SIEMENS

Jimmy Bruner sitzt vor seinem Monitor und programmiert das Kontrollsystem für einen neuen Gasboiler. Per Drag & Drop überträgt er einfach die Daten aus bereits entwickelten Komponenten, die er auch für das neue Produkt benötigt. „Früher brauchten wir zwei oder drei Tage, um einen neuen Boiler zu konfigurieren – heute funktioniert das binnen vier bis fünf Stunden“, freut sich der Systemmanager beim US-Unternehmen Hurst Boiler & Welding Company, Inc., einem Hersteller von Gas- und Ölboilern. Möglich macht das eine Siemens-Lösung: Das Totally-Integrated-Automation-Portal (TIA-Portal) – eine Plattform, die erst- mals alle Werkzeuge für Automatisierungssysteme in einer einheitlichen und integrierten Entwicklungsumgebung zur Verfügung stellt. Bislang war es für Ingenieure tägliche Praxis, unterschiedliche Software-Werkzeuge zu nutzen, um Funktionen wie Steuern, Bedienen und Beobachten zu erstellen. Mit dem TIA-Portal lassen sich für die einzelnen Anwendungen nun die gleichen Bausteine verwenden. Die Daten müssen nur ein einziges Mal eingegeben werden und stehen dann allen Anwendungen unmittelbar zur Verfügung. Zentral auf einem Server sind bereits entwickelte Komponenten gespeichert – bewährte Projektdaten und frühere Versionen sind jederzeit wie- der verwendbar. Damit ist die Engineering-Qualität vom ersten getesteten Programm in alle zukünftigen Projekte übertragbar. Das TIA-Portal spart dem Kunden somit viel Aufwand, Zeit und auch Kosten. Seit Mitte 2009 ist die Lösung auf dem Markt und bei mehr als 10.000 Unternehmen bereits im Einsatz. Sie alle arbeiten mit Automatisierungslösungen von Siemens, auf die das TIA-Portal aufbaut. Momentan setzen vorwiegend mittelständische Kunden wie Hurst Boiler & Welding die Lösung ein. Die Erfahrungen nutzt Siemens zur Weiterentwicklung des TIA-Portals, das dann zunehmend auch bei komplexen Automatisierungssystemen größerer Unternehmen genutzt werden kann.

Ein Blick zurück: Bereits 2005 war den Fachleuten von Industrial Automation Systems bei Siemens klar geworden, dass sich die Software-Architektur grundlegend ändern musste: „Wir wollten die Software so einfach zu einem Automatisierungssystem verbinden wie Legosteine zu einer neuen Miniaturwelt“, erklärt Software-Architekt Ronald Lange, der maßgeblich an der Entwicklung beteiligt war und dafür 2011 von Siemens als Erfinder des Jahres ausgezeichnet wurde. Aus dieser Idee entstand eines der größten Software-Projekte, die je bei Siemens liefen: 400 Entwickler aus drei Kontinenten feilten jahrelang an dem neuen System und führten vielfältige Tests mit Kunden und Partnern durch. Siemens setzte dabei bewusst auf eine verteilte Entwicklung, um Anforderungen aus verschiedenen Kulturkreisen zu integrieren und eine möglichst hohe Benutzerfreundlichkeit zu erreichen. Komplexität im Engineering zu reduzieren – an dieser Aufgabe forscht Siemens weiter. So fokussiert sich das Team des Leuchtturmprojektes Mechatronic Design bei Siemens Corporate Technology (CT) speziell auf die durchgängige und effiziente Entwicklung mechatronischer Systeme, die beispielsweise für die Steuerung von Werkzeugmaschinen oder Servicerobotern eingesetzt werden. „Gerade diese Systeme sind durch einen hohen Komplexitätsgrad gekennzeichnet, weil hier Prozesse der Mechanik, Elektronik und Informationstechnik synergistisch zusammenwirken“, erklärt Projektleiter Rainer Wasgint.

Bislang sah die Realität so aus, dass die Mechanik-, Elektronik- und Steuerungskomponenten zunächst separat von verschiedenen Personen entwickelt wurden. Die Resultate dann aufeinander abzustimmen, ist sehr aufwändig. „In unserem Projektteam wollten wir ganz bewusst kein neues Werkzeug entwickeln; unser Ziel war vielmehr, bestehende Modelle zusammenzuführen, durch neue Methoden zu verbessern und in einem gemeinsamen Framework zur Verfügung zu stellen“, erklärt Wasgint. Die diversen Entwicklungsdaten werden dadurch zusammengeführt und in ein Gesamtmodell integriert. „Statische Pläne verwandeln sich so in dynamisch simulierbare Pläne.“ Es entsteht automatisiert ein einziges Modell über alle vorhandenen Disziplinen. Der große Vorteil: Datenänderungen aus den Einzelplänen werden stets automatisch übernommen, so dass im Modell immer der aktuelle Datenbestand abgebildet ist. Ändert beispielsweise ein Ingenieur ein Detail an der Informationstechnik, erscheint diese Änderung sofort im Gesamtmodell. Damit können die Entwickler bereits beim Entwurf eines neuen Produkts die mechatronische Gesamtfunktionalität berücksichtigen.

Eingesetzt wurde diese Methode der automatischen Modellgenerierung beispielsweise im Siemens-Elektronikwerk in Amberg, vor der Inbetriebnahme einer neuen Fertigungslinie für speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), die Mitte 2012 erfolgen soll. Die Mechatronic Designer nahmen hier ein so genanntes Firmware-Lademodul, das die Software auf die SPS lädt, virtuell in Betrieb – so konnten Fehler frühzeitig aufgedeckt und beseitigt werden. „Und wir konnten zeigen, dass die automatische Modellgenerierung die Einführungszeiten eines Produkts deutlich reduziert, indem in der virtuellen Entwicklung Fehlerkosten vermieden sowie Redesign-Zyklen minimiert werden“ sagt Wasgint.

Besser als am Monitor. Für die Planung von Fabriken wählte das Team des Projekts IntuPlan (‚Intuitive Layoutplanung’) bei CT einen anderen Ansatz – nämlich ein Stück Realität in den Prozess zurückzuholen. Denn moderne Planungstools sind oft so komplex, dass damit nur Experten arbeiten können. „Trotz ihrer Vorteile ist die Virtualisierung im Computer nicht immer das beste Mittel für die Fabrikplanung – vor allem dann nicht, wenn es zu Beginn darum geht, die Ideen und Erfahrungen möglichst vieler Menschen einzubringen und zu diskutieren“, erklärt der Fabrikplanungsexperte Gerald Meckl. Dafür braucht man ein Verfahren, das so einfach ist, dass alle beteiligten Personen aktiv teilnehmen können. Genau dies leistet IntuPlan: Die produktions- und logistikrelevanten Betriebsmittel und Komponenten werden maßstabsgetreu ausgedruckt, so dass die Fachleute die einzelnen Module am Tisch hin- und herschieben und zu materialflussoptimierten Layouts arrangieren können. Die möglichen Alternativen werden dann fotografiert und über eine eigenentwickelte Software auf Knopfdruck zur weiteren Bearbeitung in ein virtuelles 3D-Layout überführt. Weltweit wurden mit IntuPlan bereits 15 Fabriken entweder umgestaltet oder komplett neu geplant.

Grüne Ideen in Großbritannien. Die umweltschonende Gestaltung einer Fabrik ist Ziel des Projekts „Think Green“ im Werk für elektronische Umrichter von Siemens Motion Control Systems im britischen Congleton. „Mittel- und langfristig werden in einer Welt mit verknappenden Ressourcen nur nachhaltig wirtschaftende Unternehmen erfolgreich sein. Daher gilt es, das Umweltbewusstsein der Mitarbeiter zu erhöhen“, betont Kevin Dutton, Leiter für Umwelt, Gesundheit und Sicherheit im Werk. Seit er und seine Mitarbeiter 2010 mit dem grünen Projekt begannen, wurde auf vielfältige Weise der Verbrauch von Elektrizität, Gas und Wasser sowie der Abfall reduziert – das reicht von einfachen Verbesserungen, wie die Raumtemperatur niedriger zu stellen, bis zu Geothermie-, Wind- und Solaranlagen auf dem Werksgelände. Das Resultat: Seit Beginn des Projekts haben sich der Strom- und Wasserverbrauch und die CO₂-Emissionen um die Hälfte und der Gasverbrauch um etwa ein Drittel reduziert.

Die Devise in Congleton lautet „practice what we preach“ – also im eigenen Werk so viel Siemens-Technologien wie möglich zu verwenden, etwa Beleuchtungstechnik von Osram, Gebäudetechnik von Building Technologies – und natürlich die eigenen Umrichter. Jeder der über 500 Mitarbeiter soll seine Ideen einbringen, auch ungewöhnliche Maßnahmen sind willkommen. Für Aufsehen bei den Werksführungen sorgt etwa die „Wormery“: In einer Kompostanlage mit 50.000 Würmern verfaulen 6,5 Tonnen Bioabfall zu hochwertigem Kompost.

„Das Projekt Think Green lebt davon, dass sich jeder Einzelne engagiert. Wir haben hier viele versteckte Ökotalente entdeckt”, freut sich Dutton. „Wir denken grün, das ist zur Unternehmenskultur geworden.” Damit fasst er gleichzeitig das Leitmotiv vieler Projekte zusammen: Denn auch das TIA-Portal, die Mechatronic-Design-Plattform sowie Intuplan sparen durch die effizientere Gestaltung von Produktionsprozessen Ressourcen und Energie und schonen damit die Umwelt.