Produktion 21.01.2011, 19:51 Uhr

Automatisierer können Produkte mit unterschiedlich langen Lebenszyklen gezielt steuern

Langlebige Mechanik und Elektronik mit sehr kurzen Entwicklungszyklen unter einen Hut zu bekommen, ist zentrale Herausforderung der Automatisierungstechnik. Dokumentierte Erfahrungswerte, wie damit umzugehen ist, gab es bisher aber kaum. In einem Leitfaden mit branchenspezifischen Beispielen wurden nun erstmals praktikable Prozesse für ein solches Lebenszyklus-Management zusammengefasst.

Automatisierungstechnik wird mehr zum integralen Bestandteil von Maschinen. Insbesondere in Anwendungen, die hohe Anforderungen hinsichtlich ihrer Verfügbarkeit erfüllen müssen, wächst damit das Bedürfnis, die unterschiedlichen Entwicklungs- und Lebenszyklen von Komponenten zu steuern. Denn während Halbleiterbaumelemente nur kurze Zeit gebaut und schnell wieder abgekündigt werden, liegt die Nutzungszeit einer automatisierten Anlage in der Automobilindustrie bei etwa sieben bis acht Jahren. Anlagen in der Chemiebranche laufen etwa 15 Jahre und bei Kraftwerken können es gar 50 Jahre sein.

Für den Austausch von Elektronikkomponenten sind das erhebliche Zeiträume, in denen Ersatz zu gewährleisten ist. Entsprechende Strategien im Lebenszyklus-Management müssen zur Gewährleistung der Verfügbarkeit einer Anlage daher bereits bei der Auswahl der Automatisierungstechnik getroffen werden.

„Bisher gibt es keine klaren Beschreibungsmodelle dafür“, erklärte dazu Markus Winzenik vom Zentralverband der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) in Frankfurt/Main. Mit einem im Dezember vorgelegten Leitfaden soll das nun anders werden. Dazu habe der Arbeitskreis Systemaspekte im ZVEI-Fachverband Automation branchenspezifische Handlungsempfehlungen erarbeitet, sagte Winzenik gegenüber den VDI nachrichten. Grund dafür sei unter anderem gewesen, dass zunehmend komplexere Zusammenhänge zu betrachten seien, insbesondere dann, wenn Anwender neben Investitions- auch Lebenszykluskosten beachten.

Laut Rolf Birkhofer von Codewrights, Mitautor der Studie, galt es, mit dem Leitfaden sowohl für Anwender, die eine lange Unterstützung bei ihrer Aufgabe brauchen, als auch für Produktmanager, die eher einen begrenzten Zeitraum betrachten, eine gemeinsame Diskussionsgrundlage zu schaffen. Da sich bei der Diskussion im Arbeitskreis herausstellte, dass die verwendeten Begriffe unterschiedlich interpretiert werden, wurden zunächst einheitliche Definitionen festgelegt und in einem Glossar zusammengefasst.

Ausgehend von der typischen Struktur eines technischen Leitsystems mit Internetebene, Unternehmensleitebene (ERP-Systeme), Betriebsleitebene (MES-Systeme), Leitebene (mit Engineering-, Bedien- und Diagnosesystemen) sowie Automatisierungsebene, Feldebene (mit dezentralen Ein-/Ausgabegeräten) und Sensor/Aktor-Ebene wurden Konsequenzen von Ausfällen und Gegenmaßnahmen analysiert. Beispielsweise kann der Ausfall einer Grafikkarte in einem Bediengerät einen Austausch möglich machen, der zur Inkompatibilität im System führen kann, verdeutlichte Birkhofer. Daraus resultierten wiederum Kosten für Anpassungen und Updates.

Bei der Lebenszykluskosten-Betrachtung (TCO – Total Cost of Ownership) sei es daher nötig, die Zyklen der jeweiligen Komponenten bereits bei der Planung einer Anlage anzusehen. Laut Birkhofer bestehe für die Automatisierungsbranche die Herausforderung, solche Folgekosten transparent zu machen. Das bestätigte auch Reinhard Schrieber von Siemens: „Die TCO-Betrachtung steht bei vielen Anwendern immer stärker im Vordergrund.“ Das müsse in einen unternehmensspezifischen Masterplan münden, der z. B. regle, in welchen Zyklen Software-Updates zu erfolgen haben.

Um dazu Anhaltspunkte zur Herangehensweise zu liefern, wurden in dem Leitfaden allgemeine Kompatibilitätsanforderungen definiert. Durch differenzierte Sichtweisen für die Bereiche Chemie, Energie, Transport, Automobil und Werkzeugmaschinen wird diese branchenspezifischen Unterschieden gerecht.

Ein wesentlicher Teil des Leitfadens stellt die verschiedenen Möglichkeiten vor, um die Deckungslücke zwischen der Lebensdauer der gesamten Anlage und der Verfügbarkeit einer Komponente zu überbrücken. Diese reichen von der Resteindeckung mit dem Originalbauteil über die Substitution durch eine kompatible Nachfolgekomponente sowie einem Re-Design (Entwicklung einer kompatiblen Variante) bis hin zum Einbinden neuer Komponenten mit erweitertem Funktionsumfang (Migration) und speziellen Dienstleistungen.

Wie Schrieber aber verdeutlichte, sei eine Systemkompatibilität mit der Strategie der Resteindeckung zwar gewährleistet, dagegen seien aber spezielle Anforderungen hinsichtlich der Lagerhaltung zu beachten. Zudem könnten technische Weiterentwicklungen damit nicht genutzt werden. Auf der anderen Seite würden durch Migration zwar technische Weiterentwicklungen während eines Anlagenlebenszyklus berücksichtigt, allerdings sei dann die Systemkompatibilität genauer zu prüfen.

Typische Gründe für Weiterentwicklungen bestehender Systeme können dabei Kundenanforderungen hinsichtlich Flexibilität sowie aktuell Ressourcen- und Energieeffizienz sein. Aber auch geänderte rechtliche Rahmenbedingungen können Anpassungen notwendig machen.

Welche Strategien für den jeweiligen Betrachter die passenden sind, entscheide laut dem Autorenteam letztendlich eine individuelle Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Die Basis dazu sei eine detaillierte Analyse der Anforderungen aus Sicht des Lebenszyklus-Managements. Über das im Leitfaden definierte „Life-Cycle-Modell“ mit den Begriffen Typ und Instanz sei dabei eine differenzierte Betrachtung des Lebenszyklusmanagements eines Produktes unabhängig von der Integrationsebene einer hierarchischen Struktur möglich.

Darüber hinaus bewerten die Autoren des Leitfadens einen speziellen Service von Komponentenanbietern über die gesamte Lebensdauer einer Anlage als sehr bedeutend. Zusammenfassend stellte Schrieber fest, dass Unternehmen ihre Strategien dazu vorausschauend planen und pro-aktiv handeln sollten. „Ziel muss eine aktive Gestaltung der Lebenszeit sein“, so der Automatisierungsexperte. MARTIN CIUPEK

Leitfaden „Life-Cycle-Management für Produkte und Systeme der Automation“, ZVEI-Fachverband Automation, 68 Seiten, 90 € zzgl. MwSt. und Versand.

Ein Beitrag von:

  • Martin Ciupek

    Redakteur VDI nachrichten
    Fachthemen: Maschinen- und Anlagenbau, Produktion, Automation, Antriebstechnik, Landtechnik

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