten
W. Gerritsen, J.G. Lamm | Bernafon AG
G. Moeser, M. Fechner | IPEK
T. Weilkiens | oose eG
Quelle: GfSE
Vorträge am Donnerstag, dem 27. Oktober 2016
Teilnehmern zu präsentieren. Die Gewinner werden noch am Freitag
auf der Konferenz prämiert und erhalten einen Geldpreis.
Kontakt
INFO
Gesellschaft für Systems Engineering e.V.
München
Tel. +49 89/36036-808
www.gfse.de
Direkt zur Homepage des TdSE:
www.tdse.org
Ideen und Erfahrungsaustausch
Ein weiteres Kernelement im Konzept der Konferenz ist es, den Teilnehmern
direkte Ergebnisse mit auf den Heimweg zu geben. So unterstützt
das World Cafe den Ideen- und Erfahrungsaustausch zwischen
einzelnen Teilnehmern, die auf Grund ihres Hintergrundes
und Industrie unterschiedliche Erfolge und Best Practices mitbringen.
Den Transfer und die Hinterfragung der Anwendbarkeit auf die
eigene Branche und Firma sollen gefördert werden. Durch die kleinen
und moderierten Gruppen zu einzelnen Themen des SE, wie etwa
MBSE-Erfahrung oder SE in der innerbetrieblichen Ausbildung,
wird diese Erfahrung dokumentiert und noch auf der Konferenz vorgestellt.
Das ermöglicht auch den Teilnehmern, diese Erkenntnisse
in Form einer Zusammenfassung sofort und damit nutzbar mit in
den Alltag zu nehmen und anzuwenden. Außerdem treffen Personen,
die in zufällig zusammengestellten Gruppen das World Cafe
besuchen, auf Gleichgesinnte und neue Netzwerke können sich
etablieren. Das World Cafe bringt Fremde zusammen, die sich so
nicht austauschen oder über Themen unterhalten würden.
Eingerahmt wird die Konferenz von ausgewählten Vortragenden, die
einen Überblick aus Industrie- und Anwendung des Systems Engineerings
bringen. So ist in diesem Jahr ein Vortag von Uwe Wagner,
dem Senior Vice President R&D Automotive Member of the Management
Board Automotive von Schaeffler Technologies AG & Co
KG zu nennen, der einen Einblick in die Herausforderung und Erfahrungen
aus Sicht eines Zulieferers und Systementwicklers gibt. Im
Anschluss wird es einen Vortrag mit einem Bericht aus dem Tunnelbau
für den Bereich Schiene von Markus Bolli, Organisationsentwickler,
Coach, Mediator und Experte aus dem Bereich Schiene, geben.
Markus Bolli hat mehrere Jahre den Bau des Gotthardtunnels
begleitet und wird aus dem Blickwinkel des Systems Engineerings
in Kombination mit Softskills einige Einblicke gewähren. Als dritten
Vortrag wird Paul Schreinemakers in seiner Funktion als Technical Director
bei INCOSE einen Einblick in die Vision und Entwicklung einer
internationalen Organisation zum Systems Engineering geben. Als
Technical Director ist Paul Schreinemakers für die Arbeitsgruppen,
MBSE, Handbuch und alles Inhaltliche verantwortlich.
Übrigens: Begleitet wird die Konferenz von der Ergebniskonferenz
zum Forschungsthema mecPro 2 , in der die GfSE als Partner eingebunden
war. Die Ergebnisse werden am auf den TdSE folgenden
Freitag (28. Oktober 2016) vorgestellt, Teilnehmer können sich auch
hier kostenlos über die Ergebnisse informieren. Vervollständigt werden
die Tage durch einen Besuch im Eisenbahnmuseum in Nürnberg
und einer Firmenführung bei der Firma Schaeffler.
Der Autor:
Sven-Olaf Schulze, Vorsitzender, GfSE
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 23

MENSCHEN & UNTERNEHMEN
AUS DER FACHGRUPPE SE
Produkt- und
Produktionssystem
im Wechselspiel
planen – Systems
Engineering
unterstützt
Bild: Fachgruppe SE
Integrative Produkt- und Produktionssystemplanung
Im Wechselspiel modelliert
Insbesondere im Kontext Industrie 4.0 handelt es sich bei Produktionsanlagen um intelligente mechatronische
Systeme. An der Entwicklung der komplexen Anlagen sind verschiedene Disziplinen, wie
etwa Konstruktion, Elektrotechnik und Regelungstechnik beteiligt. Die Fachgruppe Systems Engi -
neering des Spitzenclusters it’s OWL diskutierte bei ihrem Treffen am 29. Juni 2016 bei der Karl E.
Brinkmann GmbH deshalb die Bedeutung einer integrativen Produkt- und Produktionssystemplanung.
Vor allem der Softwareanteil der Anlagen steigt durch die Industrie
4.0 enorm. Die Entwicklung von Produktionssystemen
steht somit vor ähnlichen Herausforderungen wie die Produktentwicklung
selbst. Systems Engineering ist auch hier ein geeigneter
Ansatz, um die unterschiedlichen Anforderungen, die Stakeholder
und vor allem auch die Wechselwirkungen zwischen Produkt und
Produktsystem direkt zu Beginn der Entwicklung zu integrieren.
Wechselwirkungen beschreiben
„Integrativ bedeutet, dass in geeigneter Weise sowohl das Produkt
und das Produktionssystem an sich als auch die Wechselwirkungen
zwischen diesen entwickelt werden. Je nachdem wie mein Produkt
aufgebaut ist, hat das Einfluss auf Produktionstechnologien sowie
Prozesse und andersherum“, erläutert Dr.-Ing. Roman Dumitrescu,
Direktor an der Fraunhofer-Einrichtung für Entwurfstechnik Mechatronik
IEM. Systems Engineering ermöglicht es, diese Wechselwirkungen
abzubilden und Produkt und Produktionssystem effizient
aufeinander abzustimmen. „Die Modellierung von Systemen erfolgt
durch verschiedene Partialmodelle, die dann – auf Basis ihrer Abhän-
gigkeiten – miteinander verbunden werden. Auch Produkt- und
Produktionssysteme können so im Wechselspiel modelliert werden“,
sagt Dumitrescu, dessen Abteilung am Fraunhofer IEM bereits
eine Reihe von Projekten zu diesem Thema durchgeführt hat.
Der Lebenszyklus einer Produktionsanlage ist in der Regel länger
als der eines Produktes – nicht für jede neue Produktreihe kann eine
neue Produktionsanlage gebaut und eine neue Technologie eingeführt
werden. Demnach orientiert sich die Produktentwicklung oftmals
daran, welche Möglichkeiten der Ist-Stand der Produktions -
anlagen im Unternehmen bietet. Wenn jedoch eine komplett neue
Anlage konzipiert wird, müssen wiederum die Anforderungen des
Produktes aber auch die Langfristigkeit der eingesetzten Methoden
und Technologien von Beginn an berücksichtigt werden.
Integrative Entwicklung eines Prüfsystems
Das Unternehmen KEB, das Ende Juni zu einem Treffen des Spitzenclusters
it’s OWL mit gut 60 Teilnehmern eingeladen hatte, kennt
die Herausforderung an seine Ingenieure. Am Standort Barntrup
entwickelt und produziert es elektrische Antriebs- und Steuerungstechnik,
unter anderem für Nutzfahrzeuge wie LKWs, Traktoren oder
Bagger. „Die Anforderungen der Kunden an unsere Produkte steigen
ständig und sind sehr unterschiedlich. Für uns ist es deshalb
wichtig, bereits in der Entwicklung möglichst ganzheitlich zu denken
24 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

Tools
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Systementwicklung
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Anwendung
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Frank Treppe, Fraunhofer-Direktor für Strategie K|E|M und Konstruktion Internationales Systems Engineering MONAT 2016 1
AUS DER FACHGRUPPE SE
MENSCHEN & UNTERNEHMEN
Bild: Fachgruppe SE
Erfahrungsaustausch im
Spitzencluster it’s OWL:
Die Fachgruppe Systems
Engineering (hier die
Referenten) traf sich im
Juni bei KEB in Barntrup
Zu dieser Rubrik
INFO
und unsere Produkte schon hier auf ihre spätere Anwendung beim
Kunden zuzuschneiden“, sagt Wolfgang Wiele, Geschäftsführer KEB.
Mit Methoden des Systems Engineering entwickelte KEB deshalb
das Prüfsystem zur Qualitätssicherung seines neuen modularen
Wechselrichters bereits parallel zur eigentlichen Produktentwicklung.
„Die Gesamtentwicklungszeit des Systems konnten wir somit
deutlich reduzieren“, ergänzt Wolfgang Wiele.
Künftige Technologien mitdenken
Auch Boge, Spezialist für Industrie-Kompressoren, entwickelte mit
Systems Engineering ein Konzept für Produkt und Produktionssystem
der neuen Kolbenkompressoren-Baureihe. Ziel war es, frühzeitig
die Wechselwirkungen zwischen Produkt- und Produktionssystem
zu berücksichtigen: Die vielfältigen Anwendungsbereiche von
Kolbenkompressoren zur Druckluftversorgung bedient Boge mit
unterschiedlichen Baureihen und Varianten. Das historisch gewachsene
Produktprogramm wird stetig durch neue Varianten ergänzt.
Um die Variantenkomplexität zu reduzieren, konzipierten die Boge-
Entwickler eine gänzlich neue Baureihe von Kolbenkompressoren.
Ein Produktionssystem dafür bestand zum Anfang des Projekts
nicht, gemeinsam mit dem Heinz Nixdorf Institut und dem Fraun -
hofer IEM erarbeitete das Unternehmen dann aber ein entsprechendes
Konzept. Die Konzipierung erfolgte integrativ mit Methoden des
Systems Engineering. Mit dem Ziel, das Produktionssystem möglichst
langfristig auf dem jeweils aktuellen Stand zu halten, berücksichtigten
die Projektpartner dabei direkt auch absehbare Technologieentwicklungen
in der Produktion.
Besonders in kleinen und mittleren Unternehmen kann nicht für
jedes Produkt eine neue Produktionsanlage gebaut und eine neue
Technologie eingeführt werden. Die integrative Entwicklung beider
ermöglicht es, Innovationen und Erweiterungen bedarfsgerecht
umzusetzen.
co
Die Autorin: Kirsten Harting,
Kommunikation Produktentstehung, Fraunhofer IEM
Die zunehmende Komplexität von Maschinen und Anlagen stellt Unternehmen
vor große Herausforderungen. Für die Produktentwicklung werden
ein ganzheitliches Systemverständnis und die Betrachtung des gesamten
Lebenszyklus erforderlich. Im Rahmen des Spitzenclusters it‘s
OWL – Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe – wurde
2014 die Fachgruppe Systems Engineering gegründet. Ziel
ist es, disziplinübergreifende Methoden für die Entwicklung von intelligenten
Maschinen und Anlagen in die Praxis zu bringen. Partner sind
• das Fraunhofer IEM,
• Dassault Systèmes,
• die Netzwerke OWL Maschinenbau,
• OWL ViProSim,
• Digital in NRW – Das Kompetenzzentrum für den Mittelstand sowie
• die Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE).
Systems Engineering ist ein wichtiges Forschungsgebiet im Technologie-
Netzwerk it‘s OWL. Entwurfstechniken unterschiedlicher Disziplinen
werden zu einer übergreifenden Entwurfssystematik zusammengeführt,
die in Modellierungs- und Simulationsmethoden verfügbar gemacht
wird. Dadurch können Unternehmen die Effektivität und Effizienz ihrer
Produktentwicklung steigern. Entwicklungszeiten werden verkürzt, Abstimmungsbedarfe
und nachträgliche Änderungen entfallen und die Produktqualität
steigt.
www.its-owl.de/fachgruppeSE
Hinweis: Veröffentlichungen der Fachgruppe
SE in der KEM Konstruktion
Systems Engineering finden Sie
auch auf der Website der Fachgruppe SE.
Zusätzlich besteht für Teilnehmer die
Möglichkeit, ein Printabonnement zum
ermäßigten Preis zu beziehen. Termine
und Infos zur nächsten Veranstaltung
finden Sie unter:
www.its-owl.de
Sonderausgabe Systems Engineering
Das
Engineering
Magazin
01 2016
www.kem.de
Titelstory Seite 32
Produktdifferenzierung über
Softwarefeatures
Zur künftigen
Rolle von PLM
Modellbasierter
Entwurf im Fokus
Digitalisierung
made in USA
Im Gespräch | Europas Forschungsraum ist sehr fraktal
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 25

METHODEN
SE-GLOSSAR
SE-GLOSSAR
Bild: kran77/Fotolia.com
Agile Ansätze aus der Softwaretechnik erlauben den Umgang mit Komplexität
Begriffe des Systems Engineerings – Teil 7
Agile Systementwicklung
Agile Entwicklung ist nichts Neues. Bereits 1991 wurden agile Herstellungsmethoden beschrieben.
Im Jahre 2001 wurden dann mit dem Manifesto for Agile Software Development (Beck et al.) die grundlegenden
Werte der agilen Entwicklung festgelegt. Diese Ansätze der Softwaretechnik erlauben dem
Umgang mit Komplexität auf Augenhöhe mit der Dynamik des globalen Wettbewerbs. Ein wesentliches
Ziel ist hierbei die Minimierung von Entwicklungszeiten und -kosten. Seit 2012 beschäftigt sich eine
Arbeitsgruppe der INCOSE damit, diese agilen Methoden auf die Entwicklung komplexer technischer
Systeme abzubilden und entsprechende Methoden zu beschreiben. Heute ist das Systems Engineering
im Fokus agiler Methoden.
Was ist eigentlich „agil“? Agil, als Adjektiv betrachtet (die Autoren
des Agile Manifesto mochten die Verwendung des
Substantivs Agilität gar nicht), hat mehrere Bedeutungen:
• schnell, gewandt, wendig, sowie
• aktiv, geschäftig, lebhaft, aber auch
• die Fähigkeit, mental beweglich und präsent zu sein.
Das Agile SE Framework
Zu unterscheiden sind ganz deutlich die agile Prozessstruktur und
das agile Produkt. Dennoch: Eines ohne das Andere macht wenig
Sinn und ist meist sogar kontraproduktiv. Die Notwendigkeit für beides
ergibt sich aus dem heutigen Umfeld, welches aufgrund der
Nicht-Vorhersehbarkeit, Risiken, Variationen und ständiger Veränderung
agile Antwortmechanismen verlangt.
Agilität ergibt sich aber nicht automatisch; das Bewusstsein für eine
Reaktion muss vorhanden sein, wenn es soweit kommt, müssen
hierfür Handlungsmöglichkeiten vorliegen und – so banal es klingt: –
die angemessene Reaktion muss ausgewählt und umgesetzt werden.
Das erfordert eine etwas andere Sicht auf unsere heutigen,
meist deterministischen Entwicklungsvorgehensweisen.
Die Prinzipien einer agilen Systementwicklung lassen sich wie folgt
zusammenfassen (Kevin Forsberg, et al.):
• Eine agile SE-Prozessarchitektur ist notwendig, um eine vorhersagbare
Anpassung von Zielen, Anforderungen und Plänen zu
ermöglichen.
• Eine agile Produktstruktur muss etabliert sein, die eine Anpassung
des Produkts während der Entwicklungs- und Produktionsphase
auf veränderte Bedürfnisse erlaubt.
• Der „Produkteigner“ trifft mit seiner gesamtheitlichen
Systemsicht und mit dem wachsenden Verständnis der Anforderungen
Entscheidungen in „Echtzeit“.
• Die maximale Mitarbeiterproduktivität hinsichtlich Entwicklung,
26 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

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Systementwicklung
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Frank Treppe, Fraunhofer-Direktor für Strategie K|E|M und Konstruktion Internationales Systems Engineering MONAT 2016 1
SE-GLOSSAR
SE-GLOSSAR
SAR
SE-GLOSSAR
METHODEN
Agile Process requires Agile Product
Quelle: Rick Dove, INCOSE Chair: Agile Systems & Systems Engineering Working Group
Agile Prinzipien
PLUS
Produktion und Kundenzufriedenheit muss sichergestellt sein –
obwohl eigentlich täglich von überall her Störfeuer kommen und
das Umfeld im Tagesgeschäft instabil und unvorhersehbar ist.
Gerade dieses Prinzip wird im Arbeitsalltag häufig vernachlässigt.
Um agile Systemarchitekturen abbilden zu können, sind drei kritische
Elemente notwendig:
• eigenständige, gekapselte Module im Produkt mit definierten
Schnittstellen, welche ein Plug & Play erlauben,
• eine passive Infrastruktur, welche die Regeln und Maßgaben
zum Plug&Play der Module festlegt und
• den Kunden zufriedenstellen
• Änderungen willkommen heißen
• häufige Auslieferungen (Feedback)
• crossfunktionale Zusammenarbeit
• Unterstützung leisten und Vertrauen schenken
• direkte persönliche Kommunikation
• funktionierende Lösungen
• nachhaltige Geschwindigkeit
(nach Röpstorff und Wiechmann)
Zu dieser Rubrik
‚In erster Linie geht es um Kommunikation‘ – das war der Titel der Titelstory
der ersten Ausgabe der develop 3 systems engineering,
die zur SPS IPC Drives 2014 erschien. Tatsächlich wird die Bedeutung
von Kommunikation in Projekten häufig unterschätzt. Projekte sind heute
höchst interdisziplinär und im Regelfall über Zeitzonen, Kulturkreise und
Sprachräume verteilt. Die präzise und konsistente Verwendung von
Begriffen wird somit zur Schlüsselkompetenz. Eine der ersten Aufgaben
des Systems Engineers im Projekt ist deshalb die Schaffung eines Vokabulars,
das eine eindeutige Kommunikation fördert. Zur Unterstützung
dieser Aufgabe veröffentlichen wir in enger Zusammenarbeit mit der
Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE) e.V.
in jeder Ausgabe der KEM Konstruktion Systems Engineering,
die aus der develop 3 systems engineering hervorgegangen
ist, Definitionen zu relevanten Begriffen des Systems Engineerings;
Ausgangspunkt hierfür ist die deutsche
Übersetzung V. 3.2.2 des Handbuchs Systems
Engineering des International Council
on Systems Engineering (INCOSE).
Hinweis: Die hier vorgestellten Definitionen
stellen wir bewusst zur Diskussion –
wir freuen uns über Ihr Feedback dazu
per Mail an:
Sonderausgabe Systems Engineering
INFO
Das
Engineering
Magazin
01 2016
www.kem.de
Titelstory Seite 32
Produktdifferenzierung über
Softwarefeatures
Zur künftigen
Rolle von PLM
Modellbasierter
Entwurf im Fokus
• eine aktive Systementwicklungs- (Prozess-) Infrastruktur, welche
die bedarfsgerechte Modulentwicklung, -verfügbarkeit und -verschaltung
ermöglicht.
Um dies effektiv abbilden zu können, müssen wiederum drei grundlegende
Designprinzipien umgesetzt werden – die der Wiederverwendbarkeit,
Rekonfigurierbarkeit und Skalierbarkeit.
Agile SE-Konzepte bieten also ein hohes Potential, Entwicklungsaktivitäten
wirksam zu gestalten. Man sollte aber nicht versuchen, agile
Praktiken wie SCRUM in eine Organisation zu drücken – in dem
Glauben, dass dies besser sei. Die notwendigen Veränderungen –
wie oben beschrieben – können eine Organisation schnell sehr stark
belasten. Besser ist es, agile SE-Konzepte zu nutzen, um erkannte
SE-Probleme zu lösen – also ein punktueller, zielgerichteter Einsatz.
In bester Systems-Engineering-Manier gilt auch hier, dass zuerst die
Anforderungen analysiert werden sollten, bevor eine Lösung gewählt
wird. Das klare Problemverständnis erlaubt dann eine inkrementelle
Umsetzung, unter Berücksichtigung der Firmenkultur, des
Geschäftsumfeldes und des Entwicklungsprozesses.
Weitere Informationen rund um das Thema „Agile Systems Engineering“
erhalten Sie durch die vielfältigen Publikationen (Systems
Engineering Handbook, Papers) der INCOSE.
Die Autoren:
Sascha Ackva und Christian Tschirner, Mitglieder des Vorstands
der Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE e.V.)
kem.redaktion@konradin.de
Digitalisierung
made in USA
Im Gespräch | Europas Forschungsraum ist sehr fraktal
Quellenhinweise:
[1] Rick Dove, “Discovering Agile SE Process Fundamentals at INCOSE”, February, 2016
[2] http://www.incose.org/docs/default-source/enchantment/160223-doverick-discoveringa
gileseprocessfundamentalsatincose-slides.pdf?sfvrsn=2
[3] Fowler, M., and Highsmith, J., “The Agile Manifesto”. Dr. Dobb’s Journal, August, 2001
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 27

METHODEN
SYSTEMENTWICKLUNG
Hardware-in-the-Loop-Prüfstand,
mit dem typische Entwicklungsaufgaben
an Frequenzumrichtern beschleunigt
und validiert werden können
Bild: Vathauer
Umrichter-Optimierung mittels Funktionsentwicklung „in the loop“
Selbstoptimierende Funktionen simulieren
Im Rahmen eines Transferprojektes des Spitzenclusters „Intelligente Technische Systeme
OstWestfalenLippe – it´s OWL“ hat MSF-Vathauer Antriebstechnik einen Hardware-in-the-Loop-Prüfstand
zum modellbasierten Entwurf und zur Analyse selbstoptimierender Steuerungs- und Regelungsalgorithmen
für dezentrale Antriebssysteme der Intralogistik entwickelt. Unterstützt wurde das Unternehmen
dabei von der Fraunhofer Einrichtung Entwurfstechnik Mechatronik IEM.
In der Intralogistik sowie in vielen anderen industriellen Anwendungen
kommen komplexe Antriebs- und Kommunikationstechnologien
zum Einsatz, die hochgradig miteinander vernetzt sind.
Schon in Intralogistikanlagen mittlerer Größe sind mehrere hundert,
oft auch eine vierstellige Anzahl von elektrischen Antrieben installiert,
die z.B. einzelne Segmente von Förderanlagen oder die Fahrzeuge
von Elektrohängebahnen bewegen und immer häufiger bedarfsabhängig
gesteuert werden.
Trend zu immer mehr Flexibilität
Der Trend – und das heißt: die Anforderung der Anwender – geht dabei
zu immer größerer Flexibilität. Zu den Treibern dieser Entwicklung
gehört die immer größere Individualisierung von Produkten, die
zu einer höheren Variantenvielfalt bei kleineren Stückzahlen führt.
Auf der Warenausgangsseite führen u.a. der zunehmende Online-
Handel und, in der Industrie, der Wunsch nach Just-in-Time-Lieferung
zum gleichen Ergebnis: Die Förderanlagen sollen und müssen
flexibler sein. Wenn man dieses Szenario noch weiter – in Richtung
Industrie 4.0 – denkt, ist es sogar möglich, dass die Produkte selbst
zum aktiven Steuerungselement werden.
Schon jetzt haben die genannten Trends zur Folge, dass auf der untersten
Feldebene (z.B. auf den Förderstrecken oder in den Kommissionierzonen)
schnelle Entscheidungen getroffen werden müssen.
Deshalb ist eine hochflexible Antriebsautomatisierung erforder-
I 4.0 für den Mittelstand
PLUS
Im Technologie-Netzwerk it‘s OWL entwickeln über 180 Unternehmen
und Forschungseinrichtungen in 47 Projekten gemeinsam Lösungen für
intelligente Produkte und Produktionsverfahren. Über ein innovatives
Transferkonzept werden neue Technologien für eine Vielzahl von – insbesondere
kleinen und mittelständischen – Unternehmen verfügbar gemacht.
In insgesamt 170 Transferprojekten können kleine und mittlere
Unternehmen die neuen Technologien nutzen, um konkrete Herausforderungen
in ihrer Produktion zu lösen. Das Programm „solutions“ bietet bis
Dezember 33 Veranstaltungen zu neuen Technologien für Industrie 4.0,
Geschäftsmodellen und Auswirkungen auf die Arbeitswelt. Im Projekt
„Industrie 4.0 für den Mittelstand“ der OstWestfalenLippe GmbH werden
Schulungen, Quick Checks und lernende Netzwerke für KMU umgesetzt.
Und das Kompetenzzentrum für den Mittelstand „Digital in NRW“
unterstützt KMU durch praxisnahe Angebote bei der Digitalisierung von
Produkten, Produktion und Prozessen, wie beispielsweise durch Demonstrationszentren.
www.solutions-owl.de
28 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

01. Dezember 2016, Dorint Kongresshotel Mannheim
Die Themen:
Pumpen, Kompressoren, Antriebe/Anlagen und Verfahren/
Messen & Automatisieren/Energie-Services & Solutions
• Wie lassen sich Wirkungs- und Nutzungsgrad von Prozessanlagen erhöhen
und der spezifische Energieverbrauch reduzieren?
• Wie können Sie Energieverluste bei der Erzeugung von Prozesswärme und
-kälte sowie Prozessluft zuverlässig stoppen?
• Wie müssen die Prozesse automatisieren, damit die Energieeffizienz steigt?
• Lohnt sich auch für kleine und mittlere Unternehmen die Einführung eines
zertifizierten Energiemanagementsystems?
Jetzt anmelden unter
www.prozesstechnik-online.de/praxistag-energieeffizienz
Fragen? – Ihr Kontakt
Beate Günther-Hühn
Phone +49 711 7594 545
beate.guenther-huehn@konradin.de
Unsere Partner:
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 29

METHODEN
SYSTEMENTWICKLUNG
Bild: Vathauer
Bild: Vathauer
Simulation der Soll- und Istdrehzahl in Abhängigkeit von der Zeit
Simulation des Drehmoments eines Antriebs
lich, die optimalerweise dezentral strukturiert ist und auf dieser Ebene
nicht nur Befehlsempfänger ist, sondern auch Sensor- und Umgebungseinflüsse
verarbeiten kann.
Spezialist für dezentrale Antriebssysteme
Die MSF-Vathauer Antriebstechnik GmbH & Co. KG in Detmold ist
als Spezialist für derartige dezentrale Antriebs- und Automatisierungssysteme
bekannt und liefert solche Systeme an zahlreiche Anlagenbauer
und Systemintegratoren der Materialflusstechnik. Häufig
werden im Rahmen einzelner Projekte neue Funktionalitäten von
Frequenzumrichtern entwickelt bzw. vorhandene Funktionalitäten
an individuelle Anforderungen angepasst. Diese Aufgaben erledigten
die Entwickler von MSF Vathauer bislang zumeist nach den Vorgaben
der Kunden sowie nach den vorgegebenen Anwendungsszenarien,
ohne die Geräte in die konkrete Anwendung implementieren
zu können.
Mit dem Ziel, die Entwicklungszyklen zu verkürzen und einen größeren
Anteil des Entwicklungsumfangs von der Hardware- in die Software-Ebene
zu verlagern, kooperierten MSF-Vathauer und die Fraunhofer
Einrichtung Entwurfstechnik Mechatronik (IEM) in einem
it´OWL-Transferprojekt. Das Paderborner Forschungsinstitut treibt
u.a. innovative Entwicklungsmethoden wie das Model Based Systems
Engineering voran.
Kontakt
MSF-Vathauer Antriebstechnik GmbH & Co KG
Detmold
Tel. +49 5231-63030
www.msf-technik.de
Weitere Informationen über das
Technologie-Netzwerk it‘s OWL:
www.its-owl.de
Anwendungsszenario Rollenbahn
In dem Transferprojekt des Spitzenclusters it´s OWL entwickelten
die beiden Partner einen Hardware-in-the-Loop-(HiL)-Prüfstand, mit
dem typische Entwicklungsaufgaben wie etwa neue Frequenzumrichter-Funktionalitäten
beschleunigt und zugleich direkt validiert
werden können. Der Prüfstand bildet das Anwendungsszenario Fördertechnik
im Speziellen eine Rollenbahn – das zu Beginn des Transferprojektes
genau beschrieben wurde – nach. Auf der Steuerungsseite
besteht er aus einer Steuerung und einem Frequenzumrichter,
der auf einen Antriebsmotor wirkt. Ein Lastmotor simuliert die Umgebungsbedingungen:
Drehzahl und Drehmoment des Antriebsmotors
werden ebenso erfasst wie die relevanten elektrischen Größen.
Die Entwickler von MSF-Vathauer können mit dem HiL-Prüfstand typische
Anwendungsfälle sowie Anwendungsszenarien simulieren.
Dabei kommen bewährte Tools wie Matlab/Simulink und andere Simulationstools
zum Einsatz. Der Frequenzumrichter tauscht während
dieser Simulationen Daten mit der Steuerung des Prüfstandes
aus, sodass die relevanten Datensätze ebenso exakt erfasst und dokumentiert
werden können, als wenn die Versuche an einer ganz
realen Rollenbahn stattfinden würden.
Konfiguration neuer selbstoptimierender Funktionen
Neben der deutlichen Zeitersparnis bietet der HiL-Prüfstand aus
Sicht von MSF-Vathauer den Vorteil, dass die bisherige Funktionsentwicklung
durch eine direkte Validierungsmöglichkeit ergänzt
wird. Außerdem haben die Entwickler nun die Möglichkeit, neue
selbstoptimierende und rekonfigurierbare Funktionen zu simulieren.
Hierfür können sie neue methodische Ansätze wie einen modellbasierten,
gewerkeübergreifenden Entwurf nutzen und auch die direkte
physikalische Rückwirkung des Prüfstandes in ihre Entwicklungsarbeit
einbeziehen.
Der Autor:
Marc Vathauer ist Geschäftsführer der MSF-Vathauer
Antriebstechnik GmbH & Co. KG in Detmold
INFO
30 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

Medizintechnisches
Kolloquium
29. November 2016
Persönliche Einladung
zum 7. Medizintechnischen
Kolloquium
Programm und Anmeldung unter
www.mav-online.de/medizintechnik
oder senden Sie eine E-Mail an:
cornelie.martin@konradin.de
am 29. November 2016
von 9.00 bis 17.30 Uhr
CHIRON-WERKE Tuttlingen
Wir freuen uns auf
Ihren Besuch.
www.mav-online.de/medizintechnik
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 31

METHODEN
TITELSTORY
In Software denken: Produktdifferenzierung über Softwarefeatures
Angebotsvielfalt rauf,
Kosten runter!
Kann man gleichzeitig die Angebotsvielfalt steigern und die Produktions -
kosten senken? Die Produktdifferenzierung allein über Softwarefeatures
macht dies möglich. Zudem können diese dedizierten Features für Geräte,
Maschinen und Anlagen erst beim Kunden freigeschaltet werden. Das erhöht
die Flexibilität, senkt die Variantenvielfalt in der Fertigung und verlegt
den logistischen Entkopplungspunkt des Wertschöpfungsstroms an das
Delta beim Kunden.
32 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

TITELSTORY
METHODEN
Software wird zu einem der wichtigsten Faktoren für Innovationen
und die Differenzierung im Wettbewerb. Diese Entwicklung
geht Hand in Hand mit Trends hin zum Hochgeschwindigkeitsinternet
sowie den IoT-, M2M- und Industrie-4.0-Applikationen im
Bereich der industriellen Kommunikation. Devices werden an
Clouds angebunden und man kann auf sie über Apps auf mobilen
Endgeräten von fast überall zugreifen, um sie zu überwachen und
zu steuern. Diese Trends tragen dazu bei, dass der Anteil der Software
selbst bei komplexen Geräten, Maschinen und Anlagen immer
größer wird, was massiven Einfluss auf die Softwarelieferanten für
Steuerungslogik hat. Gleichzeitig reduzieren sich die Aufwendungen
für die integrierten und zunehmend vergleichbaren Industrie-PCs
und Embedded-Systeme – sowohl in absoluten Preisen als auch im
Vergleich zu den Personalkosten, die OEMs und Automatisierungsanbieter
für die Entwicklung ihrer Lösungen aufwenden.
Dies bestätigt auch Avni Rambhia von Frost & Sullivan: „Die Art und
Weise, wie Kunden ihre Devices und Software auswählen, nutzen
und dafür bezahlen, verändert sich derzeit dramatisch. Und parallel
dazu verändert sich auch die Geräteentwicklung und Monetarisierung.
Getrieben wird diese Veränderung durch das Internet der Dinge
und den immensen Einfluss der Big-Data-Analytik, um Kosten zu
senken oder den Gewinn zu maximieren. Hinzu kommt der Trend
hin zu sofortigen Käufen und Aktivierungen, der sich auch im Firmenumfeld
verbreitet. Diese Veränderungen führen zu Prognosen
mit exorbitant steigendem Wachstum bei den vernetzten Devices
und Produkten vieler Branchen.“
Allerdings sind die Aussichten nicht ganz ungetrübt: Jeder Hardwarehersteller,
der nicht mit diesen Wettbewerbsveränderungen
Schritt hält, läuft Gefahr, vom Markt verdrängt zu werden. Um aus
diesen großen Veränderungen Kapital zu schlagen, müssen Hardwarehersteller
eine Software-Mentalität entwickeln und Ihre Geschäftsprozesse
und Produkte entsprechend umstellen. Führende
Unternehmen investieren deshalb bereits Milliarden in die strategische
Richtung von vernetzten, intelligenten Systemen. Weitere
Branchenexperten machen ähnliche Prognosen. In seinem Aktionärsbrief
schieb GE‘s CEO und Chairman Jeff Immelt: „Wir glauben
das jedes Industrieunternehmen zu einen Softwareunternehmen
wird.“ Und Laurie Wurster, Research Director bei Gartner, prognostiziert,
dass Firmen, die bis 2020 kein Lizenzierungs- und Monetarisierungssystem
installiert haben, mit ihrer Software für IoT-Gerätehersteller
rund 20 % weniger Ertrag generieren werden.
Bild: ufotopixl10/Fotolia.com/Konradin Mediengruppe
Die alten Regeln gelten nicht mehr
Um unterschiedliche Kundenanforderungen erfüllen zu können und
wettbewerbsfähig zu bleiben, haben Hersteller ihre Produkte bisher
mehr oder weniger ausschließlich über Hardware-Features differenziert.
So konnten Hardwarehersteller unterschiedliche Produktvarianten
anbieten und Kunden hatten eine entsprechende Auswahl.
Nachteilig dabei war, dass Variantenfertiger – wie der deutsche Geräte-,
Maschinen- und Anlagenbau – hunderte Produktvarianten mit
tausenden verschiedener Hardwarekomponenten fertigen, managen
und lagern mussten, um die Kundenwünsche zu bedienen.
Durch den Übergang von hardwarebasierten hin zu
softwarebasierten Geschäftsmodellen sind Unternehmen
agiler und besser für die Zukunft gerüstet –
erforderlich ist aber der Schutz des geistigen
Eigentums und ein effizientes Lizenzmanagement
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 33

METHODEN
TITELSTORY
Bild: Gemalto
Strategien für Produktvarianten:
Differenzierung durch Software
wo möglich, Differenzierung
durch Hardware nur wo nötig
Jede Komponente verursacht Kosten bei der Entwicklung und Fertigung
sowie Lagerhaltung und Support. Bei diesem Ansatz steigen mit jeder
neuen Variante die Produkt- und Hardware-Komplexität und der Deckungsbeitrag
sinkt. Ein solches Geschäftsmodell ist damit kein nachhaltiges
Geschäftsmodell mehr für unsere heutige, sich schnell wandelnde
technologische Welt.
Hardwaredifferenzierung durch Software
Heute müssen sich Hersteller ein breites Produktportfolio leisten können.
Entweder durch hohe Erträge oder dadurch, dass sie die Produktvarianten
möglichst kostengünstig produzieren. Modulare Hardwaresysteme
sind dafür eine Option. Varianten können bei solchen Baukastensystemen
erst sehr spät gebildet werden – wenn klar ist, was der
Kunde exakt braucht. Die Reduzierung einer solchen Mass Customization
alleine auf Hardware-Bausteine für Geräte, Maschinen und Anlagen
ist jedoch noch nicht hinreichend. Der Anteil der Software an diesen Devices
steigt nämlich konstant. Die Features und Funktionalität eines
Hardwaresystems insbesondere durch Software zu definieren ist deshalb
eine praktikablere Möglichkeit, ohne höhere Kosten mehr Flexibilität
zu erhalten. Mehr als 70 % der Produktentwickler in produzierenden
Unternehmen sind bereits an der Softwareentwicklung beteiligt. Und
aus dieser sich zunehmend öffnenden Schere zwischen Hardware- und
Softwarekosten kann der Schluss gezogen werden, dass eine Differenzierung
gegenüber dem Wettbewerb nur über die Software umgesetzt
werden kann. Die Hardware wird immer vergleichbarer und ein Wettbewerbsvorsprung
in diesem Bereich dauert nicht lange an, da ständig die
nächste Performancegeneration integriert wird.
Eine Differenzierung durch Hardwarekomponenten sollte deshalb nur
dort erfolgen, wo es absolut notwendig ist – und dies möglichst durch
modulare Baukastensysteme. Einzig über das Look & Feel des äußeren
Erscheinungsbilds und das Branding kann man die Hardware heute
nämlich noch sinnvoll differenzieren. Den Rest macht – zumindest bei
Automatisierungsplattformanbietern – heute die Software aus.
Mit Software-Features definieren
Das, was für die Hardware gilt – also die Mass-Customization durch
Baukastensysteme kostengünstig zu halten, um so die Kosten der Variantenvielfalt
besser in den Griff zu bekommen – gilt auch für Softwaresysteme.
Die Variantenbildung sollte durch die modulare Lizenzierung
einzelner Features erfolgen, der kundenspezifische Zuschnitt entsprechend
möglichst spät im Montageprozess erfolgen oder vom Kunden
selbst bestimmt werden können. Genau an diesem Punkt wird das Lizenzmanagement
zum elementaren Bestandteil komplett neuer Geschäftsstrategien.
Je leistungsfähiger es ist, desto flexibler lassen sich
kundenspezifische Varianten bilden.
Die Variantenbildung über Softwarefeatures braucht noch nicht einmal
in der Endmontage zu erfolgen – sie kann sogar noch deutlich später
kundenspezifisch zugeschnitten werden: nämlich beim Kunden! Die individuelle
Ausprägung lässt sich heute sogar jederzeit modifizieren – etwa
durch optionale ‚In-App-Purchasing‘-Funktionen. Ist ein automatisiertes
Softwareupdate möglich, können zudem Continuous-Delivery-
Modelle umgesetzt werden.
„Möglicherweise wird jedes
Industrieunternehmen zu einem
Softwareunternehmen.“
Leistungsfähige Lizenzierung
Solche höchst flexiblen Lösungen erfordern ein höchst leistungsfähiges
Lizenzmanagementsystem. Im Kern muss ein Lizenzmanagement die
gerätespezifische Lizenzierung ermöglichen, um Raubkopien zu vermeiden.
Eine Cloud-gestützte Lizenzierung ermöglicht hier sogar die Authentifizierung
von Prozessen und Personen. Darüber hinaus brauchen
Hersteller auch eine leistungsfähige Backoffice-Lösung, um den Produktkatalog
und die spezifische Lizenzierung der Kundenapplikation effizient
verwalten zu können.
Schnittstellen zu allen führenden ERP-, CRM- und MES-Systemen sind
ebenfalls unerlässlich, denn je flexibler die Lizenzierung ausgelegt ist,
desto mehr sind automatisierte Prozesse zur Verringerung der Komplexitätsaufwendungen
gefordert. Wird das Softwaresetup erst beim Kunden
bestimmt, sind zudem auch Herstellerportale erforderlich, über die
die Lizenzierung transparent organisiert werden kann. Sollen regelmäßige
Software-Upgrades, -Updates und -Patches gefahren werden, erfolgt
über diese Portale auch die elektronische Distribution der Software.
34 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

TITELSTORY
METHODEN
Die Lösung im Überblick
PLUS
Automatisierte Lizenzierungsprozesse
Ganz gleich, wann eine kundenspezifische Produktvariante angelegt
wird – sei es in der Produktion oder beim Kunden – die Lizenzierungstechnologie
sollte so umfassend wie möglich sein, um effiziente automatische
Prozesse zu ermöglichen. Von der Auslösung des ERP-Auftrags
bis zur Aktivierung des Produkts auf dem Zielsystem sollte das Lizenzmanagement-System
beispielweise mit dem Backoffice-Systemen
verknüpft sein, um Autorisierungen und Berechtigungen zu synchronisieren.
Das ERP-System sollte auch automatisch eine Berechtigungs-ID
anfordern können. Wird diese ID in der Fertigung dann auf dem Zielsystem
angewandt, sollte sie automatisch mit dem Lizenzmanagement-
System abgeglichen werden können, um so vor Grauware und Raubkopien
zu schützen. Erfolgt die Aktivierung der Software beim Anwender,
sind diese Prozesse vergleichbar.
Neben der Lizenzaktivierung sollte ein umfassendes Lizenzmanagementsystem
nicht nur die initiale Aktivierung sondern auch Testlizenzen
und die Lizenzverlängerung sowie Kapazitäts- oder Funktionserweiterungen
unterstützen. Zudem müssen Upgrades, Updates und Patches
sowie die (elektronische) Softwareverteilung gehandhabt und auch Revoke-
und Rehost-Prozesse verwaltet werden können. Auch die Konnektivität
der Systeme spielt eine wichtige Rolle. Je flexibler ein Lizenzmanagementsystem
ist, desto mehr Hersteller können von den unterschiedlichen
Verbindungsmöglichkeiten profitieren. Flexibilität bei der
Konnektivität ist gefordert: Vom Offline-Betrieb ohne Internetanschluss
bis hin zur permanenten Internetanbindung müssen nämlich auch noch
diverse Zwischenlösungen mit lediglich zeitweiser Anbindung oder gar
nur in der Nähe nutzbarer Verbindung unterstützt werden.
Gemalto bietet mit seinem Sentinel-Produktportfolio eine Lösung für
Software-Monetarisierung an (Sentinel Embedded Software Monetization
Solutions). Sie ist speziell auf den Schutz und das Management von
Embedded Software ausgelegt und bietet unter anderem:
• Lizenz- und IP-Schutz – er wahrt die Device- und Markenintegrität, schützt
vor Reverse Engineering und sichert Einnahmen.
• Industrieweit große Vielfalt an flexiblen Lizenzierungsmodellen und
Durchsetzungsmechanismen – damit Geräte- und Anlagenbauer die Anforderungen
an die Produktzusammenstellung jedes Kunden jederzeit
erfüllen können.
• Reduzierter Footprint gepaart mit effizienter Speichernutzung – beides zusammengenommen
ermöglicht den Einsatz selbst in extrem beschränkten
Embedded-Umgebungen, ohne die Geräte-Performance zu beeinträchtigen.
• Unterstützung der gängigsten Plattformen und Betriebssystemen
‚out-of-the-Box‘ sowie ein Design, das eine schnelle und einfache
Portierung unterstützt.
• Web-basiertes Berechtigungsmanagement – das es Herstellern ermöglicht,
die Produktaktivierung zu zentralisieren und zu automatisieren, die Nutzung
nachzuverfolgen und ein kontinuierliches Endkunden-Berechtigungsmanagement
zu implementieren.
Ist eine kundenspezifische Konfiguration höchst granular und als Payper-Use
lizenziert, kann auch die Nutzungshäufigkeit erfasst werden.
Solche Daten lassen sich auch abseits der Software-Monetarisierung
nutzen. Hersteller können beispielsweise durch die Lizenzierung einzelner
Features auch herausfinden, wie hoch deren Nutzungshäufigkeit ist.
Solche Nutzungsdaten können wertvolle Erkenntnisse für Geschäftsentscheidungen
und Produktentwicklung liefern.
Gemalto bietet mit seinem Sentinel Produktportfolio für Software-Monetarisierung
exakt eine solche Lösung an. Sie ist speziell auf den
Schutz und das Management von Embedded Software ausgelegt, wie
zum Beispiel Netzwerk-Appliances und medizinische Geräte, mobile
Devices und Automatisierungslösungen. Das Sentinel-Produktportfolio
bietet Herstellern alle Tools, die sie benötigen, um ihre Produkte effektiv
vor Manipulation und Reverse-Engineering zu schützen und eröffnet
ihnen darüber hinaus innovative Möglichkeiten bei der Produktzusammenstellung
und für neue Geschäftsmodelle, was für mehr Flexibilität
als auch Rentabilität sorgt.
Kontakt
Gemalto M2M
München
Ansgar Dodt
Tel. +49 89 21029-9400
ansgar.dodt@safenet-inc.com
www.gemalto.com
Details zum Sentinel-Portfolio:
http://t1p.de/m8nw
INFO
Zusammenfassung
Gerätehersteller, die den Übergang von hardwarebasierten Geschäftsmodellen
hin zu softwarebasierten Geschäftsmodellen vollziehen, können
mit den dargestellten Tools und Methoden sowohl deutlich größere
Marktanteile erreichen als auch die Herstellungs- und Lagerkosten senken.
Und beides gepaart mit der Gewissheit, dass ihr geistiges Eigentum
jederzeit zuverlässig geschützt ist. Zudem können sie ihre Produktlinien
kosteneffizienter erweitern und innovative neue Devices auf den
Markt bringen. Kurz gesagt, Hardware-Hersteller, die auf ein softwarebasiertes
Geschäftsmodell mit Gemalto Sentinel umsteigen, sind agiler
und besser für die Zukunft gerüstet.
co
Der Autor: Ansgar Dodt,
VP Global Sales – Software Monetization, Gemalto
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 35

TOOLS
PLM/ALM/DATENMANAGEMENT
Lifecyle-Management im Rahmen von Industrie 4.0
Investitionssicherheit für alle Parteien
Die Digitalisierung ermöglicht neue Lösungen im Bereich von Prozessen, Wertschöpfungsketten und
Geschäftsmodellen. Doch wie lässt sich in agilen Systemen die Migration, Komplexität und Anpassungsfähigkeit
der Geschäftsmodelle beherrschbar gestalten? Ein Ansatzpunkt liegt in der konsequenten
Anwendung von PLM (Product Lifecycle Management), ALM (Application Lifecycle Management),
ERP (Enterprise Resource Planning) und weiterer Tools.
Bild: Phoenix Contact
Neben diesen Prozessen und Systemen, die während der Entwicklung
und des Einsatzes der Produkte und Fertigungssysteme
verwendet werden, müssen die Nutzer und Entscheider eine
Lifecycle-Betrachtung mit dem Typ als digitalem Engineering-Ergebnis,
der produzierten Instanz und der Kompatibilitätsbetrachtung in
sämtliche das Geschäftsmodell betreffenden Abläufe integrieren.
Auf diese Weise werden dem Anwender alle für ihn notwendigen
Informationen bereitgestellt. Der Arbeitskreis Systemaspekte im
Fachverband Automation des ZVEI (Zentralverband Elektrotechnikund
Elektronikindustrie e.V.) hat bereits 2010 den Leitfaden „Life-Cycle-Management
für Produkte und Systeme der Automation“ herausgegeben,
der derzeit in die IEC 62890 übernommen wird. Die
Publikation beschreibt die wesentlichen Aspekte, die in den oben
genannten Systemen erforderlich sind, um die Kernelemente für
Anbieter, Systemintegratoren und Nutzer von Produkten, Maschinen,
Anlagen, Dienstleistungsangeboten und Plattformen zu erarbeiten,
anzuwenden sowie konkrete Strategien zur Beherrschung
der Komplexität zu entwickeln.
Erläuterung der relevanten Begriffe
Ein Schlüssel zur Umsetzung der geschilderten Herausforderungen
liegt im konsequenten Einsatz von Lifecycle-Mechanismen. So lassen
sich der digitale Lifecycle (Typ) im Engineering sowie die physikalische
Lebenszeit (Instanz) des erzeugten Produkts während seiner
Herstellung und Verwendung abbilden und beherrschen. Gleiches
gilt für das Fertigungssystem in Hard- und Software, Prozessen
sowie Wertschöpfungsketten und Geschäftsmodellen. Der Leitfaden
erläutert die wichtigen Grundelemente:
• Ein Typ kennzeichnet eine instanziierbare Komponente mit eindeutig
definierten Eigenschaften, die bei der Instanziierung spezifisch
ausgeprägt werden, beispielsweise das konzipierte Produkt
in digitaler Form. Im objektorientierten Sinn handelt es sich
dabei um eine Klasse.
• Eine Instanz stellt eine konkrete, eindeutig identifizierbare Komponente
eines bestimmten Typs dar, die durch die besondere
Ausprägung von Eigenschaften eines Typs (Instanziierung) zu einem
individuellen Exemplar wird, beispielsweise einem produ-
Der Autor: Dipl.-Ing. Johannes Kalhoff,
Leiter Technology Management im Bereich
Corporate Technology, Phoenix Contact
GmbH & Co. KG, Blomberg
zierten Gerät. Die Instanz bezeichnet somit im objektorientierten
Sinn ein Objekt einer Klasse (eines Typs).
• Der Lebenszyklus drückt den Zeitbereich vom Beginn der Produktentstehung
(eines Typs) bis zum Ende der Nachsorgephase
(Abkündigung) aus.
• Lebenszeit oder Lebensdauer charakterisieren die Zeitspanne
vom Ende der Erzeugung eines Produkts (Instanz) bis zum Ende
der Entsorgung.
• Das Kompatibilitätsprofil ist aus Sicht der Anwendung die Summe
aller Anforderungen des Nutzers – also des Herstellers, Maschinenbauers
oder Betreibers – an die Kompatibilität eines Systems
oder einer Komponente eines Systems.
In komplexen Systemen kommt der digitalen Auswertbarkeit dieser
Informationen eine wesentliche Bedeutung zu. Nur so lässt sich die
Beherrschbarkeit und Verfügbarkeit von Systemen sicherstellen, die
Sichten in das IIRA-
Referenzmodell übernommen
PLUS
In allen zukünftigen Produkt-, Fertigungs- und Automatisierungssystemen
stellt die Betrachtung des jeweiligen Lifecycles eine wesentliche Voraussetzung
dar. Im Zuge der Digitalisierung werden sich nicht nur die
Produkte, sondern auch die Dienstleistungen, Plattformen und Wertschöpfungsketten
stetig ändern. Daraus resultiert ein direkter Einfluss
auf die angewandten Geschäftsmodelle, die auf einem planbaren Verhalten
der verwendeten Systeme basieren. Ein inkonsistentes Verhalten
wird den Einsatz solcher Systeme sowie deren Simulation und Prognose
eher negativ beeinflussen und zu höheren Aufwänden führen. Die ableitbare
Verfügbarkeit von Produkten und Fertigungssystemen hat einen direkten
Einfluss auf den Erfolg von Geschäftsmodellen. Das bedingt die
konsequente Lifecycle-Betrachtung als Typ in der digitalen Engineering-
Kette, als Instanz in der Produktion respektive Nutzung der Hard- und
Software sowie in der Verwendung von Nutzungsprofilen, um die Produktivität
der Systeme und die Strategieänderungen zu organisieren und
zu optimieren. Die Integration dieser Sichten wurde bereits frühzeitig im
Referenzarchitekturmodell RAMI 4.0 der Plattform Industrie 4.0 mit dem
Standard IEC 62890 fixiert und nun auch in der aktuellen Version des Referenzmodells
IIRA des IIC (Industrial Internet Consortium) übernommen.
Für die begleitende Forschung und Projekte wie openAAS erweist sich
die Betrachtung des Lebenszyklus und der vorhandenen Standards sowohl
als Anforderung wie Anspruch.
36 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

PLM/ALM/DATENMANAGEMENT
TOOLS
Viele Dinge werden
sich in ihrem Lifecycle
agil verändern und
über das Internet inter
agieren
Bild: Pheonix Contact
sich aus dynamisch ändernden Subsystemen zusammensetzen und
mit anderen Systemen interagieren. Die Datenanalyse, Simulation
und Vorausschau basieren auf digitalen Modellen, die in dynamischen,
adaptiven Systemen eine Schnittmenge zu den Lebenszyklus-Informationen
haben.
Erstellung abweichender Nutzungsprofile
Das Beispiel eines Ventils mit eingebauter Einstell-Sensorik soll den
Sachverhalt verdeutlichen. Der Hersteller entwickelt das Gerät aus
verschiedenen Einzelteilen. Aus Sicht der Wertschöpfung nutzt er
Bauteile, Verfahren und Fertigungsschritte weiterer Hersteller und
kombiniert sie mit eigener Wertschöpfung im Bereich Engineering
und Produktion. Darüber hinaus fließen standardisierte Vorgaben sowie
Anwenderstandards und kundenspezifische Anforderungen in
die Produktentwicklung und -fertigung ein. Als Ergebnis erhält der
Hersteller einen in digitalisierter Form beschriebenen Produkt-Typ in
der Version 1.0, der unterschiedliche Bauteile anderer Hersteller beinhaltet.
Dazu gehört ein Micro-Controller in der Version 3.1. Das
Ventil ist in seiner technischen Ausprägung (Nutzungsprofil als Datenblatt
des Ventils) für den Anwender festgeschrieben. Der Hersteller
fertigt es in seiner Funktion physikalisch als Instanz.
Nachdem es unter anderem um die Service-Software eines Drittanbieters
in der Version 10.0 ergänzt worden ist, installiert ein Maschinenbauer
das Ventil in einer Anlage. Dort wird es vom Betreiber
während der gesamten Lebensdauer der Anlage eingesetzt. Aus
Verwendungssicht wird der Maschinenbauer die für ihn relevanten
Produktmerkmale in seinem Engineering-Prozess – beispielsweise
für den Maschinentyp in der Version 2.0 – als Nutzungsprofil für diesen
Ventiltyp definieren. Der Anwender setzt das Ventil dann zum
Betrieb der Maschine ein und erstellt unter Umständen ein vom
Produkt und Maschinenhersteller abweichendes Nutzungsprofil mit
Kontakt
Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Blomberg
Tel. +49 52 35/3-1 20 00
www.phoenixcontact.com
Informationen über RAMI-4.0:
t1p.de/rhpo
INFO
spezifischen Merkmalen wie der Einbaulage (Typenschild muss
auch in eingebautem Zustand für die Wartung erreichbar sein).
Folgen einer Bauteil-Änderung
Der Produzent des Micro-Controllers ersetzt nun die Version 3.1
durch die aktuelle Version 4.0. Diese Änderung führt dazu, dass der
Ventilhersteller sein Gerät neu designen muss. Er bietet das Ventil
danach in der Version 1.1 mit kompatiblen Eigenschaften in Form
und Funktion sowie funktionalen Erweiterungen an. Der Maschinenbauer
stellt mit dem Abgleich seines Kompatibilitätsprofils anschließend
die weitere Verwendung des Ventils sicher. Zudem nutzt er die
erweiterten Funktionen, die er mit einem Update der Service-Software
auf die Version 10.1 zur Verfügung stellt. Beim Austausch eines
defekten Ventils kann der Maschinenbetreiber sowohl die Version
1.0 – sofern noch erhältlich – als auch die Version 1.1 einsetzen.
Die Abschätzung des Risikos sowie die Erarbeitung einer Strategie
zur Aufrechterhaltung der Anlagenverfügbarkeit basiert somit auf
den Informationen aus der kompletten Kette vom Chip- über den
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 37

TOOLS
PLM/ALM/DATENMANAGEMENT
Bild: Pheonix Contact
Generische Darstellung des digitalen Lifecycle eines Produkts (Typ) von der
Idee bis zur Abkündigung am Markt
Je agiler die Komponenten, desto schneller ändern sich die komplexen
Systeme; ein durchgängiges Lifecycle Management aller Beteiligten sowie
Transparenz für die strategischen Entscheidungen sichern die Verfügbarkeit
und die Geschäftsmodelle ab
Bild: Pheonix Contact
Die Lebenszeit eines physisch nutzbaren Produkts (Instanz) in Hard- oder
Software von seiner Fertigung bis zur Entsorgung
Das Kompatibilitätsprofil stellt die Anforderungen des Nutzers (Soll-Profil)
an das Produkt dar; hier können Änderungen und Erweiterungen an Produkten
respektive ihrer Kompatibilität (Ist-Profil) in der Produktnutzung bewertet
werden
Bild: Pheonix Contact
Bild: Pheonix Contact
Ventilhersteller bis zum Maschinenbauer und der Service-Software.
Ferner muss ein Abgleich mit dem eigenen Kompatibilitätsprofil
stattfinden. Die Spannbreite des Ergebnisses reicht von einer rückwirkungsfreien
Verwendung der neuen Ventil-Version (Substitution)
über den Umbau der Anlage und ein Software-Update (Re-Design/
Migration) bis zur Einlagerung des bestehenden Typs, um den Lebenszyklus
der Anlage zu überbrücken (Resteindeckung), da ansonsten
zum Beispiel eine Zulassung der Produktionsanlage erlischt. Zur
Organisation eines derartigen Prozesses in agilen Industrie-4.0-Systemen
bedarf es einer durchgängigen digitalen Beschreibung der
Anforderungen. Außerdem sind Funktionen notwendig, die diese
Anforderungen erfüllen. Beide Voraussetzungen gelten für alle Aspekte
des Lebenszyklus und der Lebenszeit.
Integration der Lebenszyklus-Modelle
Mit zunehmender Digitalisierung wird sich der Prozess derart entwickeln,
dass die Komplexität exponentiell steigt und sich nur mit einer
expliziten Integration der Lebenszyklus-Modelle in die Systeme beherrschen
lässt. Als Investition in die Interoperabilität von Produkten,
Systemen und Lösungen erweisen sich einerseits Standards
für definierte Interaktionen in IoT-Systemen. Andererseits müssen
der digitale Typ (Lifecycle), die Instanz (Lebenszeit) und die Kompatibilität
über Nutzenprofile beherrschbar sein. In IoT- und Industrie-
4.0-Systemen, die durch die Digitalisierung getrieben werden, sichert
die Standardisierung die innere Stabilität. Dort, wo sich Produkte
durch ihre Zulieferketten, Software-Stände und Funktionserweiterungen
stetig ändern und erneuern, wird die Standardisierung
durch eine agile Lifecycle-Betrachtung ergänzt. Auf diese Weise sind
die Produkte in ihrer Erstellung und während der Verwendungsdauer
beherrschbar. Die aufgeführten Lifecycle-Elemente sorgen für Investitionssicherheit
sowohl auf Hersteller- als auch auf Anwenderseite.
(Quellenangabe: Life-Cycle-Management für Produkte und Systeme
der Automation – Ein Leitfaden des Arbeitskreises Systemaspekte
im ZVEI Fachverband Automation 10/2010)
38 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

PLM/ALM/DATENMANAGEMENT
TOOLS
Diskussionsanstoß: PLM und die Zukunft der digitalisierten Industrie
Wird PLM in der Industrie 4.0
unwichtig oder zentrale Datendrehscheibe?
Seit mehr als 20 Jahren gibt es den Begriff PLM (Produkt-Lebenszyklus-Management) und nach wie
vor eine Reihe von IT-Anbietern, die entsprechende Systeme als Standardsoftware auf dem Markt
anbieten. Aber das eigentliche Ziel von PLM, die Daten eines Industrieproduktes beim Hersteller über
seinen gesamten Lebenszyklus zentral, aktuell und eindeutig zu managen, ist über die Jahre eher
immer weiter in die Ferne gerückt. Eine unvoreingenommene Analyse des Status Quo bei Anbietern
und Anwendern scheint angebracht. Möglicherweise ergibt sich daraus auch eine grundsätzliche
Neubestimmung dessen, was die digitale Industrie an IT-Unterstützung braucht.
Bild: Maksim Pasko/Fotolia.com
Hat PLM im Zeitalter der Digitalisierung eine Zukunft? – im Juli
hat der ProSTEP iViP Verein dazu ein „freies Thesenpapier Future
PLM“ veröffentlicht. Viel Neues ist darin nicht zu finden. Und
Anfang Oktober veranstaltete Prof. Martin Eigner – vor vielen Jahren
einer der ersten Anbieter einer professionellen PDM/PLM-Software
– in Kaiserslautern die „8. PLM Future Tagung“. Seit acht Jahren
also eine Tagung zur Zukunft von PLM. Woran liegt es, dass diese
Diskussion offenbar nicht recht vom Fleck kommt?
Wer auf der Hannover Messe 2016 die Digital Factory besucht hat,
fand dort eine ziemlich stark veränderte Ausstellung, die räumlich
und thematisch deutlich über die bisherigen Themen dieser „Leitmesse
für integrierte Prozesse und IT-Lösungen“, so der Untertitel,
hinausging. Das hatte sich so ergeben, weil neben Microsoft und
SAP nun auch Accenture, AT&T, Bosch, IBM und andere Unternehmen
in die Digital Factory drängten, und neben dem VDMA der Bitkom.
Und so fanden sich die traditionellen Anbieter von Enginee-
Für künftige Produkte bekommen Produktdaten eine ganz neue Bedeutung
– und durch die Vernetzung im Internet kommen riesige Mengen an Daten
hinzu, die mit dem Produkt zu tun haben. Interessant ist die Frage, welche
Rolle PLM dabei zukommt
ring-Software und PLM quasi ausgelagert in der Halle 6 neben den
Zulieferern, während sich in der ursprünglichen Haupthalle 7 viele
neue Player tummelten – Anbieter, die weder CAx noch PLM im
Angebot führen.
Einerseits gibt es also eine Erweiterung des Spektrums für Industriesoftware,
die die bisherigen Schwergewichte aus dem Zentrum
verdrängt. Andererseits befindet sich die PLM-Branche selbst schon
seit Jahren in einem massiven Umbruch. Zwar sind zuletzt keine
weiteren Firmen übernommen oder geschlossen worden. Aber eine
klare Abgrenzung der Branche gegenüber anderen und der einzelnen
Unternehmen gegeneinander fällt zunehmend schwer.
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 39

TOOLS
PLM/ALM/DATENMANAGEMENT
Produktdaten des Herstellers:
• Anforderungen
• Funktionen
Stärken der Hersteller
• Logik
• Solldaten
• Geometrie
• Version
• API
?
Industriesoftware
Produktdaten aus der Nutzung:
• Nutzung
• Zustand/“Gesundheit“
• Ortsdaten
• Service Anforderungen
• Optimierungsanforderungen
• Umgebungsdaten
Angriffsgefahr
Produktdaten
Idee
Entwicklung Test Produktion Vertrieb
Betrieb/
Service
Mögliche Dienstleistungen
• Genauere Anforderungen
• Berücksichtigung von Nutzungsdaten in
Design und Engineering
• Simulation
Losgröße 1
• Logistik
• Flotten Mgmt.
• E-Commerce
• VR-Konfigur.
• Vorausschauende
Wartung
• Update
• Optimierung
Grafik: PLMportal
Rückblick
In den Neunzigerjahren wurde elektronisches Produktdatenmanagement
(PDM) zu einer neuen Softwarekategorie. Spätestens mit
der Durchsetzung der dreidimensionalen CAD-Modelle als wichtigstem
Medium der Produktentwicklung wurde die Automatisierung
und Standardisierung des Managements der Daten dieser Modelle
notwendig. Das manuelle Ablegen in selbst erfundenen Verzeichnissen
auf der Festplatte funktionierte selbst in kleinen Unternehmen
nicht mehr.
Einmal verfügbar, wuchs der Appetit auf diese Daten auch in anderen
Bereichen der industriellen Wertschöpfungskette, und es wuchs
der Appetit auf neue Anwender in anderen Abteilungen jenseits des
Engineerings. Warum sollte nicht das Marketing oder die Montage
schon mit den Modellen arbeiten können, wenn sie über ein zentrales
Datenmanagement zur Verfügung stünden? Es ging dabei zunächst
nur um die Geometriedaten der mechanischen Konstruktion,
die ja noch in den Neunzigerjahren den allergrößten Teil industrieller
Innovation beinhaltete. PLM war dann eigentlich die Marketing-Strategie,
um diesen Ansatz in den Unternehmen in die Breite zu tragen
und möglichst viele Nutzer zu gewinnen.
Seither hat sich viel geändert. Mechatronik brachte immer mehr
Elektronik und Embedded Software in die Produkte. Die 3D-Modelle
reichen nicht mehr aus, um die Logik und Funktion mechatronischer
Produkte abzubilden. PLM aber stieß an die Grenzen zwischen den
fachspezifischen IT-Anwendungen, die für multidisziplinäre Zusammenarbeit
nicht ausgelegt waren. PLM selbst war natürlich auch
nicht darauf ausgelegt, und die Anwender in der Industrie tun sich
bis heute schwer mit der interdisziplinären Zusammenarbeit. Seit
etlichen Jahren sind nun sowohl die IT-Anbieter als auch Integrationsdienstleister
bestrebt, diese Gräben zu überbrücken – mit einzelnen
erfolgreichen Projekten und einzelnen weitgehend integrierten
Lösungen. Modellbasiertes Systems Engineering (MBSE) hat sich
Smartes Engineering muss das Geschäft mit Produktdaten
ermöglichen – denn künftig kommen in weit
größerem Ausmaß Daten aus der Nutzung zu denen
des Herstellers aus der Entwicklung
als neues Schlagwort etabliert. Aber insgesamt ist PLM im Kern
meist weiterhin das Datenmanagement für die mechanische Geometrie
geblieben.
In letzter Zeit hat sich – das Schlagwort heißt vor allem Industrie 4.0
– noch mehr geändert. Die mechatronischen Produkte werden mit
einer IP versehen und mit dem Internet vernetzt. Sie werden zu
Smart Products im Internet der Dinge, definiert als „cyber-physische
Systeme mit integrierten, Internet-basierten Diensten“. Für diese
Produkte ist es nicht nur wichtig, dass alle Engineering-Daten aus
den beteiligten Fachdisziplinen verfügbar sind. Jetzt ist auch wichtig,
dass alle Daten, die im Laufe der gesamten Wertschöpfungskette
und dann während der Nutzung im Internet erzeugt oder gesammelt
werden, miteinander verkettet werden können. Diese Situation
bedeutet für den bisherigen PLM-Ansatz die größte Herausforderung
seit über 20 Jahren. Und vielleicht zwingt diese Herausforderung
dazu, neu über das Management und die Nutzung der Daten in
der digitalen Industrie nachzudenken.
Das Internet der Dinge
und das Geschäft mit Industriedaten
Für die künftigen Produkte bekommen Produktdaten eine ganz
neue Bedeutung. Und durch die Vernetzung im Internet kommen
riesige Mengen an Daten hinzu, die mit dem Produkt zu tun haben.
Es gibt zwei grundsätzlich zu unterscheidende Arten von Produkt -
daten, solche
• des Herstellers, die während der Entstehung des Produktes
und seines Vertriebs generiert werden; und solche,
40 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

PLM/ALM/DATENMANAGEMENT
TOOLS
•die während der Nutzung mit dem Produkt erzeugt oder gesammelt
werden.
Man könnte sagen, es gibt Hersteller-Produktdaten und Nutzungs-Produktdaten.
Beide Arten spielen für das künftige Geschäft
mit Industrieprodukten eine große Rolle. Die erste Art ist gewissermaßen
das Kapital, das der Produzent in die Waagschale werfen
kann. Die zweite Art kann dagegen ein Einfallstor werden für
Dienste, die Dritte zum jeweiligen Produkt anbieten. Denn die Daten
aus der Nutzung sind zu großen Teilen messbar, ermittelbar, lassen
sich sammeln – ohne dass dazu die Herstellerdaten zur Verfügung
stehen müssen. Wenn allerdings beide miteinander gekoppelt
werden können – und das kann in der Regel nur der Hersteller –,
dann lassen sich daraus besonders interessante Dienste ableiten.
Aus diesem Blickwinkel bekommt das Thema PLM ein völlig neues
Gewicht. Wer über ein funktionierendes PLM einschließlich der Daten
aus Elektronik und Software verfügt, wer damit auch die Daten
aus dem Produktionsengineering, aus der Produktion und den nachfolgenden
Prozessen koppelt, der hat natürlich einen großen Vorteil
gegenüber allen anderen. Deshalb wird PLM mit Industrie 4.0 und
IoT nicht weniger wichtig, sondern gewinnt sogar an Bedeutung.
Das neue Gewicht der Künstlichen Intelligenz
Gleichzeitig kommt aber hier ins Spiel, dass selbst das beste und
durchgängigste PLM nicht ausreicht, denn für das Angebot von
Diensten auf Basis von Produktdaten ist deren pure Existenz und
Verfügbarkeit nicht genug. Sie müssen durch eine gewisse „Intelligenz“
angereichert werden. Das ist der Grund, warum die Anbieter
von Plattformen für Big Data Analytics und Künstliche Intelligenz (KI)
in der Cloud plötzlich Hochkonjunktur haben. Ohne diese Plattformen
sind Apps in der Industrie und für die Industrie nur sehr eingeschränkt
realisierbar. Umgekehrt nützt die beste KI wenig ohne das
Know-how und Technologiewissen, das wiederum vor allem beim
Hersteller angesiedelt ist.
Künstliche Intelligenz hat in den letzten paar Jahren eine neue Dimension
bekommen. Cloud-Technologie, intelligente Verknüpfung
Kontakt
Wer Interesse an der Diskussion zum Thema PLM und Digitalisierung
hat, ist eingeladen, sich mit dem Autor direkt in
Verbindung zu setzen:
PLMportal
Ulrich Sendler
München
Tel. +49 89/9810-7882
info@plmportal.org
INFO
von Serverfarmen und der Durchbruch künstlicher neuronaler Netze
haben Maschinenlernen auf eine neue Stufe gehoben. Dass Google
Deepmind mit AlphaGo im März 2016 den 17-fachen Weltmeister in
Go schlagen konnte, hat damit zu tun, dass Maschinen mittlerweile
mit Hilfe von Maschinenlernen selbst sehr schnell sehr viel „Intelligenz“
während ihres Einsatzes erwerben können. AlphaGo hat
seinen Erfolg den „Erfahrungen“ zu verdanken, die die Software
während einiger Monate in zahllosen Spielen gegen sich selbst gemacht
hat.
IDC geht deswegen davon aus, dass der nächste große Kampf in
der IT und im Internet der um die Führerschaft bei KI-Plattformen
sein wird. Bis 2020 werde dieser Markt 40 Mrd. US-$ umfassen.
60 Prozent davon werde auf den Plattformen von Amazon, Google,
IBM und Microsoft erwirtschaftet. Die beiden Letztgenannten gehörten
schon in diesem Jahr zu den wichtigen Ausstellern der Digital
Factory in Halle 7. IBM hat vor einigen Jahren das komplette
PLM-Geschäft an den ehemaligen Partner Dassault Systèmes verkauft.
Auf der Digital Factory war der Anbieter aber mit einem großen
Stand für „IBM Watson IoT“.
Die Frage der Zukunft von PLM ist also sicher zumindest teilweise
eine Frage danach, wie gut PLM-Daten mit Künstlicher Intelligenz
gekoppelt werden können. Im Übrigen aber findet sich die Antwort
dort, wo alle IT-Anbieter gerade eine Wandlung durchmachen: vom
Verkauf von IT-Systemen, die der Kunde installiert und an seine Bedürfnisse
anpasst, hin zum Angebot von kundenspezifischen Lösungen,
also Diensten, die auf einer bestimmten Software basieren.
Der Kunde will zunehmend auch in der Industrie solche Lösungen.
Welche Software dazu installiert sein muss, will er möglicherweise
bald ebenso wenig wissen, wie der Nutzer eines Smartphones wissen
will, auf welcher Software ein Dienst zum Blutdruckmessen
basiert.
PLM-Angebot auf den Prüfstand
Das PLMportal wurde Anfang 2012 mit dem absoluten Schwerpunkt
auf PLM ins Leben gerufen. Die Themen Industrie 4.0, Internet
der Dinge und Industrial Internet traten seither immer stärker in
den Vordergrund. Es scheint sinnvoll, in der Rubrik „Hintergrund“
unter den hier erläuterten Gesichtspunkten einmal das heutige
PLM-Angebot auf den Prüfstand zu stellen. Dem wird sich das
PLMportal in den kommenden Wochen und Monaten widmen. Dabei
werden alle Anbieter zur Beteiligung eingeladen, die derzeit
weltweit oder auch in Zentraleuropa beziehungsweise in der deutschen
Industrie eine wichtige Rolle spielen. In alphabetischer Reihenfolge
sind dies ARAS, Autodesk, Dassault Systèmes, Oracle,
PTC, SAP und Siemens. Hinzu kommen mit einem deutlichen
Schwerpunkt in Zentraleuropa und Deutschland: Contact Software
und Procad. Über die Ergebnisse werden wir sicher auch an dieser
Stelle in kommenden Ausgaben berichten.
co
Der Autor:
Ulrich Sendler ist Analyst und Betreiber
des PLMportals unter: www.plmportal.org
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 41

TOOLS
PLM/ALM/DATENMANAGEMENT
Schon im Waren -
eingang steigert
eine EIM-basierte
Prozesssteuerung
die Arbeitseffizienz
Bild: Elabo
Prozesssteuerung durch zentrale Datenverwaltung
Industrie 4.0 für die Fertigung
Smart-Industry-Lösungen haben es in der mittelständischen Elektroindustrie noch immer schwer.
Angesichts der Dominanz manueller Fertigungsschritte können viele Unternehmer kaum nachvoll -
ziehen, welche Vorteile ihnen die Digitalisierung einbringen soll. Eine Lösung der euromicron-Tochter
Elabo zeigt indessen, dass auch die Elektronikfertigung stark von Industrie 4.0 profitieren kann.
Wie stark auch die Elektroindustrie von Smart-Industry-
Konzepten profitieren kann, verdeutlicht unter anderem eine
Industrie-4.0-Lösung der euromicron-Tochtergesellschaft Elabo. Sie
ermöglicht die zentrale Verwaltung und Verteilung der Daten, auf
denen die handwerkliche Fertigung basiert und die im Rahmen der
Fertigung wiederum erst erzeugt werden. Herzstück der Lösung ist
dementsprechend ein Datenmanagement-Tool, nämlich die Software
EIM (Elabo Informationsmanagement), die sich wahlweise auf
einem zentralen Server oder auch dezentral auf einzelnen Arbeitsplatzrechnern
installiert lässt. Sie wird in Verbindung mit einer SQL-
Datenbank betrieben, in die der Anwender alle prozessrelevanten
Daten seines Unternehmens einpflegen kann. Das können Konstruktions-
und Montagepläne sein, Messgerätekennungen und
Prüfparameter, aber auch Vorgaben für den ESD-Schutz oder die
Prozessdokumentation sowie nicht zuletzt individuelle, auf Mitarbeiterbedürfnisse
zugeschnittene Arbeitsplatzkonfigurationen.
Sicherer Zugriff auf Daten
Aus diesem Datenpool extrahiert die Software dann für jeden Vorgang
die aktuell benötigten Datensätze und stellt sie an den jeweiligen
Arbeitsplätzen in Echtzeit zur Verfügung. Welche Datensätze
wohin übermittelt werden, entscheidet der Anwender in Abhängigkeit
von den konkreten Prozessanforderungen sowie den internen
Sicherheitsrichtlinien. Denn natürlich sollte nicht jeder von seinem
Arbeitsplatz aus auf den kompletten Datenpool Zugriff haben. Next-
Generation-Firewall-Lösungen, wie sie etwa euromicron Deutschland
realisiert, ermöglichen hier ein zuverlässiges Authentifi -
zierungsmanagement, mit dessen Hilfe dem jeweiligen Mitarbeiter
immer nur aufgabenspezifische Zugriffsrechte eingeräumt werden
können. Die Datenmanagement-Software lässt sich damit ohne
Sicherheitsbedenken nutzen. Sind alle prozessrelevanten Daten
eingepflegt und die nötigen Sicherheitsvorkehrungen getroffen,
ermöglicht die EIM-basierte Datenverwaltung eine umfassende Prozesssteuerung,
die für den einzelnen Mitarbeiter letztlich eine
enorme Arbeitserleichterung bedeutet. Das lässt sich exemplarisch
anhand des typischen Ablaufs einer klassischen Baugruppenfertigung
zeigen. In einem EIM-basierten Prozess authentifiziert sich der
hierfür zuständige Techniker zunächst zu Betriebsbeginn am Werkseingang
mit seinen individuellen Zugangsdaten. Als Reaktion darauf
fährt die Software das Arbeitsplatzsystem hoch und realisiert die individuell
gewünschte Tischhöhe, Beleuchtung und Raumtemperatur.
Automatisierte
Ablaufüberwachung und Protokollierung
Am Arbeitsplatz angelangt, muss der Techniker die ESD-Schleuse
durchlaufen und das ESD-Armband anlegen – Vorgänge die jeweils
softwarebasiert überwacht werden. Anschließend kann er an
seinem Arbeitsplatz-PC eine Werkerführung aufrufen, die mit Hilfe
von EIM erstellt wurde. Sie leitet ihn in Wort und Bild durch alle
Montageschritte und stellt zudem auch ergänzende Informationen
wie zum Beispiel Fehler- und Reparaturstatistiken zur Verfügung.
Sind im Laufe oder am Ende der Montage bestimmte Funktionalitätsprüfungen
erforderlich, erfolgt die Parametrisierung der Messgeräte
automatisch, ausgehend von prozessbezogenen Vorgaben,
die zuvor in die Datenbank eingegeben wurden. Auch die Dokumentation
und Überwachung des gesamten Vorgangs lässt sich mit
42 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

PLM/ALM/DATENMANAGEMENT
TOOLS
Kontakt
INFO
Elabo GmbH
Crailsheim
Tel. +49 7951 307-0
www.elabo.de
Details zum ganzheitlichen
Smart-Industry-Ansatz bei Elabo:
http://t1p.de/vtpo
Bild: Elabo
An Montagearbeitsplätzen (links) führen Werkerführungen
durch alle Arbeitsschritte; Mess- und
Prüfstände (rechts) werden von der Software
automatisch anhand der Nutzervorgaben
parametrisiert
EIM-basierte Werkerführung
– Anleitung zur
Funktionalitätsprüfung
Bild: Elabo
Hilfe von EIM sehr einfach realisieren. So kann der Techniker die vorschriftsmäßige
Ausführung jedes Schritts durch einfaches Setzen
eines Häkchens in der aktuellen Folie seiner Werkerführung protokollieren.
Messvorgänge und Messergebnisse werden automatisch
registriert und in der Datenbank gespeichert. Auf diese Weise entstehen
gleichsam beiläufig Protokollsätze, die unter anderem im
Rahmen eines Audits zur DIN EN ISO 9001-Zertifizierung herangezogen
werden können. Wird ein Schritt nicht protokolliert oder eine
Messung nicht durchgeführt und damit nicht aufgezeichnet, lässt
sich dieses Versäumnis gewissermaßen sanktionieren: Je nach Vorgabe
des Anwender wird dann etwa das Aufrufen der nächsten
Folie blockiert oder die Stromzufuhr eines Gerätes unterbrochen.
Und hält der Techniker die Vorschriften zum ESD-Schutz nicht ein,
wird das Arbeitsplatzsystem sogar komplett gesperrt und erst nach
Korrektur des Fehlers wieder freigegeben.
Industrie-4.0.-Lösungen in untypischen Bereichen
In der mittelständischen Elektronikfertigung spielen Industrie-
4.0-Lösungen bislang nur eine untergeordnete Rolle. Zwar sind
Politik und Wirtschaftsverbände bemüht, die Digitalisierung auch in
diesem Bereich voranzutreiben, in der Praxis aber haben sich die
Konzepte kaum durchgesetzt. Das hat zum einen mit der defensiven
Ausgabenpolitik vieler Mittelständler zu tun, die nur einen kleinen
Teil ihrer Gewinne reinvestieren können und mit der Digitalisierung
oft die Vorstellung eines unkalkulierbaren finanziellen Risikos
verbinden. Zum anderen aber auch damit, dass viele Elektronikfertiger
keine greifbare Vorstellung von den Vorteilen von Industrie 4.0
besitzen. Denn die Wahrnehmung dieses Themas ist bis heute
durch die Großindustrie geprägt, in deren Produktionsprozessen
Smart Industry vielfach nur die nächste Stufe der Automatisierung
darstellt. In der mittelständischen Elektronikproduktion hingegen
dominieren manuelle Tätigkeiten, die auch langfristig nicht durch
automatisierte Prozesse ersetzt werden können.
Auch deshalb sollen Lösungen wie diese von Elabo neue Möglichkeiten
aufzeigen: Steuerungsmaßnahmen wie die im Beitrag skizzierten
sind selbstverständlich nicht auf den Bereich der Baugruppenmontage
beschränkt. Vielmehr lassen sie sich analog auch auf
andere Abteilungen eines Fertigungsbetriebes übertragen, etwa
auf Service und Wartung oder auf Lager und Wareneingang. Allein
schon das Montagebeispiel zeigt allerdings, dass Industrie-4.0-
Lösungen auch dort ein Gewinn sein können, wo man gegenwärtig
kaum an ihre Wirksamkeit glaubt. Denn die Tatsache, dass sich der
Elektrotechniker weder um seine Arbeitsplatzkonfiguration noch um
die Beschaffung montagerelevanter Informationen, die Parametrisierung
von Messgeräten sowie die Dokumentation von Messungen
und Montageschritten kümmern muss, bedeutet eine ganz
erhebliche Zeitersparnis und überdies auch eine gedankliche Entlastung.
Und gesamt betrachtet ermöglicht es eine Effizienzsteigerung
– denn wer sich auf sein Kerngeschäft konzentrieren kann, arbeitet
entspannter, macht nachweislich weniger Konzentrationsfehler und
kommt so am Ende zu schnelleren und besseren Ergebnissen. ik
Der Autor: Horst Maywald, Prokurist und Geschäfts -
bereichsleiter Arbeitsplatzsysteme, ELABO GmbH
(euromicron Gruppe)
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 43

TOOLS
SYSTEMENTWICKLUNG/SIMULATION
Durch eigene Modelica-Bibliotheken
bietet die ESI ITI GmbH Pakete für viele
Ingenieursbereiche, etwa Automotive,
Öl/Gas-Industrie oder Green Buildings
Bild: ESI ITI
Dr. Andreas Uhlig, Christian Kehrer und Andreas Abel von der ESI ITI GmbH im Interview
„Simulation mit dem Ohr an der Industrie“
Oft versuchen die Anbieter von Simulationssoftware möglichst viele Bereiche gut abzudecken – was
bei immer häufiger nachgefragten Systemsimulationen durchaus Sinn macht. Die ESI ITI GmbH will
oben drauf noch näher am Kunden sein, sie versteht neben der Software durch hauseigene Ingenieure
aus vielen Fachbereichen auch die Probleme und Fragen der Kunden. Das hat für Simulationsneulinge
ebenso Vorteile wie für Experten, besonders bei der Systemsimulation mit SimulationX.
KEM Konstruktion: Sehr geehrte Herren, was ist die Kernkompetenz
Ihres Unternehmens?
Uhlig: Wir liefern Lösungen für die Produktentwicklung, also Software,
die den modellbasierten Entwurf künftiger Produkte auf dem
Computer ermöglicht sowie das dafür notwendige Engineering-Wissen.
Einzelne Komponenten eines Produktes sind meist definiert
durch ihre Geometrie und bestimmte Materialeigenschaften. Gehen
wir aber einen Schritt weiter in Systeme oder Subsysteme, dann stehen
in erster Linie die Funktion und insbesondere die Wechselwirkung
der einzelnen Teilnehmer des Systems im Mittelpunkt. Hier muss man
die Komponenten oder auch Subsysteme konzentriert auf einen Punkt
bringen, was ihre Eigenschaften angeht. (Daher wird Systemsimulation
auch manchmal als 0-D-Simulation bezeichnet.) Geometrie spielt
dann nur noch eine untergeordnete Rolle. Dabei ist es möglich, auch
heterogene Systeme, die durch mehrere physikalische Gesetzmäßigkeiten
beeinflusst werden, korrekt abzubilden. In letzter Zeit sehen
wir hier eine Verschärfung der Komplexität, beispielsweise wird Energieeffizienz
immer wichtiger, zudem steigt die Variantenvielfalt.
KEM Konstruktion: Viele Unternehmen tendieren hier schon
Richtung Losgröße 1...
Uhlig: Richtig, das sehen wir gerade im Maschinenbau. Aber auch im
Fahrzeugbau wachsen die Listen der Modelle und Sonderausstattungen
und Optionen inzwischen so stark an, dass schließlich die Entwickler
durchaus fünfstellige Anzahlen von Kombinationen zu entwerfen
und abzusichern haben. Und im Baumaschinenbereich, bei Nutzoder
Schienenfahrzeugen wird kundenspezifisch entwickelt – jedes
verkaufte Produkt wird durch die Variantenvielfalt praktisch zum Einzelstück.
Einfach etwas entwerfen und von der Stange verkaufen
geht da schon lange nicht mehr. In diesem Umfeld bewegen sich unsere
Kunden und ESI ITI seit über 25 Jahren. Seit Beginn des Jahres
setzen wir das als Teil der ESI Group fort, die führender Anbieter für
virtuelles Engineering ist. Die Stärken sind bislang anwendungsbezogene
Lösungen der 3D-Simulation, etwa FEM (unter anderem für
Crash-Simulation), CFD und Akustik sowie immersives Engineering
(VR). Mit unserer Software SimulationX wird dieses Spektrum nun
um die Systemsimulation erweitert. Wir sehen einen starken Bedarf,
44 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

SYSTEMENTWICKLUNG/SIMULATION
TOOLS
die einzelnen physikalischen Domänen wechselwirkend im Verbund
zu simulieren, auch im Hinblick auf die Simulation kompletter Herstellungsprozesse.
KEM Konstruktion: Wo liegen dabei aus Ihrer Sicht Ihre Alleinstellungsmerkmale?
Abel: Wir beobachten in der Systemsimulation zwei Tool-Welten: Einerseits
offene Systeme, die auf Basis von Standards sehr gut erweiterungsfähig
sind und gut von akademischen Anwendern akzeptiert
werden. Auf der anderen Seite stehen industrieorientierte Systeme
mit einem starken Engineering-Background. Wir wollen beide Anforderungen
bedienen. Für den Mechanik- und Fluidik-Bereich arbeiten
bei uns zwei Dutzend Ingenieure, die ähnliche oder die gleichen Aufgaben
zu lösen haben, wie unsere Kunden. So können wir die Anwendungskompetenz
direkt in die Entwicklung unserer Software-eigenen
Modelle und Bibliotheken einfließen lassen. Auf der anderen
Seite genießen vor allem simulationserfahrene Experten in SimulationX
die Vorteile der objektorientierten Modellierung mit der Modellbeschreibungssprache
Modelica. Die Sprachdefinition und viele Bibliotheken
sind frei verfügbar und werden von den Mitgliedern der
Modelica Association – wozu seit vielen Jahren auch ESI ITI gehört –
stetig weiterentwickelt. Anwender haben mit diesem Standard alle
Freiheiten, neue Modelle zu schreiben und sich einen eigenen Bestand
an Bibliotheken aufzubauen. Ebenso können sie frei verfügbare
Modelle oder solche von Drittanbietern nahtlos integrieren. Wir kombinieren
also Anwendungsnähe mit Offenheit und Flexibilität.
Zu den Personen
INFO
Andreas Uhlig studierte Mathematik und promovierte an
der TU Dresden. Er gehörte zu der Gründern der ITI GmbH,
und war in dem Simulationssoftware-Unternehmen zunächst
für F&E verantwortlich. Ab 2000 war er dort Geschäftsführer
und hat diese Position für ESI ITI GmbH inne, die seit 2016
zur ESI Group gehört.
Christian Kehrer ist seit 2014 als Vertriebsleiter DACH bei
ESI ITI GmbH für Kunden aus dem deutschsprachigen Raum
verantwortlich. Er studierte Maschinenbau in der Fachrichtung
Kraftfahrzeugtechnik an der TU Dresden.Er war von
2006 bis 2009 Berechnungsingenieur bei BMW, anschließend
startete er als Key Account Manager im Bereich Automotive
und als Ansprechpartner für neue Grundlagenthemen
bei ITI GmbH.
Andreas Abel leitet seit 2015 die Abteilung Mechanik- und
Mechatronik im Bereich Engineering der ESI ITI GmbH. Nach
einem Studium der Elektrotechnik und einer Tätigkeit als
wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Dresden kam er
2002 zu ITI. Zuerst als Applikationsingenieur und später als
Chefingenieur und Abteilungsleiter arbeitet er schwerpunktmäßig
auf den Themen Antriebstechnik, Echtzeitsimulation,
Systementwurf und Zuverlässigkeit.
KEM Konstruktion: Verlangt der Kunde diese Offenheit?
Uhlig: Wir sehen in den strategischen Überlegungen unserer Kunden
immer ein verständliches Argument, wenn diese durchspielen, ob
und wie sie sich an einen Lösungsanbieter binden wollen. Wenn ein
Unternehmen in zehn Jahren das System würde wechseln wollen,
könnte es offene Modelle, die ein erhebliches Investment darstellen,
dann auch in einer anderen Modelica-basierten Simulationsumgebung
weiternutzen. Für uns ist das eher ein theoretischer Aspekt,
denn wir pflegen nachhaltige Beziehungen zu unseren Kunden.
KEM Konstruktion: Sie bieten ein Baukastensystem an. Wie
sieht das aus?
Kehrer: Es gibt mehrere Bestandteile der Software: Eine Plattform,
um Modelle zu definieren, dazu kommt der numerische Apparat, der
die Modelle dann simuliert – also rechnet – und schließlich das Postprocessing
zur Analyse und Auswertung der Ergebnisse, auch für Optimierung
und Variantenrechnungen. Den Konstrukteur aber interessiert
vor allem, wie gut wir ihn in seinem Fachgebiet unterstützen
können. Ein wesentlicher Teil des Angebots sind deshalb von uns entwickelte
Modellbibliotheken. Da sind wir wieder bei der Industrienähe.
Wir bieten neben Basispaketen mit einfachen physikalischen Effekten
ein umfangreiches Portfolio von detaillierten Modellen von beispielsweise
Getrieben (einschließlich Reibung, Dynamik), Hybridantrieben,
HVAC-Komponenten usw. an. Bedingt durch die 20-jährige
Entwicklung ist unser Katalog auf eine dreistellige Modellanzahl angewachsen.
Wir haben die Modelle und Bibliotheken nun zu etwa 40
leistungsfähigen branchen- und anwendungsspezifischen Paketen zusammengefasst,
beispielsweise für Fahrzeugbau, Energietechnik
oder Öl- und Gasindustrie.
KEM Konstruktion: Was muss ich als Anwender für einen Aufwand
treiben?
Uhlig: Der ist heute überschaubar. Genau aus diesem Grund haben
wir die Simulation vor 25 Jahren aus dem akademischen Umfeld herausgelöst
und den wissenschaftlichen Formelapparat in Tools und
Modelle gepackt, wodurch sich der Anwender auf das Lösen seiner
Entwicklungsaufgabe konzentrieren kann. Das Ganze steht und fällt
natürlich mit der möglichst genauen Aufgabenstellung. Hier wie beim
Finden der Lösung unterstützen unsere Ingenieure den Anwender
unmittelbar.
KEM Konstruktion: Sie unterstützen den Kunden also direkt bei
seinen Simulationsfragestellungen?
Abel: Richtig. Häufig übernehmen wir die ersten Aufgaben samt Modellierung
und Auswertung als reine Dienstleistung. Der Kunde erklärt
das Problem, wir kümmern uns um den Rest. Die nötige Kompetenz
haben wir für jeden Bereich, da wir neben dem Software-Geschäft
auch als Engineering-Dienstleister agieren. Will der Kunde
dann irgendwann mehr machen, kann er die Software kaufen und das
Ganze von nun an bei sich in-house erledigen. Andere müssen seltener
rechnen und bleiben daher auch langfristig bei unserer Dienstleistung.
Jedenfalls sind wir bereit, die Methodik und die Funktionsweise
zum Kunden zu transportieren, so dass er sein System auch selbst
weiterentwickeln kann, etwa durch neue eigene Modelle.
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 45

TOOLS
SYSTEMENTWICKLUNG/SIMULATION
KEM Konstruktion: Sie sehen da also kein Verlustgeschäft,
wenn sie einen Dienstleistungsauftrag verlieren, weil ein Kunde
nun einmalig die Software kauft und sie dann nicht mehr
braucht?
Uhlig: Das kommt vor, ist aber eher die Ausnahme. Wir sprachen
schon über Variantenvielfalt und damit verbundene zunehmende
Komplexität. Entwicklungsabteilungen stoßen immer wieder an die
Grenzen des eigenen Know-hows, von Ressourcen- und Zeitengpässen
ganz zu schweigen. Durch das aufgebaute Vertrauen mit vorangegangenen
Dienstleistungsaufträgen weiß der Kunde genau, dass bei
uns neben Modellierungs- und Simulationsfertigkeiten auch Knowhow
zu seinem Fachgebiet und zu seinen Produkten sitzt. Bei einigen
kennen wir die Produkthistorie über Jahrzehnte im Detail. So können
wir im Fall des Falles wie ein Interner sofort loslegen. Die Bindungen
sind gerade deswegen so stark.
für eine Investition in Entwicklersoftware mit der IT abgestimmt werden,
wie Konfiguration, Verteilung im Haus und Integration in die vorhandene
Toollandschaft aussehen sollen.
KEM Konstruktion: Bisher kann die Systemsimulation ja (noch)
nicht wirklich alles mit allem verknüpfen. Wie lange wird es noch
dauern, bis wir wirklich komplette Systeme mit allen Aspekten simulieren
können?
Abel: Die Frage ist eher: Will man das Universum simulieren? Man
wird nie wirklich alles zu 100 Prozent korrekt abbilden können und
möchte das auch nicht, da eine Simulation nicht so aufwändig wie
möglich, sondern so aufwändig wie nötig sein sollte. Im Elektronikund
Crash-Bereich sind wir aber trotzdem schon sehr nah dran. So
führt man heutzutage umfangreiche Crashsimulationen mit hochauflösender
Geometrie der Fahrzeugteile durch. Es gibt bereits Sicher-
Dr. Andreas Uhlig,
Geschäftsführer,
ESI ITI
Christian Kehrer, Vertriebsleiter
DACH, ESI ITI
Bild: ESI ITI
„Durch das
aufgebaute
Vertrauen mit
vorangegangenen
Dienstleistungsaufträgen
weiß der Kunde
genau, dass bei uns neben
Modellierungs- und Simulationsfertigkeiten
auch Know-how zu
seinem Fachgebiet sitzt. Bei einigen
kennen wir die Produkthistorie
über Jahrzehnte im Detail.“
Bild: ESI ITI
„Je komplexer
das System,
desto wahrscheinlicher
sind Änderungen
im Entwicklungsprozess.
Je weiter fortgeschritten
der Prozess schon ist, desto
schwieriger ist es, hier noch ändernd
eingreifen zu können. Das
verlangt nach Frontloading, also
dem frühestmöglichen Einsatz
der Simulation.“
KEM Konstruktion: Befruchten sich die beiden Zweige – Engineering-Dienstleistung
und Simulationssoftware-Entwicklung –
also gegenseitig?
Abel: Genau das ist unser Konzept. Unsere Ingenieure sind die
schärfsten Kritiker der Tool-Entwickler. Davon profitieren dann
schlussendlich die Kunden.
KEM Konstruktion: Sollte die Simulation eher im Engineering-
Department oder in der IT angesiedelt werden?
Abel: Primär im Engineering-Department. Wir wollen mit unserer
Software ja nicht den Ingenieur einsparen und die Dateneingabe an
der Simulation künftig von Praktikanten erledigen lassen – das funktioniert
nicht. Prinzipiell ist das System immer noch ein großer Taschenrechner,
mit großen Freiheiten. Diesen sinnvoll einzusetzen
braucht es immer noch den fähigen Ingenieur. Natürlich muss aber
heitssysteme – wie zum Beispiel aktive Sicherheitskomponenten
zum Fußgängerschutz – die fluidische Systeme und auch Regelungstechnik
in einen Crashvorgang einbinden. Dort überschreitet man
dann wieder die Grenze zur Systemsimulation und verkoppelt sinnvollerweise
beide Welten miteinander.
Uhlig: Das ist unser Blick auf die Welt. Meist will ich aber nur das Verhalten
eines Subsystems abfragen. Dann möchte ich dieses sehr detailliert
modellieren. Von den anderen Größen und umgebenden Teilsystemen
benötige ich dann eher einfache Modelle.
KEM Konstruktion: Dennoch ist die Anforderung nach ganzheitlich
simulierten Systemen aber da?
Uhlig: Tendenz steigend, wobei die Definition von „ganzheitlich“ unterschiedlich
ausfallen kann. Wir arbeiten zum Beispiel an einem Aerospace-Projekt,
das in diese Richtung geht. Hier war von Anfang an
46 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

SYSTEMENTWICKLUNG/SIMULATION
TOOLS
klar, dass wir mit riesigen Modellen arbeiten werden. Man muss das
System Flugzeug als komplexes Gesamtsystem betrachten, dessen
Verhalten nicht mehr aus einer einfachen Analyse seiner Teilsysteme
extrapoliert werden kann. Die Fragen, die simulativ beantwortet werden
müssen, nehmen zu und werden komplexer. Das bildet einen
Zielkonflikt mit den immer kürzer werdenden Entwicklungszyklen
und dem damit verbundenen Wunsch des Kunden, immer frühzeitiger
verlässliche Designentscheidungen treffen zu können. Die Lösung
dieses Zielkonflikts erfordert zwangsläufig auch mehr Simulations-Performance.
Parallelisierung ist hierbei eine Chance. Die ESI-
Gruppe bietet hier mit der ESI-Cloud eine Lösung, um für CAE-Projekte
Hochleistungsrechner im Hintergrund nutzen zu können. Hier soll
demnächst auch unsere Software SimulationX eingegliedert werden.
Bild: ESI ITI
KEM Konstruktion: Birgt die steigende Komplexität denn auch
Risiken?
SimulationX wird von der ESI ITI Group als Bauksten angeboten
Bild: ESI ITI
Andreas Abel, Abteilungsleiter
Mechanik- und
Mechatronik im Bereich
Engineering, ESI ITI
„Unsere Ingenieure
sind
die schärfsten
Kritiker der
Tool-Entwickler – davon profitieren
schlussendlich die Kunden.“
Kehrer: Auf jeden Fall. Je komplexer das System, desto wahrscheinlicher
sind Änderungen im Entwicklungsprozess. Je weiter fortgeschritten
der Prozess schon ist, desto schwieriger ist es, hier noch ändernd
eingreifen zu können. Das verlangt nach Frontloading, also dem
frühestmöglichen Einsatz der Simulation. Hier ist auch eine gute Einbindung
in die bestehende Infrastruktur, sprich CAD- und PLM-Umgebung
das A und O – nur, wenn das funktioniert, wird die Simulation
ihr Potential auch ausspielen können. Auch das Datenhandling muss
so angelegt sein, dass die großen, durch Simulation erzeugten Datenmengen
so gut wie möglich von allen Seiten genutzt werden können.
Oftmals ist der Ingenieur ohne technische Hilfe nicht mehr in der Lage,
die enthaltenen Informationen und Beziehungen zu analysieren.
Algorithmen und Machine-Learning-Systeme der ESI Group helfen
hier, Zusammenhänge aufzudecken, die nicht offensichtlich zutage
treten oder die Grenzen der vom einzelnen Ingenieur zu bearbeitenden
Entwurfsaufgabe überschreiten.
KEM Konstruktion: Was sehen sie als die nächsten größeren
Herausforderungen in der Simulation an?
Uhlig: Die Prioritäten festzulegen – bei den vielen Ideen, die unsere
Kunden und wir haben. Dazu gehört unter anderem, nicht-nominales
Verhalten mitzusimulieren. Denn die Realität weicht natürlich immer
mit Toleranzen und Fehlern ab, Teile fallen aus; und sei es nur, weil sie
altern. Es gilt also auch Randgrößen und Extrembedingungen zu kennen.
Wir wollen daher auch das fehlerbehaftete Verhalten abbilden
können. Und natürlich müssen wir mit unseren Modellbibliotheken
am Ball bleiben; aktuelle Trends sind etwa Green Building oder Autonomes
Fahren, wofür wir schon spezielle Lösungen anbieten.
KEM Konstruktion: Auch das Industrial Internet of Things ist so
ein Trend...
Abel: Exakt, hier werden auch – wie vorhin schon erwähnt – die Modelle
immer komplexer, da bisher statische Bauteile wie Sensoren
nun intelligent zusammen agieren. In Zukunft werden auch diese
Baugruppen selbst Modelle in sich tragen, die auf Systemen wie dem
unseren entwickelt wurden. Das muss nicht zwingend nur ein Controller,
sondern kann auch eine ganze Bergbaumaschine sein, die ohne
Fahrer ihre Arbeit verrichtet. Man kann sagen, Systemsimulation
ist überhaupt eine der entscheidenden Voraussetzungen für erfolgreiche
Industrie-4.0-Projekte.
Das Interview führte Tobias Meyer,
freier Mitarbeiter der KEM Konstruktion
Hinweis
INFO
Dieses Interview veröffentlichen wir in zwei Teilen: Wer
noch mehr über konkrete technische Details und Möglichkeiten
von SimulationX erfahren möchte, findet in Ausgabe
11/2016 der KEM Konstruktion die entsprechende
Ergänzung. Zudem erläutern die Interviewpartner der ESI ITI
GmbH dort ihre Sicht auf die Zukunft der Simulation und
welche Herausforderungen hier noch zu meistern sind.
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 47

ANWENDUNG
INDUSTRIE 4.0
Bild: Bosch Rexroth
Bosch Rexroth verknüpft neue und bestehende Produktionsanlagen über offene Standards
Zukunftssichere Automationslösungen
für vernetzte Umgebungen
Industrie-4.0-fähige Lösungen für die variantenreiche Fertigung lassen sich schon heute mittels
dezentral intelligenter Automationslösungen mit offenen Schnittstellen für die horizontale und vertikale
Vernetzung realisieren. Mit dem Software-Baustein WebConnector verbindet Bosch Rexroth beispielsweise
die Steuerung mit dem Internet, quasi als „Universaldolmetscher“ zwischen Web- und Automatisierungswelt.
Zusätzlich bindet das i4.0 Upgrade Kit auch bestehende Stationen und Maschinen
wirtschaftlich in vernetzte Umgebungen ein.
Mit der Kommunikationsschnittstelle WebConnector baut
Bosch Rexroth eine technologische Brücke zwischen der
Welt der Automatisierung und dem Internet der Dinge und Dienste
(IoT). Dank des Software-Bausteins im Open-Core-Engineering-Portfolio
lassen sich ohne tiefergehende Kenntnisse der Automatisierungstechnik
Web-Anwendungen für neue Geschäftsmodelle entwickeln.
Endanwender und Maschinenhersteller kommen so schnell
und kosteneffizient zu zeitgemäßen Human-Machine-Interfaces für
mobile und stationäre Endgeräte sowie Smart Services. Darüber hinaus
können Prozessdaten in der Cloud gesichert, analysiert und für
die Prozessoptimierung oder für Service-Zwecke eingesetzt werden.
Die Kommunikationsschnittstelle versetzt eine Web-App in die
Lage, Steuerungsdaten, Achspositionen, SPS-Informationen, Diagnosen
oder Bearbeitungsstände schnell und sicher aus Maschinen
und Anlagen abzufragen und diese auf einem HMI zu visualisieren
oder in einer Datenbank auswerten. So lassen sich beispielsweise
vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) und weitere
Service-Konzepte entwickeln.
Der plattformunabhängig in Java programmierte WebConnector ist
auf allen Endgeräten nutzbar, auf denen ein Java Runtime Environment
(JRE) installiert ist. Das kann sowohl eine IndraControl-XM-
Steuerung oder ein HMI-Gerät von Rexroth sein, als auch ein
Embedded System wie der Raspberry Pi oder ein beliebiger PC mit
Linux, Mac oder Windows.
Offene Standards bevorzugt
Zur Kommunikation mit Cloud-Diensten, Smart Devices und anderen
HMI-Geräten nutzt der WebConnector den etablierten Web-
Standard HTML5 und das darin enthaltene WebSocket-Protokoll.
Die Automatisierungsseite spricht der WebConnector wahlweise
mit der in Rexroth-Steuerungen und -Antrieben integrierten Schnittstellentechnologie
Open Core Interface an oder über den Industrie-
4.0-Standard OPC UA. Anzeige und Bedienung der Web-Apps erfolgen
über einen üblichen HTML5-fähigen Web-Browser. Den Programmierern
stehen für die Web Applikation neben HTML5 und
CSS eine Schnittstelle zur Anbindung von Node.js-Anwendungen
wie beispielsweise Node RED zur Verfügung.
Für eine Ethernet-basierte M2M-Kommunikation und automatische
Benachrichtigungen an prozessverantwortliche Personen beinhaltet
48 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

INDUSTRIE 4.0
ANWENDUNG
Die interaktive Kommunikationsplattform
ActiveCockpit erlaubt Werkern
sowie Werkleitung den Zugriff auf die
geiche Datenbasis in Echtzeit und
kann auf diese Weise dabei unterstützen,
die Produktionseffizienz
zu steigern
Kontakt
INFO
Bosch Rexroth AG
Lohr am Main
Tel. +49 9352/18-0
www.boschrexroth.de
Ein Showcase zum Thema Industrie 4.0 ist
erreichbar unter:
http://t1p.de/sn7u
Über den WebConnector und die Nutzung etablierter Standards wie
HTML5 und OPC UA sowie das Open Core Interface lassen sich Steuerungen
mit dem Internet verbinden und auf diese Weise Smart Devices und
Cloud-Dienste zur Umsetzung neuer Geschäftsmodelle nutzen
Bild: Bosch Rexroth
der WebConnector einen MQTT-Broker (Message Queue Telemetry
Transport). Dank der Unterstützung des kompakten Datenformats
JSON (JavaScript Object Notation) eignet sich der WebConnector
last but not least als „Daten-Gateway“ zur Cloud- oder Datenbank -
anbindung. So lässt sich die dokumentenorientierte Open-Source-
Datenbank mongoDB für Smart Services verwenden oder die
Cloud-Software Oracle Stream Explorer zur Analyse von Real-Time-
Daten. Darüber lassen sich Maschinen- und Anlagenzustände standortübergreifend
überwachen und vergleichen.
Verknüpfung neuer und bestehender Anlagen
Mit dem i4.0-Upgrade Kit können Anlagenhersteller übrigens nachträglich
auch bislang nicht kommunikationsfähige Module und Stationen
vernetzen. Die Kits erfassen mit eigener Sensorik Ereignisse
und Betriebszustände und geben sie an übergeordnete Systeme
weiter. Damit lassen sich Bestandsanlagen auch in Industrie-
4.0-Umgebungen einsetzen und so die notwendigen Investitionskosten
deutlich verringern.
Digitale Assistenzsysteme unterstützen zudem die Menschen in
der Produktion. So führt die Systemlösung ActiveAssist die Mitarbeiter
mit individuell aufbereiteten Arbeitsanweisungen durch den
Arbeitsprozess, kennzeichnet die zu verwendenden Bauteile und
markiert ihre Einbauposition am Werkstück. Sensorik und digitale
Assistenzsysteme des ActiveAssist sind modular konfigurier- und erweiterbar.
Die Kommunikationsplattform ActiveCockpit erfasst und
analysiert alle relevanten Daten der Industrie-4.0-fähigen Multiproduktlinien.
Die Auswertung und Visualisierung in Echtzeit gibt wichtige
Hinweise für das Störungsmanagement und die kontinuierliche
Prozessverbesserung.
co
Nach Informationen von Bosch Rexroth, Lohr am Main
i4.0 Upgrade Kit
PLUS
Das Kit bindet bestehende Anlagen ohne ausreichende Connectivity
an die Industrie-4.0-Topologien an. Somit können
auch diese automatisiert in übergeordneten Systemen verarbeitet
und für Condition Monitoring und Data Mining verwendet
werden. Die Implementierung kann ohne Veränderung
der bestehenden Automatisierungslösung erfolgen. Die
Konfiguration des i4.0 Upgrade Kit erfolgt web-basiert und
erfordert keine spezielle Programmierung. Vorteile sind:
• Anbindung von Bestandsmaschinen und abgeschlossenen
Systemen an übergeordnete Systeme ohne Veränderung der
bestehenden Automatisierungslösung
• Plug&Produce
• webbasierte Konfiguration und somit stark reduzierte
Inbetriebnahmezeiten (keine SPS notwendig).
• Connectivity für i4.0-Sensorlösungen
• Kombination aus moderner IT-Architektur und SPS-Welt
• modularar Aufbau
Auf diese Weise lassen sich Wettbewerbsvorteile realisieren
wie die einfache Integration in überlagerte Systeme, die
webbasierte Konfiguration, die Anbindung von Sensorik unter
anderem über IO-Link, Bluetooth Low Energy und USB
sowie kurze Inbetriebnahmezeiten und die Unterstützung der
SPS- und IT-Welt.
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 49

ANWENDUNG
INDUSTRIE 4.0
Mit Hilfe intelligenter
Systeme sollen
Anlagen effizient
weiter laufen und
müssen flexibel
umzubauen sein –
möglich wird das
mit dem Konzept
eines Connected
Enterprise
Bild: everythingpossible/Fotolia.com
Blick über den Atlantik: Die Rolle von Smart Manufacturing und „Industry 4.0“ in den USA
Amerikaner treiben die
industrielle Digitalisierung voran
Allzu leicht wird bei der häufig national oder allenfalls europäisch geführten Diskussion rund um
Industrie 4.0 vergessen, dass es rund um den Globus vergleichbare Gedankenspiele gibt. Die Amerikaner
etwa haben mit dem Industrial Internet Consortium (IIC) einen wichtigen Impulsgeber ins Spiel
gebracht, dessen Fokus weit über die Fertigungsindustrie hinaus reicht. Deshalb lohnt ein Blick über
den Atlantik auf die USA, 2016 auch das Partnerland der Hannover Messe.
Gestartet als Initiative der deutschen Bundesregierung und Industrie
ist es mittlerweile das globale Thema schlechthin. Die
Rede ist von Industrie 4.0. Nicht überall wird das – zugegeben clevere
– deutsche Schlagwort verwendet, doch weltweit hat man das
Potenzial einer vernetzen Industrie erkannt. Beeindruckender Beleg
für die Internationalität des Themas ist die Hannover Messe. Diese
hat Industrie 4.0 bereits seit einigen Jahren im Fokus und auch 2016
beschäftigte sie sich unter dem Leitthema „Integrated Industry –
Discover Solutions“ damit. Unter diesem Motto wurden Technologien
für die Digitalisierung von Fabriken und Energiesystemen gezeigt.
Anderes als in den Jahren zuvor verdrängte diesmal auch die
Praxis die Theorie, wie Messechef Dr. Jochen Köckler bereits im Vorfeld
erläuterte, als er auf die mehr als 100 konkreten Anwendungsbeispiele
für Industrie 4.0 auf der Messe verwies. Passenderweise
waren die USA in diesem Jahr Partnerland der Messe. Auch Präsident
Barack Obama positionierte die Vereinigten Staaten in Hannover
als wichtigen Anbieter von Industrie-4.0-Technologien. Denn neben
Deutschland zählen die Amerikaner zu den Hauptreibern der industriellen
Digitalisierung.
Verschiedene Namen oder verschiedene Ansätze
Das Thema ist also wichtig – da sind sich die Experten einig. Doch
gibt es weltweit tatsächlich einen gemeinsamen Nenner in Sachen
Industrie 4.0? Während die Deutschen über Industrie 4.0 reden,
nennen es die Franzosen „Usine du futur“, die Chinesen haben ihr
Programm „Made in China 2025“, in Japan spricht man von einer „Industrial
Value Chain Initiative“ und die USA verwenden gleich mehrere
Begriffe wie „Internet of Things“ (IoT), „Smart Manufacturing“
oder „Factories of the Future“ und haben die entsprechenden Programme
und Initiativen wie das Industrial Internet Consortium (IIC).
Die Frage die sich dabei stellt, ist: Handelt es sich hier einfach um
verschiedene Bezeichnungen für die gleiche Sache oder unterscheiden
sich die Ansätze voneinander? Auch vor diesem Hintergrund
lohnt die Beschäftigung mit dem diesjährigen Partnerland der Hannover
Messe, den USA.
„Der rein technologische Aspekt von IoT wird in den US-Industriegremien
sicherlich ähnlich dem von Industrie 4.0 aufgefasst“, meint
Siegfried Schwering, Business Development Manager bei Schneider
Electric Deutschland. Allerdings beziehe Industrie 4.0 in Deutschland
ein wesentlich breiteres Spektrum ein, bei dem auch politische
Belange eine entscheidende Rolle spielen. So beschäftigt sich Industrie
4.0 laut Schwering auch mit der einhergehenden Veränderung
50 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

INDUSTRIE 4.0
ANWENDUNG
des Arbeitsmarktes und den rechtlichen Fragen. Für seinen Kollegen
Dr. Bernhard Quendt, CTO der Siemens-Division Digital Factory in
Nürnberg, besteht der Unterschied darin, dass die deutsche Plattform
Industrie 4.0 den Schwerpunkt auf die Digitalisierung der produzierenden
Industrie als Teil des Internet of the Things legt, „während
das IIC weiter und allgemeiner gefasst ist, etwa auch die Branchen
Medizin, Energie und Verkehrswesen adressiert“. In Deutschland
werde dagegen das Thema vor allem durch Regierung und Verbände
getrieben.
Die deutsche Bundesregierung fördert laut Quendt Industrie 4.0 aktiv,
unter anderem mit Projekten zu Autonomie, Produktionstechnologien,
Smart Data/Smart Services oder IT Security. „In diesen für
die Digitalisierung entscheidenden Themen besteht nach wie vor hoher
Forschungsbedarf. Die Anstrengungen zur Stärkung von Forschung
und Innovation dürfen daher nicht nachlassen, damit
Deutschland und Europa nicht hinter andere Regionen zurückfallen“,
verdeutlicht der Siemens-Manager. In den USA werde das Thema
vor allem durch Konsortien von Firmen getrieben, wie dem IIC oder
der Smart Manufacturing Leadership Coalition.
Kai Bergemann, EMEA Product Manager Software bei Rockwell Automation,
sieht dagegen eher Gemeinsamkeiten: „Sowohl Industrie
4.0 als auch das Industrial Internet of Things haben die smarte Fabrik
als Ziel. Grundgedanke ist dabei die Bereitstellung von Daten
und Informationen in Echtzeit zur schnellen Entscheidungsfindung.“
Nach den Phasen der mechanischen und elektrischen Industrialisierung
sowie der Automatisierung stehe heute eine performante und
flexible Produktion im Fokus, die bei gleicher Effektivität eine individuelle
Produktgestaltung (Losgröße 1) ermöglichen soll. „Es geht
um Wettbewerbsvorteile und stärkere Kundenbindung, ohne dabei
Produktionsleistung einzubüßen. Mit Hilfe intelligenter Systeme sollen
Anlagen effizient weiterlaufen und müssen flexibel umzubauen
sein“, erläutert er. Eine Strategie, dies umzusetzen, biete das Konzept
„The Connected Enterprise“ von Rockwell Automation.
Die Experten sehen also sowohl Unterschiede und als auch Gemeinsamkeiten.
Grundsätzlich geht es aber auf beiden Seiten des
Atlantiks um die Digitalisierung der Industrie und die autonome
smarte Fabrik. Zudem stehen sowohl beim US-amerikanischen als
auch beim deutschen Ansatz Kommunikation und Standardisierung
Prof. Dr. Detlef Zühlke, Wissenschaftlicher
Direktor Innovative
Fabriksysteme am Deutschen
Forschungszentrum für Künst -
liche Intelligenz
Kai Bergemann, EMEA Product
Manager Software bei Rockwell
Automation
Bild: SmartFactoryKL
„Die deutschen
Firmen wissen sehr
wohl um die Schlagkraft
der amerikanischen
Industrie und
die Bedeutung des
US-Marktes.“
Bild: Rockwell Automation
„Sowohl
Industrie 4.0 als
auch das Indus trial
Internet of Things
haben die smarte
Fabrik als Ziel.“
Auch Prof. Dr. Detlef Zühlke, Wissenschaftlicher Direktor Innovative
Fabriksysteme am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz
(DFKI) in Kaiserslautern, beobachtet Unterschiede: „Diese
Unterscheidung rührt aus der stärker IT-geprägten Sicht der Amerikaner
her. Industrieproduktion ist seit vielen Jahrzehnten in den
USA reduziert worden, alles musste noch billiger werden und das
konnte man am besten mit der Verlagerung der Produktion in Billiglohnländer
erreichen. Die USA sind hingegen führend in der Anwendung
von IT-Systemen“. Besonders deutlich werde das beim Industrial
Internet Consortium: nur eines der fünf Gründungsmitglieder
ist ein Produktionsunternehmen mit Maschinenbau, nämlich GE General
Electric. Die anderen vier – Cisco, AT&T, Intel und IBM – würden
aus dem IT-Bereich kommen. „Und diese“, so Zühlke, „sehen
das Thema eher breiter unter dem Begriff Internet of Things oder Internet
of Everything.“ Und da man sehr wohl wisse, dass das eher
Consumer-getriebene Internet für Industriesteuerungsaufgaben
nicht optimal geeignet sei, arbeite man an einem Industrial Internet,
das zwar dem Wissenschaftler zufolge voll kompatibel zum Ethernet-Standard
sein wird, aber zusätzlich Features wie Nachrichtenpriorisierung
oder softwaredefinierte Netzwerkkonfiguration erlauben
wird, um die speziellen Anforderungen des industriellen Einsatzes
besser abzudecken.
im Mittelpunkt. So müssen Maschinen, Systeme und Komponenten
über alle Fertigungsebenen miteinander kommunizieren können,
wenn die vernetzte Produktion Realität werden soll. Und dafür wiederum
braucht es einheitliche Kommunikationsprotokolle. Das hat
die Industrie erkannt und arbeitet an gemeinsamen Standards.
Doch mehr noch, auch die einschlägigen Gremien in den USA und
Deutschland kooperieren längst miteinander. So sind deutsche und
europäische Unternehmen Mitglied in US-Konsortien und -Programmen
wie dem Industrial Internet Consortium oder dem Advanced-
Manufacturing-Partnership-2.0-Programm. Umgekehrt beteiligen
sich auch amerikanischen Firmen an deutschen Programmen wie
etwa der Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.
„Die deutschen Firmen wissen sehr wohl um die Schlagkraft der
amerikanischen Industrie und die Bedeutung des US-Marktes“, betont
etwa Professor Zühlke. „Deswegen engagieren sie sich in den
großen amerikanischen Initiativen.“ Umgekehrt würden sich US-Unternehmen
an deutschen Initiativen beteiligen, denn auch sie wüssten
die Stärke der deutschen Industrie im Bereich der Produktion zu
schätzen. „So sind neun von 46 Mitgliedern unserer Technologie-Initiative
SmartFactory KL e.V. US-basierte Unternehmen. Davon mit
Cisco und IBM gleich zwei der ‚Big Five‘ des IIC“, nennt er zwei
Beispiele.
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 51

ANWENDUNG
INDUSTRIE 4.0
Nicht nur die Unternehmen in Deutschland und den USA arbeiten
übrigens in den diversen Initiativen zusammen, sondern auch die
Gremien selbst. So vereinbarten die Plattform Industrie 4.0 und das
Industrial Internet Consortium Anfang März bei einem Treffen in Zürich
eine Kooperation. Dabei wurde das Zusammenspiel der beiden
Architekturmodelle RAMI (Referenzarchitekturmodel für Industrie
4.0) und IIRA (Industrial Internet Referenzarchitektur) erörtert, um
eine künftige Interoperabilität der Systeme sicherzustellen. Zudem
werden die beiden Initiativen bei der Standardisierung kooperieren
und gemeinsame Testumgebungen nutzen. Das Züricher Treffen
wurde durch Bosch und SAP, die jeweils Mitglieder in den Lenkungsgremien
beider Organisationen sind, initiiert.
Unternehmen arbeiten weltweit zusammen
Auf Unternehmensebene wird ebenfalls bereits intensiv zusammengearbeitet.
„Siemens engagiert sich in für den Geschäftserfolg
relevanten Initiativen– sowohl aus technischer als auch aus geographischer
Sicht“, betont CTO Quendt. Als internationales Unternehmen
beteilige Siemens sich sowohl beim IIC als auch an Initiativen
Dr. Bernhard Quendt, CTO der
Siemens-Division Digital Factory
Siegfried Schwering, Business
Development Manager bei
Schneider Electric Deutschland
Bild: Siemens
„Als internationales
Unternehmen beteiligt
Siemens sich
sowohl beim IIC als
auch an Initiativen
wie „Industrie 4.0“
oder anderen
Konsortien.“
Bild: Schneider Electric
„Mit dem
deutschen Ansatz
wird eine vollständige
und integrierte
Industrie 4.0
entwickelt.“
Deshalb arbeiten die Unternehmen auch nicht nur notgedrungen zusammen,
sondern die Kooperation funktioniert gut. „Das globale Informationszeitalter
hat nicht nur begonnen, wir befinden uns mitten
drin. Jetzt geht es darum, gemeinsam den richtigen Weg für einen
ganzen Industriezweig einzuschlagen und im Interesse unserer Kunden
Ansätze und Standards zu schaffen“, sagt Bergemann. Das funktioniere
nur mit einem kooperativen Ansatz. Wenn dieser Rahmen
dann gesteckt sei, werde es natürlich auch weiterhin Unterscheidungsmerkmale
zwischen den Anbietern geben. Diesen Aspekt betont
auch Siegfried Schwering von Schneider Electric: „Natürlich
sind es meist Wettbewerber, die in Gremien auf Augenhöhe kooperieren.
Das funktioniert gut, da national in einem einheitlichen
Marktumfeld agiert wird.“ Ein Beispiel dafür sei der ZVEI: Hier arbeite
Schneider Electric mit deutschen Konzernen aber auch internationalen
Unternehmen in verschiedenen Arbeitskreisen zusammen.
Auch Dr. Bernhard Quendt von Siemens gibt sich kooperationswillig.
„Hier sehe ich keinen grundsätzlichen Unterschied zu zahlreichen
anderen Gremien, in denen wir uns seit vielen Jahren auf internationaler
Ebene und gemeinsam mit anderen Unternehmen engawie
„Industrie 4.0“ oder anderen Konsortien. „Bei der neu gegründeten
Plattform Industrie 4.0 haben wir zudem eine leitende Rolle
übernommen“, so Quendt. Die Vielfalt der Ansätze der unterschiedlichen
Initiativen sei in vielerlei Hinsicht befruchtend. Zum Beispiel
könne die grenzüberschreitende Verständigung zwischen den Initiativen
den Weg zu globalen Sichtweisen und Standards erheblich
verkürzen. Auch Schneider Electric ist als international tätiges Unternehmen
Mitglied in verschiedenen Gremien der wichtigsten Industrienationen.
„Und auch amerikanische Firmen sind, nicht nur
durch deutsche Zukäufe, durchaus in deutschen Gremien vertreten“,
ergänzt Schneider-Electric-Manager Schwering. Nur durch die
Teilnahme an den relevanten Organisationen können Firmen laut
Schwering im internationalen Wettbewerb bestehen. Über diese
Gremien ließen sich Märkte mit ihren Ausprägungen verstehen und
eigene Interessen in Normungen und Gesetzgebungen einbringen.
Kai Bergemann von Rockwell Automation bestätigt solche Erkenntnisse
quasi aus amerikanischer Sicht. „Auf globaler Ebene sind wir
in verschiedenen Gremien aktiv und beteiligen uns an internationalen
Initiativen. Dort finden wichtige Diskussionen zur Definition von
Standards rund um Smart Manufacturing statt“, erklärt er. Zudem
würden sich globale Anbieter in Industriekonsortien mit der gemeinsamen
technologischen Weiterentwicklung beschäftigen.
gieren, etwa bei Profibus & Profinet International (PI) oder in der
OPC Foundation“, meint er. Der Smart Factory-Experte Zühlke sieht
die bisherige weltweite Zusammenarbeit ebenfalls positiv. „Momentan
funktioniert die Zusammenarbeit noch sehr gut, weil man
sich noch in einer vorwettbewerblichen Phase befindet und das miteinander
Lernen als wichtiger als das Konkurrenzdenken gesehen
wird.“ Aber das werde sich ändern, sobald man näher an Produkte
und Märkte komme. „Man muss aber auch verstehen, dass Industrie
4.0 ein Netzwerkthema ist. Ein einzelnes Unternehmen kann
hier wenig ausrichten. Erst wenn sich ein Netzwerk aus Lieferanten
bildet, die zueinander kompatible Produkte auf der Basis von Standards
anbieten, wird man die Voraussetzung für einen wirtschaftlichen
Erfolg schaffen“, so der DFKI-Forschungsbereichsleiter.
Die deutsche Wirtschaft sieht sich gern als „Erfinder“ von Industrie
4.0. Angesichts des wachsenden internationalen Interesses an einer
vernetzen, autonomen Fertigung sehen Kritiker hierzulande allerdings
schon wieder die Felle davon schwimmen und befürchten,
dass Deutschland beim Thema Industrie 4.0 unter anderem von den
USA abgehängt wird. Auch Professor Zühlke sieht das durchaus kritisch:
„In Deutschland liebt man Gründlichkeit und die braucht seine
Zeit. In den USA geht man deutlich pragmatischer an Lösungen heran
und ist damit wesentlich schneller in der Umsetzung. In einer
52 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

INDUSTRIE 4.0
ANWENDUNG
Serie Industrie 4.0
international
PLUS
Maschinen, Systeme und Komponenten müssen über alle Fertigungs -
ebenen mit- und untereinander kommunizieren können, wenn die
vernetzte Produktion Realität werden soll
Bild: DFKI
„Industrie 4.0 im globalen Kontext“ nennt sich eine Serie
unserer Schwesterzeitschrift elektro AUTOMATION, in der beleuchtet
wird, wie man international die Industrie-4.0-Diskussion sieht
und welche vergleich baren Konzepte es dort gibt. Den Auftakt machte
dort der hier wiedergegebene Beitrag zu den USA; erschienen ist zudem
in Ausgabe 7-8/2016 bereits der Beitrag zu den Ansätzen unserer französischen
Nachbarn mit dem Titel „Digitale Zukunft á la Française“ (S. 18
ff). Im Fokus stehen nachfolgend aber auch andere Länder in Europa und
Asien wie Großbritannien, China, Indien und Japan.
Wenn Sie keine dieser Ausgaben verpassen wollen, senden Sie
uns eine E-Mail mit dem Stichwort „Serie international“ und Ihrer
Adresse an:
kem.redaktion@konradin.de
solch hochdynamischen Welt der Veränderungen spielt die Zeit aber
eine entscheidende Rolle. Und hier können wir noch von den USA
lernen.“ Zudem seien die amerikanischen Unternehmen deutlich
stärker auf Geschäftsmodelle trainiert. Und gerade hier werde es
durch die Datendominanz neuer Lösungen zu umbruchartigen Veränderungen
kommen. „Auf der anderen Seite sollte man aber auch
die Schwächen der Amerikaner sehen und die liegen im Mangel an
Facharbeitern. Nachdem man über Jahrzehnte die Produktion ins
Ausland verlagert und die Facharbeiter zu Pizzaboten ‚umgeschult‘
hat, wird der nun erforderliche Bedarf nur sehr langsam zu generieren
sein“, betont er. Aber: Betrachte man die Stärken und Schwächen
der deutschen und amerikanischen Seite, so ergänze man sich
eigentlich eher als das man konkurriere. „Und das könnte eine gute
Chance für die deutsche Industrie sein, die ja leider auf der europäischen
Ebene bislang nur sehr zögerlich Unterstützer für Industrie
4.0 findet“, so sein Fazit.
Kontakt
Deutsches Forschungszentrum
für Künstliche Intelligenz (DFKI)
GmbH
Kaiserslautern
Tel. +49 631/20575-3400
www.dfki.de/ifs
Rockwell Automation
Düsseldorf
Tel. +49 211/41553-0
www.rockwellautomation.de
Siemens AG
Nürnberg
Tel. +49 911/895-0
www.siemens.com
Schneider Electric
Ratingen
Tel. +49 2102/404-0
www.schneider-electric.com
INFO
Grundstimmung ist positiv
Auch Siemens-Manager Quendt ist optimistisch und meint: „Die
Grundstimmung in Deutschland ist überaus positiv – von Mittelstand
über beratende Unternehmen bis zu den großen Anwenderfirmen.
Dazu kommt, dass es schon konkrete Beispiele gibt, die große
Produktivitätsfortschritte nachweisen. Diese belegen, dass es sich
lohnt, in Industrie 4.0 einzusteigen.“ Aus seiner Sicht würden aber
Unternehmen, insbesondere der Mittelstand, zu zögerlich agieren.
„Ich empfehle jetzt zu starten und nicht zu warten, bis der Wettbewerb
zum Handeln zwingt. Dabei ist klar, dass kein Unternehmen
seine gesamte Software und IT-Infrastruktur von heute auf morgen
erneuern kann“, verdeutlicht er. Es werde darauf ankommen, an der
richtigen Stelle zu beginnen und durch ein vorausschauendes Migrationsprogramm
die notwendige Transformation auch wirtschaftlich
tragbar zu gestalten. Vorteile bringe dabei oft schon ein erster digitaler
Schritt, zum Beispiel die Einführung eines gemeinsamen Daten-
Backbones wie etwa der Siemens-Lösung Teamcenter. Business
Development Manager Schwering von Schneider Electric sieht
ebenfalls, „dass in den USA eine schnellere Dynamik entsteht. Dennoch
muss beachtet werden, dass mit dem deutschen Ansatz eine
vollständige und integrierte Industrie 4.0 entwickelt wird“. Außerdem
würden deutsche Unternehmen Unterstützung auf politscher
Ebene erhalten, beispielsweise durch die ‚Digitale Agenda 2014 -
2017‘, die für Rechts- und Datensicherheit sorgt. „Prinzipiell“, ist er
sicher, „lässt sich sagen, dass in Deutschland entwickelte digitale
Normen und Standards das Potenzial für internationalen Erfolg haben.“
Normen und Standards misst auch Produktmanager Bergemann
von Rockwell Automation große Bedeutung zu. „Der Erfolg
von Industrie 4.0 wird sich daran messen lassen, wie sich Deutschland
bezüglich der Definition von Standards positioniert und wie flexibel
man auf die anderen Initiativen reagiert“, ist er überzeugt.
Deutschland und die USA sind also auf dem Weg in das Industrie-4.0-Zeitalter
– wie immer die Protagonisten die Digitalisierung
der Produktion letztendlich auch nennen mögen.
Der Autor:
Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur,
KEM Konstruktion
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 53

ANWENDUNG
INDUSTRIE 4.0
Bild: Rockwell Automation
Nur mit den richtigen
Informationen
lassen sich Flexibilität,
Agilität, Leistung
und Effizienz
einer Produktion
verbessern
Connected-Enterprise-Konzept als flexible Industrie-4.0-Lösung
So profitiert auch der Mittelstand
Viele kleine und mitteständische Unternehmen (KMUs) kommen hinsichtlich Industrie 4.0, intelligenter
Fertigung und neuen Produktionsmöglichkeiten zu dem Schluss: „Alles schön und gut für Großkonzerne,
aber für mein Unternehmen wohl unerreichbar.“ Der Connected-Enterprise-Ansatz von Rockwell
Automation eignet sich jedoch auch für diese Unternehmen.
Die Automatisierungsanbieter sind an dieser Fehleinschätzung
nicht ganz unbeteiligt. Gerne wird das große Ganze gesehen
und die Ergebnisse, die sich bei multinationalen Konzernen erzielen
lassen. Das Connected-Enterprise-Konzept von Rockwell Automation
bietet KMUs aber dieselben – wenn nicht sogar mehr – Vorteile,
sodass sie durchaus mit den Großunternehmen Schritt halten können.
Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der
Lieferketten, die Produktivität und die Flexibilität auch hinsichtlich
unterschiedlicher Kundenanforderungen.
Konzept versus Anwendung
Der Begriff Industrie 4.0 wurde in Deutschland geprägt, doch das
zugrunde liegende Konzept ist auch in anderen Ländern bekannt.
Andere Initiativen – wie Smart Manufacturing in den USA, L’industrie
du future in Frankreich oder Manufacturing 3.0 in Südkorea – behandeln
im Wesentlichen dasselbe Thema. Es geht um die Fertigung
im Zeitalter des Industrial Internet of Things (IIoT).
Die Zukunft der Produktion basiert auf Konnektivität, auf der Anbindung
an das Internet und cloudbasierte Systeme mithilfe der Unter-
nehmens-IT sowie von Netzwerken auf Anlagenebene. Daraus resultieren
mehr Effizienz und Produktivität. Gleichzeitig bereitet man
sich auf die Anforderungen zukünftiger Fertigungsumgebungen vor.
Die meisten Hersteller können dieses Konzept in ihre bestehenden
Systeme und Produktionspläne ohne viel Arbeits- oder Kostenaufwand
integrieren.
Beim Connected-Enterprise-Ansatz von Rockwell Automation geht
es darum, die Menschen und Prozesse in der Fertigung zu vernetzen,
um Daten miteinander abzustimmen und besser zu nutzen. Es
liefert die Grundlage zur Kommunikation zwischen internetfähigen
Geräten mit MES-Lösungen und sorgt auf diese Weise für mehr
Transparenz. Die Produktionstechnologie (OT) lässt sich damit nahtlos
in die Informationstechnologie (IT) eines Unternehmens einbinden,
wodurch die erfassten, verarbeiteten und aufbereiteten Daten
optimal ausgewertet werden können.
Menschen und Verfahren im Einklang
Die Basis fundierter Entscheidungen ist Business Intelligence (BI).
Nur mit den richtigen Informationen lassen sich Flexibilität, Agilität,
Leistung und Effizienz verbessern. Hierfür müssen die Daten von
Lagerbeständen, Rohmaterialien, Lieferketten und Anlagen vernetzt,
miteinander in Kontext gesetzt, verglichen und entsprechend
54 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

INDUSTRIE 4.0
ANWENDUNG
Bild: Rockwell Automation
Bild: Rockwell Automation
Der Connected-Enterprise-Ansatz von Rockwell Automation eignet sich
auch für Bäckereibetriebe
Für jedes Produkt kann ein erweiterter Lebenszyklusbericht für
die Zutaten abgerufen werden
dargestellt werden, damit aus Daten sinnvolle Informationen entstehen.
Diese Visualisierung muss entsprechend der unterschiedlichen
Beteiligten individualisierbar sein. Das Wartungspersonal benötigt
beispielsweise einen anderen Datenüberblick als der Produktionsleiter.
Das wird an einem Beispiel deutlich: Ein Kekshersteller möchte in
seiner Produktion das Konzept des Connected Enterprise umsetzen.
Das Connected Enterprise dieses Unternehmens umfasst drei
Anlagen zur Herstellung von drei unterschiedlichen Keksen. Der Beispiel-Tag
beginnt mit einer Produktionsbesprechung um 08:00 Uhr,
um 11:00 Uhr folgt eine Qualitätsbeurteilung und um 14:00 Uhr
kommt das Team zu einer Besprechung der Vorschläge zur ständigen
Verbesserung zusammen.
8:00 Uhr: Produktionsbesprechung
Für die heutige Produktionsbesprechung stehen zwei Themen an:
• Wie lässt sich ein Eilauftrag abarbeiten, der für das Unternehmen
sehr gewinnbringend wäre?
• Wie ist ein Datenvergleich hinsichtlich der Gesamtanlageneffektivität
(OEE) von Maschinen, Ertrag und Energieverbrauch der drei
Anlagen realisierbar?
Der Eilauftrag erhöht die übliche Produktionsmenge um 20.000 zusätzliche
Kekspackungen. Darüber hinaus möchte der Kunde ein
neues Rezept und eine eigene Verpackung verwenden – und das alles
natürlich schnellstmöglich. Der Bäckerei liegen dazu Echtzeit-Informationen
über Betriebsvorgänge einschließlich der Leistung der
einzelnen Anlagen vor. Außerdem hat der Kekshersteller einen erweiterten
Einblick in die Lieferkette. Als der Eilauftrag eingeht, hat
die Bäckerei einen umfassenden Überblick über alle Anlagen und
kann die Produktionsaufträge an den Anlagen umverteilen und so
für eine maximale Auslastung sorgen. Schnell findet der Bäcker die
Anlage, die über die geeignete Kapazität verfügt, um die Kekse
schnellstmöglich zu produzieren.
Die Bearbeitung der Eilbestellung ist in einem Connected Enterprise
sehr einfach. Während die Bestellung über das Auftragserfassungs-System
eingeht, werden gleichzeitig Rezept sowie Verpackungsvorgaben
über das Produktionssystem bereitgestellt. Bestellnummer,
Rezept und Arbeitsanweisungen werden direkt in die
Auftragsverarbeitung eingespeist. Hier werden die neuen Zutateneinträge
automatisch für die Anlagen und rollenspezifischen Anweisungen
aufgeschlüsselt und anschließend an die angeschlossenen
Maschinen, Geräte, Sensoren, Steuerungen und Bedienerterminals
übertragen.
„Jede Anlage kann auch in
kleinem Umfang aufgerüstet werden,
wenn beispielsweise Komponenten
ausgetauscht werden“
In der eigentlichen Fertigung werden weitere Vorteile dieser Konnektivität
deutlich. Dabei zeigen sich auch die Vorzüge der Zusammenarbeit
von Rockwell Automation und Cisco, auf dessen Vernetzungsexpertise
der Connected-Enterprise-Ansatz basiert. Durch die
Verschmelzung von Informations- und Produktionstechnik stellen
die Unternehmen Netzwerkplattformen und -Architekturen sowie
einen Designleitfaden für unternehmensweites Internet bereit. Dieser
Leitfaden unterstützt Hersteller dabei, das Konzept des Connected
Enterprise umsetzen, eine funktionsübergreifende Interoperabilität
zwischen den Geschäftsbereichen herzustellen und sämtliche
Aufgaben des Unternehmens hinsichtlich Produktion, Lieferkette
und Wartung transparent zu gestalten.
Die Bediener an den Maschinen arbeiten heute mit Tablets, die sie
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 55

ANWENDUNG
INDUSTRIE 4.0
Die Bediener an den Maschinen
arbeiten heute mit Tablets, die sie
an jeder Station der Anlage einsetzen
können
Gerät ausgewertet und darauf basierend Best
Practices entwickelt werden – etwa für einen optimalen
Energieverbrauch.
an jeder Station der Anlage einsetzen können, sodass mehr Arbeitsschritte
in geringerer Zeit möglich sind. Jede Zutat wird bei Ankunft
im System erfasst und kann über den gesamten Fertigungsprozess
hinweg verfolgt werden, wobei die Dokumentation automatisch aktualisiert
wird. Das System erfasst Qualitätsprobleme und zeigt diese
entsprechend an. Außerdem lässt sich festlegen, wo die einzelnen
Zutaten gelagert werden. So wird Abfall reduziert und die Qualität
des Endproduktes sichergestellt. Die Bediener haben dabei die
Möglichkeit, sich individuelle Dashboards und Bediendisplays anzeigen
zu lassen. Auf diese Weise erhalten sie rechtzeitig relevante Anweisungen
oder Informationen, um Fehler zu vermeiden und die
Produktionsphasen basierend auf ihren Rollen und Verantwortlichkeiten
genau zu überwachen und zu steuern.
In der Anlage selbst kommen intelligente Sensoren zum Einsatz, die
erkennen, wenn die Maschinen langsamer oder schneller werden.
Das System nimmt dann automatisch Anpassungen vor, um einen
reibungslosen Produktionsablauf zu gewährleisten und Engpässe zu
vermeiden. Die Maschinen können sich in Zukunft selbst koordinieren,
z.B. selbstständig mit fahrerlosen Transportfahrzeugen die richtigen
Zutaten zum richtigen Zeitpunkt der richtigen Station zuführen.
Jede Zutat lässt sich während des gesamten Ablaufs anhand eines
RFID- oder Barcode-Systems nachverfolgen und somit ein vollständiger
Lebenszyklus der einzelnen, der zusammengemischten
sowie der verbrauchten und verarbeiteten Zutaten erstellen.
Der zweite Punkt der Tagesordnung ist, einen Datenvergleich hinsichtlich
der Gesamtanlageneffektivität von Maschinen, Ertrag und
Energieverbrauch der drei Anlagen zu erstellen. Das Unternehmen
kann dazu anhand der umfassenden Einsicht in den Prozess die Effizienz
grundlegend verbessern. Da die drei Anlagen miteinander vernetzt
sind, ist ein anlagenübergreifender Leistungsvergleich möglich.
Darüber hinaus lassen sich Probleme in einer Anlage frühzeitig
erkennen. Außerdem kann die Lieferkette optimiert werden, was
höhere Erträge für die Hersteller bei niedrigeren Gesamtbetriebskosten
bedeutet. Zu guter Letzt kann die Leistung für jedes einzelne
11:00 Uhr: Qualitätsbeurteilung
In der Qualitätsbeurteilung wird besprochen, wie
sich im Rahmen eines Connected Enterprises ein
Krisenszenario im Falle kontaminierter Zutaten vermeiden
lässt. So entdeckt das Labor beispielsweise
bei der Qualitätsprüfung vor Ort Salmonellen in einer
Charge Erdnussbutter, die bereits in einigen
Keksen verarbeitet wurde. Da die Tests zeitaufwendig
sind und einige Ergebnisse noch ausstehen, wurden die Salmonellen
zu Beginn der Produktion noch nicht erkannt. Jetzt bleibt nur
eine nachträgliche Reaktion auf das Problem. In der Vergangenheit
hätte dies zum Stilllegen der Anlage geführt.
Heute ist die Anlage jedoch vernetzt. Vom Zeitpunkt der Anlieferung
der Zutaten an lassen sich diese mithilfe von Barcodes und RFID-
Transpondern während des gesamten Fertigungsprozesses verfolgen.
Die Zutaten werden dann bei Ankunft in der Anlage und erneut
bei der Zugabe zur Mischmaschine erfasst. Jeder Behälter verfügt
über einen einzigartigen ID-Code und wird auf dem gesamten Weg
bis hin zur Verpackung über die RFID-Transponder gescannt und
nachverfolgt. Sobald in der Anlage also kontaminierte Erdnussbutter
entdeckt wird, kann der erweiterte Lebenszyklusbericht für die Zutat
abgerufen werden. Aufgrund dieses Lebenszyklusberichtes kann
das Unternehmen innerhalb weniger Minuten feststellen, welche
Kekspackungen betroffen sind.
Sollten sich diese bereits in der Auslieferung befinden, lässt sich
auch nachvollziehen, auf welchem Lieferwagen sie sich befinden.
Da diese über GPS nachzuverfolgen sind, kann der Fahrer sofort benachrichtigt
werden, um das kontaminierte Produkt zu stoppen.
Auch der verantwortliche Zulieferer kann zeitnah über die kontaminierte
Erdnussbutter informiert werden, um wiederum andere Kunden
zu benachrichtigen, die ebenfalls damit beliefert wurden. Sollten
einzelne Produkte dennoch in den Handel gelangt sein, können
auch die Verbraucher entsprechend gewarnt werden.
Bild: Rockwell Automation
14:00 Uhr: Optimierungsmeeting
Thema der Besprechung zur ständigen Verbesserung ist beispielsweise
ein defektes Lager in der Förderanlage. Zur Erfüllung des Eilauftrages
müssen die beiden Maschinen, die die Kekse formen und
zum Transport in den Ofen auf einem Förderband zusammenführen,
mit voller Leistung laufen. Lange vor dem Versagen des Lagers
messen Sensoren am Förderband die erhöhten Schwingungen und
die abweichende Drehzahl der Motoren. Die intelligenten Sensoren
56 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

INDUSTRIE 4.0
ANWENDUNG
Kontakt
INFO
Rockwell Automation GmbH
Düsseldorf
Tel: 0211 41553-0
www.rockwellautomation.com
können kleinste Veränderungen messen, die selbst einem erfahrenen
Maschinenwart weder akustisch noch visuell auffallen würden.
Das System erkennt frühzeitig, dass es zu einem folgenschweren
Ausfall kommen könnte, sollte das Problem nicht schnellstmöglich
behoben werden.
Das Förderband ist mit dem Netzwerk der Anlage verbunden. Sobald
das Problem erkannt wird, erfolgen drei Aktionen: Zunächst
wird der Maschinenführer über das Problem informiert, indem er
auf seinem Dashboard Alarmmeldungen erhält. Dieser kann dann
die Maschine mithilfe des drahtlosen und netzwerkfähigen Tablets
und einem Live-Videochat untersuchen. Auf diese Weise kann er
dem nicht anwesenden Verfahrenstechniker das Problem schildern,
sodass dieser ebenfalls unmittelbar auf die Alarmmeldung reagieren
kann. Außerdem führt die Maschine eine Selbstdiagnose durch
und plant die Behebung der Störung während der nächsten geplanten
Stillstandszeit. Gleichzeitig sorgt sie dafür, dass die benötigten
Teile vorrätig sind. Da das Lager vor dem vollständigen Ausfall ausgetauscht
wird, muss die Bäckerei die Anlage nicht sofort stilllegen
und erleidet keinen Produktivitätsverlust. Darüber hinaus werden
ungeplante Stillstandzeiten und der damit verbundene zusätzliche
Verschleiß am Rest der Ausrüstung vermieden. Als dritte Maßnahme
informiert die Maschine den Maschinenbauer und leistet damit
einen Beitrag zu dessen Makro-Feedback-Bericht, den er zur Verbesserung
seiner Arbeits- und Wartungspläne nutzt.
So werden Unternehmen effektiv
Fertigungsanlagen, die umfangreiche Modernisierungsarbeiten erfordern,
um die in diesem Beispiel angeführte Effizienz zu erzielen,
stellen auf den ersten Blick eine große Herausforderung dar. Kein
Unternehmen erreicht ein solch effizientes Produktions-Niveau in
kurzer Zeit. Zudem lassen sich die Änderungen im Rahmen eines
kontinuierlichen Modernisierungskonzepts in verschiedenen Stufen
umsetzen. Jede Anlage kann beispielsweise in kleinem Umfang
aufgerüstet werden, wenn überflüssige oder verschlissene Ausrüstungsteile
ausgetauscht werden müssen. Außerdem stehen KMUs
sicherlich bereits heute zahlreiche Daten in ihrem Werk zur Verfügung,
die über die im Unternehmen eingesetzten Maschinen, Lieferketten
und Energieressourcen erfasst werden können. Die Vernetzung
von Betriebstechnik und IT, um diese Informationen zusammenfassen,
zu analysieren und nutzbringend zu verwenden, sollte
daher für jeden Hersteller im Vordergrund stehen, der das Connected-Enterprise-Konzept
umsetzen möchte.
Die Autoren:
Reiner Wippermann, Rockwell Automation,
und Guy Denis, Cisco Systems
Die regionalen Anwendermessen
für Industrieautomation
2017
erstmals an
4 Standorten!
all about automation hamburg
25.–26.01.2017
all about automation friedrichshafen
08.– 09.03.2017
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21.–22.06.2017
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27.–28.09.2017
www.allaboutautomation.de
Veranstalter: untitled K|E|M exhibitions Konstruktion gmbh Systems | fon +49 Engineering 711 21726710 01 2016 57
automation@untitledexhibitions.com

ANWENDUNG
MECHATRONISCHE KOMPONENTEN
Bild: ABB
Über eine integrierte
Kommunikationsschnittstelle
überträgt
der Smart Sensor
Daten drahtlos auf
mobile Geräte. Spannend
wird die Auswertung
mit der speziell
entwickelten Datenanalyse-Software,
basierend auf der
umfangreichen Erfahrung
von ABB in der
Motorentechnologie
Internet of Things, Services and People (IoTSP): Potenziale erkennen und nutzen
Daten erfassen ist nur der erste Schritt
– erst die Analyse bringt den Nutzen
Mit dem Smart Sensor für Niederspannungsmotoren hat ABB einen intelligenten, kostengünstigen
Sensor vorgestellt, der sich auf einfache Weise am Gehäuse anbringen lässt und ohne Verdrahtung
regelmäßig wichtige Motorzustandsparameter wie beispielsweise Temperatur oder Vibration erfassen
kann. Damit ist die Basis für das Internet of Things, Services and People gelegt, denn wertvoll
werden diese Daten erst im Zusammenspiel mit einer zielgerichteten Datenanalyse.
Mehr als die Hälfte der ABB-Produkte sind bereits heute softwarebasiert,
so dass das Unternehmen bei der Digitalisierung der
Energietechnik und Automatisierung auf einem soliden Fundament aufbauen
kann. Thematisch stellt ABB das Internet of Things, Services
and People (IoTSP) in den Vordergrund, wodurch nicht zuletzt auch
die Datenanalyse an Bedeutung gewinnt. Einer der Grundgedanken von
Industrie 4.0 ist ja, dass alle Dinge im industriellen Umfeld miteinander
vernetzt werden. Dies hat zur Folge, dass wesentlich mehr Daten generiert
und potenziell zur wertsteigernden Auswertung nutzbar sein werden.
Zudem gibt es bereits heute viele Daten in industriellen Betrieben,
etwa in Leit-, Produktionsplanungs- oder ERP-Systemen.
Aus ABB-Sicht kann es deswegen nicht der Ansatz sein, alle diese Daten
planlos miteinander zu koppeln und dadurch auf eine plötzliche
wertschöpfende Einsicht zu hoffen. Vielmehr verfolgt man den Ansatz,
mit dem Kunden zusammen zuerst mögliche Probleme zu identifizieren,
dann zu untersuchen ob zur Lösung der Probleme bereits genügend
Daten vorliegen, um anschließend durch die Kopplung des Domänenwissens
mit dem Analysewissen eine wertschöpfende Lösung zu
entwickeln. Für diesen Ansatz gibt es bereits diverse erfolgreiche Beispiele
von digitalen, datenbasierten Diensten, beispielsweise Connected
Services für Roboter, den Smart Sensor, das intelligente Alarm-
Management oder neue Bedienmöglichkeiten von Leitsystemen.
Smart Sensor für Niederspannungsmotoren
Für Niederspannungsmotoren hat ABB einen intelligenten, kosten -
günstigen Sensor entwickelt, der sehr einfach ohne Verdrahtung an beliebigen
vorhandenen Motoren angebracht werden kann. Der Sensor
misst regelmäßig wichtige Motorzustandsparameter wie beispiels -
weise Temperatur oder Vibration. Über eine integrierte Kommunika -
tionsschnittstelle überträgt er die Daten drahtlos auf ein Smartphone
oder Tablet, mit dem Kunden jederzeit den Zustand einzelner Motoren
überprüfen können und auch benachrichtigt werden, wenn eine Ano -
malität erkannt wurde. Die speziell entwickelte Datenanalyse-Software
basiert auf der umfangreichen Erfahrung und dem Know-how von ABB
in der Motorentechnologie. Über ein Gateway können die Daten einer
großen Anzahl von Motoren gesammelt, an einen Cloud-basierten, sicheren
Server übertragen und dort analysiert werden. Erstmals werden
dadurch eine Fernüberwachung einer großen Anzahl von Nieder -
spannungsmotoren und ein darauf basierendes Flottenmanagement
möglich. Sowohl neue ABB-Motoren als auch in einer Anlage bereits installierte
Motoren können – unabhängig von ihrem Alter – in die vorausschauende
Instandhaltung einbezogen werden. Die Wertschöpfung für
den Kunden ergibt sich aus signifikant reduzierten Motorstill -
standzeiten, deutlich verlängerter Motorlebensdauer und reduziertem
Energieverbrauch.
58 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

MECHATRONISCHE KOMPONENTEN
ANWENDUNG
Kontakt
INFO
ABB AG
Mannheim
Tel. +49 621/381-3333
www.abb.de
Die Mensch-Maschine-Kollaboration hat ABB mit Yumi Wirklichkeit
werden lassen. Interessant ist vor allem die intuitive Art des Teachens,
mit dem der Einsatz vereinfacht wird – was die Bedeutung der zugrunde -
liegenden Softwarebasis verdeutlicht
Connected Services für Roboter
Bereits seit 2007 bietet ABB bereits Remote-Service-Lösungen und
Dienstleistungen zur Ferndiagnose und zustandsbasierten Fernwartung
von Robotern an. Connected Services sind eine Weiterentwicklung der
Remote Services und tragen der Tatsache Rechnung, dass immer mehr
„Dinge“ und „Services“ in das IoTSP-Ökosystem integriert werden.
Am Roboter werden dabei Daten vorhandener Sensoren, beispielsweise
Motorströme, erfasst und an einen ABB-Server übertragen. Darauf
basierend können der Zustand des einzelnen Roboters von ABB-Experten
analysiert und Warnungen vor zu erwartenden Fehlern, beispielsweise
durch Verschleiß, generiert werden. Darüber hinaus kann der
Kunde über die Webseite MyRobot einen Überblick über seine gesamte
installierte Roboterflotte gewinnen und wertvolle Informationen zu den
jeweils eingesetzten Robotern bis hin zu Berichten über vorbeugende
Instandhaltung und durchgeführte Serviceeinsätze jederzeit und von
überall abrufen. Durch diese Lösungen lassen sich die mittlere störungs-
Bild: ABB
freie Betriebszeit (MTBF) und die mittlere Betriebszeit bis zum Ausfall
(MTTF) von Robotern und deren Komponenten verlängern. Die durchschnittlichen
Reparaturzeiten sowie die durch Wartungsaktivitäten anfallenden
Kosten werden dadurch signifikant reduziert. Die vorhandene Infrastruktur
bietet nun die Möglichkeit, auf Basis der Flottendaten weitere
wertschöpfende datenbasierte Dienste zu implementieren, beispielsweise
zum Flottenmanagement, zur Verschleißvorhersage (Predictive
Maintenance) oder zur Produktionsoptimierung.
Interessant ist auch das intelligente Alarm-Management: Beim Betrieb
von Anlagen der Prozessindustrie entsteht im Leitsystem täglich eine
sehr große Zahl von Alarmen, die von dem eingesetzten lokalen Alarmmanagementsystem
interpretiert und dem Anlagenfahrer präsentiert
werden. Dieser erhält teilweise sehr viele Alarme auf einmal und muss
innerhalb kürzester Zeit den Alarm bewerten und etwaige Gegenmaßnahmen
ergreifen. Die Güte des Alarmmanagements kann dabei zwischen
unterschiedlichen Anlagen desselben Betreibers variieren. Mit
Hilfe eines Cloud-basierten Systems zur zentralen Aufnahme, Speicherung
und Analyse einer großen Anzahl von Anlagen wurde in der ABB-
Forschung ein zentrales, intelligentes Alarm-Management-System entwickelt.
Aus den Daten werden KPI-Berechnungen durchgeführt, die für
den Vergleich verschiedener Anlagen verwendet werden können und
mit denen Best Practices zum Alarm-Management identifiziert und ausgerollt
werden können. Das System ermöglicht die Darstellung in einem
webbasierten Dashboard für die Analyse aller Anlagen auf einen
Blick.
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K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 59

ANWENDUNG
MECHATRONISCHE KOMPONENTEN
Bild: Schaeffler
Eine Neuheit auf dem Condition-Monitoring-Markt
sind die aus den Schwingungsdaten
automatisch
generierten Klartextmeldungen
auf dem 7“ großen
Display. Das Condition-
Monitoring-System kann
insgesamt fünf Fehlerursachen
identifizieren und
am Display ausgeben:
Lagerschaden, Unwucht,
Reibung/Kavitation (bei
Kreiselpumpen), Tempe -
raturanstiege sowie alle
generellen Veränderungen
in den Schwingungs -
mustern
Mit dem FAG SmartQB steht eine betriebsfertige Überwachungslösung
für Elektromotoren, Pumpen und Lüfter zur Verfügung, die bei der Inbetriebnahme
keinerlei spezifisches Wissen auf dem Gebiet der Schwingungs -
diagnose erfordert und leicht zu installieren ist
Bild: Schaeffler
Plug-and-play-fertige Condition-Monitoring-Lösung mit Klartextanzeige der möglichen Fehlerursache
Betriebsfertige Aggregateüberwachung
Schaeffler präsentiert eine Standalone-Komplettlösung für die Zustandsüberwachung von Aggregaten.
Mit dem FAG SmartQB steht der Industrie erstmals eine betriebsfertige Überwachungslösung für
Elektromotoren, Pumpen und Lüfter zur Verfügung, die keinerlei spezifisches Wissen auf dem Gebiet
der Schwingungsdiagnose erfordert und leicht zu installieren ist.
Das FAG-SmartQB-Frühwarnsystem besteht aus der FAG-
SmartQB-Sensoreinheit (einer Variante des bekannten FAG-
SmartCheck), einem kubischen Gehäuse mit Touch-Panel und einem
Kabel für Stromversorgung und Datenübertragung. Es wurde speziell
für die Erkennung von Unregelmäßigkeiten an Elektromotoren,
Pumpen, Lüftern und deren Wälzlager entwickelt und ist ab Werk
fertig konfiguriert.
Das Condition-Monitoring-System kann insgesamt fünf Fehlerursachen
identifizieren und am Display ausgeben: Lagerschaden, Unwucht,
Reibung/Kavitation (bei Kreiselpumpen), Temperaturanstiege
sowie alle generellen Veränderungen in den Schwingungsmustern,
die nicht eindeutig einer der zuvor genannten Fehlerursachen zuor-
Kontakt
Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Schweinfurt
Martin Adelhardt, Leiter Kommunikation &
Marketing Industrie
Tel.: +49 9721 91-3400
martin.adelhardt@schaeffler.com
www.schaeffler.com
Detaillierte Informationen zur plug-and-playfertigen
Aggregatüberwachung:
t1p.de/193o
INFO
denbar sind und weitere Analysemaßnahmen erforderlich machen.
Aufgrund dieser automatisierten Fehlerzuordnung durch den FAG
SmartQB sind schwingungstechnische Kenntnisse vom Instandhaltungspersonal
nicht mehr erforderlich. Wartungsmaßnahmen und
gegebenenfalls die Ersatzteilbestellung können durch die Fehler -
zuordnung sofort eingeleitet werden.
Auch die Installation und Inbetriebnahme sind denkbar einfach. Jeder
Betriebselektriker kann das System installieren und ohne
schwingungstechnisches Vorwissen in Betrieb nehmen. Über das
Touch-Display erhält das Personal alle relevanten Informationen, von
der Montage über Handlungsempfehlungen im Fehlerfall bis hin zu
den Kontaktdaten des technischen Supports. Beim ersten Start
wählt der Anwender eine von 16 Sprachen aus und ersetzt gegebenenfalls
die standardmäßig eingestellten Kontaktdaten des technischen
Schaeffler-Supports durch eigene Angaben. Nach Auswahl
der Komponente, auf die der FAG-SmartQB-Sensor befestigt ist
(Motor, Pumpe oder Lüfter), der Angabe „drehzahlvariable Maschine“
oder „drehzahlkonstante Maschine“ und der Eingabe des individuellen
Aggregatnamens wählt der FAG SmartQB automatisch die
beste Messkonfiguration aus und das System ist sofort bereit für
den Lernmodus. Dieser läuft automatisch ab.
An einem Gehäuse können insgesamt sechs FAG-SmartQB-Sensoren
in beliebiger Aufteilung auf einzelne Aggregate betrieben werden.
Weitere FAG-SmartQB-Sensoren sind ebenso einfach über das
Display hinzuzufügen wie bei der Erstinstallation. Nach der Inbetriebnahme
zeigt das FAG-SmartQB-System am Display relevante
Informationen wie z. B. Betriebsstundenzähler, Fehlerhäufigkeit,
Maximalwerte, Durchschnittswerte, Trendverläufe und den Alarmstatus
von jedem einzelnen FAG-SmartQB-Sensor an.
bec
60 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

MANUFACTURING EXECUTION SYSTEMS
ANWENDUNG
MES-Erstinvestition und Zeitbedarf für die Systemeinführung lassen sich reduzieren
Produktionsintelligenz aus der Cloud
Für die Anforderungen eines schnelllebigen Produktionsumfeldes hat Gefasoft mit Legato Sapient eine
grundlegend neu konzipierte MES-Lösung entwickelt. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf eine
Nutzung des MES als cloud-basierte Anwendung (Software as a Service – SaaS) gelegt. Damit reicht
es aus, im Shop Floor lediglich ein Gateway zur Erfassung der Produktionsdaten und zur Weitergabe
von Sollwerten zu installieren – die Serversysteme befinden sich in der Cloud.
Legato Sapient ist ein flexibles und skalier -
bares Manufacturing Execution System
(MES). Das Einsatzspektrum reicht vom einfachen
Störmeldesystem über klassische MDE/
BDE-Lösungen bis hin zum kompletten Produktionsmanagement
beziehungsweise Produktions-
Monitoring. Gegenüber der etablierten MES-
Software Legato wurde Legato Sapient aber völlig
neu konzipiert und bietet zahlreiche innovative
Merkmale. So wird beispielsweise durch die gewählte
HTML5-Architektur und die konsequente
Umsetzung eines Responsive Webdesigns die
mobile Nutzung aller Funktionen zu einem integralen
Bestandteil des MES.
Die visuelle Ergonomie gewinnt durch ein flexibles
Dashboard-Konzept. Jeder Anwender kann
selbst über die Webapplikation seine individuellen Dashboards aus
einem Set von sogenannten Boardlets konfigurieren. Boardlets sind
Widgets für spezifische Funktionen wie etwa Top-X-Liste, Stückzahlverlauf,
Soll-Ist-Trend usw.; mit dieser Technik werden auch klassische
Leitstände mit Monitorwänden optimal unterstützt. Direkt im
Dashboard können auch Datenanalysen durchgeführt werden. Es
besteht darüber hinaus die Möglichkeit, Dashboards direkt als PDF-
Report auszuleiten beziehungsweise zur automatischen Report -
erstellung mit einem Zeitplan zu verknüpfen.
Effizientes Bedienkonzept
durch intelligente Maschinenortung
Ergänzend bietet der Hersteller eine App für Legato Sapient an, die
auf die Vorteile der Beacon-Technologie setzt und es erlaubt, bestimmte
Maschinen oder Anlagenkomponenten zu orten. Auf diese
Weise kann dem MES-Nutzer – abhängig von seiner jeweiligen Rolle
und Aufgabe – automatisch ein kontextbezogenes User-Interface
auf seinem Smartphone, Tablet oder Notebook bereitgestellt werden.
Insbesondere im Industrie-4.0-Umfeld bietet die Beacon-Technik
interessante Möglichkeiten – um beispielsweise den Standort
von Maschinen präzise zu bestimmen, werden an diesen kleine
Beacons platziert, die in festen Zeitintervallen Signale senden.
Kommt ein Empfänger (etwa ein Smartphone) mit installierter Mobile
App in die Reichweite des Senders, können auf Basis der empfangenen
Informationen definierte Funktionen ausgelöst oder anlagenbezogene
Daten bereitgestellt werden.
Die von Gefasoft entwickelte App bietet drei Betriebsmodi an. In einem
ersten Modus können neue Beacons angelernt werden. Nachdem
diese an den jeweiligen Maschinen angebracht wurden, geht
der Mitarbeiter mit dem Smart Device durch die Produktion und
Per Beacon-Technik bietet die Legato Mobile App für das MES Legato
Sapient die Möglichkeit, dem Anwender standortabhängig anlagenbezogene
Daten und Funktionen bereitzustellen
scannt die Signale. Für jedes Beacon, das erkannt wird, kann dann
ein spezieller Link zu einem User-Interface beziehungsweise einem
Legato-Dashboard hinterlegt werden. In einem zweiten Betriebsmodus
wird der Mitarbeiter bei Erkennung einer Maschine im Nahbereich
durch eine Einblendung auf die passenden Maschinendaten
aufmerksam gemacht. Sofern gewünscht, kann dann auf das maschinenbezogene
User-Interface gewechselt werden. Im dritten Betriebsmodus
wird automatisch das jeweilige Dashboard zur Maschine
eingeblendet.
co
Kontakt
Gefasoft AG
München
Tel. +49 89/125565-0
www.gefasoft-muenchen.de
SPS IPC Drives: Halle 3A, Stand 530
Details zu Legato Sapient:
http://t1p.de/s7t5
INFO
Bild: Gefasoft
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 61

ANWENDUNG
KOMMUNIKATION/SECURITY
Übersicht zur
CodeMeter
Protection Suite
Bild: Wibu Systems
Softwareschutz und Lizenzierung für Automatisierer und Konstrukteure
Immer das passende Werkzeug zur Hand
Die moderne Produktion mit Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge funktioniert nur mit geeigneten
Schutzkonzepten: sie verhindern Manipulationen und schützen das Firmen-Know-how vor Produktpiraten,
Wirtschaftsspionen oder Saboteuren. Wibu-Systems in Karlsruhe hat die CodeMeter-Technologie
speziell für industrielle Bedürfnisse erweitert, sie beruht auf Verschlüsselung und digitalen Signaturen.
Die CodeMeter-Technologie schützt darüber hinaus auch die
Software in Mikrocontrollern, Embedded-Systemen, Steuerungen
und PCs in Maschinen, Anlagen und Geräten. Außerdem können
Hersteller mittels Lizenzierung die Nutzung ihrer Geräte sicher
und flexibel messen und abrechnen, aber auch weitere Nutzungsoptionen
verkaufen und somit zusätzlichen Umsatz generieren.
Um Softwareentwicklern das Studium zum Schutzexperten zu ersparen,
besteht die CodeMeter-Technologie aus verschiedenen
Werkzeugen, die intuitiv in kurzer Zeit erlernt werden können. Das
Werkzeug CodeMeter Protection Suite funktioniert sowohl auf Servern
und PCs, aber auch auf Embedded-Systemen, und bietet
Schutzmaßnahmen ohne Änderung am Quellcode. Aktuelle Anti-Debugging-
und Anti-Reverse-Engineering-Maßnahmen werden automatisch
integriert. Alternativ können Softwareentwickler flexibel
aus ihrem Quellcode Funktionen des CodeMeter-API aufrufen.
AxProtectoren für die PC- und Embedded-Welt
Die CodeMeter Protection Suite vereint die Verschlüsselungstools
AxProtector und IxProtector für nativen Programmcode, AxProtector
.Net für .Net-, AxProtector Java für Java-Anwendungen und
AxProtector CmE und ExProtector für Geräte der Embedded-Welt.
Hersteller haben so schnell und einfach immer das richtige Werkzeug
zur Hand. Das geschützte, selbst entpackende Archiv, das von
den AxProtectoren erzeugt wird, kann vom Anwender genutzt und
gestartet werden, sofern eine passende Lizenz, beispielsweise die
Aktivierungsdatei CmActLicense oder ein Hardware-CmDongle, auf
dem Zielsystem vorhanden sind. Das Betriebssystem muss nicht
angepasst werden. Anders arbeitet der ExProtector, der ein geschütztes
Programm erzeugt, das vom Betriebssystem beim Laden
entschlüsselt wird, wenn die passende Lizenz vorhanden ist. Dazu
muss der Lademechanismus des Betriebssystems angepasst sein,
wie standardmäßig bei VxWorks sowie einigen verbreiteten SPS-
Steuerungssystemen. In der PC-Welt schützen verschiedene AxProtectoren
native Anwendungen, die beispielsweise in C++ oder Delphi
geschrieben sind, aber auch .Net- und Java-Anwendungen.
Schutz von Embedded-Systemen
Maschinen, Anlagen und Geräte laufen mit Hilfe von Embedded-
Software, beispielsweise auf speziellen Systemen wie Linux, Windows
Embedded, VxWorks, Android oder QNX. Embedded-Systeme
stecken beispielsweise in Radiographie-Systemen, Messgeräten
oder in Steuerungen von Maschinen. Aufgrund der immer stärkeren
Vernetzung einzelner Systeme, die nicht mehr als proprietäre
Insellösungen betrieben werden können, muss ein moderner
Schutz Embedded-Systeme besonders vor Angriffen und Manipulationen
schützen. Die CodeMeter-Technologie wurde schon in Entwicklungsumgebungen
wie Codesys, B&R Automation Studio oder
Studio 5000 von Rockwell Automation eingebunden.
Während PCs viel Arbeitsspeicher nutzen können, steht Embedded-
Systemen meist nur wenig Speicher zu Verfügung und es gibt be-
62 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

KOMMUNIKATION/SECURITY
ANWENDUNG
Bild: Wibu Systems
Verschlüsselungsoptionen für Codesys-Anwendungen
Bild: Wibu Systems
AxProtector wurde in VxWorks integriert
sondere Anforderungen an Echtzeitfähigkeit, schlanken Arbeitsspeicher
und geringe Rechenleistung, das heißt die Embedded-Systeme
laufen abhängig von den jeweiligen Anforderungen. Speziell für die
Embedded-Welt wurde die CodeMeter Protection Suite optimiert,
und Hersteller können mit AxProtector CmE und ExProtector arbeiten.
Die kleinste Implementierung von CodeMeter MicroEmbedded
wurde für kleine Mikrocontroller wie den XMC4000 von Infineon
entwickelt. Der dazugehörige AxProtector wurde direkt in die
Eclipse-basierte Entwicklungsumgebung Dave von Infineon integriert.
Ganz ähnlich wurde der AxProtector in die Workbench von
VxWorks integriert.
Schutz tief im Betriebssystem verankert
Hersteller erzeugen mit dem AxProtector CmE automatisch ein verschlüsseltes
Archiv des Original-Programmcodes. Erweitert wird
dies um eine Selfextraction-Funktion sowie um Lizenzparameter,
mit denen die Entschlüsselung durch die CodeMeter Runtime autorisiert
wird. Nach der Verschlüsselung ist das Programm nur um einige
kByte größer. Beim Programmaufruf autorisiert und entpackt
sich das Archiv und prüft selbständig seine Integrität. Mit Hilfe des
ExProtectors wird ein Programm, eine Bibliothek oder ein Datenfile
für ein Embedded-System verschlüsselt und optional tief ins Embedded-System
integriert. Die verschlüsselte Datei wird nur um ein
paar zusätzliche Bytes für die Entschlüsselung notwendigen Lizenzparameter
sowie einen signierten Hash (Prüfsumme) im Header erweitert.
Im Betriebssystem sind bereits alle kryptografischen Funktionen integriert.
Zusätzlich befindet sich der Treiber für den Zugriff auf die Lizenzen
im CmDongle oder die softwarebasierte CmActLicense als
nativer Code direkt im Loader des Betriebssystems. Der Code-
Kontakt
Wibu Systems AG
Kraksruhe
Tel. +49 721-93172-11
www.wibu.com
Ein Whitepaper zum Thema Lizensierung:
t1p.de/droc
INFO
Meter Loader wurde bereits komplett in VxWorks integriert. Durch
die Möglichkeit der Modifikation des Betriebssystems ist eine Integration
in Linux und Android ebenfalls möglich. Wird der Schutz tief
im Betriebssystem verankert, werden sowohl die Effizienz als auch
die Sicherheit erhöht. Nach Autorisierung und Entpacken überprüft
der Loader die Integrität des mit dem ExProtector gesicherten Programms
oder der Daten anhand des Hashes und der Signatur. In
Kombination mit Secure-Boot-Prozeduren, die sich ebenfalls mit der
CodeMeter-Technologie abbilden lassen, erhält der Hersteller ohne
weitere zusätzliche Software ein gegen Kopieren und Manipulation
geschütztes System.
Das passende Werkzeug
Um wirkungsvoll beliebige Software zu schützen, muss das passende
Werkzeug greifen, denn es gibt eine Vielzahl an unterschiedlichen
Programmiersprachen, Entwicklungsumgebungen und Betriebssystemen.
Zusätzlich müssen die Anforderungen von Industrie
4.0 und IoT erfüllt werden. Wibu-Systems hat dies in der Code-
Meter Protection Suite berücksichtigt und bietet unterschiedliche
AxProtectoren, die einfach anzuwenden sind. Fehlerfrei, schnell, effizient
und in kurzer Zeit können Softwareentwickler mit komplexen
kryptographischen Schutzmechanismen umgehen und diese für ihre
Software einsetzen; auch in Embedded-Systemen in der modernen
Produktion.
Der Autor:
Dipl.-Ing. Oliver Winzenried, Vorstand der Wibu-Systems AG
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 63

ANWENDUNG
IT-INFRASTRUKTUR
Big Data und HPC liegen gar nicht
so weit auseinander – und Big Data
Analytics ist eine zentrale Anwendung
in Bereichen, in denen sehr
viele Daten unterschiedlichen Typs
in kurzer Zeit anfallen, die so
schnell wie möglich ausgewertet
werden müssen
Bild: transtec
Rechenintensive Anwendungen als wesentlicher Bestandteil der Wertschöpfungskette
HPC geht in die Private Cloud
Zwei neue Trends prägen derzeit den HPC-Markt: Zum einen hat sich das HPC-Anwendungsspektrum
signifikant erweitert, unter anderem in Richtung Big Data. Zum anderen nutzen HPC-Anwender inzwischen
zunehmend Private-Cloud-Umgebungen für ein dynamisches Deployment, also eine flexible
Ressourcenbereitstellung.
Beim HPC (High-Performance Computing) geht es im klassischen
Sinne um rechenintensive Simulationen oder Analysen
großer Datenbestände. Im industriellen oder mittelständischen Umfeld
werden HPC-Systeme vor allem für die Entwicklung neuer und
die Verbesserung vorhandener Produkte oder Produktkomponenten
betrieben. HPC-Anwendungen sind damit ein wesentlicher Bestandteil
der Wertschöpfungskette des Unternehmens.
Nicht in Entwicklungsabteilungen, sondern im Controlling oder in
der Unternehmensleitung finden sich hingegen die Nutzer von Big-
Data-Systemen. Big Data Analytics ist eine zentrale Anwendung im
Business-Intelligence- und Business-Analytics-Umfeld, also in Bereichen,
in denen sehr viele Daten unterschiedlichen Typs in kurzer
Zeit anfallen und diese Daten so schnell wie möglich ausgewertet
werden müssen. Dazu gehören zum Beispiel die Erfassung und
Der Autor: Dr. Oliver Tennert ist Director HPC
Solutions bei der transtec AG in Reutlingen
Analyse von Finanzdaten und Kennzahlen. Big-Data-Plattformen
werden aber auch in produktionsspezifischen Bereichen eingesetzt
– wie bei der Steuerung von Produktionsprozessen „just in time“
oder bei der Durchführung von Analysen zur Prozessoptimierung
und -automatisierung.
Das Thema Big Data wird künftig kaum ein Unternehmen ignorieren
können, auch kein mittelständisches. Die Datenflut wird – forciert
durch neue Entwicklungen und Trends wie Industrie 4.0 oder das Internet
der Dinge und Services – weiter zunehmen. Richtig aufbereitet,
gefiltert, strukturiert und bewertet sind diese Daten eine wichtige
Informationsquelle für jedes Unternehmen. Da es sich hier um
eine vielfach unstrukturierte Datenmenge handelt, die eine hohe
Rechen-Power erfordert, kommen im Bereich Big Data in der Regel
leistungsstarke HPC-Systeme zum Einsatz.
Selbst wenn die eingesetzten Technologien oder die jeweiligen Zielsetzungen
unterschiedlich sein mögen, gibt es somit einen gemeinsamen
Nenner: die erforderliche hohe Rechenleistung. Das hat auch
dazu geführt, dass sich mittlerweile nahezu jeder HPC-Lösungsanbieter
zusätzlich im Big-Data-Segment positioniert. Ein HPC-Spezialist
wie transtec etwa kann nicht nur große HPC-Rechencluster mit
mehr als einem Petaflops Rechenpower konzipieren und realisieren,
sondern natürlich zum Beispiel auch einen Hadoop-Cluster für Big
Data Analytics mit zehn Petabyte Speicherkapazität problemlos implementieren.
64 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

IT-INFRASTRUKTUR
ANWENDUNG
Kontakt
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transtec AG
Reutlingen
Tel. +49 7121/2678-0
www.transtec.de
Weitere Infos zum HPC:
http://t1p.de/6cg3
Bild: transtec
Private-Cloud-Umgebungen liegen im Trend
Die zweite Entwicklung, die sich im HPC-Umfeld abzeichnet, betrifft
die dynamische Provisionierung von Ressourcen in Private-Cloud-
Szenarien. Mittelfristig wird das dynamische Deployment in mittelbis
sehr großen Umgebungen genauso verbreitet sein wie heute
das effiziente, allerdings statische Deployment. Dynamisches Deployment
ist nichts anderes als die zugrundeliegende Provisionierungstechnologie
in Cloud-Umgebungen, egal ob Private oder Public.
Virtuelle Maschinen werden erst bereitgestellt, wenn sie benötigt
und angefragt werden. Das heißt, die dynamische Provisionierung
sorgt dafür, dass die Hardware, die eigentliche Rechnerkapazität
also, immer genau für einen bestimmten Zweck konzipiert und
zur Verfügung gestellt wird. Der Vorteil ist, dass beispielsweise vorbereitete,
aber inaktive Windows-Server keine Hardware-Ressourcen
binden, die eigentlich gerade von Linux-Compute-Nodes für Rechenjobs
benötigt werden. In derartigen Umgebungen ist es zudem
üblich, dass Benutzer und Benutzergruppen sich die benötigten Systeme
über entsprechende Portale selbst konfigurieren und ausrollen
lassen können, ohne beispielsweise auf eine Bereitstellung durch
die IT-Administration warten zu müssen.
OpenStack ist das Maß aller Dinge
Ein Trend geht also auch im HPC-Umfeld in Richtung Private Cloud.
Maßgeblich dazu beigetragen hat die Entwicklung der OpenStack-
Software, die sich inzwischen als das Cloud-Betriebssystem
schlechthin herauskristallisiert hat. Ursprüngliche Vorbehalte hinsichtlich
mangelnder Nutzungsreife oder hoher Komplexität sind
nicht mehr zutreffend. In der Tat wurde über OpenStack schon gesprochen,
als es noch keine Business-Relevanz für Lösungsanbieter
hatte. Das betrifft aber fast alle Innovationen – gleichgültig, ob sie
hardware- oder softwarebezogen sind. Die zunehmende Open -
Stack-Nutzung ist auch darauf zurückzuführen, dass die Architektur
als herstellerübergreifende Lösung von vielen großen IT-Unternehmen
unterstützt wird, etwa von AMD, Citrix, Dell, HP, IBM, Intel,
Red Hat, SUSE oder VMware.
Hinsichtlich einer vermeintlichen Komplexität von OpenStack ist anzumerken,
dass es inzwischen qualitativ hochwertige Distributionen
gibt, die auch Support anbieten. Bright Computing etwa bietet hier
mit Bright OpenStack eine voll integrierte Lösung inklusive Bare
Metal Deployment an. Aber auch führende Anbieter im OpenStack-
Bereich wie Red Hat verfügen über entsprechende Deployment-
Frameworks. Und transtec selbst konzipiert, installiert und betreut
auf Basis dieser Distributionen für seine in der Regel mittelständischen
Kunden individuell entsprechend den jeweiligen Anforderungen
optimierte OpenStack-Umgebungen gemäß dem Motto „Ease
of use, ease of management“.
Ein Beispiel für den Zusammenhang von HPC und Cloud ist das Remote 3D
Processing
Die Frage ist aber natürlich erlaubt: Passen HPC und Cloud überhaupt
zusammen? In der Vergangenheit wurden HPC und Cloud tatsächlich
als inkompatible Lösungen betrachtet. Das hat sich allerdings
geändert. Es gibt viele Bereiche, in denen ein klarer Trend zur
HPC-Cloud zu erkennen ist, da die Vorteile eines solchen Ansatzes
extrem weitreichend sind: vom reduzierten Ressourceneinsatz über
die schnellere Skalierbarkeit bis zum verringerten Administrationsaufwand.
Die Entwicklung geht auch deshalb in Richtung Cloud,
weil immer mehr – auch lastintensive – HPC-Applikationen für eine
Cloud-Nutzung zur Verfügung stehen. Ein Beispiel hierfür ist das Remote
3D Processing. transtec etwa arbeitet in diesem Bereich mit
dem Grid- und Cloud-Lösungsanbieter Nice zusammen. Das Unternehmen
stellt eine Lösung zur Remote-Visualisierung bereit, die unter
anderem ein User-Portal, On-Demand-Allokation von 3D-Remote-Sessions
und je nach Konfiguration auch HPC-Ressourcen sowie
ein effizientes Management von Lizenzen und interaktiven Sessions
bietet. Die HPC-Nutzung in der Private-Cloud – auch im Big-Data-
Umfeld – bietet sich damit für alle Unternehmen an, die eine möglichst
flexible, aber effektive Auslastung ihrer Hardware-Kapazitäten
realisieren wollen. Kurzfristig werden sich dafür vorwiegend Anwender
entscheiden, die fortschrittlichen Konzepten und Technologien
aufgeschlossen gegenüberstehen. Mittelfristig aber wird diese Art
der Ressourcenbereitstellung Mainstream-Charakter annehmen. co
HPC Compass
Aktuelle Informationen zu den
Themen HPC und Big Data gibt
es auch im „Technology Compass
2016/17“ von transtec,
der zum Abruf zur Verfügung
steht unter:
http://t1p.de/q7cb
PLUS
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 65

INSERENTENVERZEICHNIS
IMPRESSUM
Bild: Eplan
EPLAN Software & Service
GmbH & Co. KG,
Monheim ............................... 8-9
IBH softec Gesellschaft für
Automatisierungstechnik mbH,
Beerfelden .............................. 13
National Instruments
Germany GmbH, München ....... 3
Cartoon: Erik Liebermann
Zum Schluss...
K.A. Schmersal GmbH & Co. KG,
Wuppertal ................................. 5
untitled exhibitions GmbH,
Stuttgart .................................. 57
WSCAD electronic GmbH,
Bergkirchen ............................. 11
Software ist (k)ein Hexenwerk...
Vorschau auf Ausgabe 01/2017
Eine Kommunikationsplattform für die Mechatronik
Zur Hannover Messe stellten Eplan und
Cideon den ‚Syngineer‘ als innovative
Kommunikations- und Informationsplattform
für ein mechatronisches Engineering
vor. MCAD-, ECAD- und SPS-Software sind
dabei über die mechatronische Struktur
direkt miteinander verbunden, was die
Synchronisation der Disziplinen erleichtert
und dadurch die Konstruktions- und Entwicklungsprozesse
beschleunigt. Zum
Stand der Plattform sprechen wir mit
Maximilian Brandl, dem Vorsitzenden der
Geschäftsführung von Eplan und Cideon.
ISSN 1612–7226
Herausgeberin: Katja Kohlhammer
Verlag:
Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,
Ernst-Mey-Straße 8,
70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany
Geschäftsführer: Peter Dilger
Verlagsleiter: Peter Dilger
Redaktion:
Chefredakteur:
Dipl.-Ing. Michael Corban (co), Phone + 49 711 7594–417
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Jens-Peter Knauer (jpk), Phone +49 711 7594–407;
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Sutton, GB-Hook, Hampshire RG29 1TA, Phone 01256
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Schweiz: IFF media ag, Frank Stoll, Technoparkstr.3,
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© 2016 by Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,
Leinfelden-Echterdingen.
KEM Konstruktion Systems Engineering 01/2017 erscheint am 1. März 2017
EDA
66 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016

Qualitätssicherung
bei Medizinprodukten
Einladung zum
Forum für Qualitätssicherung
Wer Medizinprodukte fertigt, hat den
Gedanken an die Qualitätssicherung von
Beginn der Entwicklung an im Blick. Dass
Qualität und Sicherheit in der Branche
sogar einen noch höheren Stellenwert
bekommen sollen, zeigen die Überlegungen
zur neuen europäischen Medizinprodukteverordnung
und zu UDI. Gleichzeitig
wird es in der Fertigung komplexer,
spätestens, wenn individuelle Produkte
hergestellt werden sollen.
Um weiterhin Qualität zu bieten, sind
effiziente technische Lösungen sowie
unterstützende Software gefragt.
Welche neuen Möglichkeiten sich für
die Qualitätssicherung bieten, zeigt das
gemeinsame Forum der in diesen beiden
Märkten etablierten Fachzeitschriften
QUALITY ENGINEERING und
medizin&technik.
07. Dezember 2016
Mövenpick Hotel Stuttgart
Airport & Messe
Die Teilnahmegebühr beträgt 109,– € zzgl. MwSt.
Detaillierte Infos und das
Anmeldeformular finden Sie unter
www.medtech-meets-quality.de/
Fragen? – Ihr Kontakt
Beate Günther-Hühn
Phone +49 711 7594-545
beate.guenther-huehn@konradin.de
Unsere Partner (Stand 10.05.2016):
JETZT ANMELDEN: www.medtech-meets-quality.de/anmeldung/
K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016 67

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68 K|E|M Konstruktion Systems Engineering 01 2016
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