Das Magazin - siemens.com · Fließbandarbeit Elektrizität Computer und Auto-matisierung Cyber-Systeme mit integrierter Kommunikation 1ST DIE GESCHICHTE DER REVOLUTION und Lieferanten,

01.2018 | siemens.com/magazin

für das digitale Unternehmen

Das Magazin

Fertigung ab Losgröße 1Der Weg zur individualisierten Massenproduktion

#DigitalTwinProzessindustrie 4.0 Mit digitalisierten Prozessen zum Wunschprodukt

Im Fokus Die Fabrik der Zukunft – die Weichen sind gestellt

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»Die technischen Voraussetzungen

für das

digitale Unternehmen sind geschaffen.«

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Vor einigen Jahren war der digitale Zwilling noch ein Exot. Heute kommt man um ihn nicht mehr herum, wennmanef zient,schnellundhochwertigproduzierenwill.Auchfürdensteigenden unschderKundennachindividualisierten roduktenspieltereineSchlüsselrolle,sorgterdochfüreinehoheFle ibilitätindergesamten ertsch pfungskette. asistnichtnurfürdiediskrete ndustrieinteressant,sondernmehrundmehrauchfür nternehmender rozessindustrie,egalwelcher ranche seienesnachdemindividuellenKundenwunschzusammengestellteSchokoladenpackungen,personalisierteMedizinoderSpezialfarbeninkleinenMengenfürsaisonale rends.

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ielSpa undwertvolleErkenntnissebeiderLektüre

Zeit für den digitalen Zwilling

Klaus HelmrichMitglieddes orstandsderSiemensA

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14Ein Kommissioniersystem stellt für Schokoladenliebhaber ihre individuelle Mischung zusammen

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Der Kommunikationsstandard Ethernet wird jetzt noch besser: Ethernet mit TSN ist auf dem Vormarsch29

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Die FC Bayern Greenkeeper App soll der Allianz Arena das perfekte Grün bescheren22

Spezialfarben in kleinen Mengen für saisonale Trends – die DuluxGroup weiß, wie es geht16


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derAllianzArenabeider flegedes asensunterstützen

24 Energiesparen mit Echtzeit-Kontrolle erAutomobilzulieferer estampnutzteine

cloudbasierteApplikationfüreffizientesEnergiemanagement

Industrielle Sicherheit 26 Bedrohungen aus dem Netz abwehren Sein rozessleits stemschützt ow hemical

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Software und Engineering 28 Mächtig unter Druck esprächmitdemSiemens-E perteKarsten euser

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Industrielle Kommunikation 29 Datenfeuerwerk in Echtzeit Sven ottwald,Siemens-E pertefürindustrielle

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Im Fokus: Individualisierte Massenproduktion

08 Die Fabrik der Zukunft Wie die Digitalisierung schon heute

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Die Produktion der Zukunft als Grafik

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entwickeltMaschinenfürdieinnovations-getriebene Elektronikindustrie besonders schnell

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Inhalt

Titelbild: Egalobrosagepunktet,buntgesprenkeltodermitallerleiFrüchtenverziert soindividuellwiediese onutswollenviele erbraucherauchandere roduktekaufenk nnen.Esgibtbereitseinige nternehmen,

diesichden erausforderungeneinereffizientenMassenproduktionvonEinzelstückenstellen. ( ett mages MartineMouch )

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Nach einem Sprungstart vom Dock sausen sie auf ihrem oardübers asser,springenüber ampen,drehen sich in atemberaubenden Loopings in der Luft,umwiederaufder asseroberflächezulanden.Wakeboarder vereinen Elemente von Wasserski und Skateboardfahren sowie Surfen zu einer eigenen rendsportart.JahrfürJahrentstehenaufdenewässernneueAnlagen,aufdenenneben rofis

auch immer mehr Einsteiger trainieren.

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LesenSiedieganzeStor online siemens.com/magazin2w0649



ie vierte industrielle Revolution ist auch eine Revolte des Individuums. Dass kein Mensch wie der andere ist, ahnte schon Aristoteles –

die Wirtschaft erfährt es jetzt mit geballter Macht. Über personalisierte Produkte drückt der Konsument sein individuelles Selbstverständnis aus. Kleinserien bis hin zur Losgröße 1 werden daher mehr und mehr nachgefragt. Das hat massive Auswirkungen auf Unternehmen, die immer effizienter und flexibler produzieren müssen, um den Kundenwünschen gerecht zu werden.

Was will der Kunde?Konnte die Automobilindustrie in den 30er Jahren nur sieben verschiedene Modelle fertigen, laufen bei BMW heute keine drei Modelle mit gleichem Lack und gleicher Ausstattung pro Jahr vom Band. Chocolat Frey forscht an einem System, mit dem per Twitter individuell zusammengestellte Schokonaps geordert werden können (Seite 14). Und Adidas fertigt in seinen Speedfactories heute schon Schuhe, die auf die spezifischen Eigenheiten unterschiedlicher Städte ausgelegt sind (mehr dazu online unter siemens.com/magazin2w0640). Da ist der nächste Schritt zum an die eigene Fußform angepassten Schuh nicht weit (Infografik Seite 12). Und diese Entwicklung betrifft nicht

nur die fertigende Industrie. Auch der Farbenhersteller DuluxGroup hat längst erkannt, dass die Produktion saisonaler Trendfarben in Kleingrößen ein lukratives Geschäft ist (Seite 16). Personalisierte Medizin wird immer üblicher, beispielsweise bei der Ferti gung individuell angepasster künstlicher Gelenke über 3DDruck verfahren. Die Fragestellung „Was will mein Kunde – und zwar jeder einzelne von ihnen?“ wird damit zur entscheidenden Frage, die sich Unternehmen stellen müssen, um wettbewerbsfähig zu bleiben.

Antworten aus der CloudAntworten auf diese Frage liefert die Digitalisierung. Bereits heute lässt sich die gesamte Wertschöpfungskette mit dem digitalen Zwilling durchgängig simulieren und die Produktion automatisiert aussteuern. Additive Druckverfahren erlauben die effiziente Fertigung von Einzelstücken (Interview Seite 28). Und MindSphere, das cloudbasierte, offene IoTBetriebssystem von Siemens, ermöglicht es, alle Geräte untereinander zu vernetzen, Daten zu sammeln, auszulesen und Handlungsempfehlungen abzuleiten.

Wie diese Fabrik der Zukunft schon heute funktioniert und Potenziale erschließt, die noch vor Kurzem unerreichbar schienen, lesen Sie auf den folgenden Seiten.

Der Kunde von heute will alles sofort, in guter Qualität, zu einem günstigen Preis und angepasst an seine individuellen Wünsche. Die Digitalisierung macht diesen Zukunftstraum möglich – und zwar schon heute.

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Die Fabrik der Zukunft

http://www.siemens.com/magazin/industrie



Im Interview erläutert Professor Koren die Perspektiven der kunden-individuellen Massen produktion und der individualisierten Fertigung.

Prof. em. Yoram Koren war als Ingenieur für viele bedeutende Produktionsinnovationen verantwortlich: von den ersten Computersteuerungen für den indus-triellen Bereich über autonome Roboter bis hin zu rekonfigurierbaren Fertigungssystemen (Recon- figurable Manufacturing Systems, RMS), die auf Skalierbarkeit und Nachhaltigkeit ausgelegt sind.

Wie sehen die Bedürfnisse des Endkunden heute aus? Gibt es eine Tendenz zur individualisierten Anpassung an Kundenwünsche?Prof. em. Yoram Koren: Die Geschichte der modernen Produktion begann mit der Fertigung von Produkten vor Ort. Eines wurde nach dem anderen produziert und jedes mit einem eigenen Design. 1913 begann dann der Siegeszug der Massenproduktion mit hohen Stückzahlen von nur wenigen Standardprodukten, die 1959 ihren Höhepunkt erreichte. Es folgte die Umstellung auf die individualisierte Massenfertigung mit mehr Auswahlmöglichkeiten für den Kunden. Der Kreis schließt sich also.

Wie verändert sich in diesem neuen Produktions-system die Rolle des Kunden?Koren: Bei der Massenproduktion ist die Produktions-planung nicht flexibel – am Tag werden 10.000 gleiche Produkte auf demselben System mit derselben Soft-ware hergestellt. Aber wenn jedes Produkt anders ist, führt das zu Problemen beim Produktionsablauf. Die Herausforderung besteht darin, mit einzelnen Kunden zu arbeiten, deren jeweiliges Produkt ein eigenes Design hat, die aber nichts über das Produktionssystem wissen. Wir brauchen eine Technologie, die es dem

INDUSTRIELLENINDUSTRIELLEN 2ND 3RD festgelegteMaßanfertigung

IndividualisierteMaßanfertigung4THMechanisierung,

Wasser- und Dampfkraft

Genormte MassenproduktionFließbandarbeitElektrizität

Computer und Auto-matisierung

Cyber-Systeme mit integrierter Kommunikation

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DIE GESCHICHTE DER

REVOLUTIONREVOLUTION

Professor em. Yoram Koren und seine Erfindung: Arch-Type Reconfigurable Machine Tool (RMT)

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» Der Kunde übermittelt die Vorgaben und erhält zeitnah das fertige Produkt. Ich gehe davon aus, dass dieses Verfahren in zehn Jahren die Norm sein wird.«Professor Yoram Koren

Laien erlaubt, in einen direkten Austausch mit so einer neuartigen Fabrik zu treten – mit der Fabrik der Zukunft!

Wird das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) die individualisierte Fertigung zusätzlich begünstigen?Koren: Über das Internet wird der Kunde in der Lage sein, der Fabrik seine Vorgaben auf direktem Weg zu übermitteln. Die Voraussetzung dafür ist, eine Spra-che zu entwickeln, mittels der die Kunden der Fabrik ihre Produktidee kommunizieren können. Ich glaube, dass sich eine Branche ein Herz fassen und dabei vor-angehen muss.

Was unterscheidet die Fabrik für kundenindivi-duelle Massenproduktion von heutigen Fabriken? Koren: In traditionellen Fabriken erfolgt die maschi-nelle Bearbeitung durch ein Bearbeitungssystem an einem Ort und die Montage dann separat auf Montage-linien. Auf eine vergleichbare Weise individuelle Produkte herzustellen, macht diese teuer und für den Mittelstand unerschwinglich.

Für die individualisierte Fertigung müssen in einer Fabrik sechs oder sieben Produktionsabläufe, wie etwa die Montage, die maschinelle Bearbeitung und das Schweißen, in ein einziges Fertigungssystem integriert werden.

Welche Vorteile hat der digitale Zwilling für die Industrie?Koren: Die individualisierte Fertigung erfordert neue Lösungen. Der Anlagenbetrieb muss so geplant wer-den, dass alle Maschinen ständig ausgelastet sind, wobei jedes Teil auf jeder Maschine eine andere Bear-beitungszeit benötigt. Siemens leistet in diesem Zu-sammenhang einen wichtigen Beitrag: Unter anderem stellt das Unternehmen die Schnittstelle zwischen sämtlichen Bereichen der Fabrik – zwischen Kunden







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und Lieferanten, Zulieferkette und Maschinen. Sie alle kommunizieren in derselben Sprache.

Je mehr der Trend bei der industriellen Herstellung in Richtung individueller Produkte geht, desto häu-figer werden Einzelpersonen Bestellungen aufgeben und Entwürfe dazueinreichen. Eine Zeichnung reicht dann aber nicht mehr aus, um ein Produkt herzu-stellen. Die Fabrik wird diese Skizze in Zahlen, einen Systemprozess und schließlich in ein Produkt umsetzen müssen.

Die Synchronisation der Fertigungsabläufe einer Vielzahl von Produkten, die gleichzeitig produziert werden, ist entscheidend für die wirtschaftliche Herstellung einzelner Produkte. Um bei mehreren



Der Vater der RMSrof.em. oramKorenhat1973dieerstecompu-tergestützteadaptiveEchtzeit-SteuerungfüreineFräsmaschineerfunden.1980schuferdieerstenautonomen oboterund1991entwickelteerdieerste oboterschlange.Erhältzahlreiche atenteinden ereichen obotikundFertigungstechnikundistauchals aterder MS( econ gurableManufacturingS stems) bekannt.

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gleichzeitig hergestellten Produkten eine optimale Synchronisation der Fertigungsabläufe zu erreichen, ist der Einsatz von digitalen Zwillingsmodellen unab-dingbar. Indem er den Betrieb des Produktionssys-tems genau abbildet, kann der digitale Zwilling die Leistung des Produktionssystems vorhersagen und so dessen Betrieb optimieren.

Welche anderen Technologien ermöglichen eine kundenindividuelle Massenproduktion und lassen sich erfolgreich in die traditionelle Fertigung integrieren?Koren: Künstliche Intelligenz (KI) spielt sowohl beim Betrieb als auch bei der Produktionsplanung eine wich-tige Rolle. KI-Software kann Produktgruppen nach geo-metrischen Gemeinsamkeiten der einzelnen Produkte zusammenstellen. Und die gebündelte Fertigung ähn-licher Produkte macht es möglich, das System unter dem Gesichtspunkt der Effizienz zu synchronisieren.

Bei der Hardware ist das einfacher. Alles wird mit einem System an einem Ort produziert: individuelle Produkte in Massenfertigung. Mit RMS lassen sich die Maschinen und Steuerungen, die wie Module inte-griert sind, komfortabel nach dem Plug&Play-Prinzip austauschen.

Die wachsende Popularität von Additive Manu-facturing (3D-Druck) führt zu einer neuen Form von spezialisierter Fertigung. Maschinen für Additive Manufacturing und Computerized Number Control (CNC) lassen sich in ein und dasselbe System inte-grieren.

Schnellere Verfügbarkeit, hohe Qualität und ein guter Preis – ist das alles mit individueller Fertigung erreichbar?Koren: Ziel ist ein System, das schneller reagieren kann, wenn der Markt ein neues Produkt oder eine andere Anzahl von Produkten wünscht. Dafür muss die Fertigung aller Produkte an einem Ort integriert

werden. Der Kunde übermittelt die Vorgaben und erhält zeitnah das fertige Produkt. Ich gehe davon aus, dass dieses Verfahren in zehn Jahren die Norm sein wird. Es wird sich positiv auf die regionale Wirtschaft auswirken, denn dann wird niemand mehr zwei Monate lang auf ein Produkt aus China warten. Zur automatischen Fertigung individueller Produkte für die Menschen vor Ort wird es viele dezentrale Fabriken geben. Dadurch entstehen dort zahlreiche Arbeits-plätze im Produktionssektor. Die nachhaltige lokale Fertigung hat eine glänzende Zukunft.


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ROBOTIK

MODULARE SYSTEME

INTERNET DER DINGE (IoT)

Robotergesteuerte Geräte könnenso konfiguriert werden, dass sie individualisierte Produktionschritte ausführen.

Eine Kundin möchte ein individualisiertes Produkt. Gemäss ihren Wünschen erstellt sie einen digitalen Zwilling des Produkts. Diese Daten werden über das Internet direkt an die Fabrik gesendet. Kombiniert mit einem digitalen Zwilling des Herstellungsprozesses, der ein rekonfigurierbares Fertigungssystem steuert und überwacht, kann die Produktion die individuellen Wünsche rasch erfüllen.

Daten des Kunden zur Herstellung des gewünschten Produktes werden gesammelt.

Die Kundin benutzt Internetplattformen um ihr neues Produkt zu zeigen und zu bewerben.

Mit Apps oder Computerprogrammen wird ein individueller digitaler Zwilling des Produkts erstellt.

PRODUKTIONEin digitaler Zwilling der Produktion entsteht auf Basis des digitalen Zwillings des Produkts. Der individualisierte Herstellungsprozess beginnt.

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Die Kundin bestätigt den Erhalt des Produktes und bewertet die Dienstleistung des Herstellers.

Lokale Produktion, Losgröße 1

Das IoT verbindet smarte Geräte und sammelt Daten in jedem Schritt der Wertschöpfungskette – vom Produktdesign über die Produktion bis zum Service.

Automatische Planung der Auslieferungdes fertigen Produktes.

Das Produkt kann auf traditionellen Wegen oder aber per Drohne oder führerlosem Fahrzeug ausgeliefert werden.

Die Kundin erhält das nach ihren Angaben individualisierte Produkt.

Steigerung des Umsatzes, Wettbewerbs-vorteile, Verbesserung des Cashflow, Reduzierung des Abfalls. Zudem: Sammeln wertvoller Daten für die Entwicklung von Standardprodukten oder neuen Geschäftsmodellen (z. B. Dienstleistungen, im Voraus geplante Wartung, etc).

Kunden wünschen ein individualisiertes Produkt

Ein digitaler Zwilling der Produktion entsteht

Intelligente Zustellung an die Kunden

Ein digitaler Zwilling des Produktes wird erstellt

Das Produkt wird gefertigt

Produkte mit der Möglich-keit, Daten in die Cloud zu senden (z. B. um eine Leistung zu messen, um das Produkt in Zukunft weiter zu verbessern, um die Energieeffizienz sicher zu stellen, um Unterhalts-arbeiten im Voraus zu planen

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4 INTELLIGENTE ZUSTELLUNG

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KI SOFTWAREfür das Programmierendes Produktions-ablaufes

(Drittparteien)mit integrierterKommunikation

ROBOTIK

MODULARE SYSTEME

INTERNET DER DINGE (IoT)

Robotergesteuerte Geräte könnenso konfiguriert werden, dass sie individualisierte Produktionschritte ausführen.

Eine Kundin möchte ein individualisiertes Produkt. Gemäss ihren Wünschen erstellt sie einen digitalen Zwilling des Produkts. Diese Daten werden über das Internet direkt an die Fabrik gesendet. Kombiniert mit einem digitalen Zwilling des Herstellungsprozesses, der ein rekonfigurierbares Fertigungssystem steuert und überwacht, kann die Produktion die individuellen Wünsche rasch erfüllen.

Daten des Kunden zur Herstellung des gewünschten Produktes werden gesammelt.

Die Kundin benutzt Internetplattformen um ihr neues Produkt zu zeigen und zu bewerben.

Mit Apps oder Computerprogrammen wird ein individueller digitaler Zwilling des Produkts erstellt.

PRODUKTIONEin digitaler Zwilling der Produktion entsteht auf Basis des digitalen Zwillings des Produkts. Der individualisierte Herstellungsprozess beginnt.

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Die Kundin bestätigt den Erhalt des Produktes und bewertet die Dienstleistung des Herstellers.

Lokale Produktion, Losgröße 1

Das IoT verbindet smarte Geräte und sammelt Daten in jedem Schritt der Wertschöpfungskette – vom Produktdesign über die Produktion bis zum Service.

Automatische Planung der Auslieferungdes fertigen Produktes.

Das Produkt kann auf traditionellen Wegen oder aber per Drohne oder führerlosem Fahrzeug ausgeliefert werden.

Die Kundin erhält das nach ihren Angaben individualisierte Produkt.

Steigerung des Umsatzes, Wettbewerbs-vorteile, Verbesserung des Cashflow, Reduzierung des Abfalls. Zudem: Sammeln wertvoller Daten für die Entwicklung von Standardprodukten oder neuen Geschäftsmodellen (z. B. Dienstleistungen, im Voraus geplante Wartung, etc).

Kunden wünschen ein individualisiertes Produkt

Ein digitaler Zwilling der Produktion entsteht

Intelligente Zustellung an die Kunden

Ein digitaler Zwilling des Produktes wird erstellt

Das Produkt wird gefertigt

Produkte mit der Möglich-keit, Daten in die Cloud zu senden (z. B. um eine Leistung zu messen, um das Produkt in Zukunft weiter zu verbessern, um die Energieeffizienz sicher zu stellen, um Unterhalts-arbeiten im Voraus zu planen

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Industrie 4.0 für Naschkatzen

Ein kleines, smartes Kommissioniersystem kann so einiges: Schokoladenliebhabern ihre individuelle Lust befriedigen, einem

Produzenten als „Innovationskiste“ dienen und gleichzeitig die Zukunft der Produktion veranschaulichen. Entwickelt wurde das

System natürlich im Land der Schokolade, der Schweiz.

er kennt das Problem nicht? Die Hand kreist schon über der freundlich angebotenen Schüssel mit bunten Schokotäfelchen, doch

die Lieblingssorte ist nicht dabei. Dieselbe Misere beim selbst gekauften Schokoladen-Mix: Die Favoriten sind im Nu verputzt und immer dieselben Sorten bleiben unangetastet in der Packung.

Eine neues Kommissioniersystem löst dieses Dilemma: Via Twitter kann der Kunde jederzeit und an jedem Ort die von ihm so heiß geliebte Schokolade bestellen. „Ich kann drei Naps schwarze Schokolade und einige mit Nuss bestellen und die Packung mit Vollmilchschokolade auffüllen lassen. Weiße Schoko-lade lasse ich ganz weg“, sagt Markus Krack, Leiter Technologietransfer der Fachhochschule Nordwest-schweiz (FHNW).

Die Bestellung wird ins Produktionsprogramm des Systems aufgenommen, ohne dass der Mensch eingreifen muss. Ein sechsachsiger Roboter stellt die Mischung zusammen und füllt sie in eine Kunststoff-dose. Die Dose wird mit einem Label und der notwen-digen Produktdeklaration versehen, verschlossen und versendet.

Individualisierte Produktion„Wir wollen mit dem System ein Erlebnis bieten. Deshalb wählten wir ein Produkt und ein Problem, das alle kennen“, erklärt Krack: „Schokolade!“ Die FHNW und ihr Automationspartner für das Projekt, die Autexis Holding AG mit Sitz in Villmergen im Schweizer Kanton Aargau, pflegen eine langjährige Partnerschaft mit der Chocolat Frey AG. Auch hier erkennt man das Potenzial der individualisierten Massenproduktion. Fabian Sigg, stellvertretender Leiter der Produktion bei Chocolat Frey, beschreibt

die Situation: „Momentan sind diese Prozesse sehr teuer, da unsere Produktion auf Masse ausgerichtet ist und individuelle Bestellungen von Hand abgepackt werden.“

Per App gesteuert„Die Produktion war ein Kraftakt“, erzählt Krack und lacht. „Alle haben mitgearbeitet. Auch unsere Profes-soren haben programmiert, das kommt eher selten vor.“ Die Partner setzten vor allem auf Produkte und Lösungen von Siemens. „Wir nutzten MindSphere, das cloudbasierte, offene IoT-Betriebssystem von Siemens. Darin laufen unsere eigenen Autexis-Apps“, erläutert Philippe Ramseier, Geschäftsinhaber von Autexis.

Die Hardware-Komponente MindConnect sammelt die Daten von Sensoren und Aktoren und übermittelt sie in das IoT-Betriebssystem MindSphere. Eine Steue-rung vom Typ Simatic S7-1500 steuert den Kuka-Roboter mittels TIA Portal Bibliothek. Somit wird das Enginee-ring des Roboters deutlich erleichtert, da der Ingenieur lediglich mit dem TIA Portal vertraut sein muss. Hierfür stellt Siemens ein ausführliches Applikationsbeispiel zur Verfügung, das das Roboterprogramm und die HMI-Bilder enthält. Das Einlernen der Roboter-Bahnpunkte kann somit über ein SIMATIC Mobile Panel (KTP900F) erfolgen und ermöglicht die Maschinen- und Roboter-bedienung in einem gemeinsamen „look-and-feel“.

Informationen sichtbar machenFür die Hannover Messe implementierte das Projekt-team von Autexis neue Services. Lagerbestände oder Betriebsdaten des Roboters sind damit direkt am Kommissioniersystem sichtbar. „Zudem gibt ein personalisiertes Label dem Kunden mit Augmented Reality zusätzliche Informationen zum Produkt, wie zum Beispiel die Herkunft der Schokolade oder die

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Die Anlage in der Produktion von Chocolat Frey gießt die flüssige Schokoladenmasse im Punktguss in die Formen der Naps (Bild oben)

im indi viduellen Mix enthaltenen Kalorien“, sagt Ramseier.

„Das System lässt sich fast beliebig ausbauen“, ergänzt er. „Wir können zum Beispiel das Lager inte-grieren: Fällt der Bestand der Naps unter einen Min-destwert, wird automatisch eine Bestellung ausgelöst.“

Auf Basis der Daten, die das smarte Kommissionier-system sammelt, können Vorlieben und Bestellge-wohnheiten der Kunden analysiert werden. Wer mag was? Wann bestellt wer Schokolade? Ist das Verhalten der Kunden vom Wetter abhängig? „Bestellt ein Kunde besonders viel Schokolade, könnte man ihm einen Prospekt vom Fitnesscenter mitschicken“, sagt Krack schmunzelnd. Und ergänzt ernst: „Datenschutz ist für uns ein wichtiges Thema.“

„Innovationskiste“ für Chocolat FreyFür Chocolat Frey ist das Kommissioniersystem eine

„Innovationskiste“, an der man Prozesse testen kann. Die so gewonnenen Erkenntnisse können später in den operativen Prozess einfließen. Auch Krack ist voll des Lobes für das Projekt: „Als Fachhochschule sehen wir es als unsere Pflicht an, neue Möglichkeiten auf-zuzeigen und zu demonstrieren, wohin die Reise gehen kann.“ Eines ist schon jetzt klar: auf jeden Fall in Richtung siebtem Himmel für Naschkatzen.

» Wir wollen demonstrieren, wohin die Reise gehen kann.« Markus Krack, Leiter Technologietransfer der Fachhochschule Nordwestschweiz



Beim Bau seiner neuen Anlage setzte Australiens größter Farbenhersteller DuluxGroup auf fortschrittliche Fertigungstechnologie und die durchgängige Digitalisierung aller Prozesse.

Das steigert Effizienz und Qualität und beschleunigt die Produkteinführungszeit. Mit der neuen Flexibilität realisiert DuluxGroup die wirtschaftliche Massenproduktion von Farben.

ulux ist die bekannteste Farbenmarke Aus-traliens und gehört zu Dulux Australia, einer Tochter der DuluxGroup. „Wir standen vor

der großen Herausforderung, Farben sowohl in sehr kleinen als auch in sehr großen Mengen wirtschaft-lich und in der von uns gewohnten hohen Qualität anzubieten“, berichtet Kevin Worrell, Projektleiter bei Dulux Australia.

Vor diesem Hintergrund investierte Dulux Australia rund 165 Mio. Australische Dollar (104 Mio. Euro) in eine komplett neue Produktionsstätte in Merrifield, einem Vorort etwa 50 Kilometer nördlich von Melbourne. Als größte Anlage ihrer Art in Australien und Neusee-land setzt sie Maßstäbe in puncto Innovation und Hightech-Ausstattung.

Simulation und Realität ganz nah beieinander Rund 75 Millionen Liter Farbe pro Jahr werden in der Anlage in Merrifield hergestellt. Auf einer Fläche von etwas mehr als drei Fußballfeldern entstanden dazu gleich zwei Bereiche unter einem Dach: eine Blend-and-Tint-(BAT-)Anlage für kleine Chargen sowie eine Großserienanlage für hohe Produktionsvolumen. Dank durchgängiger Digitalisierung ist der gesamte Herstellungsprozess horizontal und vertikal inte-griert. Die Produktion wird damit bis zu Losgröße 1 besonders effizient und transparent. Mit der Simu -lationsplattform Simit stand Dulux Australia schon vor der eigentlichen Inbetriebnahme eine realitäts-nahe Trainingsumgebung zur Verfügung.

Der Siemens Solution Partner Mescada integrierte im Rahmen einer Konzeptstudie zudem 3D-Modelle der Prozesswassersysteme in Comos Walkinside. Mit-tels der Virtual-Reality-Plattform lässt sich durch ein


Farbe ganz nach Wunsch

virtuelles Modell des Prozesswassersystems innerhalb der Anlage navigieren.

Effizient dokumentieren: Paperless Manufacturing Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des Digitali-sierungsansatzes von Dulux Australia ist die papier-lose Produktion mittels der Software Simatic IT eBR (electronic Batch Record) von Siemens. Zum Einsatz kommt diese Lösung hier weltweit erstmals außerhalb der Pharmaindustrie, die für ihre strengen Qualitäts-kontrollen bekannt ist. Mit der neuen Dokumentations-form kann der Farbenhersteller vollständig auf Papier verzichten und profitiert zugleich von verbesserter Transparenz, Nachverfolgbarkeit und Qualität in der Produktion.

Schneller und mit geringerem EnergieverbrauchKleine Farbmengen lassen sich dank des hohen Automatisierungsgrades in rund zwölf Prozent der ursprünglichen Zeit herstellen. Denn: Dulux kontrol-liert den gesamten Prozess digital. Wünscht sich ein Kunde beispielsweise ein ganz bestimmtes Blau, geht seine Bestellung bei Dulux Australia über SAP ein, das mit dem MES (Manufacturing Execution System) kommuniziert.

Die für den Farbton benötigten Rohstoffpakete werden bei Anlieferung gescannt und über MES und das Leitsystem Simatic PCS 7 verwaltet. Vor der Wei-terverarbeitung gehen Proben zur elektronischen Untersuchung ins Labor. Die genauen Testspezifika-tionen erhält das MES von SAP; das Ergebnis nimmt den gleichen Weg zurück. Anschließend werden die Rohstoffe automatisch gemischt – fertig ist der gewünschte Farbton. Schließlich gelangen die

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sierungsstrategie, auch auf die enge Zusammenarbeit aller Beteiligten zurückzuführen. „Als MAV (Main Automation Vendor) und MEV (Main Electrical Vendor) ist Siemens von Beginn an nicht nur als Technologie-lieferant aufgetreten, sondern vor allem als Entwick-lungspartner“, erinnert sich Michael Freyny, Leiter der Divisionen Digital Factory und Process Industries and Drives bei Siemens Australien. „Die große Erfah-rung von Siemens auf dem Gebiet des Digital Enter-prise sowie die Möglichkeit, als weltweit agierender Konzern vor Ort optimalen Service zu bieten, haben zusammen mit den Lösungen unserer Partner dieses Projekt zum Erfolg geführt.“

Chargen zur Abfüll- und Verpackungslinie und von da aus zum Kunden.

„Unser Fertigungsprozess ist unglaublich flexibel. Sonderlackierungen können wir im Vergleich zu früher in einem Fünfzigstel der ursprünglichen Menge produzieren, das entspricht 100 Liter. Damit können wir schnell auf Marktanforderungen rea-gieren und vermeiden überschüssige Bestände. Zudem konnten wir die Zahl von rund 75.000 manu-ellen Eingriffen pro Jahr praktisch auf Null senken. Das erhöht die punktgenaue Wiederholbarkeit unse rer Rezepturen. Damit gewährleisten wir höchste Farb-qualität bei optimalem Rohstoffeinsatz und senken zugleich den Energieverbrauch um 25 Prozent“, resümiert Worrell.

Weil Partnerschaft Firmentradition istDass die gesamte Anlage so schnell implementiert werden konnte, ist, neben der eigentlichen Digitali-

Dank durchgängiger Digitalisierung ist eine vollständige horizontale und vertikale Integration des gesamten

Herstellungsprozesses möglich. Die Produktion wird damit bis zu Losgröße 1 besonders effizient und transparent

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25 % weniger Energieverbrauch

beim gesamten Herstellungsprozess

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Digitaler Zwilling

ereits 2025 sollen alle digi-talen Zwillinge in der Ferti-gungsbranche zusammen

ein wirtschaftliches Potenzial von über 78 Milliarden Euro auf-weisen – so prognostiziert der ITK- Branchenverband Bitkom. Dies gilt allerdings nur dann, wenn die Systeme künftig nicht nur mit-einander vernetzt sind, sondern zusätzlich „sehen und verstehen“ können, für Datenaustausch und Kommunikation vorbereitet sind und sich selbst optimieren. Was heißt das? Es werden integrierte Informationssysteme benötigt, die einen durchgängigen Austausch von Informationen für die Planung

und Produktion über die Auftrags-abwicklung bis hinunter in die Maschinenebene zulassen.

Unter diesen Voraussetzungen können Planer, Anwender und Betreiber von Industrie-4.0-Anwen-dungen in Unternehmen ihren Zielen näher kommen: verbesserte Prozesse, optimierte Auslastung der Kapazitäten, schnellere Umset-zung individueller Kundenwün-sche, geringere Produktionskosten bis hin zur Erweiterung von Pro-duktpaletten oder der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle.

Zentrale Sammelstelle für DatenGerade in puncto Effizienz bietet die virtuelle Darstellung von Maschinen oder Anlagen als Abbild auf einer digitalen Plattform den Unternehmen über den gesamten Lebenszyklus viele Vorteile – ange-fangen vom Produktdesign über die Produktionsplanung und das Engineering bis hin zu Inbetrieb-nahme, Betrieb, Service und der Modernisierung von Systemen und Anlagen. Dabei sind die Zwil-linge – digitale und reale Anlage

– von Anfang an und dauerhaft mit-einander verbunden und entwi-ckeln so ein gemeinsames Objekt-gedächtnis.

Über das cloudbasierte, offene IoT-Betriebssystem MindSphere lassen sich Entwicklungssysteme, die Maschinen und die physische Infrastruktur mit der digitalen Welt verbinden. MindApps analy-sieren auf diesem Betriebssystem die Datenmengen, sodass sich die Datenmodelle von Produkten und der Produktion quasi kontinuier-lich selbst verbessern.

Runde Sache für individuelle LösungenMit aufeinander abgestimmten Lösungen für einen ganzheitlichen Ansatz wird die Grundlage für einen einfachen Austausch von Daten zwischen den verschiedenen Prozessschritten einer Fertigung geschaffen. Voraussetzungen dafür sind eine Software als zen-trale Datenplattform zur digitalen Unterstützung des gesamten

Schneller,ef zienter,hochwertig und e ibel erdigitale

Zwilling optimiert diegesamte ert-schöpfungs kette – von der Produktion überdas roduktbishin zur Performance.

Wertschöpfungsprozesses für die Industrie sowie intelligente Netz-werke für die industrielle Kommu-nikation.

Außerdem kann die Produktion von Kleinserien mit individuali-sierten Einzelprodukten schneller realisiert werden, ohne die Gesamt - produktion merklich zu beein-trächtigen. Das Konzept des digi-talen Zwillings reicht also von der Planung und dem Design der Pro-dukte über den Produktionspro-zess bis zur gesamten Anlage und darüber hinaus bis hin zu daten-basierten Services wie der voraus-schauenden Wartung.

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Von und digitalen

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Digitaler Zwilling

uftfahrtingenieur wollte Eric Becnel, Vice President und Chief Engineer der RadioBro Corporation, schon als kleiner Junge werden.

„In der dritten Klasse schrieb ich in mein Schulheft, dass ich später einmal Luftfahrtingenieur werden möchte.“ Mit Zwillingsbruder Mark an seiner Seite hat sich Erics Berufswunsch erfüllt. Die beiden Luft-fahrtingenieure gründeten nach ihrem Studium die RadioBro Corporation.

Der perfekte Ort für LuftfahrtbegeisterteDas Unternehmen der Zwillingsbrüder hat seinen Geschäftssitz in Huntsville, im US-Bundesstaat Alabama. Hier befindet sich auch das Entwicklungs-

zentrum der NASA, ein Mekka der Technik in den USA und der perfekte Ort, um Ideen zu entwickeln und Luftfahrtsysteme zu entwerfen und zu bauen. Es ist ein sehr anspruchsvoller Markt, denn die Kunden kennen sich laut Mark Becnel mit dem Stand der Technik bestens aus. RadioBro entwirft und baut Elektroniksysteme für Luft- und Raumfahrt und Industrie mit dem Schwerpunkt Datenerfassungs-technik nach dem Plug&Play-Prinzip.

Hoch in der Luft und in anderen rauen Umgebungen stellen die Elektroniksysteme von RadioBro unter Beweis, was sie so einzigartig macht. „Wir bieten Bau-satzlösungen, die Daten erfassen, Maschinen verbinden und Daten verteilen“, erklärt Eric Becnel. „Die Geräte erfassen und speichern Messwerte und zeigen die Werte auf einer Website in Echtzeit an. Temperatur, Druck, Belastungen: Dies sind nur drei Beispiele für die Mes-sungen, die unsere Instrumente vornehmen. Mit diesen Daten können wir jede erdenkliche Technik überprüfen.“

Messungen in der Luft und am BodenEs ist wohl auch kein Zufall, dass digitale Zwillinge im Geschäft der Zwillingsbrüder eine so große Rolle spielen. „In unserem ursprünglichen Geschäftsplan war es schon sehr wichtig, dass wir Zugang zum CAD-System Solid Edge erhalten und uns damit auch auskennen“, erinnert sich Mark Becnel. „Dies war vom ersten Tag an ein entscheidender Erfolgsfaktor.“

Der Einsatz von Solid Edge hat für RadioBro viele Vorteile. „Die Software ist günstig und flexibel. Die intuitive Bedienung verringert den Schulungs-aufwand und ermöglicht die Nutzung leistungs-stärkerer Features, die wiederum ein schnelles, produktionsgerechtes Design im Lieferanten-management ermöglichen“, folgert Mark Becnel.

Neue Funktionalitäten„Solid Edge ermöglicht eine völlig neue Art des Produktdesigns und macht unser Qualitätssystem effi zienter“, sagt Mark Becnel. „Bei den Möglich-keiten, die Solid Edge bietet, ist es erstaunlich, dass es immer noch ein Insider-Tipp ist.“

Die Becnel-Zwillingsbrüder der RadioBro Corporation entwickeln Flugzeugelektronik, die ihren Kunden die Gewissheit bietet, dass Flugzeuge auch oben in der Luft sicher sind.

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realenZwillingen

Rubrik


Schneller am Markt dank digitalem ZwillingeueMaschinenfürdieinnovationsgetriebeneElektronikindustrie

müssenbesondersschnellentwickeltwerden. ei ozhonin hinastiegdas empodurchbeschleunigtesEngineeringunddievirtuellenbetriebnahmedeutlich.

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Bozhon Precision Industry Technology Co., Ltd.Im Jahr 2001 gegründet, produ-ziert der chinesische Maschinen-bauer vor allem Maschinen für Kunden aus der Hightech- und Elektronikindustrie, aber auch für die Haushaltsgeräte- und Automotive-Branchen.

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al eben in der Bahn die neueste Folge der Lieb-lingsserie streamen: Schon längst ist dies keine Zukunftsvision mehr, sondern alltägliche Rea-

lität. Egal ob Kleidung, Bücher oder sogar Lebensmittel – heutzutage ist fast alles in Windeseile mit einem Fin-gertipp auf dem Smartphone-Display zu beschaffen. Der Konsument von heute erwartet neue Produkte am besten sofort, in bester Qualität und ausgestattet mit der neuesten Technologie. Das gilt auch für das Smart-phone selbst. Es soll immer auf dem aktuellsten Stand der Technik sein und wird meist schon nach nur kurzer Lebensdauer durch ein neues Modell ersetzt.

Verschwiegene Branche mit kurzen ZyklenDamit die Unternehmen der Hightech- und Elektronik-branche dem starken Wettbewerbsdruck standhalten können, müssen sie ihre Innovations- und Produk-tionszyklen so kurz wie möglich halten, um schneller als der Wettbewerb neue Produkte auf den Markt zu bringen. Zudem gilt es, die Wettbewerber nicht in die eigenen Karten schauen zu lassen – denn jede Infor-mation zu den genutzten Maschinen lässt die Konkur-renz Rückschlüsse auf die Produktion ziehen. Die schnellen Produkt- und Innovationszyklen der Elek-tronikbranche führen deshalb auch bei den Maschi- nenbauern zu extremem Zeitdruck. Sie sind gefordert, möglichst schnell und bei absoluter Geheimhaltung hochpräzise Maschinen zur Produktion des neuen Modells zu liefern.

Unabdingbar dafür sind schnelles Engineering und vor allem Fehlerfreiheit der Maschinen. Einer, der sich auf diesem schwierigen Markt behaupten kann und die Herausforderungen seiner Kunden sehr gut kennt, ist der chinesische Maschinenbauer Bozhon Precision Industry Technology Co. Ltd. Für eines seiner zahlrei-chen aktuellen Projekte, für das ein digitaler Zwilling entwickelt wurde, kooperierte Bozhon mit Siemens.

Das Vorhaben von Bozhon und Siemens klang zu - nächst etwas ungewöhnlich: Im Vorfeld der Hannover Messe erstellte Siemens in Deutschland den digitalen Zwilling einer Maschine, die parallel von Bozhon in China gefertigt wurde. Es handelte sich um eine Montagezelle mit Roboterarmen, die auf der Messe demonstriert, wie Vorder- und Rückseite eines Smart-phonegehäuses zusammengefügt werden.

Virtuelle Inbetriebnahme spart viel Zeit Das Ziel von Bozhon: eine bis zu 30-prozentige Zeit-ersparnis durch eine gesteigerte Engineering-Effizienz

– für eine schnellere Entwicklung, Auslieferung und Inbetriebnahme neuer Maschinen beim Kunden. Aus-gehend von der Simulation des gewünschten Endpro-dukts wurde zunächst ein virtuelles 3D-Modell der geplanten Maschine erstellt, inklusive einer Schnitt-stelle mit dem cloudbasierten, offenen IoT-Betriebs-system MindSphere, um die Datenerfassung und -analyse im späteren Betrieb und so beispielsweise eine vorausschauende Instandhaltung oder Energie-optimierungen zu ermöglichen.

Dieser digitale Zwilling bildete die künftige reale Maschine detailgetreu ab und erlaubte eine Simula-tion ihrer Bewegungsabläufe. Somit konnte die kom-plette Wertschöpfungskette durchgängig digital abge-bildet, getestet und optimiert werden: vom Design des Produktes über die Planung und das Design der Maschine bishin zum Produktionsprozess und der Performance.

Für Bozhon war die Entwicklung eines digitalen Zwillings der einzig richtige Weg, wie Karl Chen, Marketingleiter von Bozhon, erklärt: „Für uns war die Erstellung des digitalen Zwillings das Mittel der Wahl, um Simulationen umzusetzen. Wir gehen davon aus, dass digitale Zwillinge künftig noch mehr Funktionen umfassen werden und die langfristige Wettbewerbs-fähigkeit von Unternehmen so weiter verbessert wird.“ Während die Entwickler die Maschine mithilfe des digitalen Zwillings schrittweise simulierten und sie virtuell in Betrieb nahmen, konnte sie parallel in China hergestellt werden.

Eine schnelle Entwicklung und Inbetriebnahme der benötigten Maschinen bedeutet für die Maschinen-bauer ein entscheidendes Plus im Wettlauf mit dem Wettbewerb – sie haben dank des digitalen Zwillings die Nase vorn.

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Siemens erstellte in Deutschland den digitalen Zwilling einer Maschine, die parallel von Bozhon in China gefertigt wurde


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eiliger Rasen nennen Fuß-ballfans das Grün, auf dem es um Sieg und Niederlage

geht. Für die Übertragungskameras soll der Rasen im schönsten Grün leuchten. Den Spielern soll er festen Halt geben. Den Ball soll er beschleunigen. Und das alles über die gesamte Saison hinweg, also auch wenn’s draußen bitter kalt wird, wenn der Rasen normaler-weise in den Winterschlaf geht.

Wie in vielen Fußballstadien kümmert sich auch in der Allianz Arena des FC Bayern ein Green-keeper um das kostbare Grün. Jeden Tag um 6.30 Uhr steht der Greenkeeper auf dem Platz. Am frühen Morgen steht das Licht so, dass man den Rasen am besten beurteilen kann. In sechs Zonen hat er die Rasenfläche gedanklich unterteilt, die jeweils anderen Bedingungen unterliegen. Die Tri-büne wirft ungleichmäßig ihren Schatten auf die Fläche. Manche Stellen sind stärker Regen und Wind ausgesetzt, andere weniger. Fast kann man von einem eigenen Mikroklima in Bodennähe reden.

App zur RasenpflegeEine App soll dem Greenkeeper nun die Arbeit erleichtern und dem Gras eine Stimme geben. Sensoren sammeln die Daten und übertragen sie an MindSphere, das cloud basierte, offene IoT-Betriebs-system von Siemens. Anschlie-ßend werden die Daten von der App ausgewertet und in Hand -lungsempfehlungen umgewandelt. Mehr gießen! Rasen stärker oder

Der Grasflüsterer

länger beleuchten! Die Rasen-heizung anwerfen oder drosseln!

Daten über DatenFür derartige Empfehlungen braucht man jede Menge Daten: Licht, Temperatur, Feuchtigkeit, Salzgehalt des Bodens, Wind und der Chlorophyllgehalt der Gras-halme – all diese Daten liefern die Sensoren, die auf dem Feld instal-liert sind. Zudem werden die aktu-

In jedem Profi-Fußballstadion kümmert sich ein erfahrener Greenkeeper um den „heiligen Rasen“. In der Allianz Arena des FC Bayern München soll ihn erstmals eine App bei seiner Arbeit unterstützen.

H ellen Wetterdaten und -prognosen in das System eingespeist.

Im Minutentakt landen die Daten vom Spielfeld in der Collector-Box. Die MindApp wertet die Daten aus, entwickelt Handlungsempfehlungen und wandelt beides in anschau-liche Grafiken um. Per mobilem Endgerät, also beispielsweise auf dem Smartphone, hat der Green-keeper dann seinen Rasen im Blick.

Siemens ist Technologiepartner des FC Bayern und hilft dem Fuß-ballclub unter anderem, das Gras in der Allianz Arena besser zu verstehen und für optimale Spiel-bedingungen zu sorgen.

„Der Rasen ist für uns immens wichtig: Er ist ausschlaggebend für ein gutes Spiel, für uns ein großer Kostenfaktor und es birgt einige Risiken, wenn er nicht in ausge-zeichneter Verfassung ist“, sagt Jürgen Muth, Geschäftsführer der Allianz Arena.

Agile SoftwareentwicklungLars Oyntzen, Projektleiter bei der Siemens-Tochter evosoft GmbH, entwickelt die App mit einem kleinen Team nach dem Prinzip der agilen Softwareentwicklung. „Wir arbeiten nach der Scrum-Methode“, sagt Oyntzen, „das heißt, nach jedem Entwicklungsschritt holen wir uns Feedback vom Greenkeeper ein. Denn das wichtige Domain-wissen, das profunde Wissen über den Rasen, das hat trotz aller Digi-talisierung zunächst einmal er!“ Die Kompetenz in Sachen Data Analytics, der Auswertung der Daten, deren Visualisierung und

» Der Rasen ist für uns immens wichtig: Er ist ausschlag-gebend für ein gutes Spiel, für uns ein großer Kosten faktor und es birgt einige Risiken, wenn er nicht in ausgezeichneter Verfassung ist.«

Jürgen Muth, Geschäftsführer der Allianz Arena


die Möglichkeit, Entwicklungen vorherzusagen, die liegt bei den Entwicklern.

Vom FC Bayern geträumtOyntzen ist selbst Fußballer – und seit er denken kann FC Bayern-Fan. Beim ASV Weisendorf steht er im Tor und kämpft mit seiner Mann-schaft um Punkte in der Bezirks-liga. Das MindSphere-Projekt ist für ihn eine Herzensangelegenheit.

„Es ist natürlich ein Traum, für den Verein, für den man seit der Kind-heit mitfiebert, eine Lösung zu entwickeln“, sagt er.

Wichtige Projektpartner und Experten fürs Grün sind – über den Greenkeeper hinaus – auch die

Lesen Sie die ganze Stor online siemens.com/ magazin2w0655

F - a ern-Fanundselbst orwartinder ezirksliga Lars ntzenentwickeltmitseinem eamdieF a ern reenkeeperApp

Wissenschaftler der Technischen Universität München. Von den Mit-arbeitern des Gewächshauslabor-zentrums Dürnast zapfen die Ent-wickler detailliertes Wissen über den heiligen Rasen ab: Wie lange muss er zum Beispiel in den Win-termonaten beleuchtet werden und ab wann bringt die investierte Energie keinerlei zusätzlichen Nutzen mehr?

Connectivity als eindeutiges Plus„MindSphere macht es uns leicht, an die Daten zu kommen, sie zu visualisieren und dem Nutzer das Resultat der Datenanalyse an die Hand zu geben“, sagt Oyntzen. Und das gilt selbst für so einen erfah-

renen Greenkeeper wie den des FC Bayern. Ob der es sich jedoch trotz App nehmen lässt, täglich, sommers wie winters, kurz nach Sonnenaufgang auf seinem Rasen zu stehen, ihn unter den Fußsohlen zu spüren und ihn ganz real wachsen zu sehen? Wer weiß? Zumindest könnte er dem Gras – der App sei Dank – auch beim Wachsen zuhören.

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Mehr beleuchten, ordentlich einheizen oder mehr asser ieF a ern reenkeeperApp

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Energiesparen mit Echtzeit-KontrolleMiteinercloudbasiertenEnergieef zienz-ApplikationreduziertederspanischeAutomobilzulieferer estampnichtnurseinenEnergieverbrauch um 15 Prozent, sondern produziert nun auch ef zienterundumweltfreundlicher.

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minus 16.000 t CO₂ in 2017

Energieeinsparungen von 105 GW/h in zwei Jahren

minus 40.000 Euro dank Echtzeit-Datenanalyse


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s gibt viele Möglichkeiten, um Energiekosten zu reduzieren. Für den spanischen Automobilzu-lieferer Gestamp heißt das Schlüsselwort jedoch

„Big Data“. „Zu wissen, wie viel Energie wir wo und in welcher Form verbrauchen, ist der Schlüssel zur Redu-zierung unser Energiekosten“, betont Santiago Esarte, Leiter der Energieeffizienz-Abteilung in Madrid.

Aus diesem Grund suchte das Unternehmen nach Softwarelösungen, um den durch moderne Heißpress-Technologien gestiegenen Energiebedarf rapide zu drosseln. Doch die wenigsten Lösungen vermochten das spanische Unternehmen, das weltweit in über 100 Produktionsstätten Wagenteile aus Metall und Blech für alle großen Autohersteller fertigt, zu überzeugen.

Optimaler Energieverbrauch dank Big DataFür die Optimierung des Energieverbrauchs in seinen Werken suchte Gestamp ein Datenanalysesystem, das den Strom- und Gasverbrauch in Echtzeit darstellen konnte, und entschied sich schließlich für eine maß-geschneiderte Lösung, die zusammen mit Siemens entwickelt wurde: eine cloudbasierte Applikation für effizientes Energiemanagement. Alle ein bis zwei Sekunden sammelt die Applikation die Daten der wich-tigsten Energieverbraucher wie Pressen und Druck-luftkompressoren bei Gestamp und speichert sie im Siemens Smart Grids Control Center im südspani-schen Sevilla. 800 Millionen Datenpunkte – täglich, cloudbasiert und damit jederzeit für den Kunden zugänglich.

„Das war die Lösung, die wir suchten“, sagt Esarte. 2014 wurden die ersten beiden Produktionsanlagen in Spanien mit der Applikation vernetzt. Ein Jahr später begann die Umsetzung in weiteren Fabriken in Spanien, Europa und schließlich auch auf anderen Kontinenten. Heute sind insgesamt 15 Werke an die Plattform angeschlossen. Zwei sich im Bau befindliche Anlagen werden noch in diesem Jahr hinzukommen sowie sechs weitere Anlagen, die in China geplant sind.

„Wir wollen die Applikation als Standard in alle wich-tigen neuen Produktionsstätten implementieren“, so der Gestamp-Manager für Energieeffizienz.

Einsparungen von 50 Gigawattstunden im JahrDafür gibt es einen guten Grund: Dank der Software-Plattform konnte der spanische Automobilzulieferer Verbesserungsbereiche identifizieren und Energieeffi-zienzmaßnahmen umsetzen, die alleine im Jahr 2016 zu einer Einsparung von insgesamt 50 Gigawatt-stunden Energie führten. Im vergangenen Jahr kamen mit neu vernetzten Fertigungsanlagen 55 weitere Gigawattstunden hinzu. Enorme Einsparungen, die die Investitionen in die Applikation bereits nach drei Jahren komplett amortisieren. Durch den geringeren Energieverbrauch konnte das Unternehmen sogar seine CO₂-Emissionen um ganze 15 Prozent redu-zieren. 2017 waren es 16.000 Tonnen.

Zusätzlich verbesserte die Lösung die Produktions-effizienz. „Die Applikation erlaubt es uns, Fehlfunk-tionen und Schwächen in den Anlagen und Produk-

tionsabläufen zu orten und den Energieverbrauch optimal einzustellen. Wir sehen jetzt genau, wo wir an welchen Stellen in der Produktionskette effizienter arbeiten können“, erklärt Iñaki Grau, technischer Leiter der Energieeffizienz-Abteilung.

Produktionseffizienz und PrognosesicherheitDer Gestamp-Experte nennt ein Beispiel: Mithilfe der Echtzeit-Datenanalyse stellte seine Abteilung fest, dass in einem Werk in Spanien zwei hydraulische Stanz-pressen im Stand-by-Modus bis zu 100 Kilowatt mehr Energie verbrauchten als die anderen. Man benachrich-tigte den Hersteller, der zwei defekte Pumpen auswech-selte. Geschätzte Kosteneinsparung: 40.000 Euro.

Die Plattform gebe dem Unternehmen Prognose-sicherheit für den zukünftigen Energieverbrauch, so Esarte. Ein weiterer Anreiz: „Es fallen für die Platt-form keine hohen Investitionskosten an.“ Gestamp kommt lediglich für die Betriebskosten in Form monatlicher Servicegebühren auf. Und: Durch die globalen Vergleichsmöglichkeiten beim Energiever-brauch können sogar die unterschiedlichen Anlagen technisch mit ein ander verglichen werden – „was ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung für die Anschaffung neuer Anlagen ist“, fügt Grau hinzu.

E

Gestamp ◾ 1997 in Spanien gegründet◾ 41.000 Mitarbeiter in 21 Ländern◾ 13 Forschungs- und Entwicklungszentren◾ mehr als 100 industrielle Anlagen◾ produziert Komponenten für über 800Automodelle von 50 verschiedenen Automarken

◾ 8,2 Milliarden Euro Jahresumsatz (2017)

gestamp.com


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Industrielle Sicherheit

m Jahr 2017 standen Cyber-Experten weltweit vor enormen Herausforderungen. Es begann im Mai mit der Erpressungssoftware WannaCry. Kliniken

in Großbritannien und Tankstellen in China mussten schließen; in vielen Autofabriken standen die Montage-bänder still. Kaum einen Monat später kam es zu einem weiteren Ausbruch. Diesmal war es der Erpressungstro-janer NotPetya, der beträchtliche Schäden in sensiblen Industrien anrichtete, etwa bei Pharma-Unternehmen oder Logistikdienstleistern. Diese Cyber-Angriffe haben gezeigt: Gerade große Organisationen und Unterneh- men werden im Zeitalter der fortschreitenden Digitali-sierung immer häufiger zu potenziellen Zielscheiben für Angriffe aus dem Netz.

Zuverlässiger SystemschutzWenn es ein Unternehmen mit schutzwürdigen Ein-richtungen gibt, dann ist es das F&E-Center Mittlerer Osten von DowChemical. Das Center befindet sich auf dem Gelände der König-Abdullah-Universität für Wis-senschaft und Technologie (KAUST). Die Mitarbeiter beschäftigen sich mit einigen der größten globalen Herausforderungen und erproben hierfür modernste Technologien, darunter Umkehrosmose, Ultrafiltra-tion, energieeffiziente Systeme und Infrastrukturen sowie Bedachungssysteme.

„In den vergangenen Jahren ist die Bedrohung durch Cyber-Attacken weltweit deutlich gestiegen. Deshalb müssen wir die Forschungsaktivitäten unseres Centers optimal schützen“, sagt Kamran Hashmi, F&E-Center Mittlerer Osten von DowChemical. Das gilt auch für mögliche Hackerangriffe auf das bei Dow installierte Prozessleitsystem Simatic PCS 7 von Siemens. Das System stellt kritische Daten für chemi-sche Analysen und die F&E-Aktivitäten in den Laboren des Centers bereit.

Koordinierte Vorgehensweise Als zufriedene Simatic-Anwender lag es für die Ver-antwortlichen des Dow F&E-Centers auf der Hand, Siemens in die Maßnahmen rund um den geeigneten Systemschutz einzubinden. „Mit Defense in Depth

Bedrohungen aus dem Netz abwehren

verfügt Siemens über eine leistungsfähige Lösung in Form einer gestaffelten Verteidigungsstrategie. Das Konzept macht es möglich, industrielle Technologien von Siemens sowie die Anlagen anderer Hersteller entsprechend anzupassen, um auf unterschiedliche Bedrohungen und Risiken reagieren zu können“, schil-dert Dr. Henning Rudolf, Leiter für Industrial Security Services bei Siemens.

Ausgehend von einer umfassenden Risikoanalyse und anschließenden Tests besteht die eigentliche Stra-tegie aus drei proaktiven Schritten, die aufeinander aufbauen. Der erste Schritt ist die Anlagensicherheit, die unter anderem den physischen Schutz mittels bio-metrischer Erkennungsverfahren beinhaltet. Zweitens die Netzwerksicherheit, die zum Beispiel die Produk-tionsnetzwerke und industrielle Kommunikation durch Firewalls und VPN-Software (Virtuell Private Netzworks) absichert. Drittens die Systemintegrität, die Steuerungskomponenten und Automatisierungs-systeme schützt. Dies kann zum Beispiel über Anti-viren-Software oder Whitelist-Verfahren erfolgen, bei denen nur die Ausführung der in der Whitelist auf-geführten Programme erlaubt wird. An dieser Stelle beauftragte das Dow F&E-Center Siemens mit der entsprechenden Umsetzung.

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Siemens und die globale „Charter of Trust“

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Rubrik


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Strategische PartnerschaftAls strategischen Partner für Antivirus- und White- listing-Software hat Siemens McAfee gewählt. Die McAfee-Software ist mit Simatic PCS 7 kompatibel und minimiert die Risiken im laufenden Betrieb. Daraus resultiert maximale Sicherheit im Fall von Bedrohungen durch Cyber- oder Virenangriffe. „Die Tatsache, dass sich diese Lösung für ein dezentrales

System eignet und zugleich ein zentrales Steuerungs-display für eine leichtere Bedienung bietet, machte sie zur ersten Wahl“, betont Kamran Hashmi.

Das Sicherheitssystem blockiert die Ausführung von nicht autorisierten oder unbekannten Anwendungen auf Servern und Rechnern (Workstations). Zudem sind alle ausführbaren Anwendungen und Dateien vor unbefugten (Konfigurations-)Änderungen geschützt. Anders als bei einfachen Whitelisting-Konzepten ver-wendet McAfee ein dynamisches Vertrauenswürdig-keitsmodell. Das erspart langwierige manuelle Aktuali-sierungen der Listen mit genehmigten Anwendungen.

Dank standardisierter Richtlinien und Verfahren sowie der zügigen Systeminstallation im Dow F&E-Center durch die Siemens-Experten musste die Anlage nur sehr kurz angehalten werden. Seitdem bietet die Lösung einen umfassenden Schutz der sensiblen Daten vor Schadsoftware und bösartigen Programmen. Damit können die Mitarbeiter des Dow F&E-Center ihren Forschungs- und Entwicklungsprojekten künftig noch beruhigter nachgehen.

Defense in Depth – umfassender Schutz auf drei Ebenen

Defense in Depth

Sicherheits risiken zwingen zum Handeln Netzwerk sicherheit

Systemintegrität

Alwa s Active Anlagensicherheit

Plant Securit Services

» In den vergangenen Jahren ist die Bedrohung durch Cyberattacken weltweit deutlich gestiegen.«

Kamran Hashmi, F&E-Center Mittlerer Osten, DowChemical

ErfahrenSieonlinemehrzum hema siemens.com/magazin2w0659


Herr Heuser, warum wird der 3D-Druck derzeit so gehypt?Karsten Heuser: Die additive Fertigung ermöglicht eine sehr flexible Produktion bis hin zu Losgröße 1 und zeichnet sich durch eine hohe Geschwindig-keit und enorme Effizienz für sehr komplexe Bauteilgeo-metrien aus. Zusätzlich kann man Material sparen, da jedes Produkt aufgebaut statt aus-

gefräst oder gebohrt wird. Das erlaubt die Fertigung jeder nur denkbaren Form, auch solcher, die auf mechanischem Wege nicht herstellbar wären – bei-spielsweise Leichtbaukomponenten mit Hohlräumen oder Wabenstrukturen für die Luftfahrt, durch die der Treibstoffverbrauch sinkt. Außerdem steigt die Geschwindigkeit in einer Gesamtproduktionskette, da es dem Drucker egal ist, wie komplex eine Komponente ist – er baut sie ja aus dem Nichts auf und muss nicht hundert Löcher hineinbohren.

Es geht bei der additiven Fertigung hoch-komplexer Teile also in erster Linie ums Sparen – sei es Material, Energie oder Arbeitsschritte?Heuser: Jein. Die Effizienz ist ein zentrales Kriterium. Deshalb ist das Thema etwa auch für das Ersatzteil-geschäft so interessant: Hier lassen sich Lagerkosten sparen, da bei Bedarf schnell gedruckt werden kann. Aber für mehr und mehr Branchen spielt auch das

Thema Losgröße 1 eine Rolle. Sei es das individuell gefertigte Hüftgelenk oder der an den eigenen Fuß und Geschmack angepasste Turnschuh – die additive Fertigung macht es möglich, und zwar effizient, kostengünstig und schnell. Vor allem bei Bauteil-geometrien, die mit keiner anderen Technologie realisierbar sind, spielt sie ihr volles Potenzial aus.

Muss sich jetzt jedes Unternehmen 3D-Drucker und das dazugehörige Know-how an Bord holen, um wettbewerbsfähig zu bleiben?Heuser: Nein, nicht unbedingt. Damit Industrieunter-nehmen die Vorteile des 3D-Drucks in Zukunft mög-lichst schnell und unkompliziert für sich nutzen kön-nen, entwickeln wir gerade gemeinsam mit Anwen-dern eine offene Co-Creation-Plattform. Sie vernetzt rund um die Welt Designer mit Serviceprovidern, Maschinenherstellern und Anwendern und führt dank unserer Software beratend und intelligent durch alle Schritte des Verfahrens. Das wird das Thema 3D-Druck für alle Unternehmen auf einfachem Wege zugänglich machen. Sie können so zudem auch vollkommen neue Geschäftsmodelle entwickeln. Der Austausch in Communities sorgt außerdem für die kontinuierliche Weiterentwicklung und Optimierung der Produkte.

Mit dem 3D-Druck können sich Unternehmen neue Geschäftsfelder erschließen. Wie das funktioniert verrät der Siemens-Experte Karsten Heuser im Interview.

LesenSiedasganze nterviewonline siemens.com/magazin2w0657

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Mächtig unter Druck

Karsten Heuser

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Industrielle Kommunikation

Warum ist Ethernet mit TSN eine so wichtige Entwick- lung?Sven Gottwald: Weil wir für die determi-nistische Kommuni-kation in der Indus-trie jetzt keine ver-schiedenen Industrial Ethernet-Lösungen mehr brauchen. Alles setzt in Zukunft auf

dem Ethernet mit TSN auf und lässt sich beliebig parallel betreiben. Das ist für industrielle Anwender ein enormer Vorteil: Über ein einzi-ges physisches Netzwerk lassen sich Daten aller Art übertragen, wobei die zeitkritischen Informa-tionen immer Vorfahrt haben und zuverlässig rechtzeitig ankommen.

Für wen ist das hauptsächlich interessant?Gottwald: Für die gesamte Indus-trie! Die Nutzer profitieren künftig

Datenfeuerwerk in Echtzeit

automatisch von der immer höhe-ren Geschwindigkeit im Standard-Ethernet. Zudem wird die Kommu-nikation robuster, weil in den Daten-Verteilstationen (Switches) die notwendigen Pufferspeicher reserviert werden, damit keine Informationen verloren gehen. Neben der echtzeitfähigen Kommu-nikation innerhalb von Maschinen kann nun auch die Maschinen-übergreifende Kommunikation in Echtzeit erfolgen und damit der Durchsatz im Gesamtsystem der Anlage erhöht werden. Die Auto-mobilhersteller wollen zudem den neuen Standard im Auto dafür nutzen, um sowohl große Daten-mengen, als auch zeitkritische Daten über ein und dasselbe Kabel zu übertragen. Das ist beispiels-weise für Rückfahrkameras oder das autonome Fahren interessant.

Wie wird der „Fahrplan“ für die Daten bei Ethernet mit TSN geregelt?

Der bewährte Kommunikationsstandard Ethernet wird jetzt noch besser: Mithilfe neuer Standards kann er künftig mehrere Protokolle – auch echtzeitfähige – parallel und zuverlässig innerhalb vorgegebener Maximalzeiten übertragen. Siemens gehört zu den Treibern hinter der Entwicklung von Ethernet mit Time-Sensitive Networking (TSN). Sven Gottwald, Siemens-Experte für industrielle Kommunikation, erklärt die Vorteile.

Siem

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Erfahren Sie mehr inderStor online siemens.com/ magazin2w0661

Gottwald: Das Standardisierungs-gremium IEEE (Institute of Electri-cal and Electronics Engineers) lässt hier zwei Möglichkeiten zu: Ent-weder ist dafür eine zentrale Ein-heit zuständig oder die angeschlos-senen Geräte handeln das unter-einander aus. Siemens bevorzugt die zweite Variante, weil bei dem zen tralen Modell jede Änderung im Netzwerk einen hohen Aufwand für die Neukonfigurierung erfordern würde. Wenn sich das System hin-gegen selbst konfiguriert, lassen sich neue Geräte problemlos inte-grieren. Wir sprechen darum von einem „Plug & Work“-fähigen Netz-werk. Das ist für unsere Kunden ein großer Vorteil.

Sven Gottwald

Siem

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News


Der CFO in Zeiten von Industrie 4.0Ob Industrie 4.0 gelingt, hängt zunehmend vom Chief Financial Officer (CFO) ab. Denn er oder sie kann bewirken, dass die digi-tale Umstellung das Geschäft nicht übermäßig belastet. Die neue Studie „CFO 4.0“ von Siemens Financial Services (SFS) beschäftigt sich damit, wie die Herausforderungen von Indus-trie 4.0 die Anforderung an die Position des CFOs verändern. Die Funktion erfordert ein tiefgreifendes, ganzheitliches Ver-ständnis der Wettbewerbsvorteile der digitalen Transformation sowie die grundlegende Fähigkeit, diese Transformation zu ermöglichen und voranzutreiben.

Antriebstechnik wird digitalAntriebssysteme sollen besonders leistungsfähig und zuverlässig sein. Mit Sidrive IQ bietet Siemens dazu eine auf Mindsphere basie-rende digitale Plattform für die Antriebstechnik. Der Anspruch: ein durchgängig digitalisierter Optimierungskreislauf über den gesamten Lebenszyklus. Vom Design bis zum Service. Ge mein - sam mit einem ganz besonderen

„Experten“ erklärt Tim Dawidowsky, CEO der Siemens Business Unit

Large Drives, was genau es damit auf sich hat.

Erfahren Sie, welche Möglich-keiten Sidrive IQ bietet – und was Puls und Blutdruck mit der Digi-talisierung von Antriebs systemen zu tun haben.

An, aus, stoppSchalter müssen funktionieren. Auch wenn es rundherum mal heiß, schmierig oder nass wird. Je nach Einsatzbereich und Anwendung werden neben der Wahl flexibler Schalterprogramme auch das Design und eine möglichst effi ziente Mon-tage immer wichtiger. Ob im indus-triellen Bereich, in Laboren oder an Teststationen – Befehls- und Meldegeräte sorgen dafür, dass sich was tut. Die Elabo GmbH in Crails-heim setzt für ihre technischen Arbeitsplatz- und Testsysteme durch-gängig auf die Schalter der neuen Baureihe Sirius Act, die zum einen den Ansprü chen an Ästhetik und Design gerecht werden und zum anderen durchgängig die Schutzart IP69K erfül len. Dadurch kann Elabo indi viduellen Kundenwünschen noch besser gerecht werden, spart bei der Montage wertvolle Zeit und Kosten und ist mit innovativen Features gerüstet für die Zukunft.

Interessiert, welche Vorteile noch darin stecken?

Tim Dawidowsky im Interview

Lesen Sie die ganze Stor online siemens.com/magazin2w0645

ErfahrenSiemehrüberdieStudie F 4.0 siemens.com/magazin2w0632

LesenSiedieStor online: siemens.com/ magazin2w0631

Siem

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Sven Riederer, Michael Falk und Sven Feigl von der Elabo GmbH freuen sich über den durchgängigen Einsatz der neuen Befehls- und Meldegeräte


Impressum

Herausgeber:Siemens AGCommunicationsWerner-von-Siemens-Str. 180333 Mü[email protected]

Presserechtliche Verantwortung:Günter Gaugler (V.i.S.d.P.)

Chefredaktion:Ines van Neuß

Redaktion: Alexander Eisenmeyer, Bettina Schoene (Siemens AG)Dorit Gunia, Dominik Heinz, Christian Stiegler,Sarah Werner (Publicis Pixelpark)Christian Buck (freier Journalist)Dieter Kett (freier Journalist) Christina Böhm (freie Journalistin)Alexander Chavez (freier Journalist) Leane Clifton, Manuel Meyer (Primafila)

Mitarbeit:Helene Ballings, Carolin Meuschel, Dagmar Braun, Affan Haider, Birgit Gottsauner, Franziska Heinze, Annette Horneber, Damir Hudak, Andrea Kerber, Karin Knopf, Andrea Lüdecke, Diana Schauer, Norbert Vierheilig, Donna Wright

Produktion:Andrea Haspel

Verlag: Publicis Pixelpark,Postfach 32 40, 91050 Erlangen

Art Direction: Reinhard SorgerLayout: Bettina Raunecker C.v.D., Schlussredaktion: Sabine ZingelmannDTP: TV Satzstudio, Emskirchen

Druck: G. Peschke Druckerei GmbH, Parsdorf b. München

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Artikelnummer: CGMP-M10042-00

Printed in Germany

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Konzept für mehr KartonIm Zuge einer notwendigen Modernisierung nutzte das schwedisch-finnische Unternehmen Stora Enso die Chance zur Digitalisierung, um schneller und effizienter auf seiner Pappenmaschine 8 produzieren zu können. Mit einem funktionalen, speziell auf die Papier- und Zellstoffindustrie zugeschnittenen Steuerungskonzept können neue Optimierungspotenziale identifiziert und genutzt werden. Teile der Anlage sind inzwischen mittels Control Performance Analytics (CPA) mit dem cloud basierten, offenen IoT-Betriebssystem von Siemens verbunden. Mittels CPA werden Regelkreise anhand von Daten direkt aus dem Prozessleitsystem Simatic PCS 7 und Comos evaluiert, analysiert und anhand von Algorithmen optimiert. Eine optimale Regelungsqualität und hocheffi-ziente Antriebslösungen ermöglichen eine höhere Anla-genleistung und minimieren das Risiko von Bahnrissen während der Produktion.

Erfahren Sie, welche Möglichkeiten die Digitalisierung für die neuen Herausforderungen der Fiber Industry bietet.

Die Pappenmaschine 8 in Värmland ist eine der größten ihrer Art weltweit

Lesen Sie die ganze Story online: siemens.com/magazin2w0650

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