Konstrukteure und Elektrotechniker könnten noch besser zusammenarbeiten. Das Beispiel des Maschinenbauers BHS zeigt, wie sich mit einem softwareunterstützten schnellen Variantenabgleich im Engineering die gewünschten Antriebslösungen erzeugen lassen.
Mechanik und Elektronik in einem Projekt abbilden, die interdisziplinäre Zusammenarbeit weiter vorantreiben, Teambildung fördern: Auf Mechatronik ausgerichtete Engineeringwerkzeuge können eine tragende Rolle als Mittler zwischen den meist getrennt voneinander arbeitenden Welten einnehmen. Nach wie vor arbeiten im Maschinen- und Anlagenbau Konstruktion und Elektrotechnik nacheinander und nicht miteinander. Eine Folge dieses historisch gewachsenen, etablierten Abteilungsdenkens: Vorhandene Potenziale zur Optimierung – auch in puncto Energieeffizienz – werden nur unzureichend erschlossen.
„Noch enger zusammenarbeiten”, das fordert deshalb Achim Helgert. Der Diplom-Ingenieur arbeitet seit zehn Jahren bei der BHS Corrugated Maschinen- und Anlagenbau GmbH im Oberpfälzer Weiherhammer. BHS gilt weltweit als größter Anbieter von Lösungen für die Wellpappenherstellung. Helgert entwickelt Software, geht also von der Elektronikseite an ein neues Maschinenprojekt heran und hat es dabei regelmäßig auch mit Antriebstechnik zu tun. Mit Lenze, Spezialist für Antriebst- und Automatisierungstechnik, verbindet BHS seit mehr als zehn Jahren eine enge Partnerschaft.
Für die Auswahl der passenden Regler und Motoren nutzt BHS den Drive Solution Designer (DSD) von Lenze. „Wir versuchen selber, die Antriebe auszulegen – das trauen wir uns mittlerweile zu”, sagt Helgert. Arbeiten zu übernehmen, die vielfach zur Service- und Vertriebskompetenz eines Antriebstechnikherstellers gehören, sei für ihn aber weder eine Frage von Arbeitsteilung noch von Sportsgeist. „Ich will bei neuen Projekten möglichst die Regler und Motoren einsetzen, die wir sowieso schon im Lager haben. Ziel muss sein, bereits Bestehendes zu nutzen, um im Zuge einer Standardisierung die Variantenvielfalt zu begrenzen. Bei aller Kompetenz, die der Vertriebsingenieur eines Antriebsherstellers hat – darin kennen wir uns nun mal am besten aus.”
Deshalb, so Helgert, „müssen wir bereits im Entwicklungsstadium frühzeitig steuern. Dann haben wir noch mechanisch viele Freiheiten.” Gerade an dieser Stelle lassen sich mit dem DSD Weichen in die richtige Richtung stellen. Bei vielen Maschinenbaufirmen, so auch bei BHS, kommt aber in der Regel erst der Maschinenbau, also die mechanische Konstruktion, zum Zug. Die Prozesskette ist historisch betrachtet sicher plausibel. Angesichts neuer Engineeringmethoden bringt das Nacheinander heute aber durchaus Nachteile beziehungsweise Effizienzverluste mit sich. Erste Auswirkung: Weil jede Fachkraft – ob mechanisch oder elektrisch orientiert – ihre eigene Herangehensweise an eine Aufgabe hat, kommt selten Standard, sondern Vielfalt heraus. Zweiter Punkt: Sind mechanische Grundmuster erst mal fixiert, lassen sich diese später bei der antriebstechnischen Ausrüstung in der Regel nur noch als gesetzte Größe zur Kenntnis nehmen. Optimierungen sind dann nur im engen Rahmen möglich. „Die Elektriker müssen das dann in Bewegung bekommen”, merkt Achim Helgert an.
Machbarkeit, Genauigkeit, minimaler Bauraum, Wirtschaftlichkeit und verstärkt Energieeffizienz: Vielfältige Faktoren sind bei der Entwicklung neuer Maschinen zu berücksichtigen. Der Drive Solution Designer schafft als leistungsstarkes Konfigurationswerkzeug die Grundlage, um bei der Antriebstechnik schnell und effizient zur optimalen mechatronischen Lösung zu gelangen. Mit dem DSD-Tool lassen sich die Antriebsphysik eines Prozesses prüfen, mögliche Varianten durchspielen oder auch die verbesserte Energieeffizienz mithilfe eines Energiepasses nachweisen.
„Wir sind bei BHS gerade dabei, Projekte anders anzugehen. Der DSD versetzt uns in die Lage, mit verlässlichen Daten schnell mal eine neue Variante auszurechnen. Ich kann Alternativen aufzeigen und diese auch mit den entsprechenden mechanischen Kennzahlen untermauern.” Die Software erlaubt es deshalb auch, über eine Schnittstelle Drehmoment-Drehzahl-Lastprofile – etwa aus einem Simulationstool oder aus eigenen Berechnungen – zu importieren.
Generell betrachtet beinhaltet die Lenze-Software fundiertes und in der Praxis erprobtes Wissen über Antriebsanwendungen und elektromechanische Antriebskomponenten, das der Anwender interaktiv nutzen kann. Einfache wie schwierigere Anwendungen sind durch ihre individuellen Prozessdaten und spezifischen Geschwindigkeitsverläufe beschrieben. Die mechanische und elektrische Antriebsstruktur lässt sich individuell an die Erfordernisse der Maschine anpassen. Zudem sind verschiedene Lösungskonzepte mit unterschiedlichen Antriebstechnologien und Produkten generierbar. Aus dem übersichtlichen Vergleich der Vorschläge kann der Anwender dann die beste Lösung auswählen.
In wenigen Schritten zum Ziel, dabei Einsparpotenziale identifizieren und ausschöpfen – mithilfe einer Vielzahl von in Maschinenanwendungen typischen Antriebsaufgaben erleichtert der DSD die Arbeit.
BHS-Softwareentwickler Helgert ist nicht zuletzt deshalb davon überzeugt, dass sich das intelligentere Engineering in Form von Kostensenkungen nachhaltig auszahle. „Deshalb muss Elektrik von Anfang an dabei sein”, meint er. Helgert hat festgestellt, dass nicht nur die jüngeren Ingenieure im Haus interessiert sind an neuen Lösungen. Es sei durchaus der Trend erkennbar, dass die bisherige strikte Trennung von Konstruktion und Elektrik mittelfristig einem gemeinsamen Weg weichen wird.
Aus gutem Grund hat BHS eine Informationsveranstaltung zum DSD organisiert. Von den dort gezeigten Möglichkeiten seien vor allem die Konstrukteure angetan gewesen. „Die Vorteile sprechen für sich. Wir sind mit dem DSD zudem messbar schneller fertig, können das Projekt auch in einem Zwischenstadium halbfertig abspeichern und ohne Zeitverlust und ohne dicke Aktenordner wieder bearbeiten”, bestätigt Helgert Die Nachvollziehbarkeit von Berechnungen, Auslegungen und Annahmen führe in Summe zu einer lückenlosen Dokumentation, die bei Stellenumbesetzungen, Krankheit oder Urlaub Projektverzögerungen verhindert.
Diesen Weg im Engineering weiter auszubauen heißt für die Zukunft, bei den Anwendern noch mehr Vertrauen in Systeme dieser Art zu schaffen, zumal das Programm viele Berechnungen selbstständig im Hintergrund erledigt. „So eine Blackbox erleichtert ohne Frage die Arbeit. Ich mache nicht jeden Tag eine Antriebsauslegung und bin auch kein wandelndes Lexikon”, spricht Helgert aus eigener Erfahrung. Er selbst musste für sich ganz persönlich lernen, „mich auf die Ergebnisse auch zu verlassen”.
Damit ist der Wellpappenspezialist ein gutes Beispiel, das zeigt, wie sich mit einem softwareunterstützten schnellen Variantenabgleich im Engineering optimale Antriebslösungen erzeugen lassen. Dabei werden die generierten Ergebnisse miteinander verglichen, um die technisch wie wirtschaftlich beste Lösung zu finden. Der Drive Solution Designer von Lenze sorgt dafür, dass ein solches „Durchspielen” von Varianten nicht zum zeitraubenden Blindflug wird, sondern den ersten Klärungsprozess „auf die Schnelle” ermöglicht. Und auch noch über Jahre bleiben erarbeitetes Wissen und die Nachvollziehbarkeit von Lösungswegen erhalten – zum Beispiel für die Überarbeitung von Maschinen im Rahmen von Innovationszyklen oder eines Anlagen-Retrofits.
Dipl.-Ing. Jürgen Umlauft Key Accout Manager, Lenze Gruppe, Hameln
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