Mit Industrie 4.0 ins Feld

Die Weltbevölkerung wird bis Ende dieses Jahrhunderts von derzeit sieben Milliarden Menschen auf elf Milliarden anwachsen, eine nachhaltige Nahrungsmittelproduktion ist daher für Regierungen, Forscher und Unternehmen von wachsender Bedeutung. „Wir müssen bis 2050 die Produktion von Nahrungsmitteln verdoppeln, um die Weltbevölkerung ernähren zu können“, sagt Dr. Hermann Garbers. Er war bis September 2014 Geschäftsführer für Technologie und Qualität bei dem Landmaschinenhersteller Claas und steht dem Unternehmen noch beratend zur Seite und engagiert sich im Claas Kuratorium.

„Betrachtet man die letzten 20 bis 30 Jahre, so waren die technischen Fortschritte stets mit einem Größen- und Leistungszuwachs der Maschinen verbunden“, sagt Garbers. „Doch heute liegt der Fokus auf intelligenten, energieeffizienten Maschinen, die bei minimalen Betriebskosten produktiver arbeiten. Die Landwirte müssen ihre Felder effektiver bewirtschaften und Wasser, Energie sowie Technologie klug nutzen, um einen höheren Ertrag zu erwirtschaften, ohne mehr Energie oder Dünger einsetzen zu müssen.

Aufgrund der enormen Produktvielfalt von Claas muss das Unternehmen auch große Mengen komplexer Daten erstellen und verwalten. „Da wir überall auf der Welt Entwicklungsstandorte haben, müssen wir parallel dazu auch noch unterschiedliche Systeme mit jeweils eigener Software und Hardware miteinander in Einklang bringen“, sagt Garbers. „Wenn neue Technologien aufkommen, sind wir jedes Mal gezwungen, unsere diversen Systeme nachzurüsten oder neue zu installieren, und wir müssen manchmal sogar neue Schnittstellen entwickeln, damit unsere Systeme miteinander kommunizieren können.“ Das sei sehr teuer und mühsam, ohne dass man eine Garantie habe, dass am Ende wirklich alle Informationen geteilt werden können. „Ohne eine einzige, weltweit einheitliche Business-Plattform für Produktdaten und Informationen, auf die jeder Konstrukteur über ein gemeinsames Interface zugreifen kann“, so Garbers weiter, „würde das System so unübersichtlich, dass es bald nicht mehr beherrschbar wäre. Die 3D Experience Plattform hilft uns, diese Komplexität zu managen.”

Konstruktion – egal wo

Die Marktführer der 4. industriellen Revolution denken global und handeln lokal. In den weltweiten F&E-Standorten von Claas müssen die Maschinen nach den Standards und Praktiken des Unternehmens entwickelt werden. Dazu sind konsistente Prozesse, die Nutzung derselben Datenbasis und der sichere Austausch von Ideen und Wissen über Ländergrenzen hinweg erforderlich. „Die Konstrukteure haben Zugriff auf ein einziges Datenmanagementsystem – egal wo sie sich befinden“, erklärt Kai Wallasch, Leiter der Abteilung Engineering Methods bei Claas. „Diese Daten liegen auf der 3D Experience Plattform mit der Branchenlösung Single Source for Speed und werden vor unbefugtem Zugriff auf Basis des ‚Need to know‘-Prinzip geschützt.“ Jeder arbeite mit denselben Produktdaten. Dadurch würden Fehler vermieden, die entstehen können, wenn das falsche Konzept verwendet wird. „Jeder hat Zugriff auf die integrierte Lösung mit den neuesten Versionen der Entwürfe und somit müssen die Datensätze nur noch einmal gepflegt werden, weil es keine Duplikate mehr gibt“, sagt Wallasch. Mit der Plattform steht Claas eine Umgebung zur Verfügung, in der Konstrukteure ihre Entwürfe digital speichern und testen können, bevor ein Prototyp gebaut wird. „Intelligentere Maschinen zu bauen, ist ein kollektives Bestreben mehrerer Disziplinen, die dafür eng zusammenarbeiten müssen, und je eher sie das können, umso besser“, sagt Garbers.

Virtuelles Modell eines Claas Mähdreschers in der 3D Experience Umgebung. (Bild: Dassault Systèmes)

„Früher konnten Systemingenieure ihre Anlagen erst einbauen, wenn der physische Musterbau fertig war“, erläutert Wallasch. „Wenn sich dabei Probleme ergaben, konnten die erforderlichen Änderungen in Bezug auf Planungsumfang und Kosten manchmal enorme Ausmaße annehmen.“ Mit Single Source for Speed haben Maschinenbauer, Elektroingenieure und Hydrauliker ebenfalls simultanen Zugriff auf den Entwurf und können zeitgleich daran arbeiten anstatt nacheinander. „Jetzt äußern sie ihre Forderungen früher, und damit können diese schon vor der Fertigstellung des Prototypen in die Überlegungen einfließen“, erklärt Wallasch. Anpassungen würden in der digitalen Umgebung sofort vorgenommen. „Folglich produzieren wir weniger Ausschuss und haben weniger Fehler während der Produktion, weil die Systeme bereits im frühen Entwurfsstadium positioniert werden.“ So wird der Platzbedarf simuliert und frühzeitig ermittelt. Die Konstrukteure von Claas kennen das Ergebnis noch vor der Fertigung, wodurch die Endmontage beschleunigt wird. „Darüber hinaus können wir durch die Simulation von Bewegungsabläufen des Bedieners oder von Reparaturszenarien auch ergonomische Aspekte in der Planung berücksichtigen, die für den Bediener der Maschine und das Wartungspersonal von Belang sind“, sagt Wallasch.

Die Lebenszyklen der Landmaschinen sind lang, darum ist es wichtig, die Geräte mit neuer Technologie nachzurüsten, sobald diese verfügbar ist, damit die Maschinen den Landwirten größtmögliche Erträge bescheren. „Elektronik, Software, Prozessoren, Speichermedien – dies alles hat kürzere Lebenszyklen“, sagt Garbers. „Damit aber unsere Maschinen ihren Besitzern über viele Jahre nachhaltigen Mehrwert bieten, müssen wir sie zukunftsfähig machen, indem wir die Möglichkeit vorsehen, neue Technologien einbauen oder vorhandene aktualisieren zu können.“ Da die Konstruktionsdaten für jede entwickelte Maschine auf der 3D Experience Plattform gespeichert sei, ließe sich leicht auf diese Informationen zugreifen. Damit könnten während des Lebenszyklus der Maschine zusätzliche Features integriert und dem Kunden zur Verfügung gestellt werden, ohne dass mit jeder neu aufkommenden Technologie eine neue Maschine konstruiert werden muss. „Wir können schneller reagieren und unsere Kunden sind zufrieden, weil unsere Lösung kosteneffizienter ist“, resümmiert Garbers. ee

HMI, Halle 6, Stand K30