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Maschinenbau – sicher unterwegs im digitalen Fluss

: Lenze


Produktivität, Zuverlässigkeit und Einfachheit sind gerade heute in der fortschreitenden Digitalisierung einer Industrie 4.0-Anlage Grundlage für den wirtschaftlichen Erfolg. Auch für den Motion Centric Spezialisten Lenze bedeutet Digitalisierung Veränderung – aus dem Hersteller von Produkten und Antriebslösungen ist in 70 Jahren ein Spezialist für die Automatisierung von Maschinen geworden, der heute für seine Maschinenbaukunden umfassender Engineering-Partner in allen Phasen der Maschinenentwicklung bis hin zur Cloudanbindung ist. Dipl. Ing. Frank Maier, Innovationsvorstand bei Lenze, gab dazu x-technik einen tiefen Einblick in die erweiterte Wachstumsstrategie Lenze 2020+ und beweist, wie einfach es für Maschinenbauer ist, mit Automatisierungslösungen von Lenze gefahrlos an die IoT-Welt anzudocken. Von Luzia Haunschmidt, x-technik

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Digital Services bei Lenze.

Digital Services bei Lenze.

Herr Maier, Digitalisierung und Vernetzung sind heutzutage Key-Faktoren für den modernen Maschinenbau wie für eine hochproduktive und effiziente Fertigung unter Vorgabe der Erzeugung variantenreicher Massenprodukte. Mit welchen digitalfähigen Systemen unterstützt Lenze OEMs und Produzenten bei der Umsetzung dieser Vorgaben?

Wir bei Lenze benutzen 4.0-Technologien, um intelligente technische Systeme für unsere Kunden im Maschinenbau zu entwickeln und so eine variantenreiche Produktion hocheffizient, also zu Konditionen der Massenfertigung, zu ermöglichen – Stichwort Losgröße 1. Dabei darf die Maschine nicht unendlich komplex werden – schließlich muss ein Mensch sie immer noch bedienen können. Unsere Systeme ermöglichen Maschinenbauern und -betreibern die Individualität ihrer Produkte abbilden zu können.

Dementsprechend gibt es bei Lenze verschiedene Dimensionen der Herangehensweise an digitalfähige Systeme für OEMs und Produzenten. Mit unseren Steuerungs-Architekturen versuchen wir die bisherigen, doch eher starren Ebenen der Automationspyramide, aufzubrechen. Mittlerweile habe wir ja auf allen Ebenen der Pyramide Intelligenz verfügbar, selbst auf der Sensor-/Aktor-Ebene. Oberhalb der PLC Ebene entsteht ein neuer, extrem leistungsfähiger Rechnerkern, genannt die Cloud. Damit haben wir sehr viel mehr Möglichkeiten als früher, Funktionalität zwischen den einzelnen Ebenen hin- und herzuschieben, ohne sich festlegen zu müssen. Lenze nutzt dies mit seiner Automatisierungsplattform L-force, welche mal auf einem Antrieb, auf einer Steuerung oder bei Bedarf auch in einer Cloud laufen kann, da man immer die gleichen Softwareblöcke verwendet. Letztlich haben wir damit also die schon lange bekannte Objektorientierung jetzt auch in die Automation
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Lenze ermöglicht den Einstieg in eigene IoT-Services der OEMs.

Lenze ermöglicht den Einstieg in eigene IoT-Services der OEMs.

eingebracht. Das war ja dringend notwendig, da der schon lange anhaltende Trend in der Automation zu mehr und mehr Softwareinhalt durch die Industrie 4.0-Anforderungen weiter befeuert wird. Bei gleichzeitigem Mangel an Fachkräften müssen wir die Effizienz der Softwareerstellung drastisch steigern.

Als Lenze beschäftigen wir uns aber nicht nur mit der Frage, wie wir Kunden helfen können, eine reale Produktion variantenreicher Produkte aufzubauen, sondern auch mit der Schaffung der digitalen Voraussetzungen. Ein Grundelement dafür ist die systematische Betrachtung des Variantenraums und dessen Abbildung in einem Konfigurator auf der ERP Ebene, eine Kernkompetenz unserer Tochterfirma encoway in Bremen. Davon ausgehend diskutieren wir mit unseren Kunden natürlich auch weitere Geschäftsmodelle, die sich aus diesen oder ähnlichen digitalen Grundlagen entwickeln lassen.

Hilfreich dabei ist auch unsere Mehrheitsübernahme des Cloud- und IoT-Dienstleisters logicline im Frühling 2017, da logicline Enterprise-Cloud-Anwendungen, Mobile Apps und innovative IoT-Lösungen auf Basis moderner Plattformen wie Cumulocity, Heroku und Salesforce entwickelt. Mit zusammen etwa 200 kompetenten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, repräsentieren encoway und logicline unser stark wachsendes Software-Geschäft.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Lenze seine besondere Expertise für Motion nutzt, um darauf ein vollständiges Automatisierungs-Portfolio aufzubauen. Dazu zählen neben Hard- und Software auch die Beratung der Kunden bis hin zu Engineering-Dienstleistungen für die Erstellung der gesamten Automatisierungslösung und der funktionalen Sicherheit einer
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Das Lenze-Portfolio mit Cloud.

Das Lenze-Portfolio mit Cloud.

Maschine. Mit unserer Plattform bieten wir ein vollständiges und durchgängiges Automationssystem, das allen Anforderungen einer modernen Automatisierung gerecht wird. Es reicht von der Steuerungsebene bis auf die Ebene von Sensoren/Aktoren, verbindet das Konzept der zentralen mit dem der dezentralen Intelligenz und stellt auch sicher, dass die Anbindung an Cloud-Applikationen auf Basis gängiger Standards möglich ist.

Dieses Portfolio bietet Maschinenbauern einen einfachen, effizienten Zugang, durch den sie hochflexible, intelligente und kundenindividuelle Maschinen möglichst schnell auf den Markt bringen können. Zudem stellt es sicher, dass das erworbene Know-how eine sichere Investition in die Zukunft ist.

Bei komplexen Prozessen in der Maschinenentwicklung stößt man in der klassischen Feldbus- und Ethernet-Kommunikation immer wieder auf die Verständigungsproblematik zu unterschiedlichen Steuerungsanbietern. Mittels des unabhängigen Kommunikationsstandards OPC UA entfällt diese Problematik. Inwiefern befasst sich Lenze mit dem Angebot von OPC UA?

Lenze ist Mitglied im Konsortium von OPC UA und setzt somit auch auf diesen unabhängigen Kommunikationsstandard. Wir sind überzeugt, dass OPC UA durch seine sehr sorgfältig definierten Datenstrukturen der dominierende Standard für die Cloud-Kommunikation sein wird. So haben wir bei Lenze erste reale Anbindungen an andere Systeme – wie beispielsweise an Axoom der Firma Trumpf oder MindSphere von Siemens – bereits mit OPC UA-Schnittstellen realisiert und werden das
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Die Applikationssoftware FAST von Lenze.

Die Applikationssoftware FAST von Lenze.

auch in unseren künftigen Produkten und Fremdsystem-Anbindungen so halten.

Gelegentlich verwenden wir auch MQTT, als ein sehr schlankes Protokoll, gerne auch zum Experimentieren, da man damit etwas sehr schnell zum Laufen bringt. Wir werden den Markt natürlich auch weiter beobachten und – wie wir das bei den Feldbussen ja auch immer praktiziert haben – alle wesentlichen Marktoptionen bereitstellen.

(Anmerkung der Redaktion: MQTT= Message Queuing Telemetry Transport, ist ein offenes Nachrichtenprotokoll für Machine-to-Machine-Kommunikation / M2M, das die Übertragung von Telemetriedaten in Form von Nachrichten zwischen Geräten ermöglicht, trotz hoher Verzögerungen oder beschränkten Netzwerken.)

Stichwort Vernetzung: Maschinenbauer bieten vermehrt ihren Kunden Maintenance-Services z. B. per Fernzugriff auf die Produktion an. Bietet Lenze dahingehend Produzenten und OEMs Tools und Lösungen?

Digitalisierung und Vernetzung ermöglichen es einem Maschinenbauer, seine Maschinen auch während ihres Einsatzes beim Kunden zu monitoren und zu warten. Doch was technisch möglich ist, ist kundenseitig nicht immer gewollt. Denn wie wir alle wissen, lässt sich niemand gerne von Externen in die eigene Produktion schauen.

Da Lenze selbst keine eigene Cloud betreiben will, haben wir gemeinsam mit unserem Partner ei3 für solche Fälle eine Cloud-Lösung entwickelt, in der ein Maschinenbauer alle relevanten
Informationen über seine Maschine beim Kunden zusammengefasst findet, Performance-Daten, Fehlermeldungen usw. So kann er natürlich Störungen oder auch nur Auffälligkeiten früher erkennen und geeignete proaktive Maßnahmen ergreifen. Data Security ist dabei natürlich ein wichtiges Thema, entsprechende Schutzmechanismen durch Firewalls oder Verschlüsselung sind Teil der Lösung. Mit ei3 bieten wir eine Lösung, die es OEMs besonders einfach macht, in das zukunftsorientierte Geschäft mit eigenen Online-Services und datenbasiertem Mehrwert einzusteigen.

By the way – natürlich müssen wir bei Lenze als flexibler Mittelständler dafür sorgen, dass wir verschiedene Standards bedienen und auch mit anderen Cloud Providern, beispielsweise mit Microsoft Azure, oder Amazon Web Services (AWS) und anderen zusammenspielen. Beim Endkunden werden mittelfristig verschiedenste Lösungen zusammenkommen, die unterschiedliche Maschinenbauer oder Komponentenlieferanten anbieten. Er wird dann ja nicht für jede Teillösung eine andere Cloud betreiben, sondern seiner gesamten Lieferantenbasis vorschreiben, in welche man sich zu integrieren hat.

Können Sie Näheres zu Ihrer, in Kooperation mit ei3 erstellten, Lösung für Predictive Maintenance erzählen? Und handelt es sich hier nur um reines Datenhosting oder auch um Analysemöglichkeiten von Maschinen und/oder Produktionsdaten?

Lassen Sie mich vorab einen Punkt explizit ansprechen: Wir unterscheiden bei Lenze gerne das Thema „Device centric IIOT“ von „Machine centric IIOT“. Wir haben bisher das Thema „Device centric“ IIOT diskutiert, das sehr stark vom Endkunden her definiert ist, wo verschiedenste Geräte oder Komponenten zusammenspielen müssen.

Das Thema „Machine centric IIOT“ definiert sich vom Maschinenbauer her, der natürlich andere Fragestellungen oder Use Cases ins Zentrum stellt. Hier machen Komplettlösungen im Verbund mit der Automationsarchitektur der Maschine durchaus eine Menge Sinn. Mit ei3 hat Lenze einen kompetenten, zuverlässigen Partner
für diesen Bereich gefunden. ei3 ist ein Datenspezialist mit Sitz in New York und unterhält seit 1999 Geschäfte mit der Industrie – so laufen bereits mehr als 15.000 Anlagen in über 90 Ländern mit deren Lösungen.

In Kooperation stellen Lenze und ei3 eine Kombination aus Fernanalyse und Fernwartung als White-Label-Produkt bereit. Für den Endkunden bleibt ei3 unsichtbar, das Angebot erscheint im Namen und unter dem Logo des OEMs. Im Rahmen eines Service-Vertrags kann der Maschinenbauer sämtliche Daten sammeln, auf die Lenze-Controller Zugriff haben, diese auswerten und seinem Kunden zur Verfügung stellen. Sei es als aktuelles Dash-Board, in Form von Reportings und Kennzahlen oder als Grundlage einer Beratung zur Optimierung von Anlagen und Prozessen. Darüber hinaus eignet sich die Lösung auch für Ferndiagnosen und -services, bis hin für Fernwartung- und Predictive-Maintenance-Angebote. Wobei zu erwähnen ist, dass das Analyse-Tool für vorausschauende Instandhaltung derzeit noch in Entwicklung ist – sicher aber nicht mehr lange auf sich warten lässt.

Nach unseren Erfahrungen können dadurch Vor-Ort-Einsätze um bis zu 80 % reduziert werden!

Bei wem kauft schlussendlich der Kunde dieses Softwareangebot – bei Lenze oder bei ei3 – hat er einen oder zwei Ansprechpartner?

Unsere Kunden wenden sich zu diesen Angeboten zunächst immer direkt an Lenze. Passt beispielsweise das Cloud-Angebot von ei3 für ihre Lösungsvorstellungen, die auf dem Automatisierungsportfolio von Lenze basieren, dann werden wir auch die Anbindung unserer beim Kunden eingesetzten Produkte und Systeme an die ei3-Cloud vornehmen. Die operative Abwicklung des Cloudbetriebs, auch die Rechnungsstellung darüber, übernimmt dann allerdings ei3.

Um welche Cloud-Art handelt es sich hier? Wo steht, örtlich gesehen, diese?

Faktisch handelt es sich um eine Private Cloud, in der Big-Data-Services angeboten werden. Der Zugang dazu ist jedoch besonders einfach – dieser wird von ei3 für OEMs vorkonfiguriert zur Verfügung gestellt. Der Maschinenbauer muss also keinerlei IT- oder Big-Data-Kenntnisse mitbringen. Er konfiguriert lediglich die gewünschten Datenpunkte in der benötigten Applikation, und schon beginnt die Datensammlung. Wichtig dabei ist, dass die Datensammlung schnell beginnen kann und die üblichen Kennzahlen und Auswertungen wie OEE, Auslastung und Verfügbarkeit oder Track&Trace sofort zur Verfügung stehen.

Gespeichert werden die Daten in ei3-eigenen, regionalen Datencentern. Davon gibt es bislang drei: je eines in den USA, in Europa und in Asien. Ein viertes kommt demnächst am Standort Deutschland hinzu, sodass die Daten der lokalen Kunden das Land nicht verlassen. Und selbstverständlich wird dieses Datencenter sämtliche europäischen Datenschutz-Standards erfüllen, dessen Einhaltung eine Zertifizierung der Dekra bestätigt.

Bleiben wir beim Thema Datenschutz. Welcher sicheren Kommunikationsverbindungen und Zugriffsmodalitäten bedienen Sie sich dazu?

Die Daten von der Maschine werden über den sicheren OPC UA-Standard per „Fog Computing“ gesammelt an eine Appliance innerhalb des Produktionsnetzwerks übertragen. Von hier an läuft die Kommunikation ausschließlich verschlüsselt auf einem hohen Sicherheitsniveau. Als sichere Verbindung zwischen Produktionsdatenpool und Cloud bedient man sich sicherer VPN-Tunnels. Und die verschiedenen Zugriffsmodalitäten werden per ID-basierter Zugriffsrechte
ausschließlich an autorisierte Personen vergeben.

Welche Zugriffsarten auf Maschinen und Anlagen können damit abgedeckt werden?

Zum jetzigen Zeitpunkt findet sich unser Schwerpunkt im Monitoring von Daten und als Teil dessen auch im Downtime Tracking – mit diesen bewerkstelligt man die permanente Überwachung eines Maschinenzustands. Darüber hinaus beschäftigen wir uns bei Lenze auch mit den Themen Remote Service und Predictive Maintenance. Und last but not least bieten wir ein Application Programming Interface als Programmierschnittstelle.

Herr Maier, besten Dank für Ihre aufschlussreichen Informationen!

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Special Automation aus der Cloud

cloud.JPG Immer mehr Teile der industriellen Automatisierung sollen in die Cloud verlegt werden. Nicht nur die in rapide steigenden Mengen generierten Daten, sondern neben Auswerte-, Überwachungs- und Kontrollmechanismen auch Steuerungs-, Regelungs- und sogar Safety-Algorithmen. Wozu eigentlich? Was lässt sich vernünftig in die Cloud verlegen? Was sollte man dabei beachten? Und was ist das überhaupt, die Cloud?
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Im Gespräch

/xtredimg/2018/Automation/Ausgabe222/15861/web/F_Press_MRK_trade_fair_model_0037_cold1_2016_04.jpgKräftemessen auf der Intertool
In der ISO/TS 15066 ist von maximal zulässigen Kräften bei MRK-Anwendungen die Rede. Aber was steckt tatsächlich hinter den von dieser Technischen Spezifikation vorgegebenen biomechanischen Grenzwerten? Um ein bisschen ein Gefühl dafür zu bekommen, was da verlangt wird, lädt Pilz auf der diesjährigen Intertool zum selber Austesten ein. Was die Firma Pilz bei diesem Thema zum Experten macht und worauf es bei der Umsetzung einer normgerechten Mensch-Roboter-Kollaboration ganz allgemein ankommt, verrät der Certified Machinery Safety Expert Ing. Bernhard Buchinger, der bei Pilz als Senior Manager Consulting Services tätig ist. Das Gespräch führte Sandra Winter, x-technik
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