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Maschinenmodularisierung: Motion Control aus dem Baukasten heraus

Fortsetzung des Artikels von Teil 2.

Differenzierung nicht über Standardfunktionen

So streng letztlich die Anforderungen bei der Konzeption von Modulen vor allem bei den Schnittstellen und der Software sind und so eng das Korsett im Engineering angelegt ist: Modularisierung lohnt sich – vor allem bei Standardfunktionen. OEMs sind deshalb gut beraten, ihre Maschinen schlüssig in Funktionseinheiten zu zerlegen, weil sie nur so in der Lage sind, wiederkehrende Aufgaben mit einer Lösung aus der Schublade zu bedienen. Diese Vorgehensweise spart Zeit für die Entwicklung und Testläufe. Zudem sinkt die Fehlerrate, weil standardisierte Funktionseinheiten fertig entwickelt und erprobt sind, und nicht zuletzt trägt diese Arbeitsweise dazu bei, dass die Maschinen schneller zur Auslieferung kommen können.

Modularisierung, Lenze Bildquelle: © Lenze

Für eine konsequente Modularisierung müssen die komplexen Bewegungs­abläufe konsequent in ihre funktionalen Einheiten zerlegt werden.

Eine wesentliche Voraussetzung für eine konsequente Modularisierung der Maschinen ist, dass die für die Maschinenmodule in Frage kommende Antriebs- und Automatisierungslösung ebenfalls funktional modularisiert und skaliert ist – in Mechanik, Hardware und Software. Mit anderen Worten: Es geht darum, häufig wiederkehrende Standardfunktionen wiederverwendbar zu gestalten. Denn kein OEM wird sich in seinem Markt mit Standardfunktionen differenzieren können. Diese Aussage lässt den Rückschluss zu, dass es in Zukunft verstärkt darum gehen wird, Automatisierungstechniken einzusetzen, mit der sich der Standard schnell erledigen lässt – und damit mehr Zeit für die wirklich wichtigen Arbeiten bleibt.

Modularisierung im Bereich der Hardware bedeutet im Wesentlichen, Technik in einem Baukasten bereit zu halten, die sich möglichst feingranular miteinander kombinieren lässt, um die Nachteile der genannten Überdimensionierung zu begrenzen. Die Studie von Quest TechnoMarketing belegt diese Aussage, indem die Mehrheit der Maschinenbauer Lieferanten bevorzugen, die ein komplettes Portfolio auf der Basis von Standardkomponenten bieten. Allerdings muss dieses auch eine anwendungsspezifische Anpassung erlauben. Das gilt insbesondere für die Softwarelösungen, die laut der Studie mittlerweile von 92 % der befragten Maschinenbauer als wichtiger Wettbewerbsvorteil gesehen werden!
Diesen Trends Rechnung tragend, geht zum Beispiel Lenze mit seinem FAST-Konzept den Weg, Standardfunktionen von Antrieben wie elektrische Welle, Positionieren oder Heben in miteinander kombinierbare Technologiemodule zu gießen. Diese sind zudem so aufgebaut, dass sich der Maschinenbauer auch eigene Module schreiben kann.

Während der geschilderte Ansatz sich auf vergleichsweise eng umrissene Maschinenfunktionen konzentriert, besteht der nächste Schritt der Modularisierung darin, diese Funktionen ebenfalls standardisiert miteinander zu verknüpfen. Auf der horizontalen Ebene greifen Kommunikationsstandards wie Ethercat oder CANopen, in vertikaler Richtung OPC UA oder zum Beispiel PackML der OMAC. Letztendlich kann die Modularisierung im Maschinenbau erst dann ihre gesamten Vorteile ausspielen, wenn die Datendurchgängigkeit innerhalb einer Produktion wirklich sichergestellt ist – womit wir wieder bei ­Industrie 4.0 wären.