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16.04.1999 - 

IT im Maschinen- und Anlagenbau

Öl und Späne plus Software und Internet

Knapp ein Drittel der Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau sitzt in Baden-Württemberg. Auch im traditionellen "Tüftlerland" ist die Branche der Mechaniker im Umbruch: Informations- und Kommunikationstechnologien haben Produktion und Produkte massiv verändert. Von Michael Diestel*

"Maschinenbau ist heute mehr als nur Öl und Späne", sagt Ingo Schnaitmann. Er ist Pressesprecher der Ditzinger Firma Trumpf, einem der weltgrößten Werkzeugmaschinen-Hersteller, spezialisiert auf Maschinen zur Bearbeitung von Blechplatten. Mit Trumpf-Maschinen werden unter anderem Autochassis geformt. Und Trumpf ist, so Schnaitmann, "geradezu durchdrungen von Software". In der Konstruktionsabteilung sind heute 90 Mitarbeiter mit Elektronik und Software beschäftigt. 75 Kollegen sind für die mechanische Konstruktion zuständig.

Diese Zahlen spiegeln die Situation in der gesamten Maschinen- und Anlagenbau-Branche wider: Allein in den letzten zehn Jahren, so eine Berechnung der TU München, ist der Mechanikanteil der produzierten Maschinen nach seinem Wert auf 40 Prozent gesunken. Der Anteil der Software liegt bei weiteren 40 Prozent, 20 Prozent werden von Elektrik und Elektronik bestimmt.

Das Ergebnis: Die für den weltweiten Einsatz hergestellten Produkte des deutschen Maschinenbaus fertigen heute schneller, präziser und mit noch mehr Qualität. Der Maschinenbau als deutsche Schlüsselindustrie kann seine internationale Führungsposition damit am Weltmarkt nach wie vor behaupten, ist dank guter Produktqualität der internationalen Konkurrenz in vielen Bereichen immer noch die entscheidende Nasenlänge voraus.

Wer glaubt, der traditionell von Mechanikern und Ingenieuren beherrschte Maschinenbau sei im IT-Zeitalter ein Auslaufmodell, irrt also gründlich. "Das hat man schon gedacht, als die Mikroelektronik Einzug hielt", erinnert sich Rainer Glatz, Leiter der Abteilung Informatik und Geschäftsführer der Fachgemeinschaft Software beim Verband der Maschinen- und Anlagenbauer (VDMA).

Wenn es um die "Kernkompetenz der Anwendung" gehe, so Glatz, dann seien deutsche Ingenieure unschlagbar. "Es ist einfacher, einem Ingenieur Informatik beizubringen als einem Informatiker Echtzeit", so die Aussage von Gunther Kegel, Geschäftsführer der Firma Pepperl + Fuchs in Mannheim anläßlich eines VDMA-Workshops zum Thema Fabrikautomation.

Glücklich das Unternehmen, das weitsichtige Ingenieure im Haus hatte und halten konnte, als der Strukturwandel begann. Bei der Firma Homag in Schopfloch war dies Karl Frey. Der Leiter der Entwicklungsabteilung für Steuerungstechnik ist seit 25 Jahren dabei, die Firma, die weltweit Maschinen zur Bearbeitung von Holzplatten liefert, ist nur vier Jahre älter. Stand heute: insgesamt 3000 Mitarbeiter, davon 1300 am Standort Schopfloch, der Börsengang wird angestrebt.

"Für den klassischen Maschinenbauer dominiert natürlich das Eisen", sagt Frey, "aber nur wer Software-Know-how im Haus hat, ist erfolgreich." Das Team um Karl Frey verzichtete dabei weitgehend auf individuelle Entwicklungen, setzte von Anfang an auf offene Steuerungen, auf weltweit anerkannte Normen wie IEC 1131 für SPS (Speicherprogrammierte Steuerung), das "Betriebssystem" der Maschinensteuerung. In Verbindung mit Windows NT werden auch die aktuellen Schnittstellen-Spezifikationen der Open System Architecture for Controls Association (Osaca) genutzt. Als Netzwerkprotokoll setzt man auf die TCP/IP-Technik.

Auch bei Trumpf in Ditzingen, wo noch vor 20 Jahren Relaissteuerungen die Mechanik in Gang hielten, haben speicherprogrammierte Steuerungen die früheren proprietären Systeme abgelöst. Von Schnittstellen zu Bus-Systemen, von Insel- zu Netzwerktechniken und weiter zu dezentralen Modullösungen entwickelte sich die Technik bei Trumpf.

Die ausgelieferten Maschinen sind für die Kundennetzwerke vorbereitet, egal ob es sich um Windows NT, Novell oder Unix handelt. Die CNC-Steuerungen (CNC = Computerized Numeric Control) wurden weiterentwickelt zu Steuerungen, die den PC als Bedienrechner unter Windows NT nutzen können.

Hinter diesem Prozeß steckt Armin Rau, Chef der Software-Entwicklung. Auch er ist mit seinen 18 Jahren Firmenzugehörigkeit ein Glücksfall, der Branche, Kunden und technische Möglichkeiten gleichermaßen kennt: "Wir sind da in den Jahren Schritt für Schritt hineingewachsen." Heute macht Trumpf "dank einer starken Truppe, einer guten Mannschaft" im Jahr allein 20 Millionen Mark Umsatz mit der an Kunden gelieferten Software.

Homag-Entwickler Frey sieht durch den Einsatz modernster Informationstechnologie "Leistungssprünge erreicht", die vor Jahren undenkbar schienen: höhere Stückzahlen ohne Mehrkosten bei gleicher Qualität. Für den Maschinenbau als Investitionsgüterbranche ist es überlebenswichtig, daß seine Kunden preisgünstig, schnell und zuverlässig produzieren können. Das setzt vor allem die Fähigkeit zu Innovationen voraus, noch bevor der Kunde entsprechende Anforderungen stellt.

Ein Beispiel ist die mittelständische Firma Lenhardt Maschinenbau in Neuhausen bei Stuttgart. Hier werden Maschinen und Anlagen für die Isolierglasproduktion gebaut. Die bisherigen metallischen Abstandhalterrahmen zwischen den Scheiben waren immer schon Schwachpunkt der Wärmedämmung. Bei Lenhardt erinnerte man sich an das Prinzip der Karosserieabdichtungen und entwickelte Maschinen, die Scheiben mit einem thermoplastischen Randverbund produzieren können. Bei den Kunden rannte man damit offene Türen ein.

Auch bei Lenhardt, so Firmensprecher Peter Nischwitz, wird die Software für die Liniensteuerung der Maschinen im eigenen Haus entwickelt und mit offenen Standards verbunden. Das 1966 gegründete Unternehmen verwendete anfangs noch die konventionellen Schütz-Steuerungen, setzte aber schon 1979 SPS ein, wechselte 1985 zur zweiten SPS-Generation mit Operation Panels, einem Mensch-Maschinen-Interface.

Ab 1990 gab es CNC-Steuerungen, und seit 1994 kommen PCs zum Einsatz. Vor drei Jahren begann dann auch bei Lenhardt die Dezentralisierung der Aktor/Sensor-Ebene über Feld-Bus-Systeme, und seit letztem Jahr ist die dritte Generation der SPS-Technik (S 7) mit Profi-Bus-Systemen im Dienst.

Stillstand wäre Rückschritt: Jede technologische Innovation steigert die Motivation, dem Kunden noch schnellere, noch zuverlässigere Maschinen zu liefern. "Schnelligkeit und Qualitätssicherung setzen sich gegenseitig Grenzen", warnt Lenhardt-Sprecher Nischwitz. Entwicklungsmöglichkeiten gibt es aber noch im Bereich der Bedienerfreundlichkeit.

Lenhardt entwickelt zur Zeit mit Visual C und C++ eine grafische Benutzeroberfläche zur Bedienung und Diagnose der Anlagen unter Windows NT. In Verbindung mit einem Standard-CAD-System möchte man versuche, beim Isolierglas freie Formen zu produzieren, wie sie mit den metallischen Abstandshalterrahmen nicht möglich waren.

Nach der Entwicklung von netzwerkgesteuerten Produktionslinien gehört die Zukunft wieder den dezentralen, intelligenten Komponenten. Eine Pumpe oder ein Motor bildet samt Elektronik und Software eine modulare Einheit. Vorteil: eine geringere Störanfälligkeit des Gesamtsystems.

Für die Betreuung dieser Systeme gibt es bereits ein neues Berufsbild: den Mechatroniker. Bei Lenhardt in Neuhausen werden seit vergangenem Jahr die ersten dieser Allrounder in den Bereichen Sensorik, Mechanik und Elektronik ausgebildet.

Die Entwicklung des Maschinenbaus ist von der Entwicklung der IT-Systeme nicht mehr abzukoppeln. Beim VDMA sieht man aber auch die Gefahren einer rein an den technischen Möglichkeiten orientierten Entwicklung.

Nach Ansicht von VDMA-Softwarespezialist Glatz wird es für Entwickler und Entscheider im Maschinenbau zunehmend schwerer, die Bedeutung neuer IT-Entwicklungen abzuschätzen und die Weichen richtig zu stellen: "Nicht alles, was machbar ist, dient einer zukunftsorientierten und wettbewerbsfähigen Produktion."

Einige Anfragen der COMPUTERWOCHE bei (meist kleineren) Firmen offenbarten Schwächen der Branche: Da war zum Beispiel der DV-Zuständige für die Bürokommunikation bekannt, nicht aber, wer letztlich für die Produktionstechnologie verantwortlich ist. Geschäftsführung, Entwicklungsabteilung und DV-Zuständige schoben sich die Verantwortung teilweise gegenseitig zu.

Oft zeigt sich auch, daß die Abgrenzungen zwischen Mechanik- und Kommunikationstechnologien trotz gegenteiliger Beteuerungen noch lange nicht verschwunden sind. Interdisziplinäres Denken, das Bewußtsein für Projekt-Management und Teamarbeit haben mit den technologischen Möglichkeiten nicht immer Schritt gehalten.

Größer noch als auf der Produktionsseite sind die Defizite im Servicebereich. Firmensprecher verweisen auf Garantiezeiten, Service-Angebote und Montagetrupps. Auf die Frage nach dem Angebot von Teleservice gibt es auch schon mal die Antwort: "Bei uns kein Thema." Der deutsche Maschinenbau sei "technologisch absolut Weltspitze", betont Trumpf-Sprecher Schnaitmann. "Aber mit dem Service tun sich viele noch schwer."

Dabei gilt ein effizienter Teleservice für marktorientierte Unternehmen derzeit als wettbewerbsentscheidender Faktor schlechthin. "Wir sind da Weltmeister", behauptet Homag-Entwicklungsleiter Karl Frey. Und er hat etwas vorzuweisen: Seit 1987 sind alle im Unternehmen produzierten holzverarbeitenden Maschinen mit einem Modem ausgestattet, so daß die derzeit zwölfköpfige Teleservice-Abteilung in Schopfloch einige tausend inzwischen ausgelieferte Maschinen weltweit über Telefonleitungen erreichen kann.

So läßt sich nicht nur die Maschinensteuerung blitzschnell auf Fehler überprüfen, die Software der Maschine kann auch regelmäßig auf den neuesten Stand gebracht werden. Derzeit wird eine Wissensdatei aus den häufigsten Fehlerquellen erstellt, so daß lange - und teure - Ausfallzeiten der Maschinen beim Kunden auf ein Minimum reduziert werden können.

Im Test sind derzeit Möglichkeiten der optischen Diagnose per Videokamera, deren Bilder ins Teleservicezentrum übertragen werden. "Hier setzen uns allerdings die Telefonleitungen noch Grenzen", bedauert Frey. Internet-Leitungen kommen für ihn wegen der ebenfalls oft schlechten Übertragungskapazität noch nicht in Frage.

Auch für Trumpf-Entwicklungschef Rau gehört das Modem für den Teleservice an jeder Maschine inzwischen zum Standard. Bei Trumpf hat, wenn das Serviceteam ein Problem hat, jeder zuständige Mitarbeiter von jedem Arbeitsplatz aus die Möglichkeit, auf die Maschine zuzugreifen, "selbst wenn sie in Ägypten steht".

Eine digitale Kamera liefert bei Bedarf Standbilder von der Maschine und von Werkstücken: "Wir nutzen", berichtet Rau stolz, "wirklich alle Diagnosehilfsmittel." Neben dem direkten Eingreifen in die Software gibt es die Möglichkeit, dem Maschinenbediener vor Ort über Dialogfenster Anweisungen zu übermitteln.

Lenhardt-Sprecher Nischwitz ist ebenfalls stolz darauf, daß sein vergleichsweise kleines Unternehmen die Möglichkeiten der Ferndiagnose nutzt. Den Einsatz von Serviceteams vor Ort könne das allerdings noch nicht ersetzen: "Angesichts der schlechten Leitungskapazitäten wird das zentrale Updaten einer Maschine per Modem zu einer aufwendigen und teuren Angelegenheit." Langfristig hofft Nischwitz auf Internet-Leitungskapazitäten, die Updates per FTP-Server gestatten: "Das wird zukünftig eine große Rolle spielen.

Information

Für Maschinenbauunternehmen gibt es eine Reihe von Kontaktadressen, die beim Thema Software-Einsatz weiterhelfen können. Das ist vor allem die Homepage www.software.vdma.org der VDMA-Fachgemeinschaft Software. Der VDMA-Softwarespezialist Rainer Glatz ist auch per E-Mail unter softwarevdma.org ansprechbar. Die Deutsche Forschungsgesellschaft für die Anwendung von Mikroelektronik (DFAM) ist ebenfalls per E-Mail über die VDMA-Adresse Langosch-TUvdma.org zu erreichen. Umfassende Informationen zum Thema Fabrikautomation sind unter www.fabrikautomation.vdma.org abrufbar.

*Michael Diestel ist freier Journalst in Gomaringen bei Tübingen.