Einführung eines neuen Steuerungssystems: Schnell - sicher - und mit Mehrwert

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Stefan Safran, Leiter Business Unit Automation

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Die Einführung eines neuen Steuerungssystems von renommierten Herstellern wie Beckhoff, B&R oder Siemens bietet Maschinen- und Anlagenbauern eine einzigartige Gelegenheit, nicht nur ihre Steuerungstechnik auf ein neues Niveau zu heben, sondern auch ihre Maschinen selbst sowie ihre Entwicklungsmannschaft und -prozesse signifikant zu verbessern.

Leider beschränkt sich der Projektumfang häufig auf die reine Migration des alten Systems mit all seinen Mängeln auf die neue Plattform. Dadurch verschenkt der Maschinenbauer ein enormes Potenzial, seine Wettbewerbsposition grundlegend zu stärken. Ein standardisierter und praxiserprobter Prozess hilft dabei, das Einführungsprojekt erfolgreich umzusetzen und dabei zusätzlichen Mehrwert zu generieren. Dies umfasst beispielsweise die Innovation von Maschinenfunktionen, die Verbesserung der Systemarchitektur und Dokumentation sowie die Begeisterung der Ingenieure für die Nutzung neuester Softwareentwicklungstools.

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Branche      Lebensmittelindustrie: Dosenverschliessanlage
Hauptprojekt    Einführung neues Steuerungssystem
Mehrwert    Umstellung der mechanischen Anlage auf mechatronisches System
Aufwand / Durchlaufzeit    7500 Stunden / 12 Monate

Ein Musterbeispiel für die Verbindung von Steuerungseinführung und Innovation: Bei diesem Kunden aus der Lebensmittelindustrie wurde im Zuge der Umstellung des Steuerungssystems das ganze Maschinenkonzept von einem starren mechanischen auf ein flexibles mechatronisches System umgestellt.

Never change a running system - aber was wenns doch sein muss?

Wie in vielen anderen Bereichen gilt auch für die Maschinen- und Anlagensteuerung: "never change a running system". Denn den meisten Entscheidungsträgern ist klar, dass eine Umstellung der bestehenden Plattform technisch heikel sein kann und Auswirkungen auf nahezu alle Unternehmensbereiche hat. Dennoch ist eine Systemumstellung oft unvermeidbar, zum Beispiel wenn die bestehende Technologieplattform veraltet ist oder die Verfügbarkeit der aktuellen Plattform die Lieferfähigkeit bedroht.

Viele Fragezeichen bei den Verantwortlichen

Der Respekt der Verantwortlichen vor der Umstellung ist entsprechend hoch. In erster Linie werden die technologischen Risiken wahrgenommen: Fragen wie "Erfüllt die Plattform die spezifischen Systemanforderungen?" oder "Können wir die bestehende Applikation reibungslos zum Laufen bringen?" sind in jedem Projektteam präsent. Die Unsicherheit bezüglich der Projektdurchlaufzeit und der Projektkosten beschäftigt ebenfalls die Entscheidungsträger, da es intern oft an Erfahrung in Bezug auf Projekte dieses Umfangs mangelt. Eine weitere drängende Frage ist, wie die Kompetenz der bestehenden Entwicklungsmannschaft am besten erweitert werden kann, um effektiv mit der neuen Plattform umgehen zu können.

Und zu allem kommt noch hinzu: Widerstand an allen Ecken!

Bei all den technischen Herausforderungen wird oft übersehen, dass der Wechsel des Steuerungssystems ein klassisches "Change"-Projekt ist. Wenn dieser Veränderung nicht genügend Aufmerksamkeit geschenkt wird, kann der daraus resultierende Widerstand den Erfolg des gesamten Projekts gefährden.

Die Lösung: ein standardisierter und praxiserprobter Einführungsprozess

Seit mehr als 10 Jahren optimieren wir bei Pantec die Prozesse zur Einführung eines neuen Steuerungssystems. Anfangs lag der Fokus darauf, die Anforderungen des technischen Systems bestmöglich umzusetzen. Im Laufe der Zeit haben wir die Projektabwicklung professionalisiert und neue Methoden und Tools eingeführt, um die Prozesse effizienter zu gestalten. Mit dem zunehmenden Bewusstsein für Veränderungsdynamiken in Organisationen haben wir den Prozess um wichtige Elemente des Change Managements erweitert.

Das Ergebnis: Ein Prozess für eine sichere, schnelle und erfolgreiche Implementierung moderner Steuerungstechnik in Maschinen und Organisationen.

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„Die Umstellung auf ein neues Steuerungssystem bietet ein enormes Potenzial, um sich von Altlasten zu befreien und ein solides Fundament für die Zukunft zu schaffen. Dabei geht es nicht nur um den technischen Aspekt, sondern auch um die Einführung moderner Tools, die zu einer Effizienzsteigerung in der Entwicklung führen." 

Florian Hartmann, Leiter Softwareentwicklung

Vier zentrale Erfolgsbausteine für eine erfolgreiche Steuerungseinführung

Der standardisierte Prozess basiert auf vier grundlegenden Bausteinen: 

  • Praxiserprobtes Change Management, das auf hands-on-Erfahrung aufbaut.
  • Effektives Projekt- und Risikomanagement.
  • Skalierbarer Entwicklungsprozess, der sich an die Anforderungen des Maschinen-/Anlagenbauers anpassen lässt.
  • Integrierte Toolchain, die eine effiziente Projektabwicklung ermöglicht.
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Die vier Erfolgsbausteine für die erfolgreiche Einführung eines neuen Steuerungssystems

(1) Der Projektenabler: Ein Hands-On Change Management

Auch wenn wir es nicht gerne wahrhaben wollen: Veränderungen wie die Umstellung auf ein neues Steuerungssystem erzeugen Widerstand. Mitarbeiter sind selten begeistert, wenn ihr vorhandenes Fachwissen auf einmal "wertlos" wird und sie ihre gewohnte Autorität verlieren. Es fällt ihnen schwer, sich an veränderte Arbeitsprozesse anzupassen und vertraute Beziehungen zum bisherigen Lieferanten aufzugeben.

Wenn dieser Widerstand nicht professionell gehandhabt wird, kann er den Erfolg des gesamten Projekts gefährden. Die rechtzeitige Einbeziehung der Mitarbeiter ist daher von entscheidender Bedeutung. Das Ergebnis ist eine hohe Akzeptanz des neuen Systems und die Bereitschaft, die neuen Entwicklungstools und -prozesse anzunehmen.


“Dank der Begleitung durch Pantec konnten wir im Rahmen der Neueinführung des Steuerungssystems unsere hauptsächlich mechanische Maschine erfolgreich in ein flexibles, mechatronisches System transformieren. Als besonderes Highlight konnten wir die Erstanlage, die in einer Schweizer Großbrauerei installiert wurde, nur wenige Tage nach der Inbetriebnahme für den Produktivbetrieb übergeben!”


Ruedi Hauser
Projektleiter, Ferrum AG 

(2) Praxiserprobtes Projekt und Risikomanagement

Das Pantec Projektmanagement ist ein speziell für Automatisierungsprojekte entwickeltes Tool, das für die Planung, Steuerung und Überwachung von Terminen, Kosten und Projektinhalten verwendet wird. Dadurch werden auch äußerst komplexe Automatisierungsprojekte überschaubar.

Der gesamte Planungsprozess basiert auf "Requirements Engineering Essentials", die zentrale Systemanforderungen ermitteln, strukturieren und prüfen. Diese Informationen dienen als Grundlage für die Entwicklung einer zukunftsorientierten Steuerungskonzeption und Architektur, ermöglichen die frühzeitige Identifizierung von Risiken und die Festlegung einer proaktiven Reaktionsstrategie. Dadurch können technologische oder anwendungsbezogene Risiken frühzeitig erkannt, angegangen und geklärt werden. Angesichts der derzeitigen langen Lieferzeiten ist eine frühzeitige Klärung entscheidend, um zentrale Komponenten rechtzeitig zu beschaffen.

Die detaillierte Ausarbeitung der Anforderungen erfolgt dann während des laufenden Projekts.


(3) Der skalierbare Entwicklungsprozess


Bei der Ausrichtung des Entwicklungsprozesses steht immer die aktuelle organisatorische und technologische Kompetenz des Maschinenbauers sowie seine Zielsetzung im Vordergrund. Da die meisten Maschinenbauer in der Regel nicht in der komfortablen Lage sind, bereits zu Beginn eines Projekts einen präzisen Anforderungskatalog der Maschine vorzulegen, bietet es sich grundsätzlich an, eine Kombination aus konventionellem und agilem Vorgehen zu nutzen.

  • Durch die Verwendung von Requirements Engineering Essentials werden die zentralsten Anforderungen erfasst und in Konzept und Softwarearchitektur umgesetzt (konventionell).
  • Danach werden die Anforderungen ins Product Backlog übernommen und detailliert, um sie schrittweise in mehreren Durchläufen zu implementieren. Dabei ist das Ziel am Ende eines Durchlaufs immer die Bereitstellung eines lauffähigen (Teil)-Produkts, das durch eine einfache Simulation oder einen digitalen Zwilling validiert wird (agil).


Für Maschinenbauunternehmen, die ihren Implementierungsprozess noch stärker auf Flexibilität und Agilität ausrichten möchten, bietet sich natürlich auch die Umsetzung des Scrum Frameworks an.


(4) Integrierte Toolchain


Durch die Bereitstellung einer integrierten Toolchain erhält der beschriebene Entwicklungsprozess einen regelrechten Effizienzturbo. Die folgenden Lösungen haben sich bei Pantec im täglichen Einsatz bewährt und können beim Maschinenbauer im Zuge einer Steuerungseinführung ganz oder teilweise eingeführt werden:


Anforderungsanalyse, Detaillierung, Konzept und Design
: Enterprise Architect

  • Dokumentation Requirements Engineering Essentials
  • Detaillierung der Anforderungen für das Product Backlog
  • UML-Konzeption und Design der zugehörigen Softwarefunktionalitäten


Projektverwaltung


Softwareimplementierung

  • Automatische Codegenerierung: Die UML-Modellierung in Enterprise Architect dient als Grundlage für die IEC 61131-3-Codegenerierung mit dem Pantec-eigenen Interpreter für Beckhoff und B&R. 
  • Software Versionsverwaltung: Atlassian Bitbucket / Tortoise SVN
  • Software Continuous Integration: Jenkins
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Branche      Bauindustrie: Fertigung von CAD-basierten, kundenspezifischen Bewehrungsmatten
Hauptprojekt    Einführung neues Steuerungssystem
Mehrwert    Integration vollautomatischer Anlagen-Wiederanlauf
CAD to Production: Transfer der Daten vom CAD direkt auf die Anlage
Aufwand / Durchlaufzeit    4500 Stunden in 10 Monaten

Bei unserem Kunden aus der Bauindustrie wurde im Zuge der Einführung des neuen Steuerungssystems der komplexe Anlagenwiederanlauf (11 autonome Maschinenmodule die sich in unterschiedlichen Betriebszuständen befinden können) voll automatisiert. Zudem können nun - analog zu CAD CAM Anwendungen in der Zerspanung - CAD Daten direkt auf die Maschine zur Ausfertigung übertragen werden.

Nutzen Sie den Systemwechsel zur grundlegenden Weiterentwicklung Ihrer Maschine!

Die Einführung eines neuen Steuerungssystems bietet eine einzigartige Möglichkeit, die Maschine signifikant weiterzuentwickeln - eine reine 1-zu-1-Transformation vom alten auf das neue System wäre daher eine massive Verschwendung von Ressourcen.

  • In vielen Fällen können bestehende Funktionen mit neuer Technologie einfacher, kostengünstiger und leistungsfähiger gelöst werden.
  • Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, im Rahmen des Entwicklungsprojekts neue Funktionen zu implementieren oder zumindest für eine spätere Implementierung in der Architektur zu berücksichtigen. All diese Funktionen können im Rahmen eines UML-gestützten Requirements-Prozesses transparent dokumentiert, priorisiert und in die Implementierung überführt werden.


"Wir hatten anfangs Bedenken, die Steuerungseinführung mit Pantec umzusetzen - vor allem wegen der  fehlenden Erfahrung beim Mattenschweissen. Pantec hat sich jedoch so schnell und tief in die Materie eingearbeitet, dass sich bereits nach dem Requirements Engineering die Bedenken zerstreut haben.“


Jens Lehmann
Leiter Entwicklung, mbk Maschinenbau

Sicherer Steuerungswechsel mit Mehrwert auch bei technisch komplexen Maschinen

Die durchgängige und integrierte Arbeitsweise mit dem standardisierten Einführungsprozess und der zugehörigen Toolchain erlaubt es, auch Projekte von höchster Komplexität in relativ kurzer Durchlaufzeit abzuwickeln. So ermöglicht die Aufteilung in Arbeitspakete in Kombination mit der Source Code Verwaltung auf GIT eine massive Parallelisierung der Arbeiten und damit einhergehend eine Reduktion der Durchlaufzeit. So arbeiten in den von Pantec organisierten Projekten bis zu 7 Softwareentwickler parallel.

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Branche      Druckindustrie: Off-line Heissfolienprägesystem mit 1060 mm Bahnbreite
Hauptprojekt    Einführung neues Steuerungssystem
Mehrwert    Transfer der bestehenden Prägetechnologie in ein neues Maschinensystem
Aufwand / Durchlaufzeit    4000 Stunden in 7 Monaten

In nur 4 Monaten Durchlaufzeit wurden bei diesem Kunden aus der Druckindustrie das Steuerungssystem eingeführt und dabei die bestehende Prägetechnologie in ein völlig neues Maschinensystem implementiert.

Die Benefits mit dem standardisierten Pantec Einführungsprozess

Schnell und sicher zum Ziel

Die Kombination bewährter Entwicklungsmethoden, paralleler Durchführung von Aufgabenpaketen und umfassendem Integrations-Know-how ermöglicht eine verkürzte Durchlaufzeit des Projekts. Die technologische und applikatorische Erfahrung von Pantec unterstützt dabei die frühzeitige Identifizierung und Lösung potenzieller "Show Stopper". Das begleitende proaktive Change Management gewährleistet zudem die Akzeptanz des neuen Systems bei der bestehenden Belegschaft.


Für die Zukunft gerüstet

Eine durchdachte Steuerungsarchitektur und standardisierter Code gemäß IEC 61131-3 vereinfachen Weiterentwicklungen und erhalten die Systemoffenheit für zukünftige Anforderungen.


Mehr als ein Plattformwechsel
Der standardisierte Einführungsprozess von Pantec geht über die bloße Implementierung eines neuen Steuerungssystems in der Maschine hinaus. Im Rahmen dieses Prozesses können zusätzliche Aspekte wie Dokumentation und Optionierbarkeit berücksichtigt werden, ohne zusätzlichen Aufwand zu verursachen. Dadurch entsteht ein erheblicher Mehrwert.

Planen Sie die Einführung eines neuen Steuerungssystems?

Erfahren Sie in einem persönlichen 30-minütigen Webmeeting mehr über die zentralen Eckpunkte bei der Umsetzung eines Projekts zur Einführung eines neuen Steuerungssystems, einschließlich:

  • Requirements Engineering und Identifikation von Show Stoppern
  • Setup des Change Prozesses
  • Effektiver Wissenstransfer an die Entwicklungsmannschaft
  • Projektplanung für das Simultaneous Engineering
  • Framework, Tool Chain und automatische Codegenerierung


Interessiert?

ich freue mich sehr, Ihnen entweder in einem Webmeeting oder bei einem persönlichen Gespräch vor Ort mehr über die erfolgreiche Einführung eines Steuerungssystems zu erzählen.

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Stefan Safran

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