Innovation ist nach wie vor Trumpf

Die SPS/IPC/Drives ist der Branchentreff für alle, die sich mit modernen Automatisierungskomponenten und -systemen befassen. Daher liegt es nahe, ausstellende und in diesem Umfeld besonders aktive Anbieterunternehmen zu den technischen und wirtschaftlichen Entwicklungen zu befragen. Demgemäß beziehen im aktuellen Trendteil „SPS/IPC/Drives" ABB, Beckhoff, Bosch Rexroth, Panasonic, Pepperl+Fuchs, Phoenix Contact, Saia-Burgess, Siemens und Turck Stellung, deren Experten sich allesamt als Messebeiräte engagieren.

elektro Automation: Welches sind aktuell die drängendsten Praxisprobleme im Produktionsbereich und mit welchen Technologien bzw. Lösungen lassen sich diese heute schön lösen?

Adolphs: Nach unserer Beobachtung ist das dringlichste Problem im Maschinenbau die erstarkende Konkurrenz aus China. Nachdem diese Firmen sich über Jahre hinweg auf Nachbauten beschränkt haben, fangen sie jetzt an, auch innovative Lösungen zu realisieren. Verbunden mit den Kostenvorteilen erwächst damit Konkurrenz auch bei den höherwertigen Lösungen. Dem kann der europäische Maschinenbau nur Paroli bieten, wenn das Performance-Preis-Verhältnis schneller gesteigert werden kann. Das geht wahrscheinlich nur mit noch mehr und besserer Automatisierungstechnik. Aufgrund der Dichte von Anbietern von modernster Automatisierungstechnik in Europa sind dafür beste Voraussetzungen gegeben. Notwendig dazu ist aber eine noch engere Zusammenarbeit von Maschinenbauer und den Lieferanten von Automatisierungstechnik. Nur durch parallele aufeinander abgestimmte Arbeit an beiden Fronten lässt sich die gewünschte Performance erreichen.

Bent: Das dringendste Thema im Produktionsbereich ist die Erhöhung der Produktivität und damit die Senkung der Produktionskosten. Der generelle Trend zu immer kleineren Losgrößen – die momentane Wirtschaftskrise verstärkt das – und zu höheren Produktvarianzen, bei gleichzeitig kürzeren Produktlebenszyklen, macht diese Aufgabe nicht leichter. Eine weitere und nachhaltige „Mechatronisierung" der Maschinen und Anlagen, die zu mehr Flexibilität, weniger Leerlauf und Umrüstzeiten sowie einem kurzen Return on Invest durch Wiederverwendbarkeit führt, wird dabei helfen. Die technischen Mittel hierzu liegen in der „IT-powered Automation", also der Nutzung von Informationstechnologien, die einen durchgängigen Informationsfluss durch die Fabrik und durch alle Wertschöpfungsstufen ermöglichen. Diese Technologien werden durch die Skaleneffekte der Massenmärkte der Informationstechnik und Telekommunikation getrieben, sind flexibel und, angepasst an die Anforderungen der industriellen Umgebung, auch hochverfügbar.

Eisenbeiss: Die Konjunktursituation verursacht in vielen Branchen Überkapazitäten. Diese erhöhen zusätzlich den Kostendruck auf die Unternehmen, die ihre gewachsenen Organisationsstrukturen auf Effizienzpotenziale überprüfen. Potenziale im Maschinen- und Anlagenbau sind vor allem im Bereich der durchgängigen Engineeringprozesse vorhanden, von der Planung bis zur Inbetriebnahme, sowie im Bereich der Servicekonzepte, beispielsweise bei Fernwartung oder Kooperationsmodellen. Auf der Seite der Anlagenbetreiber liegen die Potenziale in der Transparenz der Fertigungs-KPIs (Key Performance Indicators) und der damit einhergehenden Kostentransparenz sowie in den Bereichen des Energie- und Assetmanagments.

Haack: Kostenreduzierung hat in der aktuellen Wirtschaftslage im gesamten Maschinenbau oberste Priorität. Produktionsma-schinen müssen in der Anschaffung so günstig wie möglich sein und dabei beste Performance mit minimalem Energieverbrauch verbinden. Als Automatisierer bieten wir wirksame Mittel an, um Einsparpotenziale zu heben: Intelligente Anlagenprojektierung kann Kosten in der Anschaffung und über die gesamte Lebensdauer minimieren. Neben einer durchgängigen, offenen und skalierbaren Steuerungs- und Antriebshardware sowie professioneller Automatisierungs-Beratung spielt Software dabei eine immer größere Rolle. Aktuelles Beispiel: Unsere Software-Tools MTX cta und MTX ega zeigen Werkzeugmaschinenbauern, wo sich Optimierungspotenzial zur Taktzeit- und Energieverbrauchsreduzierung versteckt.

Hoppe: Ganz generell lässt sich wohl nicht das allgemein „ drängendste Praxisproblem" benennen – das wird für jeden Produktionsbereich ein individuelles sein. Von großer Bedeutung für alle Bereiche ist sicher die flexiblere Verwendung automatisierter Anlagen, z.B. zur Verkleinerung von Losgrößen und zur Minimierung von Umrüstzeiten ohne erneutes Engineering. Konfiguration statt Programmierung heißt hier das Stichwort. Mit objektorientierten Methoden werden Maschinen und Anlagen zu mechatroni-schen Modulen strukturiert, deren eigentliche Aufgabe durch Softwaretools – ohne erneute Programmierung – festgelegt wird. Dies gelingt besonders gut, wenn man beliebig große Rechenleistung und Speicher nicht nur im Leitrechnerbereich, sondern auf allen Ebenen der Automatisierung zur Verfügung hat. Auch ist dafür eine vollkommen in das Automatisierungssystem integrierte Sicherheitstechnik (Safety) notwendig.

Lauber: Heute sind Flexibilität und Schnelligkeit, ohne Verlust der Prozesskontrolle und -effizienz die größten Herausforderungen in der Fertigung. Sehr stark schwankende Nachfragemengen an Produkten mit immer kürzeren Lebenszyklen gilt es, noch profitabel zu fertigen. Das lässt sich durch die Kombination von Lean-Produktionsmethoden und komplett durchgängiger Vernetzung aller technischen Einrichtungen eines Fertigungsbetriebs erreichen.

Schmeing: Die Erwartungen an eine leistungsfähige Automatisierungslösung sind immer gleich: flexibler, modularer, schneller, produktiver bei einfacher Handhabung und niedrigen Kosten. Neben der hohen Leistungsfähigkeit sind die langfristige und rasche Verfügbarkeit, die Zukunftsfähigkeit und vor allem eine hohe Investitionssicherheit entscheidende Punkte. Eine klare Anforderung aus dem Markt an eine Automatisierungskomponente lautet: Die Hardware muss möglichst individuell und kostenoptimal anpassbar sein, um flexibel auf Kundenwünsche reagieren zu können. Stichwort Modularität und Skalierbarkeit, die Vorteile für den Maschinenbauer liegen dabei klar auf der Hand: Er muss keine Sondervarianten auf Lager legen, sondern kann mit Standardkomponenten seine Anforderungen abdecken. Eine geringere Kapitalbindung ist das Ergebnis.

Tondasch: Eines der drängendsten Praxisprobleme liegt in der immer höheren Komplexität der Automatisierungssysteme und der damit verbundenen Notwendigkeit, das entsprechende Fachpersonal vorzuhalten. Dies ist aber nicht immer möglich. Weltweit über das Internet vernetzte Automatisierungssysteme erlauben bereits heute den direkten Servicezugriff des Herstellers auf die von ihm gelieferten Anlagen, um so schnell und effizient Aussagen über die Problembehebung zu geben. Dies wird heute in einem noch viel zu geringen Umfang genutzt.

Wolf: Abgesehen davon, dass das drängendste Problem für viele Unternehmen sicher die Frage ist, wir sie ihre Produktion in der Krise auslasten, gibt es hier keine allgemeingültige Antwort. Aus Sicht von Turck als Spezialist für Sensor-, Feldbus- und Anschlusstechnik steht das Thema Transparenz in Produktion und Logistik sowie die damit zusammenhängende Effizienzsteigerung für immer mehr Anwender ganz oben. In diesem Zusammenhang kommt der RFID-Technologie eine wachsende Bedeutung zu.

elektro Automation: Welche Technologietrends sehen Sie mittelfristig im Automatisierungs- und Antriebsbereich und wie hoch schätzen Sie deren Bedeutung ein?

Adolphs: Im Bereich der Sensorik geht der Trend in Richtung messender Sensorik weiter. Die Fortschritte in der Mikroelektronik erlauben es, statt reiner Grenzwertabfrage eine genaue Positionsabfrage durchzuführen und damit wesentlich umfassendere Informationen für die Steuerung zur Verfügung zu stellen. Dieser Trend lässt sich bei fast allen gängigen Sensorprinzipien der Automatisierungstechnik feststellen. Ultraschall hat den Anfang bei der Laufzeitmessung gemacht, inzwischen geht aber auch die Opto-Elektronik diesen Weg. Und innovative induktive Sensorkonzepte erlauben die millimetergenaue Positionserfassung von metallischen Targets. Allerdings wird der Siegeszug der messenden Sensorik nur dann so rasant weitergehen, wenn auch die Schnittstelle zwischen Sensor und Steuerung die Übertragung dieser Daten erlaubt. Insofern wird IO-Link als preiswerte Alternative zur klassischen 4–20-mA-Schnittstelle ihren Platz finden. Diese Multitalent-Schnittstelle erlaubt zudem die digitale Parameter-Übertragung und ist überdies noch abwärtskompatibel zum binären Schaltausgang.

Bent: Die Automation wird in den nächsten Jahren entscheidend bestimmt durch das Thema Energieeffizienz, die ein zentraler Bestandteil des globalen Megatrends zur verstärkten Nutzung der Green Technologies ist. Energieeffizienz ist ein Schlüssel für die globalen Klimaziele, zugleich aber auch ein wesentlicher Faktor, um Kosten einzu-sparen. Maschinen und Anlagen wurden bisher im Wesentlichen vor dem Hintergrund des Anschaffungspreises im Verhältnis zur Leistungsfähigkeit eingekauft. Das wird sich ändern, hin zu einer zunehmenden Betrachtung der sogenannten „total cost of ownership" sowie einer gleichberechtigten Beurteilung der Produktivität und der Energieeffizienz der Maschine. Das Thema teilt sich dabei auf in die statische Energieeffizienz (Wie effizient ist das Design der Maschine?) und die dynamische Energieeffizienz (Wie reagiert die Maschine bzw. die Steuerung auf sich ändernde Betriebszu-stände wie Volllast oder Teillast?). In beiden Bereichen liegen große Einsparpotenziale. So haben Untersuchungen gezeigt, dass die Leerlaufverluste einer typischen Werkzeugmaschine bei mehr als 20 % des gesamten Energiebedarfs liegen und dass lediglich 25 % der eingesetzten Energie tatsächlich in den produktiven Prozess fließen. Um hier eine Optimierung herbeizuführen, müssen online alle Informationen über die Auftragssituation, die Energiesparmöglichkeiten und die Zustände der Geräte und Systeme zur Verfügung stehen, um je nach Auslastung Teile der Anlage in definierte Energiesparzustände zu versetzen.

Eisenbeiss: Die Technologietrends mit den höchsten Effizienzpotenzialen sind im zunehmenden Maße Software-orientiert. Das ist zum Beispiel der Trend zu durchgängigen Planungs-, Projektierungs- und Wartungs-Tools entlang der Arbeitsprozesse – mit einheitlicher Bedienerführung und ohne Mehrfacheingabe von Daten; oder auch der zunehmende Bedarf an Anlageninformations- und MES(Manufacturing Execution System)-Lösungen zur Optimierung der Anlagentransparenz. Zudem werden auch die Automatisierungs- und Antriebsprodukte durch immer mehr Intelligenz ihren Effizienzbeitrag leisten, beispielsweise mit Energiesparfunktionen nach dem Standard Profi Energy.

Haack: Allgemein gilt: Automation muss zukunftssicher sowie in Anwendung und Auslegung möglichst genau auf den Kundenbedarf zugeschnitten sein. Dazu gehört zum Beispiel, dass die Komponentenvielfalt überschaubar bleibt, bestimmte Funktionen aus bisherigen Maschinen wiederverwendet werden können und 3rd-party-Komponenten sowie eigenes Knowhow leicht einzubinden sind. Of- fene Automatisierungssysteme werden in Zukunft eine Schlüsselrolle spielen. Mit ihnen können Maschinenhersteller ihr Knowhow und ihre Innovationskraft schnell und optimal umsetzen. Rexroth-Steuerungen entwickeln wir deshalb auf Basis von drei wesentlichen Eigenschaften: skalierbare Hardware, durchgängige Software und offene Kommunikation. Die Bedeutung von Energieeffizienz und Maschinensicherheit wird weiter wachsen. Dezentrale, intelligente Antriebstechnologie bietet beste Voraussetzungen, diesen Herausforderungen gerecht zu werden.

Hoppe: Die Technologietreiber sind die weitere Leistungssteigerung der Steuerungen und – sinngemäß – der Zuwachs an Geschwindigkeit und Bandbreite bei den industriellen Netzwerken. Diese Megatrends erlauben, durch die Integration verschiedenster Aufgaben, ganz neue Automatisierungsanwendungen. Sie bilden die Grundlage für die weitere Modularisierung mechatronischer Einheiten und sie bieten dem Anwender handfeste Vorteile durch schnellere (d.h. automatisch auch energieeffizientere) und genauere Bearbeitung von Produkten auf Maschinenanlagen. Die Antriebstechnik wird sich weiter in Richtung „Software und Endstufe" verschieben, d.h. diese müssen nicht mehr notwendigerweise an einer Stelle im Antrieb platziert sein. Binnen kürzester Frist wird eine CPU die Leistung von vielen Dutzend Kernen zur Verfügung stellen – damit können sehr mächtige Softwarewerkzeuge im Echtzeitbereich der Automatisierung nutzbringend eingesetzt werden. Gleichzeitig liegt heute die High-Performance-Grenze für eine schnelle Steuerung auch nicht mehr bei 1 ms; sie liegt nun bei 100 µs. Die Zeitauflösung und Synchronität von Signalen erreicht die systemweite Genauigkeit von besser als 100 ns. Das sind Quantensprünge im Vergleich zur Automatisierungstechnik der 80er-Jahre, die den technischen Fortschritt sehr deutlich veranschaulichen.

Lauber: Eine wirklich durchgängige Vernetzung eines Fertigungsunternehmens lässt sich nicht durch eine vollständig integrierte Automation eines einzelnen Herstellers erreichen. Dies vertieft nur die Gräben zum Rest der technischen Ausrüstung. Aus diesem Grund erleben wir, dass sich Web- und IT-Technologien in der Automations- und Feldebene breit durchsetzen werden. Diese Standardtechnologien sind allgemein bekannt, inzwischen leicht anwendbar und global akzeptiert.

Schmeing: Durch die Geschwindigkeit der Felbusse basierend auf Realtime Ethernet lassen sich im Bereich der speicherprogrammierbaren Steuerung Applikationen wie elektronische Nockenschaltwerke realisieren, die bisher mechanisch gelöst werden mussten. Damit erschließen sich für die Automatisierungstechnik zunehmend weitere Anwendungsfelder. Ein weiteres wichtiges Thema sind und bleiben die Safety-Lösungen in allen Bereichen der Automatisierungstechnik. Für die wirtschaftliche Integration der Automatisierungskomponenten in die Maschine wird das durchgängige Engineering für die gesamte Automatisierung, vom Bediengerät bis zum Antrieb, weiter an Bedeutung gewinnen. Und nicht zuletzt wird auch die drahtlose Kommunikation mit den laufenden Standardisierungen weiter an Akzeptanz gewinnen.

Tondasch: Energieeinsparung, aber noch viel wichtiger die Energieeffizienz bei und mit Automatisierungssystemen liegt nicht nur im Trend, sondern ist auch eine Herausforderung für die Systemhersteller. Diese Bedeutung schätzen wir als sehr hoch und zukunftsweisend ein.

Wolf: Das Hype-Thema Industrial Ethernet wurde lange diskutiert und ist inzwischen im Feld angekommen. Daran anschließend hat sich die Diskussion um Wireless-Technologien entwickelt, die aber wohl noch länger andauern dürfte, bis man hier von flächendeckendem Einsatz sprechen kann. Dazu ist der unmittelbare Mehrwert in Relation zu ungelösten Fragen wie einheitlichen Standards oder Sicherheit der Übertragung für viele Anwender noch nicht hoch genug. Der Technologietrend, dessen Akzeptanzraten beim Anwender aus unserer Sicht aktuell am schnellsten steigt, ist die funkbasierte Identifikation RFID. Wir bekommen täglich Anfragen von Interessenten aus den unterschiedlichsten Branchen und haben schon die verschiedensten Lösungen installiert, vom Blumenzüchter über das Krankenhaus bis hin zum Hüttenwerk. Mit der RFID-Technologie profitieren die Anwender unmittelbar, sei es, dass sie Produktion und Logistik transparenter gestalten und so Einsparpotenziale heben bzw. die in vielen Bereichen geforderte Rückverfolgbarkeit garantieren oder auch ihre Produkte gegen Plagiate schützen. Die Anwender fordern hier modulare RFID-Lösungen mit applikationsoptimierten Komponenten wie Datenträger für Hochtemperatur oder Autoklaven bzw. auch spezielle Schreibleseköpfe beispielsweise für Rollenbahnen.

elektro Automation: Wie wird sich die Branche Automatisierungstechnik aus Ihrer Sicht im kommenden Jahr wirtschaftlich entwickeln?

Adolphs: Aufgrund des starken Einbruchs der Auftragseingänge im Maschinenbau ist die Automatisierungstechnik als wichtiger Zulieferer in 2009 überaus stark von der Krise getroffen worden. So wie die Automatisierungstechnik in den voraus gehenden Boomjahren von der Industrialisierung der Schwellenländer profitiert hat, so sehr ist sie vom jähen Stopp des Booms getroffen worden. Allerdings erkennen wir erste Belebungssignale auf niedrigem Niveau, sodass wir von einer moderaten Steigerung im kommenden Jahr ausgehen. Grund dafür ist zum einen die Tatsache, dass insbesondere China relativ robust durch die Krise zu kommen scheint, zum anderen haben sich in den letzten Monaten einige Investitionsentscheidungen aufgestaut, die nicht beliebig lange vertagt werden können. Eine Rückkehr zum Niveau von 2008 wird aber noch einige Jahre auf sich warten lassen.

Bent: Die Automatisierungstechnik hat nach Statistiken des ZVEI im ersten Halbjahr 2009 einen Umsatzrückgang von durchschnittlich 25 % und einen Rückgang der Auftragseingänge von mehr als 33 % zu verzeichnen. Viele Unternehmen berichten aktuell, dass sie eine gewisse Bodenbildung des Umsatzrückgangs oder wieder einen leichten Anstieg auf niedrigem Niveau verzeichnen. Von einer stabilen Trendumkehr kann aber derzeit noch nicht die Rede sein. Wenn man die globalen Megatrends wie Energie, Mobilität und Sicherstellung der Wasserversorgung betrachtet, die Herausforderungen notwendiger Verbesserungen der Produktivität und Flexibilität sieht und die Bedeutung der Energieeffizienz betrachtet, dann ist es die Automatisierungstechnik, die die notwendigen Mittel zur Gestaltung bereitstellt. Sie hat deshalb alle Chancen, als eine der ersten Industrien mit Wachstum aus dieser Krise hervorzugehen. Erste Tendenzen dürften im Laufe des nächsten Jahres sichtbar werden.

Eisenbeiss: Wir erwarten für die gesamte Branche im kommenden Jahr eine langsame Erholung, die insbesondere vom Exportgeschäft getrieben wird. Wir gehen aber davon aus, dass das hohe Marktniveau von 2008 nicht so schnell wieder erreicht wird.

Haack: Der Maschinenbau ist zwar später in die Krise geraten als z.B. die Autoindustrie, dafür erfolgte der Absturz weitaus heftiger. Dementsprechend steinig und langwierig ist der Weg zurück nach oben. Für einen merklichen Aufschwung im Maschinenbau gibt es noch keine Anzeichen. Es wird noch einige Zeit dauern, bis neue Maschinen bestellt werden, denn zunächst müssen vorhandene Kapazitäten wieder ausgelastet werden.

Hoppe: Die weitere wirtschaftliche Entwicklung der Automatisierungstechnik hängt von der Erholung der Weltwirtschaft im Investi-tionsgüterbereich ab. Nach dem abrupten Einbruch der Investitionen in einer Reihe von Branchen auf globaler Basis rechnen wir mit einer im Jahr 2010 einsetzenden Erholung der Konjunktur, die sich im Laufe des Jahres kontinuierlich verbessern wird. Erste Frühindikatoren für wieder ansteigende Investi-tionstätigkeiten zeichnen sich bereits jetzt ab, und unsere Umsätze erholen sich bereits leicht von einem Niveau, das natürlich niedriger ist als das sehr starke Jahr 2008. Insofern glauben wir, dass wir die Erholungsphase erreicht haben, jedoch erst 2011 das Niveau von 2008 wieder erreichen können.

Lauber: Gemäß dem G8-Gipfel vom Juni diesen Jahres müssen wir in Westeuropa den CO2-Ausstoß pro Kopf und Jahr mittelfristig von 13,2 auf 2,4 t reduzieren. Wir werden einen rapiden Rückgang der arbeitenden Bevölkerungen haben. Ferner besteht ein hoher Modernisierungsbedarf in der großen installierten Basis. In der Summe bieten diese „Problemkreise" der Automatisierungstechnik so attraktive Wertschöpfungsmöglichkeiten, dass sich nach dem Korrekturjahr 2009 wieder ein zweistelliges Wachstum einstellen wird.

Schmeing: Für die nächste Zeit lassen sich hier keine sicheren Aussagen treffen. Mittelfristig wird die Bedeutung der Automatisierung, bedingt durch die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen der Anwender von Maschinen und Anlagen, aber weiter steigen.

Tondasch: Durch die Wirtschaftskrise hat die Automatisierungstechnik insbesondere im Maschinenbau und in der Automotive-Industrie erhebliche Einbrüche erlitten. Wir erwarten eine stetige, aber langsame Entwicklung für die nächsten Jahre, das Niveau von 2008 wird nicht so schnell wieder erreicht werden.

Wolf: Das ist derzeit sehr schwer einzu-schätzen und für die Anbieter von Automatisierungstechnik natürlich davon abhängig, in welchen Zielbranchen sie sich hauptsächlich bewegen. So gibt es auch heute schon Branchen, die weniger leiden als etwa die Automobilindustrie oder der klas- sische Maschinenbau. Im Pharmabereich oder in der Lebensmittelindustrie beispielsweise liegen die Umsatzrückgänge nur bei 12 bis 15 %, während es im Automobil- und Maschinenbau eher in Richtung 30 % geht. Unter dem Strich gehen wir davon aus, dass der Markt sich im kommenden Jahr mit Steigerungsraten im mittleren einstelligen Bereich leicht erholen wird. Das Vorkrisen-Niveau werden wir aber so schnell nicht wieder erreichen.

zg