Zur Sache

Change Management

Durch ganzheitliches Engineering Kosten sparen
Positioning Drives in der Anwendung.
Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile – auch und vor allem in der industriellen Produktion. Die ganzheitliche Betrachtung von Kosten über die Lebenszeit von Automatisierungslösungen gewinnt an Bedeutung. Mitarbeiter von Festo engagieren sich für mechatronisches Engineering.

Ingenieure und Konstrukteure behandeln Energieeffizienz und die damit einhergehende Betrachtung der Total Cost of Ownership (TCO) oft noch stiefmütterlich. Doch die Zukunft sieht anders aus, meint Wolfgang Engler, Entwicklungsingenieur bei Festo: „Energieeffizienz als Bestandteil der TCO entwickelt sich zum Wettbewerbsfaktor. Deshalb werden TCO-Betrachtungen bald Standardbestandteil der Kalkulation jedes Angebots sein.“ Neue Verhaltensweisen, etwa die Einbindung mechatronischer Grundsätze sowie die Lieferanten in den Engineering-Prozess, sparen signifikant Kosten.

Wer sich mit Energieeffizienz in der Fertigung beschäftigen will, muss gut rechnen können. Denn es reicht nicht aus, nur eine Komponente im Fertigungsprozess zu betrachten. Vielmehr geht es um den Prozess als Ganzes. Um energieeffizient zu sein, sind nicht nur einzelne Komponenten richtig auszulegen, sondern das komplette System ist richtig zu dimensionieren. Sowohl Kompressor, Verteilungsnetz als auch die Druckluftanwendung müssen auf die konkrete Anwendung ausgelegt sein, um sich nicht zum Energiefresser zu entwickeln. Dabei ist schon eine einzige Baugröße entscheidend. „Wird ein Pneumatikzylinder zu groß dimensioniert, und sei es auch nur um eine Baugröße, erhöhen sich die Energiekosten maßgeblich“, weiß Dr. Axel-Andreas Gomeringer, Experte für Energieeffizienz bei Festo in Esslingen. Ein Beispiel: Ein zwölf Kilogramm schweres Objekt soll 25 Zentimeter hin- und herbewegt werden. Dabei wird angenommen, dass 60 Zyklen pro Minute ausgeführt werden. Die beschriebene Anwendung kann in einer Baugröße von 32 oder 40 Millimeter realisiert werden. Bei der kleineren Baugröße fallen pro Jahr Energiekosten von rund 350 Euro an, beim größeren Zylinder sind die Kosten mit 600 Euro nahezu doppelt so hoch.

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Ganzheitliche Betrachtung

Betrachtet man die Auslegung des Systems als Ganzes, sind Sicherheitsfaktoren zu bedenken. Dr. Axel-Andreas Gomeringer macht deutlich: „Wird für eine Anwendung jedes einzelne Bauteil mit einem Sicherheitsfaktor beaufschlagt, multiplizieren sich die Sicherheitsfaktoren, und das System ist überdimensioniert.“ Abhilfe schafft die Auslegungs-Software „Positioning Drives“ von Festo, mit der sich elektrische Handhabungs- und Automatisierungslösungen optimal auswählen und dimensionieren lassen. Positioning Drives hilft zu entscheiden, ob einer pneumatischen oder elektrischen Lösung der Vorzug gegeben wird. „Bei jeder Applikation überlegen wir uns sehr genau, was mehr Sinn macht: eine elektrische oder eine pneumatische Lösung“, so Jürgen Kühnle, Kollege von Gomeringer. „Als Produktmanager arbeite ich daran, die effizienteste Lösung bei einzelnen Komponenten herauszuarbeiten. Energie spielt dabei eine bedeutende Rolle.“

Energieeffizienz als Wettbewerbsfaktor

Wolfgang Engler weist im Zusammenhang mit dem Thema Energieeffizienz auf die Bedeutung der TCO hin: „Nicht nur Zeit ist nunmehr Geld, wie in der Vergangenheit, sondern auch Energie ist Geld. Damit gewinnt eine ganzheitliche Betrachtung von Kosten über die Lebenszeit von Automatisierungslösungen an Gewicht.“ Seiner Erfahrung nach nehmen sich viele Ingenieure und Konstrukteure bisher kaum Zeit dafür, um über Energieeffizienz nachzudenken. Der notwendige Zeitaufwand für Engineering ist vielfach noch eine Hemmschwelle, um sich mit Energieeffizienz auseinanderzusetzen. Den TCOs wird bisher noch keine große Bedeutung zugemessen. TCOs sind derzeit noch untergeordnetes Verkaufsargument, also quasi ein „nice to have“. Engler ist sicher, dass sich die Einstellung der Ingenieure und Konstrukteure ändern wird: „Die Energiekosten stellen neben den Instandhaltungskosten den größten Anteil der Betriebskosten dar. Energieeffizienz ist damit Wettbewerbsfaktor.“

Gemeinsames Engineering

Im Engineering werden die Grundlagen für spätere Wettbewerbsfähigkeit und Profitabilität gelegt. Wesentlicher Faktor für die Vergeudung von Zeit und Ressourcen ist, dass Lieferanten nicht früh genug in den Engineering-Prozess mit eingebunden werden. „Studien zeigen, dass bis zu 50 Prozent der Kosten eingespart werden können, wenn man Lieferanten früh in Entwicklungsprojekte mit einbezieht. Eine frühe Einbindung der Lieferanten ermöglicht klare Ziele hinsichtlich Flexibilität und Kosten sowie eine optimale, energieeffiziente Auslegung der Systeme“, weiß Jochen Luik, Produktmanager bei Festo. „Kennen wir die exakten Anforderungen einer Applikation, ist es uns möglich, Systeme richtig zu dimensionieren und auszulegen.“

Ein Umdenken der Ingenieure und Konstrukteure spart Kosten durch frühzeitige Einbindung der Lieferanten in Projekte sowie durch neue Blickweise auf den Engineering-Prozess an sich. „Durch eine ganzheitliche mechatronische Sichtweise im Engineering-Prozess können bis zu 20 Prozent der Kosten eingespart werden im Vergleich zu einem herkömmlichen Engineering-Prozess“, meint Paul Kho, Ingenieur bei Festo.

Der Unterschied zum herkömmlichen Prozess liegt im Ablauf des Projekts, das die Konstruktionsabteilungen nicht mehr der Reihe nach durchläuft, sondern von Mechanik, Elektrik und Steuerungstechnik gemeinsam bearbeitet wird. Dieser parallele Prozess reduziert den Aufwand bei Projektierung, Programmierung und Inbetriebnahme deutlich.

Möglich wird das mechatronische Engineering durch kompatible und standardisierte Komponenten, die schnell und einfach auswählbar sind. Damit erhöht sich die Flexibilität, und der Engineering-Prozess wird verkürzt.

Mechatronische Grundsätze hat Festo bereits bei der Entwicklung des Bionischen Handling-Assistenten angewendet: Hier handelt es sich um ein neuartiges Handhabungssystem in Leichtbauweise. Durch sein geringes Gewicht verbraucht es nur ein Bruchteil der Energie eines herkömmlichen Handhabungssystems. Die Festo-Ingenieure haben hier bereits umgedacht und Mechatronik und Energieeffizienz in der Entwicklung berücksichtigt. „Durch neue Denkweisen von der Simulation bis zur Dimension wird Energieeffizienz so möglich gemacht“, so Paul Kho. pb

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