KEIN PROZESS OHNE INFORMATIONSTECHNOLOGIE Smart Factory vom Sensor bis in die Cloud

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1 Automatisierung SPEZIAL KEIN PROZESS OHNE INFORMATIONSTECHNOLOGIE Smart Factory vom Sensor bis in die Cloud Flexible Produktion und Logistik für die Smart Food Factory der Zukunft. Ohne ausreichende IT-Unterstützung ist eine effiziente, flexible und qualitativ hochwertige Produktion kaum noch denkbar. Deshalb beschäftigte sich das 7. Symposium für Informationstechnologie in der Lebensmittelproduktion, das Anfang des Jahres an der TU München stattfand, besonders mit der Praxis von MES-Systemen und Supply-Chain-Anwendungen. Neben wissenschaftlichen Betrachtungen berichteten vor allem Praktiker über ihre Erfahrungen aus aktuellen IT- Projekten und zeigten, wie man Kosten spart, Aufwände reduziert und die Flexibilität der Produktion erhöht. W ir haben es in der Lebensmittelbranche immer noch mit Unternehmen zu tun, die nur im Rückblick wissen, wie ihre Anlagen gearbeitet haben, sagte Dr. Tobias Voigt von der TU München. Doch heute werden die Anforderungen an die Lebensmittelproduktion vielfältiger. Schon wegen der Rückverfolgbarkeit der Produkte werden mehr Daten aus dem Produktionsprozess benötigt. Bei der Bestellung von Maschinen und Anlagen spezifizieren die Anwender die Anforderungen an die Hardware zielsicher und wissen genau, was diese leisten sollen und was ihr Betrieb kosten darf. Doch wenn es um die Software geht, weiß man nicht genau, welche Geschäftsprozesse man durchführen möchte. Man verlässt sich bei der Auswahl ein bisschen zu sehr auf das vordergründige Aussehen und die ins Auge fallenden Features, erläuterte Voigt die bestehende Situation. Das ist erstaunlich, denn bereits vor zehn und mehr Jahren waren ähnliche Themen auf der Tages ordnung. Damals prophezeite man durch komplexer werdende Prozesse und optimiertes Materialhandling den Manufacturing Execution Systems einen Siegeszug in der Prozessindustrie. 24 Getränke! Was ist seit dieser Zeit passiert? Voigts Schlussfolgerung: Vor allem kleineren Unternehmen fällt es oft schwer, ihre Anforderungen an eine Software-Lösung konkret zu formulieren. Die Ursache dafür liegt u.a. in der fehlenden Erfahrung und der Komplexität sowie der fehlenden Greifbarkeit der betrieblichen Abläufe. Und damit ist ein großer Aufwand bei der Einführung von IT-Lösungen in der Praxis vorprogrammiert. Investitionen in Software-Lösungen weisen immer Besonderheiten auf, die zu Aufwand und Risiken im Auswahlprozess führen können, meinte Voigt. IT ist keine Frage des guten Geschmackes Gleichzeitig ist der Software-Markt sehr unübersichtlich. Zur Zeit werden allein im deutschsprachigen Raum mehr als ERP- Lösungen von weit über 400 Software-Häusern angeboten, berichtete Fritz Niehsen, Inhaber der Unternehmensberatung Food & Nutrition Affairs und verglich die Einführung von Informationstechnologie in der Produktion mit der Geschmacksfrage. Genauso wie es schwierig sei, den Geschmack eines Nahrungsmittels objektiv zu bestimmen, genauso schwierig sei es, das passende IT- Produkt für ein Unternehmen zu finden. Meist stammten leistungsfähige ERP- Systeme aus der Fertigungsindustrie und berücksichtigten nicht die Spezifika der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie. Das sei der Grund, weshalb man kaum die Verwaltung von Haltbarkeits daten, Lagerbestandskontrollen über MHD sowie Prüfungen gegen Soll-MHD und Mindest restlaufzeit der MHD, kaum eine mengenmäßige Bestandsführung, keine Verwaltung nach Artikelattributen und Merkmalen gemäß internationalem GS1- Standard findet. Genau auf diese Problematik zielt das Schwester- und Software-Beratungsunternehmen Trovarit AG. Es entwickelte mit dem Drei-Phasen-Konzept eine Methodik zur erfolgreichen Auswahl und Einführung von MES-Lösungen, die sich in den vergangenen 15 Jahren in über 250 Investitionsvorhaben bewährt hat, teilte Niehsen mit. Denn die Auswahl der richtigen IT-Systeme ist eben keine Geschmacksfrage. Und mit der richtigen

2 HEFT IM HEFT Software für die L ebensmittelbranche kann man einen Produktivitätsfaktor von 1,2 bzw. eine Steigerung um 20 % erzielen. Wichtig sei, so Voigt in seinem Vortrag, dass man sich seine eigenen Geschäftsprozesse anschaut und erst danach die geeignete Software auswählt. Die NAMUR hat bereits 2006 mit dem Arbeitsblatt NA110 ein praxisorientiertes 24-Phasen-Modell erstellt, das mit einem Anforderungskatalog beginnt und in einem Lastenheft mündet. Da die Zielsetzung je nach Geschäftsprozess stark variieren kann, unterstützt das Arbeitsblatt bei der Auswahl der erforderlichen Funktionen. Wer z.b. eine steigende Artikelvielfalt bei verringerter Losgröße verzeichnet, kann dieser Herausforderung mit dem Ansatz von Industrie 4.0 begegnen, so Voigt. Andere Unternehmen möchten vielleicht eine Qualitätskontrolle und -sicherung einführen. Dazu ist es notwendig, Zur Zeit werden allein im deutschsprachigen Raum mehr als ERP-Lösungen von weit über 400 Software-Häusern angeboten. Mit der richtigen Software für die Lebensmittelbranche kann man einen Produktivitätsfaktor von 1,2 bzw. eine Steigerung um 20 % erzielen. FRITZ NIEHSEN, Inhaber der Unternehmensberatung Food & Nutrition Affairs jeden Verarbeitungsschritt zu dokumentieren und sicher abzuarbeiten. Bei wieder anderen Unternehmen steht der Kostendruck im Vordergrund. Hier sind Transparenz über die Produktion und das Wissen erforderlich, welcher A rtikel, welche Charge, welcher Auftrag gerade an welcher Maschine oder Anlage produziert und abgefüllt wird. Wenn man die Vorgaben also im Vorfeld spezifiziert, kann sich der System anbieter darauf einstellen und sein System mit den entsprechenden Funktionen versehen. Aller dings müsse man bedenken, dass sich mit Einführung von IT im Produktionsprozess auch die Geschäftsprozesse und -abläufe änderten, so Voigt weiter. Wer jetzt nicht einsteigt, zahlt später drauf Aller zwei Jahre verdoppeln sich die Kosten für den Bereich System- und Maschinenintegration sowie bei der MES-Anbindung, sagte Christian Chatel, Segment Manager Consumer Packed Goods bei Schneider Electric. Das ist der Punkt, dem wir gegensteuern müssen. Deshalb betrachten wir Maschinenstandards als Nahtstelle für eine MES- Standar disierung. Mit den Weihenstephaner S tandards und PackML haben wir eine standar disierte Datenauswertung und ein einheitliches Maschinenmodell geschaffen. Insgesamt gesehen sollen die Standards die manuelle Datenerfassung ersetzen und die Maschinen und Anlagen in ein übergeordnetes IT-System einbinden. Ziel ist es, Informationen für die Qualitätssicherung, Schwachstellenanalyse, E ffizienzbewertung und Energie verbrauchsdatenauswertung bereitzustellen. Für die Definition des Funktionsumfanges eines MES-Systems orientiert man sich am MESA -Funktionsmodell, an der Norm ANSI/ ISA-95 sowie an Business-To-Manufacturing- Markup-Language (B2MML) als gemein samem Datenformat für die Kopplung zwischen Enterprise Resource Planning Systemen (ERP) und Supply Chain Management zur Fertigungsebene. Die Kosten für ein MES-System werden durch die Anzahl der Funktionen, die Integration und die Lebensdauerkosten bestimmt. Bei Unternehmen mit verschiedenen Standorten ergibt sich noch ein Multiplikator aufgrund der Varianz der Produktions- und Verpackungsausrüstung sowie der Varianz der Prozesse und der Anzahl der schon eingesetzten Software- Applikationen und Technologien, so Chatel. Viele IT-Landschaften sind historisch gewachsen und sehr heterogen, teilweise sind es noch Insellösungen, die nicht miteinander kommunizieren können, sagte Stefan Reuter, Vertriebsingenieur beim Softwareanbieter Copa Data. Deshalb bilden wir in unserer Software zunächst nur einzelne S ysteme ab, die in sich gekapselt sind und geben dem Projekt damit eine Ordnerstruktur. So können Eingangslogistik, Abfüllung, Verpackung, Brauerei, CIP und Ausgangs logistik als separate logische Einheiten genauso miteinander vernetzt werden wie standortspezi fische Initiativen, zum Beispiel das lokale Energiemanagement, die lokale Qualitätssicherung oder andere isolierte Werkzeuge, die nur den eigenen Betrieb optimieren. Für die offene, frei konfigurierbare Cloud- Computing-Plattform Microsoft Azure entwickelte Copa Data gemeinsam mit Microsoft als strate gischem Partner eine Schnittstelle, mit der lokales und unter nehmensweites Energie-, Quali täts- und Kennzahlen-Management umgesetzt werden kann. Als integriertes Werkzeug auf der B asis des hauseigenen Software-S ystems Zenon ist es das Werkzeug für die unternehmensweite Optimierung. Die Verwendung von Big- Data- Plattformen gestattet weiterführende A na lysen. In einem Pilotprojekt startete das Unternehmen eine unternehmens weite Datenanalyse von Brauerei-Standorten in München, Köln und Salzburg, die ihre Daten über ein Azure-Gateway austauschen und auf einem Realtime-Dashboard anzeigen lassen. Weltweit können hier die Energiekosten, die Produktionskennwerte, Verlustberechnungen, Wartungen etc. beobachtet werden, so R euter. Mit Zenon 7.20 bietet Copa Data nach eigenen Angaben eine Software-Version, die alle wichtigen Systemanforderungen für Industrie 4.0 und Cloud-Computing erfüllt. Wichtig dabei ist, dass diese Kommunikation standardisiert abläuft, ergänzte Peter Seeberg, Market Segment Manager bei Softing. Früher konnte ein Automatisierungsgerät nur digital sprechen, mittlerweile kann SMARTER PRODUCT USABILITY SCHNITTSTELLEN UND EFFIZIENZ INTEGRIERT BARCODELESER BCL 300i / i integrated connectivity. Getränke!

3 Automatisierung SPEZIAL das Gerät auch auf einer höheren semantischen Weise kommunizieren. In der deutschen Normungs-Roadmap wurde deshalb der Standard OPC-UA mit der Norm IEC aufgenommen. OPC-UA ist skalierbar, vom kleinen Embed ded-system bis zur Cloud. Wir haben inzwischen schon sehr kleine OPC-UA-Server von 10 kb mit einem bestimmten Profil. B isher kann man das noch nicht in die kleinsten Temperatursensoren einbauen, aber nach dem Mooreschen Gesetz wird dies schon sicher in einigen Jahren möglich sein, erklärte Seeberg. Die Informationsmodelle innerhalb des OPC- UA-Standards bieten die Grundlage zur Realisierung einer semantischen Interoperabilität. Langfristig muss die Zielrichtung zu einer automatisierten Integration mittels Plug & Control bzw. Plug & Produce und Selbstkonfiguration führen, meinte Seeberg. auf der B asis der erfassten Materialflüsse, stellt die Medien verbräuche transparent dar und hilft, durch OEE-Analyse den Ausnutzungsgrad zu opti mieren. Die Medienverbräuche werden als OLAP-Kube und als Excel-Pivot-Tabelle dargestellt. Dafür liefert das MIS Beer Production auch das entsprechende Datenmodell. Ein Belegungsdiagramm zeigt die Belegung der einzelnen Maschinen von der Walzenmühle im Sudhaus bis zum Würzekühler. Man erkennt auf den ersten Blick die Engpassmaschinen, sagte Michael Eberhard. Befragt nach dem ROI verwies er darauf, dass der Integrationsaufwand immer von der Komplexität und dem zeitlichen Ablauf der Integration abhänge. Wir haben Projektlaufzeiten von zwei bis drei Jahren, bei denen auch mal ein halbes bis ein Dreivierteljahr nichts passiert. Andere Projekte hingegen können in vier bis sechs Monaten abgewickelt werden, so Eberhard. Auch wenn sich der ROI nicht exakt messen ließe, brauchen die Brauereien einfach die notwendige Transparenz und ein standardisiertes Berichtswesen mit Hilfe des MIS, um erfolgreich weiter zu wachsen, begründete er. Der Frage, wie man die Daten möglichst automatisch in die MES-Systeme bekommt, widmete sich der Vortrag von Heinz-Peter Peters, Process Business Manager bei Siemens. Er berichtete von dem Projekt für die Brauerei R ittmayer in Hallerndorf, den Umlauf von Kästen und Kegs rückverfolgbar zu machen, um die Verluste auf dem Distributionsweg zu verringern und die Umlaufzeiten transparent zu machen. Dazu wurden die einzelnen Kästen und Kegs mit RFID-Tags bestückt. Über die RFID- Tags bekommt Rittmayer auch eine Rückmeldung, wie hoch die Qualität des Kastens und der darin befindlichen Flaschen sind. Bügelflaschen kosten mehr Pfand. Bisher wusste man nicht, ob auch jeder Kasten vollständig mit Bügelflaschen befüllt war. Jetzt hat man eine exakte Zuordnung und eine schnelle Amortisation des Systems, erklärte Peters. Beim Durchfahren des Staplers durch das Gate werden die RFID- Tags von 80 Kästen gleichzeitig gelesen. Bei der Depalettierung im Leergutlager werden die Tags der Kästen wieder gelesen und eindeutig dem entsprechenden Lieferauftrag zugeordnet. Weitere Lesestationen befinden sich am Kastenwäscher und an der Packstation. Auf diese Weise haben wir beim Rücklauf die Information, wie lange der Kasten in welcher Region und mit welchen Umlaufzeiten unterwegs war, sagte Peters. Aus Marketingsicht sei es interessant, zu wissen, wie lange ein Kasten mit einer neuen Biersorte unterwegs ist und ob man nicht andere Vertriebswege finden muss. Mit dem RFID- Chip bekommt man Informationen, die man bisher noch nicht hatte, erläuterte er. Der gleiche Ablauf findet sich auch für Fässer und Bierbänke. IT & darüber hinaus Wie die neue Welt der Informations technologie im Zeitalter von Industrie 4.0 aus sehen kann, zeigte Prof. Dr. Birgit Heuser-Vogel von der TU München an einem agentenbasierten L ösungsansatz einer kundenspezifischen Produk tion auf. Dazu sei es wichtig, dass alle Maschinen untereinander vernetzt sind und wissen, was vor ihnen und nach ihnen geschehe, so Vogel-Heuser. Sie zeigte, wie ein Ablaufplan erstellt und ein Auftrag in Mehr Transparenz in der Bierherstellung Dr. Michael Eberhard, Leiter IT-Solutions bei Krones in Neutraubling, zeigte am Beispiel des Management-Informationssystems MIS Beer Production, wie man eine MES-Lösung standardisiert. Wir haben festgestellt, dass es auch bei Großunternehmen mit mehreren Brauereien durchaus einen Standard je Standort geben kann. Deshalb definieren wir zwar einen Standardbaukasten, versehen ihn aber auch mit kundenspezifischen Funktionen. Mit der horizontalen Prozessintegration von der Malzannahme über Drucktank keller bis zum Transfer des filtrierten Bieres in die Abfüllanlage gestattet das MIS eine Chargenrückverfolgung und die entsprechende Prozessdokumentation als Web reporting. Eine statistische Prozesskontrolle überwacht die Stammwürze des Sudes rezeptabhängig und berechnet Trends anhand von Standardabweichungen vom statistischen Mittel. Vertikal ist das MIS mit den Laborinformationssystemen und Prozesskontrollsystemen verbunden und ist über ein Interface an das überlagerte ERP-System angebunden. Dadurch ist es möglich, dass wir alle relevanten Prozess daten chargenbezogen abbilden und für Langzeitauswertungen oder auch für R ealtime KPI-Auswertungen liefern können, erläuterte Eberhardt. Neben der mengen- und chargenbezogenen Analyse der E xtraktverluste unterstützt das MIS auch den kontinuierlichen Verbesserungsprozess, berechnet die Verluste Wir haben es in der Lebensmittelbranche immer noch mit Unternehmen zu tun, die nur im Rückblick wissen, wie ihre Anlagen gearbeitet haben. Doch heute werden die Anforderungen an die Lebensmittelproduktion vielfältiger. DR.-ING.TOBIAS VOIGT, Lehrstuhl der TU München Teilaufträge untergliedert werden. Gleichzeitig optimiert das S ystem die Kosten und Termine. Bei einem Fehler werden neue Ablaufpläne und Teilaufträge vergeben. Die Produktionsanlagen entscheiden dann selbstständig, ob sie diese Gebinde herstellen können und bieten Preis und Termin an. Bei Ausfall einer Anlage wird automatisch die nächste Anlage angefragt. Wir haben in der Produktion kleine Agenten, die genau wissen, was die Anlage kann, welche Abläufe, welche Eigenschaften, welche Produkte. Wenn sich etwas ändert, werden die einzelnen Agenten abgefragt, erklärte Vogel-Heuser. Durch ihre Lernfähigkeit und die Fähigkeit der Selbst adaption und Selbst organisation sind die Industrie-4.0- Agenten ideal geeignet. Dabei können verschiedenste Steuerungslösungen verwendet werden bis hin zu hybriden Plattformen, die Anwendungen in verschiedensten Sprachen wie C oder IEC beinhalten. Eine entsprechende Basisbibliothek wurde bereits auf der Automatica 2014 präsentiert. R. H. 26 Getränke!

4 HEFT IM HEFT BRAUEREIMASCHINEN MADE IN GERMANY Siemens PLM erleichtert Rohrleitungsplanung Der älteste Hersteller von Brauereimaschinen, Kaspar Schulz in Bamberg, setzt bei der Konstruktion der kundenspezifischen Bauteile auf Solid Edge von Siemens PLM Software. Mit modernen 3D-Visualisierungen ist es möglich, potenzielle Fehlerquellenm schon in der Planungs- und Konstruktionsphase zu ermitteln und zu eliminieren. Der 1677 in Bamberg gegründete Familienbetrieb Kaspar Schulz gilt heute als ältester Hersteller von Brauereimaschinen weltweit. Bei der Konstruktion der Bauteile arbeiten Brautechnologen und Konstrukteure eng zusammen. Bereits seit 2004 setzt das Unternehmen auf das 2D/3D CAD-System Solid Edge von Siemens PLM Software. Solid Edge überzeugte uns damals mit dem komfortablen Modul zur Rohrleitungsplanung XpresRoute, hervorragenden 2D-Funktionalitäten und der intuitiv verständlichen Benutzerführung unter Windows, erinnert sich Christian M ontag, Gruppenleiter Konstruktion und CAD-Beauftragter bei Schulz. Außerdem war von Anfang an ein Modul zur Blechkonstruktion integriert. In den letzten zehn Jahren wurde die CAD-Installation regelmäßig modernisiert. Bild: Siemenss AG Die 2D-Funktionalitäten und die intuitiv verständliche Benutzerführung unter Windows mit Solid Edge erleichtern die Arbeit. Bis zu dreimal schneller Bei der Planung, die auf den Gebäudeplänen des jeweiligen Kunden basiert, stellt der Architekt die Daten bereit, die in Solid Edge bearbeitet werden. Fremddaten von Zulieferteilen werden hauptsächlich im STEPFormat angefordert und dann mit der Synchronous Technology modifiziert. Auf dem ursprünglichen Grundriss entsteht allmählich eine Baugruppe der gesamten Anlage. Früher bekam die Fertigung Schemazeichnungen der benötigten Verrohrungen. Heute nutzt das Unternehmen die 3D-Rohrleitungsplanung von XpresRoute. Innerhalb der 3D-Baugruppen werden zwei Punkte festgelegt das System schlägt nun automatisch kollisionsfreie Pfade vor, die ausgewählt und partiell verändert werden können. Durch die 3D-Visualisierung können wir viele Probleme vermeiden, die wir früher bei der Erstmontage festgestellt haben. Mit dem in Solid Edge integrierten Piping-Modul von Smap3D Plant Design werden die Fehlermöglichkeiten nochmals deutlich verringert und der Komfort erhöht. Aus vier zentral definierten Rohrklassen werden dem Konstrukteur immer Rohre mit den passenden Armaturen zur Auswahl angeboten, die in der 3D-Baugruppe platziert werden können. Der Änderungsaufwand durch Fehler, die man erst im Laufe der Fertigung mitbekommt, ist enorm zurückgegangen. Durch die integrierte Lösung für die Rohrleitungsplanung sind wir gegenüber der früheren Vorgehensweise bis zu dreimal schneller geworden. Mehr Informationen SO BLEIBEN QUALITÄT UND KOSTEN IN PERFEKTER BALANCE! Unsere bewährte TCO-Methode liefert Ihnen eine komplette Übersicht über die Kosten Ihrer Prozessanlage unter Berücksichtigung von Parametern wie leistung, Wartungsanforderungen und Maschinen- Umweltkosten. Rufen Sie uns an: Tel oder besuchen Sie uns unter Moving food forward. Together. Processing mit Tetra Pak Getränke!

5 Automatisierung SPEZIAL TECHNIK ERLEBEN Vernetzt mit neuem Antrieb SEW-Jahrespressekonferenz anlässlich der Hannover-Messe SEW-EURODRIVE mit Hauptsitz in Bruchsal gehört zu den internationalen Marktführern im Bereich Antriebs- und Steuerungstechnik und ist Anbieter vielfältiger Automatisierungslösungen. Die jährliche Hannover-Messe Industrie ist für das Unternehmen ein wichtiger Termin, den anwesenden Fachjournalisten über das abgeschlossene Geschäftsjahr zu berichten und die neuen Aufgaben und Ziele bekanntzugeben. Zwar bietet schon der große Messestand dem Besucher eine Fülle von neuen und weiterentwickelten Elektromotoren und Getrieben, Frequenzumrichtern und zahlreichen Komponenten für Antriebssteuerungen und Schaltungen, doch die Berichte maßgebender Vorstandsmitglieder und Geschäftsführer mit den anschließenden Diskussionen schaffen eine vertrauensvolle Basis, auf der die Kunden weltweit durch die Fachpresse informiert werden und zugleich neue Märkte erschlossen werden. Wirtschaftliche Situation & die Anforderungen Johann Soder, Geschäftsführer Technik, sprach ausführlich über die wirtschaftliche Situation und die damit verbundenen Anforderungen. Die Weltwirtschaft steht an einem Scheideweg: Zahlreiche Krisenherde und Konflikte weltweit, Unruhen in der Eurozone, Sanktionen gegenüber Russland sowie die Aufwertung des US-Dollars führten zu einer für SEW enttäuschenden Konjunktur und einem Wachstum von 4,7 %, das sich infolge von Währungsverlusten auf 3,5 % reduzierte. Das Wirtschaftsjahr schloss mit einem Umsatz von rund 2,6 Mrd. Euro ab. Für das neue, ab begonnene Geschäftsjahr wird zuversichtlich mit einem Wachstum von rund 10 % geplant. Es wurde sowohl in das Hauptwerk in Bruchsal als auch in verschiedene Produktionsstätten des Auslan- des investiert. Fast Beschäftigte sind in 14 Fertigungsstätten und in 79 Drive-Technology-Center in 48 Ländern tätig. Neue Produkte, Lösungen & Kundenapplikationen SEW-EURODRIVE ist ein wichtiger Zulieferer für den Getränkemaschinen- und Anlagenbau. Seit vielen Jahren besteht eine gute Zusammenarbeit unserer Redak tion mit dem Unternehmen. So werden interessante Neuund Weiterentwicklungen, die auf M essen gezeigt und in Fachgesprächen erläutert werden, in unserer Fachzeitschrift vorgestellt und für die Leser kurz beschrieben. Industrie 4.0 war wieder der bestimmende Trend dieser Hannover-Messe und nahezu alle Aussteller im Bereich Motion, Drive & Automation orientierten sich mit ihren Exponaten auf die zukünftige Integrated Industry. Johann Soder sprach in seinem Vortrag auch gezielt die Neu- und Weiterentwick lungen an, die auf dem Stand gezeigt wurden und die SEW-EURODRIVE für die Umsetzung zu Industrie 4.0 liefern wird. Helmut Holz, Heavy Industrial Solution, stellte in seinen Ausführungen das neue intelligente mechatronische Industriegetriebe vor. Es bildete ein Highlight auf dem Messestand, ist gegenüber den früheren Getrieben kompakter ausgeführt, beansprucht weniger Platz und hat einen bis zu 20% geringeren Energiebedarf. Es schließt an das erfolgreiche Konzept der integrierten Antriebssysteme von SEW-EURODRIVE an. Dr. Björn Hagemann, Entwicklungsleiter Mechatronik, berichtete über den IE3-Drehstrommotor DRN. Bereits 2008 noch vor Verabschiedung der EU-Verordnung 640/2009 wurde der Motorbaukasten DR J einge- Bilder: Hannover Messe Bei der Führung über den SEW-Stand zeigte Johann Soder, Geschäftsführer Technik, exemplarisch Logistikprozesse, welche mit flexiblen, autonomen Logistikassistenten nach Industrie 4.0 gestaltet wurden. 28 Getränke! Anstelle starrer Förderelemente schaffen mobile Assistenzsysteme ein hohes Maß an Flexibilität: Pick & Place-Roboter und Förderanlage mit SEW-Antrieben im Vordergrund. Bereits 2008 wurde der Motorbaukasten DR J eingeführt. Die vorgestellte Ergänzung betrifft die neue Baureihe DRN in der Effizienzklasse IE3 für Leistungen ab 7,5 kw.

6 HEFT IM HEFT führt, der die Elektromotoren aller Effizienzklassen von Standard- bis Super-Premium- Efficiency in einer Baureihe umfasst. Die vorgestellte Ergänzung betrifft die neue Baureihe DRN in der Effizienzklasse IE3 für Leistungen ab 7,5 kw. Diese neuen Motoren sind kompakt und erfüllen sowohl als Drehstrom- Asynchronmotor als auch in Kombination als Getriebemotor die seit Januar 2015 in Europa geltenden gesetzlichen Forderungen der 2. Stufe der VO640/2009 und VO4/2014. Industrie 4.0 bildlich verdeutlicht Nach der Pressekonferenz wurden die genannten und alle weiteren Exponate auf dem Messestand betrachtet, die von Fachleuten des Unternehmens erläutert wurden. Gezeigt wurden die komplett überarbeiteten modularen XP-Planetengetriebe mit einem Drehmomentbereich von 600 bis knm, die den XP-Baukasten ergänzen. Sie kommen dort zum Einsatz, wo große Leistungen gefragt sind. Sie können durch die hohe Flexibilität mit einer Vielzahl von SEW-Antriebslösungen für die unterschiedlichsten Kundenanforderungen kombiniert werden. Die Rührwerksantriebe der X-Baureihe wurden ebenfalls weiterentwickelt und sind den spezifischen Belastungen jetzt besser gewachsen. Sie werden für leichtere Belastungen im Drehmomentbereich 6,8 bis 475 Nm mit dem universell einsetzbaren Gehäuse für Stirnrad- und Kegelstirnrad getriebe angeboten. Für mittlere und schwere Belastungen im Drehmomentbereich 22 bis 90 knm stehen zwei Ausführungen zur Verfügung, die sich durch ein Wälzlagerkonzept mit vergrößerten Lager abständen unterscheiden. Die Kegelradgetriebe-Baureihe wurde im oberen Leistungsbereich ergänzt. Diese zweistufigen Kegelradgetriebe sind äußerst vielseitig und flexibel einsetzbar. Die ersten beiden Baugrößen K..19 und K..29, schon auf der Hannover-Messe 2013 vorgestellt, wurden jetzt um die Typen K..39 und K..49 auf vier Baugrößen erweitert. Sie können je nach Anforderung mit Motoren, Adaptern oder eintreibenden Deckeln konfiguriert werden und lassen sich gut mit dem Motorenspektrum von SEW-EURODRIVE kombinieren. Typische Einsatzbereiche sind die Fördereinrichtungen für Transport und Intralogistik. Der Kleinspannung-Servoantrieb ELV- CD wurde speziell für die mobile Fördertechnik entwickelt. Es können verschiedene Modifikationen gewählt werden, so die Inbetriebnahme und Konfiguration über das Programmmodul MultiMotion/DriveStartup. Dem Anwender wird eine universelle Softwareplattform für programmier bare M otion-control-steuerungen MOVI-PLC ange boten, mit deren Hilfe koordi nierte Bewegungs abläufe in Mehrachsanwendungen gestaltet werden können. So kann der Antrieb für Lastaufnahmemittel von Regalbedien geräten eingesetzt werden. Das Fahrerlose Transportsystem (FTS) war schon Mittelpunkt der Präsentation auf der SPS-Messe 2014 in Nürnberg. Es wurde etwas erweitert und mit einem Packroboter ergänzt, sodass die Abläufe für die Besucher übersichtlicher wurden. Es konnte die mobile Logistik eines Fertig- oder Umschlaglagers nachgestaltet werden. Die Visualisierung der automatischen Bewegungsvorgänge des FTS mit einer Tragkraft von 1,5 t wurde auf einen großen Bildschirm übertragen. Die autonomen Fahrerlosen Transportsysteme transportieren Box-Paletten automatisch durch die Fabrik. In diesem Falle suchte sich das Unterflurgerät mit oder ohne Palette auf engstem Raum den Weg zu den entsprechenden Kommissionierplätzen. Die Palette wurde abgesetzt bzw. eine fertig beladene Palette aufgenommen und zur Verladung oder ins Lager transportiert. Mit diesem Demonstrationsmodell konnte SEW-EURODRIVE bildlich Industrie 4.0 verdeutlichen. Dr. G. A. Elektrische Automatisierung Systeme und Komponenten Internationale Fachmesse Nürnberg, Answers for automation Besuchen Sie die SPS IPC Drives und erleben Sie die einzigartige Arbeitsatmosphäre auf Europas führender Fachmesse für elektrische Automatisierung: umfassender Marktüberblick mehr als Aussteller mit allen Keyplayern Produkte und Lösungen Innovationen und Trends Ihre kostenlose Eintrittskarte

7 Automatisierung SPEZIAL MENSCH & ROBOTER SIND EINE UNSCHLAGBARE KOMBINATION Hand in Hand mit Werkern Roboter liegen im Trend und werden mehr und mehr zum alltäglichen Werkzeug. Mit einem Zuwachs von neun Prozent erzielte die Robotik und Automation im vergangenen Jahr nach Angaben des VDMA ein neues Rekordergebnis von 11,4 Milliarden Euro Umsatz. Aufgrund der robusten Auftragseingänge bleibt die Branche auch 2015 auf Wachstumskurs. Im weltweiten Vergleich zählt Deutschland zu den starken Roboter- Einsatzländern; auf Arbeitsplätze im verarbeitenden Gewerbe sind hierzulande nach Berechnungen des Weltroboterverbandes IFR 282 Industrieroboter im Einsatz. Nur Korea mit 437 und Japan mit 323 kommen auf eine höhere Roboterdichte. D er Einsatz von Robotik und Automation bietet bedeutende Chancen für eine stabile wirtschaftliche Entwicklung und ergonomische Arbeitsplätze sowie sichere und preiswerte Produkte, sagt Patrick Schwarzkopf, Geschäftsführer des VDMA-Fachverbands Robotik + Automation, am 11. Juni auf der Jahrespressekonferenz in Frankfurt. Sorgen vor einer Zukunft, in der R oboter Menschen die Arbeitsplätze wegnehmen, seien unbegründet. Mensch und R oboter sind eine unschlagbare Kombination, so Schwarzkopf. Die im Februar 2015 erschienene Studie Robots at Work von Georg Graetz und Guy Michaels von der London School of Economics untersucht die Auswirkungen von zunehmender Automation auf die wirtschaftliche Entwicklung von 17 Ländern. Dabei kommen die Autoren zum Ergebnis, dass im Schnitt gut zehn Prozent der BIP- Steigerung und 15 % der Produktivitätsgewinne auf den vermehrten Robotereinsatz zurückzuführen seien. Dies sei etwa vergleichbar mit der Wirkung der Dampfmaschine in der ersten Industriellen Revolution, so die Autoren. Ursprünglich hatten alle Roboterentwickler im Auge, möglichst jede Handhabungsaufgabe durch den Einsatz eines Standardindustrieroboters zu lösen. Lange war es das Ziel, immer schnellere Geräte mit verbesserter Positioniergenauigkeit zu bauen. Der Markt war geprägt durch 6-achsige Knickarmroboter, die in mehreren Baugrößen und unterschiedlichen Traglastklassen angeboten wurden. In den Bereichen der Lebensmittelund Getränkeindustrie sind 5- oder 6- achsige Industrieroboter ideal, um ein tönige und schwere Arbeiten beim Verpacken und Palettieren zuverlässig zu erledigen. Aber im Kontakt mit Lebensmitteln muss neben der hygienischen Sicherheit auch die mechatronische Ausstattung der Roboter höheren Ansprüchen genügen. Nicht zu vergessen sind die Portalsysteme, die häufig im Bereich der Intralogistik, der Verpackungstechnik und der Montage- und Handhabungstechnik zum Einsatz kommen. Sie falten und packen Kartons, stapeln Paletten und Glas oder setzen sie um. Angetrieben werden die Einheiten 30 Getränke! häufig von Einzelachsen in Form SPS-gesteuerter Positionierantriebe. Der elegantere Weg, das Ganze mit Portal-Roboter-Kinematiken und mehrachskoordinierten Achsen im Raum zu realisieren, scheitert bis dato meist an der aufwendigen Programmierung. Das neue FAST-Technologiemodul von Lenze setzt hier genau an: Es verpackt die Robotik zu einer leicht zu parametrierenden Antriebslösung mit vollwertigem Robotikkern im Inneren, die genauso einfach projektierbar ist wie eine einzelne Positionierachse. Damit lassen sich sanfte, in sich synchrone Fahrprofile im Vergleich zur Punkt-zu-Punkt-Positionierung von Einzelachsen wesentlich schonender für die Mechanik der Maschine entwickeln. Gleichzeitig können sie noch deutlich energieeffizienter und schneller ausgelegt werden. Dank des offenen Standards PLCopen Part 1/2/4 und IEC Programmierumgebung lassen sich mit FAST auch vor- und nachgelagerte Förderantriebe mit demselben Controller und Antriebsreglern realisieren. Lenze ist davon überzeugt, dass Maschinenbauer mit dieser Lösung die Scheu vor der Robotik verlieren. Roboter & Mensch arbeiten Hand in Hand Auf der diesjährigen Hannover Messe zeigten viele Aussteller eine Mensch-Roboter- Kollaboration. Hierbei arbeiten Industrieroboter Hand in Hand mit Werkern, ohne dass sie Schutzzäune oder sonstige Einrichtungen trennen. Möglich macht dies eine spezielle Kraftmomenten-Sensorik in allen Achsen, die über die notwendige Nachgiebigkeit verfügt, um den Menschen nicht zu verletzen. Mit ihnen sollen sich künftig auch die Prozesse automatisieren lassen, die bislang gar nicht auto matisierbar waren. So verfügt beispielsweise der 6-achsige R oboter der Serie TX2 von Stäubli Robotics über sämtliche Safety-Funktionen der Mensch- Maschine-Kollaboration und über eine geschlossene Struktur in Schutzart IP65. Das Handgelenk ist in IP67 gehalten und damit wasserdicht, was den Roboter für Einsätze unter Reinraum- und Hygieneanforderungen tauglich macht. Bosch entwickelte für einen Industrieroboter einen automatischen Produktionsassistent (Apas), der dank einer Sensorhaut, die an lederne Autositzbezüge erinnert, sicher Kollisionen mit Menschen und Umgebung erkennt und vermeidet. Der starke Roboterarm spürt, wenn sich jemand nähert, und bremst sanft ab. Bei fünf Zentimetern Abstand ist Schluss. Auch die Greiferfinger reagieren auf menschliche Berührung. Die Robotereinheit ist auf Rollen gelagert und damit beweglich. Sie kann schnell und einfach neue Aufgaben lernen und ihre Arbeitspläne über die Cloud mit anderen Robotern teilen. Festo zeigte auf der Hannover Messe das kollaborative Verhalten an der Natur nachempfundenen Roboter-Insekten. Die knapp 14 Zentimeter großen robotischen Ameisen bewegen sich wie echte Ameisen und erledigen Aufgaben gemeinsam, die sie allein nicht schaffen können. Soll beispielsweise ein größerer Gegenstand bewegt werden, kommunizieren sie miteinander und stimmen ihre Handlungen und Bewegungen aufeinander ab. Durch piezoelektrische Aktoren werden dabei ihre sechs Beine und ihre Greifer am Kopf in Bewegung versetzt. Forscher der Universität des Saarlandes haben einen neuen Saug-Greifer für Roboterarme entwickelt, der mit Muskeln aus haarfeinen Drähten mit Formgedächtnis überaus gelenkig ist. Als Formgedächtnis bezeichnen die Wissenschaftler das Phänomen, dass bestimmte Drähte ihre alte Form wieder annehmen können, nachdem sie verformt wurden. Wir nutzen dabei die Fähigkeit der Legierung Nickel-Titan zur Phasenumwandlung: Erwärmen wir einen Draht aus dieser Legierung, indem wir zum Beispiel elektrischen Strom hindurchfließen lassen, wandelt sich seine Gitterstruktur um, und er zieht sich zusammen. Das Prinzip wurde dem menschlichen Muskel nachempfunden, erklärt Prof. Dr. Stefan Seelecke, Projektleiter an der Universität des Saarlandes. Die Ingenieure bündeln mehrere der hauchfeinen Drähte, dadurch geben diese aufgrund der größeren Oberfläche schneller Wärme ab als ein einzelner dickerer Draht. So kann sich das Bün-

8 HEFT IM HEFT Bilder: Hannover Messe Kuka zeigte auf der Hannover Messe den intelligenten, 7-achsigen Leichtbauroboter LBR iiwa, der von einem elektrischen Servoantrieb betrieben wird. Festo zeigte auf der Hannover Messe das kollaborative Verhalten an der Natur nachempfundenen, 17 cm großen Roboter-Insekten. Am Stand von ABB war auf der Hannover Messe der weltweit erste echt-kollaborative Zweiarm-Roboter YuMi zu sehen. del schneller abkühlen und wieder lang werden. Auf diese Weise wird eine schnelle Anund Entspannung und damit auch eine flinke Bewegung der muskulösen Greifer-Gliedmaßen möglich und das mit hoher Zugkraft. Auf kleinem Raum lassen sich so kraftvolle Bewegungen ausführen. Anders als übliche Vakuum-Saugsysteme, die mühsam von Hand eingestellt werden und flache Werkstücke immer gleich starr greifen, lässt sich der neue Sauggreifer auch während des Betriebes einfach umprogrammieren. Am Stand von ABB war auf der Hannover Messe der weltweit erste echt-kollaborative Zweiarm-Roboter YuMi zu sehen. Er soll nach Herstellerangaben mit seiner einzigartigen Funktionalität neue Potenziale für Anwendungen in der Industrieautomation erschließen. Ursprünglich wurde der Roboter für die schnellen und flexiblen Fertigungsanforderungen in der Kleinteilmontage entwickelt, doch jetzt soll er nach und nach auch in anderen Branchen zum Einsatz kommen. YuMi besteht aus einem kollaborativen Montagesystem mit einem präzisen Vision-System, zwei Greifern, berührungsempfindlicher Sensorik, flexibler Software und integrierten Sicher heitskomponenten. Der Zweiarmroboter besteht aus einem festen und zugleich leichten M agnesiumkorpus mit einem Kunststoffgehäuse und einer weichen Trägerpolsterung, um Stöße zu absorbieren. Registriert der Roboter einen unerwarteten Kontakt, z.b. einen Zusammenstoß mit dem Menschen, ist er in der Lage, innerhalb von Millisekunden seine Bewegung zu stoppen. Viele Annahmen über Fertigungsverfahren und Industrieprozesse wird man dank YuMi neu überdenken müssen, sagt Per-Vegard Nerseth, Leiter des globalen Geschäftsbereichs Robotik. YuMi wird zahllose neue Einsatzmöglichkeiten bieten, womit wir am Beginn einer neuen Phase der industriellen Automation stehen. So ist z.b. bei ABB ein zweiter YuMi-Roboter in der Endmontage und Verpackung beschäftigt, wo er seine Aufgaben mit einem weiteren menschlichen Kollegen koordiniert. Kuka zeigte auf der Hannover Messe den intelligenten, 7-achsigen L eichtbauroboter LBR iiwa. Die Leichtbauroboter gibt es in einer Sieben- Kilogramm- und einer Vierzehn- Kilogramm- Traglast-Ausführung. Ersterer wiegt 23,9 kg und hat eine maximale Reichweite von 800 mm bei einem Arbeitsraumvolumen von 1,7 m 3. Das Modell für höhere Traglasten bringt es auf 29,9 kg und eine Reichweite von 820 mm bei einem A rbeitsraumvolumen von 1,8 m 3. Bei der Steuerung handelt es sich um die Java-basierte Steuerung Sunrise. Fanuc zeigte seinen kollaborativen Roboter CR-35iA mit einer Traglast von 35 kg für Aufgaben wie die Montage von Reifen und das Be- und Entladen von Maschinen. Der 6-Achs- Roboter wiegt 990 kg und hat eine Reichweite von mm. Angetrieben wird er von einem elektrischen Servoantrieb mit Wechselstrom- Servomotor. Auch die konventionellen Roboter werden moderner Sercos International zeigte einen Demo-Roboter von Schneider Electric. Die Robotik-Lösung besteht aus dem komplett in Edelstahl ausgeführten PacDrive P4-Roboter und einem Portalroboter MAXR. Beide stammen aus dem Robotik-Programm von Schneider Electric. Die Bedienung geschieht mit dem Magelis Handheld. Das dänische Unternehmen Universal Robots will nach eigenen Angaben, mit dem sechsgliedrigen Knickarmroboter UR5 den Markt für Industrieroboter neu mischen Die kollaborierenden Roboter sollen nach Herstellerangaben in Produktionsumgebungen jeder Größe passen. Die Investitionen sollen sich innerhalb von 195 Tagen rechnen. Mit einer patentierten Technologie soll der Bediener die Roboter mittels intuitiver 3-D-Visualisierung auch ohne Programmierungserfahrung schnell einrichten und bedienen können. Dazu sind dem Roboterarm einfach die gewünschten Wegpunkte zu zeigen oder die erforderlichen Positionen mittels Pfeiltasten auf dem benutzerfreundlichen Touchscreen-Tablet einzustellen. Selbst ein ungeschulter Mitarbeiter benötige weniger als eine Stunde, um einen der Roboter auszupacken, aufzustellen und die ersten einfachen Aufgaben einzuprogrammieren, so das Unternehmen. Auf der Achema 2015 zeigte der Roboterhersteller Yaskawa zwei neue Motoman- Modelle zum Einsatz in der Chemie- und Prozess industrie, bei Labor- und Analyseaufgaben sowie in der Pharma-, Verpackungsund Lagertechnik. Der Zweiarm-R oboter M otoman CSDA10F führt komplexe Labortätigkeiten bei gesundheitsgefährdenden A rbeitsschritten aus. Mit hoher Präzision und Wiederholungsgenauigkeit machen sich diese Roboter zu idealen Helfern im Labor- und Reinraumbereich. Der Roboter eignet sich hervorragend für standardisierte Testabläufe, ist dennoch flexibel und kann schnell und einfach völlig neue Arbeitsabläufe hinzulernen. Auch in der Verfahrensentwicklung ist der Roboter eine interessante Lösung. Der Handlingsroboter Motoman MH3BM erfüllt höchste Hygienestandards und kann daher für die pharmazeutische Probenverarbeitung genauso eingesetzt werden wie für eine Vielzahl von Montage-, Handling- und Verpackungsaufgaben in Labor- oder Produktionsanlagen vieler Industrien. Die Zulassung für den Einsatz ist in der Reinraumklasse ISO5. Ausblick Roboter werden mehr und mehr zum alltäglichen Werkzeug, freute sich Schunk- Geschäftsführer Henrik A. Schunk zur Eröffnung der achten Expert Days on Service Robotics im Februar dieses Jahres. Der lange angekündigte Paradigmenwechsel findet jetzt statt. So halte nicht nur die Mensch- Roboter-Kollaboration verstärkt Einzug in die Montagelinien der großen Automobilkonzerne, sondern auch in der Logistik erkenne man zunehmend das Potenzial. Insbesondere beim Transportieren von leichten Waren drängen immer mehr Anbieter auf den Markt und auch beim Kommissionieren kommen immer mehr autonome Fahrzeuge zum Einsatz. R.H. Getränke!

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