Data Use for Control & Visualization
15.11.2018

Automatisierung und Digitalisierung verbinden

Vor rund fünf Jahren hat Weidmüller den Weg in Richtung Automatisierung und Digitalisierung eingeschlagen. Diesen späten Start sieht Michael Matthesius, Leiter der Division Automation Products & Solutions, als ­optimal, um zukunftsfähige Lösungen auf Basis neuester Technologien auf den Markt zu bringen. Mit diesen will er Kunden bei ihrem digitalen Transformationsprozess unterstützen.

Michael Matthesius ist seit 2013 bei Weidmüller und leitet seit Anfang 2017 die Division Automation Products & Solutions (Bild: Weidmüller)

Im letzten Jahr hat Weidmüller einen Rekordumsatz von mehr als 740 Mio. € erwirtschaftet. Dabei halten Produkte und Lösungen für die Automatisierung und Digitalisierung mittlerweile einen nicht unbedeutenden Anteil daran. „Der Umsatz der Division Automation Products & Solutions lag 2017 im unteren dreistelligen Millionenbereich“, sagt M. Matthesius. Parallel verweist er auf die hohen Wachstumszahlen seiner Division, die im letzten Jahr bei 25 % im Vergleich zum Vorjahr lagen. Für 2018 rechnet er mit einer ähnlichen Steigerung. 

Aus Erfolgen lernen

Die produktseitige Basis für diesen Erfolg legt der Automatisierungsbaukasten U-Mation. Gleichzeitig verbindet er das Automatisierungs- mit dem Digitalisierungsangebot von Weidmüller. „Es ist nicht unser Anspruch, sich als klassischer Automatisierungstechnikanbieter am Markt zu positionieren. Für uns liegt das Erfolgsrezept in der Zusammenführung von Automation und Digitalisierung. Dabei sehen wir uns gerade bei der Digitalisierung auf Maschinen- und Shop-Floor-Ebene in einer führenden Position“, so M. Matthesius. Was die Weidmüller-Positionierung im Automatisierungsumfeld anbelangt, gibt er hingegen zu: „Hier zählen wir aktuell sicherlich noch zu den Late Followern.“ In diesem Zusammenhang zeigt er die Parallele zu U-Remote auf: „Als wir 2013 mit unserem Remote-IO-System gestartet sind, galten wir ebenfalls als Late Follower. Und schon bei diesem System ist es uns gelungen, eines der besten IO-Systeme auf den Markt zu bringen, mit dem wir heute etabliert sind und jährlich hohe Wachstumszahlen verbuchen.“ Er weist ferner darauf hin, dass U-Remote mittlerweile voll ausgebaut ist und über weit mehr als 100 IO-Module sowie acht Feldbuskoppler verfügt.

Der Baukasten im Detail

Dem U-Remote-Gedanken hinsichtlich Charakter und Design folgt Weidmüller auch bei seinen Steuerungen U-Control. Diese sind quasi im gleichen Design wie die IO-Module als Kopfsteuerung ausgeführt. Dem modularen Charakter entsprechend sind auch hier verschiedene Varianten und Ausbaustufen angedacht.
Prinzipiell wird das Steuerungssortiment in drei Gruppen unterteilt: U-Control Studio, U-Control Web und U-Control IoT. Dabei bezieht sich der jeweilige Zusatz auf das Einsatzgebiet bzw. das Engineering – traditionell (Studio) oder webbasiert (Web). So wird mit U-Cre­ate Studio ein vollwertiges linuxbasiertes Engineering-Tool und mit U-Create Web eine webbasierte Lösung angeboten.

„Unter dem Begriff U-Control Studio fassen wir klassische Steuerungstechnik zusammen, die mittels U-Create Studio nach IEC und in Hochsprachen engineert wird. Das leistungsstarke Tool bildet die Basis für ,State of the Art‘-Programmierung. Die Softwarekompatibilität zu bestehenden Projekten erlaubt es, mit optimierter Hardware von Weidmüller kosteneffi­zient Lösungen anzubieten. Bei U-Control Web hingegen folgen wir einem völlig neuen, webbasierten Engineering-Ansatz“, sagt M. Matthe­sius. U-Control Web ist mit zwei autonom arbeitenden CPU-Kernen ausgestattet: Die Steuerungsfunktionen laufen auf einem RTOS-Kernel mit Echtzeit, U-Create Web auf dem ­anderen mit nicht echtzeitfähigem Linux-Betriebssystem. „Hier wird der Browser zur Applikationsplattform, die eine flexible Systemkonfiguration, Parametrierung und Programmierung nach IEC 61131-3 erlaubt“, verdeutlicht der Automatisierer.

Und zum Thema U-Control IoT informiert er: „Wir starten mit klassischen IoT-Gateways und bauen diese Familie bis hin zu Lösungen mit Vorverarbeitungsfunktion und direkter Anbindung an die Cloud aus.“ Bezüglich des Engineerings fügt er an: „Cloudanbieter arbeiten auf webbasierten Technologien. Aus diesem Grund sehen wir es als einen zukunftsorientierten Ansatz, mit U-Control IoT einem ebenfalls webbasierten Ansatz zu folgen und damit optimal mit den Technolo­gien der Cloud- bzw. IT-Anbieter zusammenarbeiten zu können.“
Gestartet wird mit U-Control 2000. Die Steuerung ist mit Dual-Core-Arm-A9-Prozessor sowie einer Feldbus- und einer TCP/IP-Schnittstelle ausgestattet. In weiteren Schritten wird die U-Control-Familie mit größerer Performance ausgebaut. 

Zur SPS IPC Drives 2018 folgen Industrie- und Edge-PC, die mit Core-i5- und -i7 höhere Rechenperformance mitbringen. Dabei sollen diese nicht allein für die Maschinenautomatisierung zum Einsatz kommen. „Wie eingangs erwähnt, bilden wir in unserem Baukasten nicht nur Automatisierungslösungen ab, sondern stellen auch die Verbindung zur Digitalisierung her. Die IPC sind in diesem Zusammenhang ein gutes Beispiel, da sie die nötige Rechenleistung mitbringen, um auch Data Analytics und Con­dition Monitoring abzudecken“, erklärt er.

Der Automatisierungsbaukasten von Weidmüller: alles für die Automatisierung aus einer Hand (Bild: Weidmüller)

Ein weiterer Bestandteil des Baukastens sind die Human Machine Interfaces U-View. Sie werden in die beiden Linien Basic und Ad­vanced gegliedert. „Beide sind mit Multitouchtechnologie ausgeführt – die einen mit resistiver und die anderen mit kapazitiver Touchtechnologie. Dabei reichen die Diagonalen der Basic Line von 4,3 Zoll über 7 Zoll bis 10 Zoll und die der Ad­vanced Line von 7 Zoll über 10,1 Zoll bis 15,6 Zoll. Weitere Displaygrößen sind natürlich auf An­frage möglich“, sagt M. Matthesius.

Jüngstes Mitglied im Baukasten und dem Digitalisierungsportfolio zugeordnet ist U-Create Visu. Diese Visualisierungssoftware wurde durch den Mitte des Jahres getätigten Zukauf von GTI-Control hinzugewonnen. Sie wird nun unter dem Namen Weidmüller GTI Software weitergeführt. „Dadurch haben wir unseren Baukasten einerseits um eine Softwarelösung für maschinennahe Visualisierungsoberflächen und andererseits um ein Scada-System ergänzt“, berichtet der Divisionsleiter. „Auch GTI setzt auf webbasierte Lösungen. Deshalb war diese Akquisition ein echter Glücksgriff für uns.“

Neben Visualisierungslösungen sind dem Digitalisierungsbereich die ebenfalls webbasierte Lösung zum weltweiten Fernzugriff auf Maschinen U-Link Remote Access Service sowie Analytics-Lösungen wie Industrial Analytics zugeordnet.

Das Weidmüller-Digitalisierungsportfolio bietet von der Fernwartung bis hin zur Kommunikation in die Cloud eine Vielzahl an Möglichkeiten (Bild: Weidmüller)

Zwei Welten verbinden

In dem Verantwortungsbereich von M. Matthesius, der Division Automation Products and Solutions, bündelt Weidmüller neben dem Portfolio auch das Know-how für Automatisierungs- und Digitalisierungstechnik, um dem Kunden da­raus optimale Lösungen auf dem Weg zu neuen Geschäftsmodellen anbieten zu können. Wie das in der Praxis aussieht, erläutert M. Matthesius am Beispiel der Firma Boge. Gemeinsam mit Boge wurde eine reale Applikation auf der Hannover Messe gezeigt. „Hier haben wir an einem Hochleistungskompressor demonstriert, wie sich mit unserer Indus­trial-Analytics-Software Fehler vorhersagen und Betriebsanomalien aufdecken lassen. Dabei läuft die Applikation auf einem Core-i5-Rechner, auf dem wir 96 Analytics-Modelle gerechnet haben.“ Er stellt zusätzlich heraus: „So etwas hat am Markt bislang noch niemand realisiert. Als Highlight bzw. Mehrwert für den Kunden ergibt sich daraus, dass er on premise die Modelle ausführen kann. Das heißt, er benötigt weder eine Cloudlösung noch zusätzliche Hardware. Damit entstehen für ihn also keinerlei Zusatzkosten. Das ist High Performance Edge Analytics: Wir können bis zu 16 Kompressoren gleichzeitig auf einem herkömmlichen IPC rechnen.“ Im Weiteren verweist er auf die plattformunabhängige Softwarearchitektur, die es ermöglicht, mit relativ geringem Aufwand die Applikation direkt in die Cloud zu transferieren. „Für den Kunden bedeutet das: Es wird ­diejenige Architektur realisiert, die am besten zu seinem Use Case passt“, erklärt M. Matthesius.

Außerdem ist es ihm wichtig, da­rauf hinzuweisen, dass Weidmüller auch das Thema KI angeht. Am Beispiel des Boge-Kompressors führt er deshalb weiter aus: „Um Anomalieerkennung betreiben zu können, wird zunächst das Normalverhalten des Kompressors einmal eingelernt. Im Online-Betrieb lassen sich dann entsprechende Abweichungen feststellen – Stichwort Anomalie-Detection. Wird zusätzlich entsprechendes Domänenwissen eingebracht, ist es möglich, Fehler konkret zuzuordnen – Stichwort Ano­malie-Classification.“ Er gibt zu bedenken, dass im Online-Bereich weitere Fehler auftreten können, die nicht in den Trainingsdaten enthalten waren – zum Beispiel, wenn der Kunde seinen ­Kompressor in einem anderen Anforderungsprofil betreibt. Diese Situationen könnten beispielsweise durch eine Aktualisierung der Modelle abgedeckt werden. „Die von uns für Boge entwickelte Softwarelösung ist dank KI in der Lage, die neuen Betriebszustände, Anomalien oder Fehler eigenständig zu detektieren und die Modelle selbstständig zu aktualisieren“, erklärt der Experte. Highlight in Hannover war die Analyse von unmittelbar an der Maschine veränderbaren Parametern. Er verweist allerdings da­rauf, dass es im praktischen Einsatz der spezielle Wunsch von Boge gewesen sei, im Fall des Auffindens eines neuen Fehlers diesen zunächst von den eigenen Mitarbeitern quittieren zu lassen, bevor die Software diesen übernimmt.

Bei seinem Hochleistungskompressor vom Typ HST 220 setzt Boge zur Aufdeckung von Fehlern und Betriebsanomalien auf die Industrial-Analytics- Software für vorausschauende Wartung von Weidmüller (Bild: Weidmüller)

Weitere Vorteile bringt die besondere Architektur der Hardwarebasis mit sich. M. Matthesius: „Sie ermöglicht es, komplexe Analytics-Anwendung auf einem IPC mit sehr geringer Rechenleistung auszuführen, auf dem parallel sogar noch die Steuerung der Kompressoren sowie weitere Anwendungen ablaufen.“

Mit solchen Edge-Computing-­Lösungen will Weidmüller seinen Kunden die Möglichkeit bieten, Themen, wie Condition Monitoring und Predictive Maintenance, zunächst innerhalb der eigenen Fertigung anzugehen. „Das sehen wir als gute Ausgangsposition, um im zweiten Step eine übergreifende Cloudlösung zu realisieren“, sagt M.­Matthesius. Parallel verweist er auf den Vorteil im Zusammenhang mit dem immer wichtiger werdenden Thema Security. „Dieses lässt sich bei dezentralen On-Premise-Lösungen über die Fertigungs-IT abdecken“, gibt er an. „Ein Zugriff von außen ließe sich einfach und sicher zum Beispiel über unsere Remote-Access-Lösung U-Link einrichten“, nennt er als zusätzlichen Aspekt. Prinzipiell geht er davon aus, dass sich in Zukunft hybride Lösungen etablieren werden: „Es wird nicht nur die dezen­trale On-Premise-Lösung geben, sondern auch Cloudlösungen sowie Kombinationen aus beidem“, ist der Divisionsleiter überzeugt.

Hier schließt sich die Frage an, welcher Cloud- bzw. Plattform­philosophie Weidmüller folgt. M.? Matthesius: „Unser Ansatz zielt generell darauf ab, plattformunabhängige Lösungen zu erarbeiten. Dementsprechend sind wir nicht auf einen Plattform­anbieter festgelegt, sondern arbeiten mit dem jeweils geeignetsten oder dem vom Kunden favorisierten zusammen. Dabei sind unsere Apps prinzipiell auf allen Cloudlösungen lauffähig.“

Grundsätzlich arbeitet Weidmüller an strategischen Partnerschaften mit den großen Cloudanbietern, wie Microsoft oder AWS, sowie mit den industriespezifischen Plattformanbietern, wie Axoom oder Adamos.   
Nicht genutzt werden sollen hingegen die proprietären KI-Angebote der einzelnen Cloud- bzw. Platt­form­anbieter. „Wir werden auch zukünftig die Algorithmen rund um unsere Industrial-Analytics-Suite selbst entwickeln. Unsere Lösung ist speziell auf die Themen Maschinenüberwachung/Shop-Floor-Applikationen ausgerichtet und ermöglicht eine zuverlässige und robuste Analyse“, erläutert M. Matthesius die Hintergründe. Als Beispiele führt er bereits realisierte Applika­tionen aus den Bereichen Robotik, Fördertechnik und Kompressoren an. „Für die richtige Interpretation der Daten bzw. der Ergebnisse der Analytics-Modelle ist hier immer Domänenwissen erforderlich – und das bringen unsere Applika­tions­ingenieure mit. Durch die Kombination von Data Science Know-how und Domänenwissen lassen sich Aussagengüten größer als 90?% erreichen.“ Für den Kunden bedeutet das: „Wir bringen Ingenieur- und Data-Scientist-Know-how zusammen und können unseren Kunden auf diese Weise Mehrwert bieten.“

Mit U-Control 2000 und den U-Create-Softwarelösungen bietet Weidmüller ein optimal aufeinander abgestimmtes Hard- und Softwareportfolio für jeden Kundeneinsatz (Bild: Weidmüller)

Partnerschaften vom CMS bis in die Cloud

Im Gegensatz zu vielen klassischen, etablierten Automatisierern sieht M. Matthesius Weidmüller noch in einem anderen Punkt in einer vorteilhaften Positon: „Wir kommen aus der Verbindungstechnik – starten also an dem Punkt, wo es darum geht, Sensordaten an der Maschine abzugreifen und weiterzuleiten. Dadurch sind wir in der Lage, unseren Kunden Lösungen ,Vom Sensor bis in die Cloud‘ anzubieten.“ Das beinhaltet auch Feldverdrahtungskomponenten, wie Ethernet- und Heavy-Duty-Steckverbinder, Kabel und applikationsspezifische Reihenklemmen bis hin zu kompletten intelligenten Field-Power­box-Lösungen.
Und auch in den Fällen, in denen Brownfield-Anlagen mit Sensorik nachgerüstet werden müssen, sieht sich Weidmüller als Partner seiner Kunden. Gemeinsam werden wir auf die jeweilige Applikation zugeschnittene Spezialsensorlösungen erarbeiten. Als Beispiel nennt M. Matthesius Windenergieanlagen, für die Weidmüller eine mit Vibra­tionssensoren ausgestattete Rotorblatt-Überwachung „Blade Control“ realisiert hat. „Das bedeutet nicht, dass wir uns zum Standardsensoranbieter entwickeln, sondern konzentrieren uns auf die Entwicklung von Spezialsensorik oder Partnerschaften mit Sensorherstellern, um gemeinsam für die jeweilige Applikation eine entsprechende Lösung zu erarbeiten.“  

Dabei sieht er Partnerschaften generell als wichtig an. „Koopera­tionsfähigkeit ist für uns ein wesentlicher Faktor, um den digitalen Wandel erfolgreich zu gestalten. Nur durch Partnerschaften ist es möglich, dem Kunden den Mehrwert zu bieten, der ihn im Zeitalter von Globalisierung und Digitalisierung langfristig wettbewerbsfähig macht“, verdeutlicht der Experte. Dabei können die Partnerschaften von Entwicklungskooperationen über auftragsbezogene Zusammenarbeiten bis hin zu Akquisitionen reichen. „Die entscheidende Fähigkeit eines jeden Unternehmens ist es, sich im ersten Schritt für Kooperationen zu öffnen, diese zuzulassen und zum Erfolg zu führen“, gibt er an. Einen solchen Weg einzuschlagen, hält er gerade für Automatisierungsunternehmen für nicht trivial. „In der Vergangenheit zählte es zu den Erfolgsfaktoren, eigene Lösungen zu entwickeln, mit denen man sich vom Wettbewerb abgegrenzt hat. Plötzlich sollen sich diese Unternehmen im Zuge der Digitalisierung öffnen, Partnerschaften eingehen und Erfolge teilen. Das muss erst gelernt werden“, ist seine Überzeugung.

Zielbranchen und Positionierung im Automatisierungsumfeld

Mit seinem U-Mation-Baukasten adressiert das Unternehmen zunächst die Bereiche Material Handling und Logistik, Food & Beverage, Verpackung sowie Automotive. „Natürlich ist uns bewusst, dass beispielsweise im Bereich der Verpackungsmaschinen die Antriebstechnik benötigt wird, um als Vollsortimenter zu gelten. Allerdings sind wir mit unseren Steuerungslösungen kompatibel zu verschiedenen Antriebstechnikherstellern, mit denen wir uns derzeit in Gesprächen befinden“, gibt M. Matthesius eine Einordnung. Auf der diesjährigen SPS IPC Drives sollen dann Schrittmotorsteuerungen bzw. Stepper-Module vorgestellt werden. Eine Frequenzumrichterlösung im Zusammenhang mit dem dezentralen, intelligenten Fieldpower-System wird ebenfalls gezeigt. „Wir selbst werden aber auf absehbare Zeit keine Antriebsregler entwickeln“, betont er noch einmal.

„Somit ist klar, dass wir nicht auf Applikationen abzielen, für die komplexe Multi-Achs-Servosysteme erforderlich sind. Ziel­applikationen sehen wir in den genannten Branchen dort, wo Datenvorverarbeitung und Condition Monitoring oder dezentrale intelligente Lösungen im Fokus liegen.“

Auf die Frage nach der aktuellen Weidmüller-Positionierung in der Automatisierungslandschaft sagt er: „Würde man einen Maschinenbauer nach den Top-10-Automatisierern fragen, bei denen er eine Lösung für seine Applikation anfragt, würde heute nicht unbedingt Weidmüller auf der Liste stehen. Unser Anspruch ist es, bis 2023 durch die Kombination von Automatisierung und Digitalisierung unter den Top 10 zu sein“, so M. Matthesius. Und bezüglich des Divisionsumsatzes hat er sich bis in fünf Jahren vorgenommen: „Einen großen Anteil am Gesamtumsatz halten.“ 

Breit aufgestellt

Parallel zu den Aktivitäten in der Division Automation Products & Solutions arbeiten auch die beiden anderen Weidmüller-Divisionen Cabinet Products und Device & Field Connectivity an der Ausrichtung ihrer Produkte an die Zukunftserfordernisse. So wurde beispielsweise die Stromversorgung Protop um ein Kommunikationsmodul ergänzt. Dieses dient quasi als Schnittstelle zur Weitergabe der Prozessdaten an die übergeordnete Steuerung. Darüber lassen sich Prozessoptimierungen durch Condition Monitoring und Remote Control durchführen. Ebenfalls noch recht neu: kommunikative Signalwandler ACT20C sowie die neue Generation an Energiemessgeräten, die einen Überblick über den Energieverbrauch in der Fertigung geben.

„Unser gesamtes Sortiment wird kommunikationsfähiger werden, um alle relevanten Daten für Condition Monitoring und Predictive Maintenance in die Cloud transferieren und dort auswerten zu können“, gibt M.?Matthesius an. „Dabei kombinieren wir Hardware, Software, Engineering und Beratung, um unseren Kunden innovative Lösungen auf ihrem Weg zur Industrie 4.0 anbieten zu können.“

Ausblick

Insgesamt geht M. Matthesius davon aus, dass zukünftig die Software weiter an Bedeutung gewinnen wird. „Heute decken wir mit unserem Ansatz ,From Sensor to Cloud‘ die vertikale Ausrichtung ab. Mit Fortschreiten der Digitalisierung wird die horizontale Wertschöpfung weiter in den Fokus ­rücken.“ Dabei umschließe das Digitalisierungsportfolio das Automatisierungsangebot wie eine Schale. „Wir als Weidmüller werden uns in Zukunft eher mit den Themen in der äußeren Schale beschäftigen als damit, die Automatisierungstechnik bis ins kleinste Detail zu optimieren.“

Und abschließend weist er darauf hin: „Das bedeutet nicht, dass sich Weidmüller zukünftig von seinen Wurzeln der Industrial Connectivity verabschieden wird. Vielmehr stellen sie einen wesentlichen Teil in dem Gesamtbaukasten dar, mit dem wir unseren Kunden Lösungen vom Sensor bis in die Cloud anbieten können.“

www.weidmueller.de

SPS IPC Drives: Halle 9, Stand 351

 

 

 

20 Jahre openautomation

Die Grundidee bleibt, die Dimensionen wachsen

„Eine Branche im Umbruch: Anwender fordern in aller Deutlichkeit kostensenkende, flexible und offene Automatisierungslösungen sowie Durchgängigkeit vom Sensor bis zum Management“ – dieser Grundanspruch hat sich über die letzten 20 Jahre nicht geändert, aber die Dimensionen, die neue Technologien mit sich bringen, lassen die Industrie 4.0 Wirklichkeit werden. Immer im Mittelpunkt dabei: Daten – das viel gepriesene Öl des 21. Jahrhunderts. Die Grundidee der vertikalen Integration bleibt, nur das Wording ändert sich heute.

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Mann beim Bäcker: „Ich hätte gerne vier Brötchen.“
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(Mann überlegt, wer hier nun der Vollidiot ist.)
Copyright © VDE VERLAG GMBH, zuletzt aktualisiert am 19.07.2019