Nils Kroemer, Leiter WKC (rechts), und Hans-Peter Kasparick, innerhalb WKC zuständig für Digitalisierung und Innovationen, setzen konsequent auf den digitalen Zwilling und Gewerke-übergreifendes Engineering. (Bild: Redaktion IEE)
Siemens ist unbestritten ein Vorreiter und Vordenker des Digitalen Zwillings. Was sind aus WKC-Sicht denn die wichtigsten Digitalisierungsthemen?
Nils Kroemer: Digitalisierung ist ein sehr umfassender Oberbegriff, es ist daher sinnvoll zu unterscheiden. Wir haben technologische Handlungsfelder, welche die Informationsverarbeitung sowie die physische Automatisierung beinhalten. Dann gibt es Geschäftsfelder, welche auf neuen Formen der Interaktion zwischen Anbietern und Kunden basieren. Hinzu kommt ein soziotechnischer Wandel, der eine Veränderung der Digitalisierung bei den Beschäftigten bewirkt.
Wie weit ist die Digitalisierung bei Siemens WKC fortgeschritten?
Nils Kroemer: WKC treibt die verschiedenen Themen intensiv voran und wir verfolgen eine Reihe vielversprechender Ansätze. Dennoch: Bei aller Ungeduld, ein so fundamentaler Wandel braucht Zeit.
Halten Anwender und Zulieferer denn Schritt oder schließen auf?
Nils Kroemer: Die Branchen und Sektoren betrachtet ergibt sich ein sehr diverses Bild. Viele Firmen arbeiten seit Jahrzehnten sehr erfolgreich und setzen verständlicherweise auf ihre eigenen Digitalisierungsthemen. Nicht immer sind die Ansätze und Lösungen innerhalb der Wertschöpfungsketten kompatibel, was die Durchgängigkeit erschwert – und zwar sowohl technisch als auch kulturell.
Ist noch viel Überzeugungsarbeit notwendig oder erkennen die Anwender inzwischen die Vorteile des Digitalen Zwillings, beim Engineering beginnend über den kompletten Lifecycle einer Maschine?
Nils Kroemer: Die grundsätzlichen Vorteile werden überwiegend erkannt und auch so bestätigt. Allerdings steht der mittel- und langfristige Nutzen der Digitalisierung einem nicht unerheblichen Änderungsprozess in den Unternehmen gegenüber – dies erschwert kurzfristiges Handeln.
Im Video: Erstellung eines digitalen Zwillings für einen Steuerschrank für Roboter
Was fehlt dem einen oder anderen Ihrer Kunden vielleicht an Know-how, Prozessen oder Tools?
Nils Kroemer: Auch hier ist das Bild sehr vielfältig. Viele Kunden haben häufig eine für sie adäquate Lösung gefunden und nutzen längst IT-Prozesse und Engineering-Tools. Ebenso darf man nicht vergessen, dass mittlerweile an vielen Stellen Stabilität, Verfügbarkeit und Sicherheit höher gewichtet werden als innovative Tool-Features. Daher ist die „Digitalisierungs-Landkarte“ eben sehr bunt.
Wie sieht der heutige Engineering Workflow aus?
Nils Kroemer: Man muss hier unterscheiden zwischen den Interaktionen mit anderen Geschäftspartnern, das heißt dem Informations-/Datenaustausch über Firmengrenzen hinweg, und den internen Abläufen. Letztere hat jeder im Wesentlichen in der eigenen Hand. Bei der Zusammenarbeit mit externen Partnern herrschen heute noch PDF-Dokumente vor mit einem entsprechend hohen manuellen Übertragungsaufwand. Da vollzieht sich der Fortschritt nur sehr langsam.
Hans-Peter Kasparick: Unser Engineering Workflow folgt dem Paradigma – Doppelarbeit vermeiden! Gesicherte Informationen werden zwischen Abteilungen beziehungsweise Unternehmen ausgetauscht. Oft werden planerische Schritte nicht bis ins Detail ausgeführt. Es obliegt in einer partnerschaftlichen Beziehung dann dem Lieferanten, also uns, das Engineering nach einschlägigen Normen und physikalischen Grenzen zu finalisieren.
Welche Herausforderungen hat Siemens WKC im heutigen Engineering Workflow?
Hans-Peter Kasparick: Der Digitale Zwilling ist im werksinternen Prozess die Verbindung zwischen Engineering und Produktion. Aus ihm ziehen sich alle Abteilungen ihre notwendigen Daten, von der Materialbeschaffung über die Fertigungsplanung bis hin zur Montage. Ziel ist ein ausgewogenes Aufwand-Nutzen- (in der Fertigung) Verhältnis, wobei beim Engineering der Aufwand entsteht, der erst in der Fertigung greift. Ähnlich geht es unseren Kunden, die genau abwägen, wie viel eigenes Engineering notwendig ist und was sie zu ihren Partnern verlagern können.
Erfolgt der Datenaustausch mit Ihren Kunden heute mehr digital als per PDF?
Nils Kroemer: Der digitale Datenaustausch ist auch bei uns noch immer die Ausnahme. Erst langsam zeigen Geschäftspartner mehr Interesse zu konkreten Schritten.
Hans-Peter Kasparick: Heute erfolgt der Austausch von Informationen zwar überwiegend Online, über E-Mail oder Onlineportale; zu einem digitalen Datenaustausch gehört aber mehr: Ein verbindlicher Standard legt fest, in welcher Struktur Informationen abgelegt sind. Und die jeweilige Anforderung beziehungsweise der Kontext definiert die Quantität und Qualität der Daten. Erst auf dieser Digitalisierungsstufe werden Erfolge der Zusammenarbeit sichtbar, wie kürzere Durchlaufzeiten oder Reaktionszeiten und effiziente Zusammenarbeit.
Fordert Ihr Kunde bereits heute einen Digitalen Zwilling seines vom WKC geplanten und gefertigten Schaltschrank?
Nils Kroemer: Nein, der generelle Nutzen wird zwar bejaht, aber wesentliche technische Voraussetzungen, insbesondere Standards, fehlen bis heute. Und viele scheuen noch den Initialaufwand.
Hans-Peter Kasparick: Wir haben einen eigenen WKC-Standard formuliert. Er hilft uns in der internen Abwicklung und schließt die Lücke zwischen Engineering und Fertigung. Auf Basis einer XML-Struktur beschreiben wir dabei die wesentlichen Bestandteile der Schaltausrüstung. Wir sind vorbereitet, diesen digitalen Zwilling auch mit unseren Kunden zu teilen.
Werk für Kombinationstechnik Chemnitz – Konsequent digital
In dem zur Geschäftseinheit Digital Industry gehörenden Werk für Kombinationstechnik Chemnitz (WKC) entwickelt und fertigt Siemens seit über 60 Jahren elektrische Ausrüstungen sowie elektronische Baugruppen für den Maschinen- und Anlagenbau. Das Leistungsspektrum reicht von der Auftragsmontage nach Kundenunterlagen bis hin zur Systempartnerschaft. Das der Produktion vorgelagerte Manufacturing Engineering transformiert dabei die auftragsspezifischen Informationen und technischen Regeln in einen sogenannten Digital Twin (DT) – die Basis für sämtliche Produktionsschritte im WKC. Dazu zählen die Materiallogistik, die mechanische Bearbeitung der Gehäuse, die Leitungskonfektionierung sowie die elektrische Montage, Verdrahtung und Prüfung. Dieses Vorgehen ermöglicht die Realisierung individueller Kundenprojekte mit kurzen Durchlaufzeiten bei hoher Qualität und Kosteneffizienz. In Summe fertigt das WKC 46.000 Schaltschrankfelder überwiegend in Unikats- bzw. Einzelfertigung.
Sind alle Branchen und Unternehmensgrößen so zögerlich unterwegs oder gibt es da Abstufungen?
Nils Kroemer: Generell haben größere Firmen zwar mehr Ressourcen, um die Digitalisierung voranzutreiben, aber eben auch stärker ausgeprägte und verfestigte eigene Arbeitsweisen und Strukturen. Hier mangelt es dann häufig an der Kompatibilität.
Hans-Peter Kasparick: Newcomer oder digitale Start-ups stehen modularen Prozessen dagegen offen gegenüber. Sie können ihre Prozesse quasi auf der grünen Wiese definieren, neugestalten und haben keine Alt-Lasten, die sie mitnehmen müssen.
Welche Chancen sehen Sie für Ihren Standort in der Digitalisierung?
Ein digitaler Datenaustausch ist leider die Ausnahme, erst langsam zeigen Geschäftspartner mehr Interesse zu konkreten Schritten. Redaktion IEE
Nils Kroemer: Das sind vor allem schlankere Prozesse, intern und extern, weniger Informationsverluste, also weniger Fehler, mehr Standards. Das sorgt am Ende für kürzere Auftragsdurchlaufzeiten und geringere Kosten.
Hans-Peter Kasparick: In einer digitalen Zusammenarbeit lassen sich Wertschöpfungsinhalte punktuell oder dauerhaft an den Schnittstellen verschieben. Erfahrungswissen wird Unternehmens-übergreifend geteilt. Diesen Vorteilen steht eine leichtere Austauschbarkeit des Lieferanten gegenüber. Hier liegt es an uns, mit technischem Können, Zuverlässigkeit und einem hohen Qualitätsanspruch dem entgegenzuwirken.
Und welche Verbesserungen bringt Digitalisierung in ihrem Planungsprozess?
Nils Kroemer: Das sind ein zielgenauerer Ressourceneinsatz, weniger nicht-wertschöpfende Arbeiten und Verschwendungen. Im Kern sorgt Digitalisierung also für einen stärkeren Fokus auf den tatsächlichen Kundennutzen.
Welche Vorteile sehen Sie in einem Gewerke-übergreifenden Engineering?
Nils Kroemer: Standards beim Datenaustausch und die Arbeitsplatz-bezogene Bereitstellung der benötigten Informationen sorgen für deutlich kürzere Regelschleifen bei technischen Änderungen innerhalb eins Projekts; verbesserte Prozesstransparenz (auch in Echtzeit), positive Rückwirkungen auf die Exaktheit von Arbeitsplänen, Steigerung der Qualität,
Sehen Sie bei Ihren Kunden Ansätze eines mechatronischen Engineerings?
Nils Kroemer: Auch heute überwiegt im Maschinen- und Anlagenbau noch immer die Trennung von mechanischer und elektrischer Konstruktion. Die Elektrik gilt bei vielen immer noch als Hilfsfunktion für die Mechanik/Kinematiken. Diese tradierte Sichtweise beginnt sich jedoch schrittweise zu ändern
Hans-Peter Kasparick: In diversen Forschungsprojekten wie Osaca, Förderal und Aquimo wurde schon Anfang/Mitte der 90er Jahre die Modulare Maschine beschrieben. In ihr vereinen sich mechanische, elektrische Systeme und Software funktional in Modul-Einheiten. Aktuell ist das organisatorische Dogma zwischen mechanischer und elektrischer Konstruktion weitverbreitet. Übergreifende Modulkonzepte bis in die Software sind eher selten. Engineering Systeme wie der Automation Designer (AD) unterstützen diesen Ansatz. Sie könnten als Katalysator für die Modulare Maschine wirken.
Welche Anforderungen haben Sie dann an Ihre Engineering Tools?
Hans-Peter Kasparick: Engineering Tools müssen die übergreifende Zusammenarbeit zwischen Abteilungen innerhalb von Unternehmen, also zwischen Mechanik, Elektrik und Software, aber auch Unternehmens-übergreifend fördern, das heißt zwischen Lieferanten, Wertschöpfungs- und Entwicklungspartnern. Standardisierte Schnittstellen und modulare Engineering-Konzepte unterstützen dabei.
Und NX Electrical Design unterstützt diese Zusammenarbeit?
Hans-Peter Kasparick: Ja, die Datenstruktur und der objektorientierte Ansatz im NX Electrical Design ermöglicht diese übergreifende Zusammenarbeit und unterstützt dabei den CAD-Bearbeiter, beim digitalen Beschreiben von Maschinen-Objekten auf Basis von elektrischen wie mechanischen CAD-Daten der Komponentenhersteller. Das fördert den Paradigmenwechsel von „Copy & Paste“ zum Generieren und Konfigurieren von elektrischen Schaltplänen.
Lassen sich Zeit und Qualitätszuwachs grob quantifizieren?
Hans-Peter Kasparick: Eine Quantifizierung hängt immer von der Absprungbasis und vom definierten Wirkbereich ab. Mit dem Verhindern von Medienbrüchen steigt die Qualität in der Kette und die Durchlauf- wie Bearbeitungszeit sinkt.
Was müssen die Komponentenlieferanten beisteuern, damit Sie deren Geräte effizient in ihren Engineering Workflow einbinden können?
Hans-Peter Kasparick: Grundbausteine der Digitalisierung sind die CAx-Daten, quasi der digitale Zwilling der elektrischen wie mechanischen Einzelkomponenten. Verfügbarkeit in einem standardisierten Format über Onlineportale oder direkt im Engineering System. Dokumentationen in Buchform müssen durch Konfiguratoren und wissensbasierte Systeme ersetzt werden.
Der Digitale Zwilling ist im Siemens-WKC die Drehscheibe zwischen Engineering und Produktion. Redaktion IEE
Wie weit sind die Zulieferer und Siemens selbst?
Hans-Peter Kasparick: Über verschiedene Portale werden heute für alle Siemens-Produkte CAx-Daten zur Verfügung gestellt, das sind beispielsweise 3D-Ansichten, Schaltplanmakros, diskrete Werte. Siemens arbeitet in verschiedenen Gremien herstellerübergreifend mit, um Standards wie eCl@ss zu entwickeln.
Dann ist der Digitale Zwilling also kein Selbstzweck, sondern für ein schlankeres Engineering und eine effiziente Produktion essenziell?
Hans-Peter Kasparick: Der Digitale Zwilling ist unsere Drehscheibe und Verbindungselement zwischen Engineering und Produktion. Über Ihn prüfen wir technische und technologische Parameter, leiten automatisch Maschinenprogramme und Fertigungsinformationen aus und reichern ihn mit Traceability-Daten an. Das ermöglicht ein effizientes Engineering und schlankere Werksprozesse.
Das Interview führte IEE-Chefredakteur Stefan Kuppinger
(sk)
