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Dienstag, 12. Dezember 2017

Antriebstechnik

„Es geht um intelligente Funktionsverteilung“

Von Martin Ciupek | 4. Mai 2017 | Ausgabe 18

Was Digitalisierung für ihn bedeutet und wo er Grenzen sieht, erklärt Lenze-Entwicklungsvorstand Frank Maier im Interview.

Lenze-Maier-BU
Foto: Ralf Baumgarten/Hannover Messe

Antriebsexperte Frank Maier rät zu bedachtem Umgang mit Daten aus Motoren und Getrieben.

VDI nachrichten: Die Antriebstechnikbranche investiert viel Geld, um die Produkte smarter zu machen. Möchten Ihre Kunden ihre Antriebe wirklich mit dem Smartphone überwachen?

Maier: Dahinter steckt ja immer der Ansatz, Dinge einfacher zu machen. Das ist weiterhin der dominierende Trend, den wir sehen. Es geht nicht, die zunehmende technische Komplexität wegzudiskutieren, sondern wir müssen sie so darstellen, dass auch weniger gut ausgebildete Menschen damit umgehen können. Smarte Geräte wie ein Smartphone sind dabei sicher ein Mittel der Wahl.

Frank Maier

Werden sie sich als Benutzerschnittstellen durchsetzen?

Das ist noch alles offen. Alles was es gibt, wird auch genutzt werden. Wenn mehrere Optionen entstehen, dann werden auch mehrere Optionen genutzt. Das ist abhängig vom Anwendungsfall.

Was bedeutet das für Sie?

Wir packen nicht alles in ein großes Paket, sondern brechen es, entsprechend der Anwenderbedürfnisse, in einzelne Teile entlang der Wertschöpfungskette auf. Damit erstellen wir Pakete für bestimmte Anwender und spezifische Teile der Wertschöpfungskette, entsprechend dem Ausbildungsstand der Anwender. Auch für den Kunden wird es dadurch übrigens einfacher. Er braucht nicht mehr unbedingt einen Softwareingenieur, um zwei Parameter im Regler zu ändern.

… und die Digitalisierung hilft Ihnen, Schnittstellen so individuell anzupassen?

So ist das. Smartphones – ausgenommen von Apple-Geräten – haben den Vorteil, alle drei Schnittstellen für die kabellose Kommunikation an Bord zu haben. Das sind die Near Field Communication NFC, die Bluetooth-Schnittstelle und Wireless LAN, also WiFi. Dann hängt es davon ab, ob ich viel kommunizieren muss oder wenig. Neun Parameter im Smartmotor sind was anderes als 10 000 in einem Servoantriebsprojekt. Wenige Daten kann ich gut per NFC übertragen, größere Datenmengen mit WiFi. Beide Schnittstellen sind ja schon da.

Zum Vergleich: Früher sind wir mit einem kleinen Koffer mit vielleicht zehn bis zwölf Kabeln zu einer Anlage gefahren, weil wir nie wussten, welche Schnittstelle der Kunde hat. Deshalb wird das nach meiner Ansicht in den kommenden Jahren alles auf Wireless standardisiert werden. In fünf Jahren sind wir da.

Haben sich durch die neuen Möglichkeiten auch die Bedürfnisse der Anwender geändert?

Es ist nicht so, dass wir damit ein Bedürfnis erzeugen. Das Bedürfnis war schon immer da. Jetzt können wir diesen elementaren Kundenwunsch befriedigen. Und die jüngere Generation erwartet inzwischen, dass alles so einfach funktioniert, wie auf dem Smartphone mit den Icons (Anm. d. Red.: kleine Symbole) und App-Programmen. Denken Sie auch an die Bediener, die nicht richtig lesen und schreiben können. Smartphones bedienen können sie trotzdem, weil die Icons selbsterklärend sind. Das ist übrigens auch sprachenunabhängig.

Jetzt stellen Sie sich mal vor, ein junger Mensch kommt nach der Schule an eine Maschine mit Sieben-Segment-LED-Anzeige. Das war für meine Generation noch die Bedienschnittstelle schlechthin. Da können Sie sich die Reaktion vorstellen. Der kommt sich vor, wie in einer anderen Zeit. Die Entwicklung bei uns wird also stark von der Konsumgüterwelt getrieben. Das hat in den vergangenen fünf Jahren dramatisch zugenommen.

Können Sie da als Antriebsspezialist eigene Trends setzen?

Ich glaube nicht, dass wir die Trends setzen. Die kommen aus dem Konsumbereich. Wir können sie nur möglichst schnell implementieren. Dazu gehört allerdings eine andere Mentalität, als wir sie aus dem Maschinenbau kennen. Wir brauchen da eher die Silicon-Valley-Mentalität: „try, fail fast and try again“. Es geht nicht darum, lange zu strukturieren, zu entwickeln und zu testen. Es geht darum, Dinge zu probieren und sie wegzuwerfen, wenn sie schlecht sind, oder zu optimieren, wenn sie gut sind.

Woher haben Sie die Mentalität?

Ich war früher für Hewlett-Packard viel im Silicon Valley.

Sie zeigen auf Messen immer öfter Konzepte und immer weniger Produkte. Ist das Teil des Umdenkens?

Ja, wir probieren das aus. Wir wollen sehen, was die Kunden dazu meinen und mit ihnen in den Dialog eintreten. Die Veränderungen sind im Moment einfach nicht kausal, deterministisch beschreibbar – so wie wir Ingenieure das immer gerne hätten.

Können Ingenieure nicht disruptiv denken?

Das ist nichts Deutsches und es liegt dem Maschinenbau nicht. Das sehen wir auch bei Start-ups. Der Haftungsdruck für Gründer in Deutschland ist extrem. Wenn sie einen Fehler machen, sind sie verbrannt. In den USA kann man mehrere Gründungen in den Sand setzen. Wenn das lehrreiche Projekte waren, gibt es dafür sogar Anerkennung. Die Mentalität brauchen wir auch.

Es gibt den Trend, dass größere Unternehmen Start-ups ausgründen oder hinzukaufen, um neue Impulse zu bekommen. Wie machen Sie das?

Wir sind nicht so groß, dass das für uns ein Problem ist. Wir bekommen das noch intern gut hin und arbeiten dazu auch mit Universitäten und Start-ups zusammen. Das ist ein Geben und Nehmen, wo wir uns mal mit Geld, mal mit Know-how und mal mit Produkten einbringen, um schneller weiter zu kommen.

Geschwindigkeit ist bei der Entwicklung neuer Konzepte sicher wichtig. Dennoch darf es bezüglich der Maschinensicherheit in der Industrie keine Abstriche geben. Ist das ein Widerspruch?

Das sind zwei paar Stiefel. Bei einem kollaborierenden Roboter gebe ich Ihnen Recht. Da würde ich auch kein Risiko eingehen. Aber wie ich eine Benutzerschnittstelle auf einem Smartphone gestalte hat keinen Sicherheitsaspekt. Da wäre ich dafür, statt einer großen Kundenbefragung einfach mal was zu basteln und mit den Kunden auszuprobieren.

 Funktionsintegration ist ein Trend in der Antriebstechnik. Muss wirklich immer mehr in den Antrieb reingepackt werden?

Wir sehen da beide Tendenzen. Wir sprechen sogar von funktionaler Desintegration. Im Endeffekt geht es um die intelligente Funktionsverteilung. Früher gab es durch die Automationspyramide klare Vorstellungen, wie etwas verteilt werden soll – also was auf der Steuerung, was im Netzwerk und was im Antrieb läuft. Das löst sich mit Industrie 4.0 immer weiter auf.

Es werden nun ganz andere Ebenen miteinbezogen. Sie müssen also überlegen, wie Sie Funktionen am Besten im Netzwerk verteilen. Das wird in den nächsten zehn Jahren an Bedeutung gewinnen.

Wie begründen Sie das?

Erstens weil wir mit der Auflösung der hierarchischen Automatisierungspyramide konfrontiert werden. Denken Sie an Cloud-Computing oder Maschine-zu-Maschine-Kommunikation. Wenn ich flexibel sein und Losgröße eins produzieren will, dann macht es keinen Sinn, über ein sehr starres MES (Anm. d. Red.: System zur Produktionssteuerung/Manufacturing Execution System) zu gehen, sondern ich brauche ein selbstadaptierendes System ohne Rüstzeiten.

Der zweite Grund ist, dass sich das Moore’sche Gesetz nicht mehr beliebig lange fortschreiben lässt. Ich habe den Eindruck dass sich die Rechenleistung auf einem Chip nicht mehr so schnell verdoppelt wie in den letzten Jahrzehnten.

In den vergangenen 70 Jahren konnten wir Ingenieure einfach immer mehr Leistung in unsere Rechner reinbauen. Wenn es gerade nicht gereicht hat, konnte man sich darauf verlassen, dass es in zwei Jahren reichen wird. Jetzt kommen wir so langsam an Grenzen, hauptsächlich aus kommerziellen Gründen.

Die Technik, immer kleinere Halbleiterstrukturen zu produzieren, ist einfach mittlerweile so teuer, dass es kaum mehr eine Anwendung gibt, die das finanzieren kann. Die Stückzahlen bei PCs, bei Smartphones, bei Playstations, die dies bisher erlaubten, stagnieren seit einigen Jahren

Sind Mehrkernprozessoren dafür eine Lösung?

Da gilt in erster Näherung das gleiche. Auch hier kostet die Integration viel Geld. Wenn ich meine Softwarearchitektur ohnehin auf viele Kerne verteile, dann kann ich mir ja auch Alternativen überlegen, dies mit verteilten Prozessoren zu tun, die ich schon habe.

Was bedeutet das?

Die verteilten Lösungen werden wieder an Bedeutung gewinnen. Die haben wir in der Vergangenheit wegdesignt, weil Platz auf dem Chip billiger war als auf dem Board (Anm. d. Red.: auf der Platine). Das stimmt bisher auch, kann sich aber mit steigenden Kosten für die Chips schnell ändern. Dann kann ich das auch aufbrechen und einen Chip in den Antrieb und einen anderen in die übergeordnete Steuerung packen. Ich kann also entweder mehrere Kerne in einem Antrieb integrieren oder den Antrieb nur mit einem Chip ausstatten und den Rest über eine übergeordnete Steuerung machen. An der Funktion ändert sich dabei nichts und bis Ende des Jahres haben wir dafür auch eine einheitliche Software – die läuft nur in unterschiedlicher Form.

Natürlich werden wir den integrativen, mechatronischen Ansatz überall dort weiter betreiben, wo er sich rechnet – also z. B. bei hochvolumigen Anwendungen in der Fördertechnik. Da lohnt es sich dann die funktionale Integration voranzutreiben.

Wo sehen Sie die Grenzen der Vernetzung?

Ich werde auch künftig nicht alle Daten an ein ERP-System oder in die Cloud schicken. Die Frage wird auch sein, ob ich einfach Daten schicke oder Informationen. Wenn ich Informationen aus der Korrelation unterschiedlicher Datenquellen ableiten möchte, dann macht es Sinn, Daten zu verschicken. Das kann z. B. bei der Verkehrssteuerung sinnvoll sein. Wenn ich aber nur wissen will, ob ein Antrieb bald ausfällt, dann bauche ich nicht alle Getriebedaten jede Millisekunde zu verschicken. Solange der Antrieb in Ordnung ist, hat der Datenpunkt keinen Wert.

Es gibt da also einen Denkfehler bezüglich der Datenmengen?

So ist das. Wir sprechen viel darüber, erst einmal alle Daten zu verschicken, weil wir nicht wissen, was wir damit anfangen können. Aber Daten sind eigentlich wie Sand, wie der Grundstoff für Silizium in der Halbleitertechnik. Sand hat einen geringen Wert. In veredelter Form als Chip ist der Wert dagegen sehr hoch. So ist es auch mit den Daten.

Die intellektuelle Leistung steckt also nicht in den Daten, sondern den Algorithmen, die daraus Informationen machen. Das ist unser eigentliches geistiges Eigentum, das wir schützen müssen.

Und wie sieht es mit dem Schutz der Daten aus?

Da ist es mir nicht bange. Natürlich würde ich die Daten auch nicht unbedingt auf dem Präsentierteller servieren. Aber nehmen Sie ein Getriebe, das lässt sich ja auch einfach ausmessen und dann nachbauen. Trotzdem wird es am Ende Unterschiede geben, die in den Fertigungsprozessen und nicht in den Produktdaten stecken. So wird es mit digitalen Produkten künftig auch sein.

Es wird viel über neue Geschäftsmodelle gesprochen. Nutzen Sie oder Ihre Kunden die Daten aus Ihren Antrieben, um neue Dienstleistungen anzubieten?

Weder noch. Soweit ist die Industrie noch nicht. Auch wenn sich hier einige sehr ambitioniert äußern, glaube ich, dass wir hier noch alle im Nebel stochern.

Wenn ich weiß, dass mein Getriebe nur zu 0,1 % ausfällt, muss ich mich fragen, ob ich drei Sensoren dranhänge, um Predictive Maintenence – also vorausschauende Instandhaltung – zu betreiben. Davon signalisiert mir einer vielleicht einen bevorstehenden Schaden. Die anderen habe ich unnötigerweise angebaut. Und Ausfälle bei der Elektronik sind ohnehin meistens stochastische Zufallsausfälle, für die es keine Präventivstrategien gibt.

Also brauchen Sie keine Getriebeüberwachung?

Anders ausgedrückt: Ich kann Dinge messen, wenn ich sie nicht kenne, oder ich weiß modellbasiert, wie meine Welt aussieht. Unser Ansatz ist der Zweite. Ich kann über Ströme im Frequenzumrichter beispielsweise Veränderungen im Getriebe zumindest erahnen. Wenn ich weiß, was meine Regelung wegregelt, dann kann ich darauf reagieren. Die Sekundärinformation kann ich natürlich verwerten und ich brauche nicht einmal zusätzliche Hardware.

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