"Wir haben die Vision vollständig elektrifizierter Prozesse"

Wer weiterhin auf pneumatische Prozesse setzt, sagt Maurizio Tarozzi, verpasst eine große Chance, um Energie zu sparen. Im Interview spricht der Chief Product Officer bei B&R außerdem über die Notwendigkeit einer orchestrierten Software und die Voraussetzung für modulare Produktion.

Diese Frage bezieht sich auf zwei Ebenen, die aber zueinander gehören – die der Automatisierungsprodukte und der gefertigten Produkte. Beide Ebenen bieten hierbei das Potenzial, den bei der Fertigung entstehenden CO2-Fußabdruck zu reduzieren. Dazu braucht es aber das Verständnis für den Prozess, um eine Maschine oder Anlage so zu dimensionieren, damit das Endprodukt möglichst nachhaltig produziert werden kann.

Sehr anschaulich wird das am Beispiel eines unserer Kunden, der wiederverwendbare Plastikflaschen produziert. Mit seinem Prozessverständnis und unserer präzisen Steuerung ist es uns gelungen, die Wandungsstärke der Flaschen weiter zu verringern, so dass sie nun schneller und mit reduzierten Materialeinsatz produziert werden können.

Die Automatisierungstechnik erlaubt im Zusammenhang mit den globalen Megatrends aber auch Energieeinsparungen auf einer anderen Ebene. Viele Hersteller wollen beispielsweise ortsnah produzieren, um den Aufwand für Transport und Versand zu reduzieren. Die Automatisierungstechnik ist in solchen Konzepten ein wesentlicher Faktor, denn sie ermöglicht ein Re- oder Nearshoring.

Das tun wir tatsächlich. Einer der größten Energieverbraucher in Maschinen sind die pneumatischen Aktoren. Weil diese aber langsam und damit der Flaschenhals für höhere Taktraten sind, haben wir die Vision vollständig elektrifizierter Prozesse. Wir arbeiten derzeit an Lösungen, die unseren Kunden helfen sollen, ihre pneumatischen Systeme zu ersetzen. Wer weiterhin auf pneumatische Abläufe setzt, verpasst aus unserer Sicht eine große Chance, Energie zu sparen.

Unsere Kunden schauen sich mittlerweile die Gesamtbetriebskosten ihrer Maschinen genau an. Sie wollen mit unseren Automatisierungslösungen Energie sparen und zugleich nachhaltiger produzieren. Für uns bedeutet das, unsere Produkte weiter zu verbessern und entsprechend zu zertifizieren. Mit dem China Energy Label sind wir bereits Vorreiter bei der Energieeffizienz in der Antriebstechnik und arbeiten daran, weitere Zertifizierungen zu erhalten.

Das lässt sich einfach berechnen und ist auf jeden Fall eine lohnende Übung. So lässt sich zum Beispiel die Effizienz von aktuellen Elektromotoren mit solchen, die vor 20 Jahren gebaut wurden, vergleichen. Wer sich hinsetzt und nachrechnet, erkennt schnell, wieviel Energie durch den Einsatz alter Technologien verloren geht. Aber nicht nur die Technologie kommt in die Jahre. Gleiches gilt für die Prozesse. Bei diesen geht es untern anderem darum, die Ausschussquote weiter zu verringern. Wenn nämlich die Qualität eines Produktes nicht stimmt, kommt es in den Abfallcontainer. Es wurde also Energie für die Herstellung eines Produktes aufgewendet, das nicht verkauft werden kann. Daher ist es nicht damit getan, die eingesetzte Technik auf den Prüfstand zu stellen. Auch die bestehenden Prozesse müssen kritisch hinterfragt werden, um den Energieverbrauch zu reduzieren.

Das Konzept der adaptiven Fertigung ist der perfekte Ansatz. Lassen Sie mich das an einem einfachen Beispiel erklären. Wenn Sie 50, 100 oder mehr Produkte mit einem starren, mechanischen System fertigen, müssen Sie bei einem Fehler die komplette Charge wegwerfen. Diese Verschwendung lässt sich vermeiden, wenn die Produkte einzeln durch den Prozess bewegt werden, zum Beispiel mit unseren mechatronischen Transportsystemen ACOPOStrak, SuperTrak oder ACOPOS 6D. Wird hier bei einem Bauteil ein Qualitätsproblem festgestellt, wird der betroffene Shuttle aus dem Prozess genommen und nicht die ganze Charge. Das ist eine enorme Verbesserung in Bezug auf Abfall und Energieeffizienz.

Was uns auf dem Markt unterscheidet, ist die Art, wie wir unser Wissen in den gemeinsamen Entwicklungsprozess mit dem Kunden einbringen. Wenn wir gebeten werden, eine Maschine von Grund auf neu mitzuentwickeln, gehen wir in einen Co-Creation-Prozess über. Dabei sehen wir uns die eingesetzte Technik an und entwickeln dann gemeinsam mit dem Kunden, auf Basis seiner Anforderungen, eine neue Maschine. Ein Bestandteil sind hierbei Tests und Konzeptnachweise in unseren weltweiten Labors sowie Simulationen mit dem digitalen Zwilling. Dieser erlaubt es, die Machbarkeit und Effizienz von Prozessen zu überprüfen, bevor überhaupt mit dem Bau einer Maschine begonnen wird.

Frauenfeld ist ein äußerst wichtiger Standort für unsere globalen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Das Automation Lab dort ist auf die Zertifizierung, Tests und Co-Creation spezialisiert und unsere Spezialisten arbeiten eng mit den Kunden zusammen. Das Labor wird zudem für die Zusammenarbeit mit der ETH Zürich genutzt und baut Brücken zwischen der universitären Forschung, der Anwendung dieser Forschung auf unsere Produkte und dem Einsatz der Produkte bei unseren Kunden. Es ist somit die perfekte Verbindung zwischen akademischer Forschung, Produktentwicklung und Kundennutzen.

Mit dieser Frage befassen wir uns intensiv, weil die Antwort für die Zukunft der Fertigung entscheidend ist. Denn heute wird die Fertigung oft noch als eine Kombination verschiedener Maschinen, Ausrüstungsgegenstände und Stationen gesehen, die irgendwie miteinander interagieren müssen. Da jede Maschine, jedes Gerät und jede Station auf unterschiedlicher Hardware-, Software- und Kommunikationstechnologie basiert, bedarf es viel Aufwand, diese Dinge miteinander in Einklang zu bringen. Je nach Komplexität kann das Jahre dauern. Die nächste Stufe in Bezug auf Energieeffizienz, Produktivität und Flexibilität ist eine perfekt orchestrierte Software, die sich um alle Prozesse in der Fertigung kümmert – und diese Software muss auf Standard-Hardware mit offenen Schnittstellen basieren. Das heißt, es braucht offene Standards für die Kommunikation, die Programmierung und die Simulation. Damit wird es möglich, den CO2-Fußabdruck und den Energieverbrauch jedes einzelnen Produktes während des gesamten Herstellungsprozesses lückenlos zu ermitteln. Wir bei B&R setzen auf Standards wie OPC UA und OPC UA FX und schaffen so eine offene Konnektivität von der Fabrikhalle bis zur Cloud. Zusammen mit unserem Know-how und dem digitalen Zwilling wollen wir Orchestrierungssoftware auf der Basis offener Standards anbieten, die mehr Effizienz in Bezug auf Energie, Prozesse und Produktivität schafft.

Eine Herausforderung ist, alle offenen Standards zu schaffen, die es für die Programmierung, die Kommunikation und Konnektivität sowie für die Cybersicherheit braucht. Hier passieren eine Menge Dinge, bei denen sich B&R in diversen Gremien miteinbringt. Eine weitere Herausforderung besteht darin, die neuesten IT-Standards in die OT-Welt zu übertragen, um die Cybersicherheit zu gewährleisten. Denn all diese Dinge hängen von der Konnektivität zu Cloud-Systemen oder Servern im Allgemeinen ab, die nicht direkt auf unserer Technologie laufen. Es ist also entscheidend, dass sie dies nach internationalen Standards und nach den strengsten Regeln der Cybersicherheit tun.

Ein Teil der Antwort liegt in intelligenter Software zur Bewegungssteuerung, die die Betriebsparameter je nach Belastung im laufenden Betrieb anpassen kann. Das verbessert nicht nur die Energieeffizienz, sondern auch die Qualität. Denn, wenn man eine Vielzahl von Produkten herstellen will, besteht die Herausforderung immer darin, stabile Parameter zu haben. Und wenn man die Parameter nicht proaktiv anpasst, erhält man in der Regel nicht die gewünschte Qualität und es entsteht viel Ausschuss. Bei der Produktion von Kleinserien hängen Energieeffizienz, Qualität und Produktivität von der Fähigkeit ab, sich an die unterschiedlichen Anforderungen der einzelnen Serien anzupassen. Und genau das ist möglich, wenn man Robotik, Bildverarbeitung und Simulation gemeinsam mit einem mechatronischen Transportsystem mit individueller Kontrolle über jedes Produkt kombiniert. Man spart Energie beim Anfahren zwischen den Chargen, weil man spontan umrüsten kann. Außerdem kann man auf einer viel kleineren Grundfläche arbeiten und verschwendet keine Energie für Leertransporte und Handling. Zudem reduziert sich die Ausschussquote, da Fehler im Prozess frühzeitig erkannt und beseitigt werden können.

Ich würde den Betroffenen empfehlen, mit Experten zu sprechen, um die damit verbundenen Herausforderungen besser zu verstehen. Es gibt internationale Verbände, die sich beispielsweise für die Senkung des Energieverbrauchs einsetzen und die entsprechenden Technologien kennen. Die einfachste und effektivste Möglichkeit ist aber wahrscheinlich, mit dem Lieferanten zu sprechen. Dieser ist an vorderster Front, wenn es um aktuelle Technologien geht und weiß genau, wie diese zum Wohle des Anwenders einzusetzen sind. Wir bei B&R haben die Expertise und lieben es, wenn uns Maschinenbauer herausfordern.

Ich glaube, wir stehen am Anfang einer Revolution. Wir reden zwar schon seit einigen Jahren über Energieeffizienz, aber abgesehen von ein paar Initiativen, war es nicht unbedingt ein Thema, das viel Aufmerksamkeit erhalten hat. Nun rückt aber Nachhaltigkeit immer mehr in den Fokus bei den Unternehmen. Denn die Menschen werden sich endlich der Herausforderungen bewusst, denen wir im Hinblick auf die Umwelt gegenüberstehen – und das sorgt für einen Druck über alle Ebenen der Wertschöpfungskette hinweg. Wir stehen daher am Anfang einiger sehr aufregender Entwicklungen und wir bei B&R haben die Vision, diesen Übergang zu einer nachhaltigen Zukunft zu unterstützen.