Harting bietet Schnittstellen für den modularen Maschinenbau

Der Wettbewerb im Maschinenbau zwingt die OEMs von Produktionssystemen, ihre Business-Modelle zu erweitern. Im B2B-Markt reicht es nicht mehr, gute Produkte zu entwickeln, diese an die Betreiber zu verkaufen und dann auf Service- und Wartungsaufträge zu warten. Früher oft angewandte TCO-Modelle zur Wirtschaftlichkeit von Investitionen werden immer häufiger durch LCC-Modelle (LCC = Life Cycle Costs / Lebenszykluskosten) erweitert. Damit lassen sich neue Businesskonzepte inklusive Wartung-, Service, Retrofit und Predictive Maintenance transparent anbieten. Der Maschinenbauer kann den Anwender leichter überzeugen, dass die erweiterten Angebote rund um den Lebenszyklus einer Anlage für ihn von Vorteil sind. Die wachsende Nachfrage nach Subskriptionsmodellen auf Kundenseite (Pay per Use, Pay per Month, Pay per Unit usw.) bestätigt den übergreifenden Trend. Für die OEMs ist es auch wirtschaftlich sinnvoll, sich nutzen- und service-orientierten Modellen zuzuwenden. Lag im Jahr 2018 die durchschnittliche Marge beim Neumaschinengeschäft bei 5,4 Prozent, war diese Marge mit über 40 Prozent im Service-Geschäft um ein Vielfaches höher. Zudem ist die Nachfrage nach Service bei weitem nicht so zyklusabhängig wie die nach Maschinen.

Gerade bei hochpreisigen Investitionsgütern ist es für den Anwender oft wesentlich wirtschaftlicher, bestehende Maschinen zu erweitern oder einzelne Aggregate oder Subsysteme zu erneuern, als in eine komplette Neuanschaffung zu investieren. In einigen Abnehmerbranchen des Maschinenbaus hat sich die Erwartung verbreitet, dass Maschinen-Module und Sub-Systeme unterschiedlicher Anbieter sich ohne zusätzlichen Aufwand in eine zusammenhängende Produktionslinie verbinden lassen – ohne dass daraus Nachteile entstehen. Diese Anforderungen lassen sich technisch und betriebswirtschaftlich effizient nur dann unter einen Hut bringen, wenn die Produktionssysteme modularisiert und vernetzt als smarte Systeme in unterschiedlichen Ausbaustufen angeboten werden.

Die Modularisierung der Produkte sichert den Unternehmenserfolg

Aus den Erfahrungen mit Harting-Kunden sollten OEMs bei der Entscheidungsfindung im Für und Wider des modularen Ansatzes folgende generelle Fragen erst positiv beantwortet werden:

Wie weit sollte man eine Maschine oder Anlage in Module aufteilen und welche generelle Vorgehensweise ist zu empfehlen? Die eigentliche Genialität bei den Lego-Bausteinen liegt nicht in den Bausteinen selbst, sondern in den Verbindungen zwischen ihnen. Diese bestimmen die mögliche Granularität der Aufteilung, sind aber auch der einschränkende Faktor für die Verbindung von Bauteilen. Vergleichbar verhält sich es bei den Schnittstellen einzelner Module einer Maschine oder Anlage: Die Interfaces gewährleisten das stimmige Zusammenfügen. Sie gewährleisten zugleich das einwandfreie zweckmäßige Funktionieren eines Produktionssystems, einer einzelnen kompakten Maschine ebenso wie einer ganzen Produktionslinie. Somit ist die Kernfrage der Modularisierung: Wie grenzt man die die Bausteine eines Gesamtsystems voneinander ab?

Harting empfiehlt für die Festlegung der Grenzen zwischen den elektrischen und elektromechanischen Power-, Signal-, Daten- und Kommunikation-Interfaces folgendes Vorgehen:

Ergebnis ist eine Matrix mit allen angedachten Modulen des künftigen Systems. Sichtbar wird auch die hierarchische Anordnung der Elemente mit zugehörigen Schnittstellen inklusive Relevanz für eines oder mehrere Maschinen-Module. Der Vorteil eines solchen Vorgehens ist, dass eine Grundlage für die Bewertung der Machbarkeit, der technischen Risiken und der erforderlichen Auslegung von Schnittstellen erhält. Darüber hinaus schafft man für sich selbst Transparenz durch Gewichtung der Bedeutung der Module für das künftige System. Aus der Aufstellung können alle beteiligten Fraktionen sowie weitere Festlegungen und Schritte für die Entwicklung der Module und Prozesse abgeleitet werden.

Die physikalische Ebene von den logischen trennen

Bei der Entscheidung für eine Struktur ist zu beachten, dass bei zentralen Systemen zwar in der Regel geringere Kosten für Komponenten beziehungsweise Materialien anfallen. Dafür erhöht sich allerdings der Kosten- und Ressourcen-Aufwand sowohl für die Fertigung als auch für den Aufbau beim Endkunden. Erweiterungen und Nachrüstungen können zudem zeit- und kostenintensiver werden, das gleiche gilt für Service und Instandhaltung.

Positiv aus OEM und Endanwendersicht ist, dass alle modernen Steuerungs-, Antriebs- und HMI-Systeme es ermöglichen, die physikalische Ebene vollständig von den logischen Ebenen zu trennen. Das gilt sowohl fürschnelle Abläufe als auch für hochsensible sicherheitsrelevante oder auch verkettete Systeme. Die (fast) absolute Freiheit durch Modularisierung der Produktionssysteme wird entscheidend durch die Schnittstellen geprägt. Dazu hält die Technologiegruppe Harting Lösungen und Produkte für alle Arten von Power-, Signal- oder Daten-Schnittstellen bereit, die immer auf die benötigten Anforderungen (elektrische, EMV-Eigenschaften) der Übertragungsstrecke kostenoptimiert auslegbar sind.

Eine konsequente Modularisierung auf Grundlage der gezielten Optimierung aller Kosten und Leistungserbringungs-Prozesse im gesamten Lebenszyklus (LCC-Modell) ermöglicht den OEMs die Fertigung von Maschinen im Baukastenprinzip – mit geringerem Kosten- und Zeitaufwand. Zugleich erhöht die Strategie den Spielraum für kundenspezifische Konfigurationen. Die Anwender profitieren von der Modularisierung, denn sie erhalten eine kosten- und anforderungsoptimierte und zugleich transparent ausgelegte Maschine. (ge)

Weitere Details zur Modularisierung

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