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trendsin automation Das Kundenmagazin von Festo 1.2013

TitelthemaTitelthemaTitelthema

Dinge lernen denkenDinge lernen denkenDinge lernen denkenIntelligente Produkte und ProzesseIntelligente Produkte und ProzesseIntelligente Produkte und Prozesse

InspirationInspirationInspiration

(R)Evolution 4.0(R)Evolution 4.0(R)Evolution 4.0Interview mit Prof. Dr. Wolfgang Interview mit Prof. Dr. Wolfgang Interview mit Prof. Dr. Wolfgang Wahlster über die Produktion Wahlster über die Produktion Wahlster über die Produktion der Zukunftder Zukunftder Zukunft

KompassKompassKompass

Gedanken, Gedanken, Gedanken, die bewegendie bewegendie bewegenInteraktion von Mensch und Interaktion von Mensch und Interaktion von Mensch und MaschineMaschineMaschine

SynergienSynergienSynergien

Röntgencheck Röntgencheck RöntgencheckMehr Fahrsicherheit durch Mehr Fahrsicherheit durch Mehr Fahrsicherheit durch geprüfte Alufelgengeprüfte Alufelgengeprüfte Alufelgen

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Was ist „intelligent“?

Liebe Leserin, lieber Leser,

per Definition steht das aus dem Lateinischen stammende Wort „Intelligentia“ für „Einsicht“ bzw. „Verständnis“ und bezeich-net die Fähigkeit, Zusammenhänge zu erkennen und situativ angepasste Problemlösungen abzuleiten. Berücksichtigt man bei der Gestaltung aktueller Lösungsansätze zusätzlich die Erfahrung, entstehen besonders effiziente Lösungen. Wäre es nun noch möglich, die Intelligenz auf Maschinen und Prozesse zu verlagern, würden wir Menschen entlastet. Als Innovations-unternehmen nimmt Festo diese Herausforderung an und engagiert sich in vielen Projekten für die Verwirklichung dieser Vision.

In dieser Ausgabe lesen Sie auf Seite 12 von der faszinierenden Vision eines intelligenten Bedienkonzeptes zwischen Mensch und Maschine. Beim CogniGame, der Neuinterpretation eines bekannten Videospiels, steuern Gedanken das Geschehen. Die eigens von Festo für das Spiel entwickelte intelligente Software CogniWare zur gedankeninduzierten Steuerung schafft eine Verbindung zwischen Computer-Interface und Spiel. Auch die ExoHand ermöglicht völlig neue Handlungsspielräume zwischen Mensch und Maschine. Ob als kraftunterstützendes Hilfsmittel, in Gefahrenbereichen, der Servicerobotik oder in der Rehabilitation.

Der direkte Brückenschlag zwischen menschlichem Gehirn und zu steuernder Hardware eröffnet in Zukunft ungeahnte Mög- lichkeiten und macht aus Mensch und Maschine Partner. Das ist keine Science Fiction mehr, das sind reale Entwicklungen.

Ihr

Bruno Huber

Bruno Huber, Geschäftsführer Festo Schweiz

1.2013trends in automation

Titelthema Intelligente Produkte und Prozesse: In der Fabrik von morgen sagen die Produkte, was aus ihnen werden soll. Cyber Physical Systems kommunizieren miteinander über das Internet der Dinge. Mikrosysteme treffen eigenständig Entscheidungen und feinfühlige Roboter unterstützen Mitarbeiter bis ins hohe Alter. Mit dieser Ausgabe von trends in automation werfen Sie einen Blick in die Zukunft der Produktion, die heute schon beginnt.

Editorial 3 Panorama 6 Festo weltweit 47Seminare 48 Soft Stop 49Preisrätsel 50

(R)Evolution 4.0Prof. Dr. Wolfgang Wahlster ist einer der weltweit führenden Experten für Künstliche Intelligenz. Im Interview spricht er über die „vierte industrielle Revolution“ Industrie 4.0, in der Maschi-nen ihre Umgebung verstehen und sich per Internetprotokoll miteinander austauschen. 8

Gedanken, die bewegenSpüren Menschen, was Roboter fühlen? Können Gedanken Maschinen steuern? Weit fortgeschrittene Technologien wiedie ExoHand und das CogniGame von Festo machen es möglich. 12

Ganz klein, ganz grossAuf kleinstem Raum integriert die Mikrosystemtechnik Sensorik, Aktorik und Prozessorik zu intelligenten Komplettsystemen. Grosse Aufgaben für die kleinen Wunder der Technik. 16

„Ein entscheidender Erfolgsfaktor für Industrie 4.0 ist die semantische Kommunikation zwischen allen Maschinen einer Fabrik.“

ExoHand: Interaktion von Mensch und Maschine.

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Inspiration

Kompass

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Impulse

Synergien

Humanoide Roboter: intelligent und lernfähig.

Einbaufertiges Handlingportal sorgt beim Felgencheck für höchste Dynamik und Steifigkeit.

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TitelthemaDinge lernen denkenNach Ansicht von Experten werden intelligente Maschinen bald zu einem der wichtigsten Gebiete in Wissenschaft und Technik. Was heute noch Prototyp ist, legt den Grundstein für die Produktion der Zukunft. 18

Weitere Artikel zum Titelthema(R)Evolution 4.0 8Gedanken, die bewegen 12Ganz klein, ganz gross 16

In der Mitte liegt die KraftChina setzt mit grossen Schritten an zum Sprung ins Hightech-Zeitalter. Besonders die Automatisierungs- und Automobil-industrie profitieren vom Reich der Mitte als bedeutender Absatzmarkt. 24

Alufelgen, bitte zum Röntgen!Eine vollautomatische Prüfanlage bringt Aluräder schon vor dem Start auf Touren. Die hohe Durchsatzrate erzielt ein einbaufertiges Handlingportal. 30

Gesundheit griffbereitIn einem Kopenhagener Krankenhaus spart das weltweit erste sterile vollauto-matisierte Lager für Operationsbesteck den Einsatz von zehn Mannjahren. 34

Sonnenschutzsysteme effizient gepuffertDie e.Luterbach AG richtet ihr Augen-merk auf die Automatisierung von Pro- zessen und auf Energieeffizienz. Bei der Neukonstruktion eines Regalbedien-gerätes setzten sie auf eine elektrische Lösung. 36

In 7 Sekunden zur VentilpatroneWie stellt eigentlich ein Lieferant für Automatisierungstechnik seine Kom- ponenten her? Ein Blick auf die neue Montageanlage von Festo Microtechnolo-gy lohnt sich. 39

Erfolgreich ausbildenFür eine praxisnahe Ausbilung greift die Axpo und emax nun auch bei elektrotechnischen Lernsystemen auf die be- währte Partnerschaft mit Festo Didactic zurück. 42 Wasser für die WalküsteDer Ferienort Hermanus an Südafrikas Walküste hat ein Problem: Er liegtin einer trinkwasserarmen Gegend. Pneumatische Automatisierungstechnik im Wasserwerk Preekstoel soll Abhilfe schaffen. 44

1.2013 trends in automationInhalt 4 – 5

Was dabei herauskommt, wenn intel-ligente Technologien auf Architektur treffen, zeigt das Cybertecture Egg.Das 33.000 Quadratmeter grosse Büro-gebäude im indischen Mumbai ist ein durchdachter Kosmos für eine innovative Arbeitsumgebung. Ein begrüntes Dach spendet Schatten, kühlt auf natürliche Weise und dient der Wasseraufberei-tung. Brauchwasser wird recycelt undmit Regenwasser angereichert. Die in-telligente Glasfassade mit integrierten Photovoltaik-Modulen liefert Energie

und reguliert gleichzeitig die Menge der einfallenden Sonnenstrahlen. Die Innen-beleuchtung wird anhand von Wetterdatengesteuert. Tief unter der Erde unter-stützt ein kühlendes Wasserreservoir die Klimaanlage des Cybertecture Egg. Kontrolliert und koordiniert werden die einzelnen Systeme durch ein intelligentes Gebäudemanagement. Und auch an die Gesundheit der Mitarbeiter wurde ge-dacht. In den Sanitärräumen ermittelt „Cybertecture Health“ deren Vitalfunk-tionen und ruft im Notfall den Arzt.

Intelligenz im Cyber-Ei

Foto: James Law Cybertecture International

(R)Evolution 4.0Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Wolfgang Wahlster, einer der weltweit führenden Experten für Künstliche Intelligenz, gibt Einblicke in die industriellen Prozesse der Zukunft. In der Welt der so genannten ‚Industrie 4.0‘ verstehen Maschinen ihre Umgebung und tauschen sich miteinander per Internetprotokoll aus. Bereits in fünf Jahren sollen die ersten Fabriken der neuen industriellen Evolution in Betrieb gehen.

Schwerpunkt Interview

trends in automation: Herr Prof. Wahlster, in Experten-runden und Fachmedien fällt immer öfter der Begriff „Industrie 4.0“. Maschinen sollen in Zukunft miteinander kommunizieren und die klassische Industrieproduktion auf den Kopf stellen. Befinden wir uns tatsächlich, wie viele behaupten, auf dem Weg in die 4. industrielle Revolution?

Prof. Wolfgang Wahlster: Ja, mit cyber-physischen Produkti-onssystemen wird die bestehende Fertigungslogik revolutio-niert, weil hier das einzelne Werkstück selbst bestimmt, welche Leistungen es von den Fabrikanlagen abruft. Diese völlig neuartige Architektur von Produktionssystemen kann aber schrittweise durch die digitale Veredelung bestehender Ferti-gungsanlagen umgesetzt werden, sodass diese disruptive Idee nicht nur in völlig neuen Fabriken, sondern in einer Evolution auch in Bestandsfabriken inkrementell realisiert werden kann. Auch in der gegenwärtigen Industrie 3.0 erkennen wir bereits erste Anzeichen für den bevorstehenden Wandel von der star-ren zentralen Fabriksteuerung zu einer dezentralen Intelligenz. Immer mehr Sensoren erfassen immer genauer ihre Umgebung und treffen in eingebetteten Prozessorsystemen eigene

Entscheidungen unabhängig von einem zentralen Fertigungs-steuerungssystem. Was heute noch fehlt, ist eine intensive kabellose Vernetzung der Komponenten untereinander, der permanente Austausch von Informationen, das Zusammen-führen von verschiedenen Sensorauswertungen zur Erken-nung komplexer Ereignisse und kritischer Zustände und deren situationsabhängige Interpretation sowie die weitere Handlungsplanung aufgrund dieser Erkenntnisse.

Warum braucht die Industrieproduktion einen höheren Grad der Vernetzung intelligenter Maschinen?

Wahlster: In der heutigen Fabrikwelt entstehen riesige Daten- mengen durch immer mehr Messpunkte, mit denen Maschinen zwar spielend fertig werden, die der Mensch aber nicht mehr schritthaltend verarbeiten kann. Daher ist es sinnvoll, dass in bestimmten Bereichen der Produktion Maschinen mit Maschi-nen kommunizieren. Man kann viele Prozesse effizienter, flexibler und kostengünstiger gestalten, indem man instrumen-tierte Umgebungen schafft. Dabei wird sehr kleine, preiswerte Funksensorik über eine Produktionsanlage verteilt, die es Objekten ermöglicht, ihre Umgebung zu erfassen und sich untereinander kabellos auszutauschen. Mehrere unterschiedli-che technische Sensoren wie beispielsweise optische Senso-ren, Druck-, Temperatur- und Infrarotsen soren fusionieren ein Gesamtbild der Situation, sie nehmen wahr, was gerade in ihrem Umfeld geschieht.

So werden in der Welt von Industrie 4.0 Produkte und Fertigungsanlagen zu aktiven Systemkomponenten, die ihre eigene Herstellung und Logistik steuern. Sie enthalten cyber-physische Systeme, welche die Cyberwelt des Internet mit der realen physischen Welt verknüpfen. Sie unterscheiden sich von heutigen mechatronischen Systemen jedoch durch die Fähigkeit, mit ihrer Umgebung zu interagieren, das eigene Verhalten in Abhängigkeit der Umgebungssituation zu planen und anzupassen sowie neue Verhaltensweisen und -strate gien zu erlernen und sich somit selbst zu optimieren. Mit ihrer Hilfe lassen sich auch kleinste Losgrössen bei raschem Produktwechsel und hoher Variantenzahl effizient herstellen. Durch eingebettete Sensor-Aktuator-Komponenten, Maschine- zu-Maschine-Kommunikation und aktive semantische Produktgedächtnisse werden neue Optimierungsverfahren für die Ressourcenschonung im industriellen Umfeld

Zur Person

Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Wolfgang Wahlster Der promovierte Informatiker forscht und lehrt an der Universität des Saarlandes auf dem Gebiet der Künst-lichen Intelligenz. Wolfgang Wahlster ist Vorsitzender der Geschäftsführung und technisch-wissenschaftlicher Leiter des Deutschen Forschungszentrums für Künstli-che Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern, Saarbrücken, Bremen und Berlin. Als Mitglied der Forschungsunion der Bundesregierung und als Vorsitzender des höchsten Beratungsgremiums der Europäischen Union zum Internet der Zukunft (FI-PPP Programm) berät er Europas politi-sche Entscheidungsträger. Prof. Wahlster gilt weltweit als einer der führenden Experten auf dem Gebiet der Künst-lichen Intelligenz. Seine Forschungen wurden mit dem Zukunftspreis des Bundespräsidenten ausgezeichnet.

www.dfki.de

1.2013 trends in automationInspiration 8 – 9

realisiert. Dies ermöglicht eine umweltschonende und in Zukunft sogar wieder eine urbane Produktion zu akzeptablen Kosten in Deutschland.

Ergeben sich daraus nicht völlig neue Möglichkeiten der Produktion?

Wahlster: Ja, das Verstehen einer Situation durch Maschinen sorgt für eine völlig neue Qualität der industriellen Produktion. Aus dem Zusammenwirken vieler einzelner Teile entstehen Lösungen, die man so zuvor nicht in die Produktionsanlage einprogrammiert hat. In der Physik und Biologie nennt man dieses Phänomen Emergenz. Als Beispiel gilt der Ameisenstaat, in dem das einzelne Insekt nicht sonderlich intelligent ist, aus dem Zusammenspiel vieler Tiere jedoch erstaunliche Lösungen beispielsweise zur Futtersuche oder Feindabwehr hervor gehen. Das Gesamte ist mehr als die Summe seiner Teile. Dieses Phänomen entsteht auch in der Fabrik 4.0. Ist eine Komponente beschädigt oder fällt ein Teil ganz aus, entwickeln die restlichen funktionsfähigen Komponenten gemeinsam eine Art Selbstheilung, die den Schaden erkennt, sein Ausmass einschätzt, alternative Lösungen für die anstehende Fertigungsaufgabe findet und entsprechende Wartungs- oder Reparaturarbeiten beauftragt, die dann natürlich wie bisher von Fachkräften ausgeführt werden müssen.

Wie im Ameisenstaat erfordert dies aber auch eine hoch-effiziente Art der Kommunikation. Wie löst dies Industrie 4.0?

Wahlster: Ein entscheidender Erfolgsfaktor für Industrie 4.0 ist die intelligente Interpretation der Umgebungsinformation. Die Software spielt also eine zentrale Rolle. Sie soll die Sensor- informationen nicht nur aufnehmen und als Bitsequenz weitergeben, sie muss sie auch im Kontext inhaltlich verstehen. Dazu hat die Fabriksoftware der Zukunft auch ein Begriffs-system, mit dem die Funktion von Anlagekomponenten,

Produktionsaufgaben, Zustände und Ereignisse eindeutig beschrieben werden können. Bei Industrie 4.0 findet so-mit eine hochwertige semantische Kommunikation statt, die nicht nur die Menschen in der Fabrik, sondern auch die Fabrikmaschinen verstehen. Damit dies funktionieren kann, braucht man standardisierte Beschreibungssprachen und das Internet als Kommunikationsplattform in der Fabrik. Das heutige Chaos der unzähligen Bussysteme wird durch ein einziges weltweit standardisiertes Protokoll abgelöst: das Internetprotokoll auf echtzeitfähigem WLAN oder Ethernet.

Industrie 4.0 bedient sich also des Internet zur Kommuni-kation zwischen Anlagenkomponenten?

Wahlster: Richtig, deshalb spricht man in diesem Zusammen-hang auch vom „Internet der Dinge“. Die einzelnen Maschinen verfügen über miniaturisierte Webserver in der Grösse eines Zuckerwürfels, die ihre Dienste anbieten und mit den im Fertigungsprozess befindlichen Werkstücken kommunizieren können. Ein Werkstück kann sich in Industrie 4.0 von einem mobilen Werkstückträger wie auf einem Marktplatz zu derjenigen Produktionskomponente als Diensteanbieter bringen lassen, die den nächsten benötigten Verarbeitungs-schritt im Moment am schnellsten und kosten günstigsten realisieren kann. Die Verarbeitungskette kann so für jedes Werkstück als eine Art Navigation durch die Fabrik entstehen: Das ermöglicht ein Höchstmass an Flexibilität, Ausfall- und Wandlungssicherheit für Industrie 4.0. In der so genann-ten wandelbaren Produktion von Industrie 4.0 teilt also der Rohling der Anlage mit, was diese aus und mit ihm machen soll. Die Anlagenkomponente muss dem Produkt wiederum in einer verständlichen Sprache übermitteln, welche Dienste sie ihm anbietet. Das Produkt entscheidet dann, ob und in welcher Form es die Leistung in Anspruch nimmt, und speichert das in seinem semantischen Produktgedächtnis.

Gibt es dies heute schon in der industriellen Praxis?

Wahlster: Ja, in der Logistik funktioniert das heute teilweise schon. So kann ein Produkt mit vorgeschriebener Höchst-temperatur in der Kühlkette durch ein in der Verpackung eingebautes cyber-physisches System während seines Transports selbst die Umgebungstemperatur überwachen. Ist eine festgelegte Schwelle überschritten, löst die Verpa-ckung einen Alarm aus und beschwert sich z.B. bei dem Kühlwagen. Dieser kann reagieren und die Temperatur senken. Angewandt wird dies schon beim Transport von Blutplasmabeuteln. Der entscheidende Vorteil ist hierbei die direkte Kommunikation des Objekts mit der Klimasteue-rung ohne die Notwendigkeit der menschlichen Interaktion.

Wie lange wird es dauern, bis die ersten Industrie 4.0 Produktionsstätten ihre Arbeit aufnehmen und können auch be-stehende Anlagen um- beziehungsweise aufgerüstet werden?

Wahlster: Der grosse Vorteil von Industrie 4.0 ist, dass es sich schrittweise umsetzen lässt. Mit dem Einsatz von cyber-physischen Systemen kann man eine Fabrik im lau-fenden Betrieb umstellen. Je nach Bedarf werden Sensoren integriert, Anlagenteile mit Miniaturservern versehen und die Bussysteme ersetzt. Auf diese Weise lassen sich zuerst einzelne Maschinen, dann die gesamte Anlage umwandeln. Aus der heute viel beschworenen „Revolution Industrie 4.0“ wird so eine maschinelle Evolution. Eine Fabrik 4.0 gibt es zurzeit allerdings noch nicht im kommerziellen Wirkbetrieb, doch Forschung und Industrie arbeiten mit Hochdruck daran.

Am DFKI in Kaiserslautern betreiben wir zusammen mit füh-renden Unternehmen des Anlagenbaus seit einigen Jahren die weltweit erste so genannte Smart Factory als Living Lab, die als Referenzarchitektur für Industrie 4.0 dient. Die ersten neuen Fabriken, die voll dem Prinzip Industrie 4.0 entspre-chen, werden frühestens in fünf Jahren ihre Arbeit aufnehmen. Im Bereich der Um- und Aufrüstung von Bestandsanlagen geht es schneller. Hier kann davon ausgegangen werden,

dass die ersten Anlagen in zwei bis drei Jahren teilweise schon cyber-physische Produktionsprinzipien umsetzen.

Braucht die industrielle Produktion in Zukunft noch den Menschen?

Wahlster: Mehr denn je! Besonders als Unikate hergestellte komplexe Premiumprodukte sind ohne den Einsatz von Fachkräften nicht produzierbar. Aber in der Fabrik 4.0 folgt die Produktion dem Takt des Menschen und nicht umgekehrt, wie das heute bei zentraler Steuerung der Fall ist. Der Mensch übernimmt in Zukunft allerdings auch andere Aufgaben als heute. Eine neue Generation von intelligenten Leichtbau- robotern wird direkt mit ihm zusammenarbeiten. Der Roboter von Industrie 4.0 kooperiert aktiv mit dem Menschen, da er mittels seiner intelligenten Sensorik über humanoides Ausweichverhalten verfügt und so keine Gefahr mehr für ihn darstellt. Weil er seine Umwelt wahrnimmt und auch komplexe Situationen einzuschätzen weiss, unterstützt er Mitarbeiter bei ihren manuellen Tätigkeiten im Sinne eines industriellen Assistenzsystems. Ein Vorreiter auf diesem Gebiet ist Festo mit seinen Forschungen im Bereich der Bionik. Ein grosser Schritt ist den engagierten Entwicklern mit dem bionischen Handling-Assistenten und der ExoHand gelungen. Sie sehen also, von der Fabrik 4.0 profitiert unterm Strich vor allem einer: der Mensch.

„Von der Fabrik 4.0 profitiert unterm Strich vor allem einer: der Mensch.“Wolfgang Wahlster, DFKI Saarbrücken

1.2013 trends in automationInspiration 10 – 11

Foto: Daimler AG

Neuentwicklungen Mensch-Maschine-Interaktion

Gedanken, die bewegenSpüren Menschen, was Roboter fühlen? Können Gedanken Maschinen steuern? Weit fortgeschrittene Technologien wie die ExoHand und das CogniGame von Festo machen dies möglich. Sie sind Meilensteine auf dem Weg zur serienreifen Interaktion von Mensch und Maschine.

A rbeiten, ohne zu ermüden, füh-len und bewegen ohne direkten Kontakt – die ExoHand von Festo erweitert auf faszinie-

rende Weise die manuellen Fähigkeiten des Menschen. Mit dem Aussenskelett, das man wie einen Handschuh trägt, lassen sich Finger aktiv bewegen. Die Kraft der Hand wird verstärkt, Bewe-gungen werden aufgenommen und in Echtzeit auf Roboterhände übertragen. Die ExoHand von Festo verbindet auf diese Weise menschliche Intelligenz mit den Fähigkeiten eines Roboters. Sie bildet alle wichtigen physiologischen Freiheitsgrade einer Hand ab und unter-stützt die vielfältigen Möglichkeiten des menschlichen Greifens und Tastens.

Länger gesund arbeitenTrotz des hohen Automatisierungsgrads gibt es in der Industrie nach wie vor sehr viele Tätigkeiten, die ausschliesslich Menschen ausführen können. Viele sich wiederholende Tätigkeiten rufen jedoch Ermüdungserscheinungen hervor. Die ExoHand wirkt kraftunterstützend und hilft den Mitarbeitern, länger ohne dauerhafte körperliche Schäden im Arbeitsprozess zu bleiben. Um Ermüdung und körperlichem Verschleiss vorzubeu-gen, kann die ExoHand beispielsweise bei Tätigkeiten in der Montage getragen werden und ermöglicht damit als Assis-tenzsystem eine humanere Arbeitswelt.

Handling ohne RisikoEin weiteres Einsatzgebiet der ExoHand ist die Fernmanipulation einer Roboter-hand im industriellen Umfeld. So lassen sich gefährliche Tätigkeiten aus sicherer Entfernung ausführen.

Nachgefragt

trends in automation: Können Sie uns mit wenigen Worten erläutern, aus welchen Kernkomponenten sich die ExoHand zusammensetzt und wie sie im Detail funktioniert?

Elias M. Knubben: Die ExoHand fertigen wir im Selektiven Lasersinter-Verfah- ren (SLS) aus Polyamid. Basis des Exo-skeletts ist ein 3D-Scan der Hand des Benutzers. Auf der Aussenhaut sind acht pneumatische, doppelt wirkende Aktoren angebracht – DFK-10 Zylinder von Festo. Mit ihrer Hilfe lassen sich alle Finger präzise öffnen und schliessen.

Elias Maria Knubben, Leiter Corporate Bionic Projects, Festo

Der Zeigefinger kann nach links und rechts geschwenkt und der Daumen in Richtung Handfläche gedreht werden. Gleichzeitig erfassen lineare Potentio-meter die Fingerstellung und die jeweils anliegende Kraft der Antriebe. Den ent sprechenden Druck in den jeweiligen Kammern regeln Piezo- pro portionalventile. Sensoren auf der Ventilinsel dienen zur Druckregelung und erlauben einen Rückschluss auf die Kräfte, die der Zylinder ausübt.

Fingerspitzengefühl: präzises Ausrichten aller Fingerglieder und flexibles Bewegen mit allen Freiheitsgraden.

1.2013 trends in automationKompass 12 – 13

Foto: Daimler AG

Darüber hinaus erweitert die Hand als Force-Feedback-System in der Produk-tion den Handlungsspielraum des Menschen. Dabei kann sie nicht nur der menschlichen Hand, sondern auch einer künstlichen Hand aus Silikon ange-zogen werden und dient zugleich als Bedienerinter face und Roboterhand. Die Information fl iesst hierbei sowohl vom Menschen zur Maschine als auch von der Maschine zum Menschen. Der Bedienerist somit bei der Fernmanipulationnicht länger nur auf seine optische

und akustische Wahrnehmung ange-wiesen, er kann tatsächlich Formen und Widerstände oder Krafteinfl üsse fühlen.

Im Alltag starkIm Bereich der Rehabilitation kann die ExoHand in Zukunft als so genannte aktive Handorthese dienen – ein medi-zinisches Hilfsmittel, das Gliedmassen stabilisiert, entlastet oder führt. Die aktive Handorthese unterstützt Schlag-anfallpatienten mit Lähmungserschei-nungen dabei, die gestörte Verbindung

Jahren. Ähnlich wie beim Tennis beweg ten Spieler damals mithilfe eines Joysticks einen Balken innerhalb eines Bildschirms auf und ab, um einen Ball abzuwehren und ihn zurück zum Kontrahenten zu spielen. Für CogniGame setzten die Entwickler das virtuelle Spielgesche-hen auf ein reales Spielfeld um, das aus Komponenten von Festo aufgebaut ist. Das Besondere bei CogniGame: Ein Spieler steuert seinen Schläger mittels Brain Computer Interface alleine durch die Kraft seiner Gedanken. Hierfür misst

Das Herz der neuen Bedienkonzepte: die Software als Kommunikationskanal zwischen Mensch und Maschine.

das Brain Computer Interface Span-nungsschwankungen auf der Kopfober-fl äche über angebrachte Elektroden.

Mit Köpfchen bewegenFür das Spiel entwickelte Festo mit CogniWare eigens eine Softwarelösung, die das Steuern des Schlägers mit Gedanken und Biosignalen ermöglicht. CogniWare stellt dabei die Kommuni-kation zwischen Gehirn und Hardware her, ohne dass der Anwender mittels Sprache oder Eingabegeräten interagie-ren muss. So werden über das Brain Computer Interface und CogniWare die Gehirnmuster des Spielers erfasst, verarbeitet und von der Software an die Hardware geleitet.

Für CogniGame verwendeten die Ent-wickler von Festo ein am Markt erhält-li-ches Brain Computer Interface, das über

vom Gehirn zur Hand wieder zu erneu-ern. Dabei erkennt ein Brain Computer Interface die direkt am Kopf gemessenen Elektroenzephalografi eSignale (EEG) und somit den Wunsch des Patienten,die Hand zu öffnen oder zu schliessen. Die ExoHand mit Brain Computer Inter-face führt die Bewegung aus. So entsteht ein Trainingseffekt, der im Laufe der Zeit dazu führt, dass Patienten ihre Hand auch wieder ohne technische Unterstüt-zung bewegen.

Kraft der GedankenDas Brain Computer Interface verkörpert die nächste Generation der Mensch-Technik-Schnittstellen. Wie ein gedanken- gesteuertes Bedienkonzept in der Praxis heute schon funktioniert, zeigt Festo am neuen CogniGame. Hierbei handelt es sich um die Neuinterpretation eines bekannten Videospiels aus den 1970er-

CogniGame: Steuern durch Gedankenkraft per Brain Computer Interface und konventionelle Bedienung mit Muskelkraft am Hebelarm (oben).

Training von Gehirn und Muskeln: ExoHand in Kombination mit einem Brain Computer Interface (unten links).

Denkbares Szenario der Zukunft: Steuerung von Maschinen per Gedanken (unten rechts).

14 Signalelektroden und zwei Referenz-elektroden verfügt und mit 128 Samples pro Sekunde die Gehirnsignale erfasst. Anschliessend werden die Signale gefiltert und an die Software geleitet. Die Bedienung des Brain Computer Interface ermöglicht die Messung des so genann-ten Mu-Rhythmus, den das Gehirnareal des motorisch-sensorischen Kortex er-zeugt. Der Mu-Rhythmus tritt in Verbin-dung mit einer körperlichen Bewegung und sogar der blossen Vorstellung an diese auf. Es genügt also, sich die Bewegung einer Hand vorzustellen, um die Hardware in ihre Richtung fahren zu lassen.

Die Zukunft wird interaktivWie die ExoHand und CogniGame zeigen, eröffnet die Interaktion von Mensch und Technik in Zukunft ungeahnte Möglich-keiten. In der Industrie können Bediener

hochflexibel Arbeiten übernehmen, die heute noch mühsam per menschlicher Hand ausgeführt werden müssen.

Mit Feingefühl ferngesteuerte Roboter erlauben es nicht nur, über grosse Ent-fernungen hochpräzise zu arbeiten, sie lassen den Menschen sogar spüren, was und wie der Roboter greift. Der direkte Brückenschlag zwischen menschlichem Gehirn und zu steuernder Hardware macht aus Mensch und Maschine Partner für eine Zukunft, die sich bis vor wenigen Jahren nur Forscher und Science-Fiction-Autoren vorstellen konnten.

www.festo.de/bionic


Foto: Daimler AG

gewinnen sie an Bedeutung beispiels-weise hinsichtlich der Miniaturisierung von Probemengen. So gibt es derzeit „in der Diagnostik den Trend, auf vor-gefertigten Trägern eine Laborfunktion abzubilden“, sagt Jens-Heiko Adolph, Leiter ISM Electronic, Assembly, Solar, Display bei Festo. „Diese Funktionenwerden auch Lab-on-a-Chip-Anwendungen

Mikrosystemtechnik gehört die Zukunft

Ganz klein, ganz grossNur klein zu sein, genügt bei weitem nicht. Mikrosysteme müssen sehen, hören oder fühlen können, Entscheidungen treffen und die richtigen Prozesse in die Wege leiten. Grosse Aufgaben für die kleinen Wunder der Technik.

Ohne dass es uns bewusst ist, bestimmen immer mehr Mikro-systeme Beruf und Alltag. Sie arbeiten unerkannt als

„Gleichgewichtsorgan“ im Computer, als intelligente Kombination aus Sensor, Pro-zessor und Aktor im Airbag oder beispielsweise in Form eines intelligen-ten Greifers mit Minikamera in der Automation. Die Mikrosystemtechnik ist daher auch ein expandierender Wirtschaftsbereich, den Experten mit zweistelligen Zuwachsraten bewerten. Das Marktforschungsunternehmen Prognos geht davon aus, dass allein in Deutschland die Umsätze mit Mikro-systemtechnik von 82 Mrd. Euro im Jahr 2009 auf 245 Mrd. Euro im Jahr 2020 ansteigen. Mikrosystemtechnik gibt wichtige Impulse für den Maschinen- und Anlagenbau, die Elektroindustrie, den Automobilbau, die Informations- und Kommunikationstechnik sowie die Bio- und Medizin technik.

Subsysteme entscheiden selbstAuf kleinstem Raum integriert die Mikro-systemtechnik Sensorik, Aktorik und Prozessorik zu intelligenten Komplett -systemen. Mikrosystemtechnik bedeutet demzufolge nicht nur eine reine Verklei-nerung der Bauteile, sondern auch ein regelrechtes „Bildungsprogramm“ für Subsysteme. Ein intelligenter Greifer der Mikrosystemtechnik ist nicht mehr Befehlsempfänger einer SPS, er kann unabhängig von ihr – ohne den Umweg über einen zusätzlichen Rechner – Teile erkennen, sie nach Grösse, Bauart und Qualität unterscheiden, greifen und je nach Prozessart an unterschied-liche Abnehmer weiterleiten. Neben dem geringeren Gewicht und einem reduzierten Energiebedarf verfügt ein intelligenter Mikrosystemtechnik-Greifer aufgrund der verkürzten Informations-wege über schnellere Reaktionszeiten.

Labor im ScheckkartenformatEine wichtige Rolle spielen Mikrosys-teme heute insbesondere in der Medizin-technik und Laborautomation. Dort

Die VEMA Piezo-Ventilinsel steht im Bereich Liquid Handling für eine präzise Druckregelung und damit auch für eine exakte Dosierung.

Nachgefragt

trends in automation: Welchen Stellenwert besitzt die Mikrosys-temtechnik heute für die Forschung und warum ist die Zusammenar-beit in Netzwerken so wichtig?

Dr. Volker Nestle: Die Zeit der grossen Forschungsförderprogramme für die Mikrosystemtechnik ist zwar vorbei, aber aktuelle Trends in der Automati-sierung wie z. B. „Smart & Intuitive“ oder „Systems of Systems“ haben ohne den konsequenten Einsatz der Mikrosystemtechnik keine Chance auf Erfolg. Daher werden wir in Zukunft noch stärker das Ziel einer wirtschaft-lichen Produktion von Mikrosystemen in kleinen Stückzahlen verfolgen. Dies ist ohne eine exzellente Vernet-zung nicht zu schaffen, weshalb wir uns intensiv in Technologieclustern und -netzwerken engagieren.

Dr. Volker Nestle, Leiter Research Microsystems, Festo

genannt. Hierbei muss die gesamte Fluidik, inklusive der Behälter, Pumpen und Sensoren, auf einen Träger in Scheckkartenformat passen“, beschreibt der Mikrosystemtechnik-Experte das Bei-spiel der medizintechnischen Kleinstbau-weise. Das miniaturisierte Endprodukt fordert ebensolche Montageprozesse, die sich vom Pick&Place über Kunst-stoffschweissen bis hin zu Dosierein-heiten im Nanoliterbereich erstrecken.

Erfolg auf engstem RaumDen Trend zur Miniaturisierung hat Festo früh erkannt und durch eine kon tinuier-liche Verkleinerung unter anderem von Ventilinseln weiter vorangetrieben. Mini-aturventilinseln ermöglichen das Ansteu-ern selbst kleinster Antriebe auf engstem Raum und sogar die Installation auf bewegten Komponenten. Einen wesentli-chen Beitrag leisten hierzu kleinbauende Piezoventile. Sie bieten eine dreimal höhere volumenspezifi sche Leistung als herkömmliche Ventile gleicher Bauart.

Festo gibt sich aber mit innovativer Dosierventil-Technologie nicht zufrieden und denkt über die Grenzen des derzeit Machbaren hinaus. So engagiert sich das Unternehmen im Projekt KonKaMis des Spitzenclusters MicroTEC Südwest. Das Ziel von KonKaMis ist die Entwick-lung einer konfi gurierbaren Kamera für Mikrosysteme, die z. B. hochdynamische Befüllvorgänge kleinster Volumina in verschiedenen Applikationen der Labor-

automatisierung überwachen kann. Für das bereits beantragte Folgeprojekt INSERO3D liefert KonKaMis die Grund-lagen für den Aufbau einer miniaturisier-ten 3D-Kamera, die erstmals eine direkte Orientierung von Servicerobotern im Raum ermöglicht und damit neue Dimen-sionen in der Mensch-Technik-Interaktion erschliesst.

Mini, gross im KommenDass der Mikrosystemtechnik und mit ihr auch der Mikropneumatik in weiten Bereichen der Automatisierung die Zukunft gehört, liegt für Dr. Volker Nestle, Leiter Research Microsystems, Festo, auf der Hand. Er erwartet, dass Mikropneu-matik und Mikrosystemtechnik auf grund ihres Innovationspotenzials auch in Zukunft wesentlich dazu beitragen wer den, die Wettbewerbsfähigkeit am Technologie-standort Deutschland aus zubauen.

www.microtec-suedwest.de www.pronto-konkamis.de

Klein, aber mit grosser Wirkung: Zündkapseln (links) lösen Airbags wie hier den Frontairbag des neuen Volvo 40 aus, der Fussgänger beim Aufprall schützt. Foto: Volvo Car Corporation


Foto: EdStock / iStockphoto

Dinge lernen denkenOb im Privatleben, im Beruf oder in der industriellen Fertigung, die Welt der Dinge wird intelligent. Viele Experten gehen davon aus, dass in naher Zukunft intelligente Maschinen zu einem der wichtigsten Gebiete in Wissenschaft und Technik werden. Was heute noch Prototyp ist, legt den Grundstein für die Produktion der Zukunft. Doch ist Intelligenz drin, wo Intelligenz draufsteht? Und wie sehen Produkte und Prozesse der Zukunft aus?

Intelligente Produkte und Prozesse

Foto: KAW

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A Industries and inc.

Foto: BM

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Foto: BM

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Dinge lernen denken

1.2013 trends in automationImpulse 18 – 19

Intelligente Logistik: Das digitale Produktgedächtnis macht den Warenfl uss sicher und schnell.

Der Visionär Steve Jobs (1955-2011) und Apple haben vor fünf Jahren mit dem iPhone den Smartphone-Boom entfacht. Heute vernetzen sich Smartphones auf intelligente Weise mit der Haussteuerung, mit Fahrzeugen oder Maschinen und Anlagen.

HIRO: Der humanoide Roboter greift auf bestehendes Wissen zurück und zieht Schluss-folgerungen für neue Problemstellungen.

Die Autobranche arbeitet schon lange daran, Fahrer, Fahrzeug und Umwelt intelligent zu vernetzen. Auch beim BMW i8 Concept beispielsweise spielt die Einbindung von Smartphone und Internet eine bedeutende Rolle.

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Noch vor wenigen Jahren war ein Fahrzeug ein Fahrzeug und ein Mobiltelefon ein Gerät zum Tele-fonieren von unterwegs. Heute

ist ein Auto ein hochkomplexes Trans-portmittel, das mit dem Fahrer „kommu-niziert“ und mit zahlreichen Assistenz-systemen das Fahren komfortabler und sicherer macht. Ein Mobiltelefon ist heu-te „smart“, es kann navigieren, in Sekun-denschnelle Informationen bereitstellen über Restaurants und Einkaufsmöglich-keiten in der Umgebung und das Ganze auf Basis der erlernten Verhaltensmuster seines Besitzers. Und was bringt die Zu-kunft? Experten glauben fest daran, dass beispielsweise in nicht allzu ferner Zu-kunft die Jacke für Senioren unterschied-lichste Körperfunktionen registriert und im Notfall den Rettungsdienst alarmiert. Dasselbe gilt für Kühlschränke, die eigenständig Milch und Butter nachkau-fen, oder Waschmaschinen, die genau dann waschen, wenn der Strom gerade günstig ist. Die industrielle Produktion soll über das so genannte „Internet der Dinge“ komplexe Netzwerke bilden, in denen das Rohmaterial mit der verar-beitenden Anlage kommuniziert und ihr mitteilt, was sie aus ihm machen soll.

Dinge, die denkenKönnen Dinge überhaupt intelligent sein? Ist beispielsweise ein autonomes industrielles Vision System mit einge-bautem Mini-Rechner, das selbst kom-plexe Muster erkennen und auswerten kann, intelligent? Philosophen versu-chen seit Jahrhunderten das Phänomen der Intelligenz im Allgemeinen und Wissenschaftler die Intelligenz des Menschen im Besonderen zu begreifen. An der Komplexität und den Fähigkeiten des menschlichen Gehirns gemessen, kann man heute keine Maschine als

intelligent bezeichnen. Verglichen mit einer Dampfmaschine in der industriellen Revolution, bezeichnen wir einen Ro-boter in der Automobilherstellung, der eine Unzahl menschlicher Handgriffe ersetzt, aber zu Recht als intelligent.Er kann unterschiedliche Werkteile erkennen, Entscheidungen bezüglich deren Bearbeitung treffen und die notwendigen Arbeitsschritte eigen-ständig durchführen.

Schwache KI vs starke KIEinen praktikablen Ansatz, die Intel-ligenz in Dingen greifbar zu machen, liefert seit den fünfziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts die Diskussionum die so genannte „Künstliche Intel-ligenz (KI). John R. Searle, Professor für Philosophie an der Berkeley University, unterschied als erster die so genannte „schwache KI“ von der „starken KI“. Er befreite so die Maschinen von dem bis

heute unerfüllten Anspruch, über ein Bewusstsein verfügen zu müssen, um als intelligent zu gelten. Schwache KI bedeutet nach Searle die Simulation menschlicher Intelligenz, die versucht, Probleme zu lösen und Anwendungen durchzuführen. Sie ahmt intelligentes Verhalten mittels Mathematik und Informatik nach. Der starken KI gehtes hingegen um das Schaffen von Bewusstsein und echtem Verstand,d.h. die Form der künstlichen Intel-ligenz, die die gleichen intellektuellen Fertigkeiten wie der Mensch hat oder ihn sogar übertrifft.

Der denkende RoboterLosgelöst von dem Anspruch auf echtes Bewusstsein lassen sich Maschinen, die selbstständig Aufgaben ausführen, also guten Gewissens als intelligent bezeich-nen. Ein Highlight intelligenter Maschinenist der am Tokyo Institute of Technology

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unter Leitung von Professor Osamu Hasegawa entwickelte Roboter Hiro (Human Interactive Robot). Auf Basis des Algorithmus SOINN (Self-Organizing Incremental Neural Network) nimmt er Befehle auf, sammelt die nötigen Daten und Informationen, um die Befehle später auszuführen. Wenn Hiro nicht weiter weiss, fragt er nach. Entschei-dend ist dabei, dass der Roboter alle neuen Informationen für den späteren Gebrauch abspeichert und Schlussfolge-rungen für neue Problemstellungen ziehen kann. Der Roboter entwickelt sich so selbst weiter, um Aufgaben zu lösen, für die er ursprünglich nicht program-miert war. Hasegawa hofft, dass SOINN eines Tages auch praktisch zum Einsatz kommt, etwa bei der Kontrolle von Ampelsystemen. Mithilfe der Analyse öffentlicher Überwachungsgeräte und von Unfallberichten könnten so bei-spielsweise Staus abgebaut werden.

Die intelligente BoxMit dem inBin haben das Fraunhofer IML und der Lehrstuhl für Förder- und Lager-wesen der TU Dortmund den ersten intelligenten Behälter entwickelt. inBin kommuniziert mit Menschen und Maschinen, trifft selbstständig Ent-scheidungen, überwacht seine Umge-bungsbedingungen und steuert Lo-gistikprozesse. Mittels so genannter invertierter Lichtschranken lokalisiert der intelligente Behälter seine Position und erfasst per integrierter Sensorik wichtige Umgebungsparameter wie beispielsweise die Lufttemperatur.So kann ein inBin entscheiden, ob er sich in einem komplexen Lagersystem mit unterschiedlichen Klimazonen am richtigen Ort befi ndet. Was den intelligenten Behälter darüber hinaus so besonders macht, ist nicht nur seine Fähigkeit, mit anderen inBins zu kommunizieren, um den Logistikprozess

zu optimieren, sondern auch direkt Kontakt mit Menschen aufzunehmen. Damit schafft der intelligente Behälter die Verbindung zwischen dem Men-schen und dem Internet der Dinge.

Das Internet der DingeBald werden mehr Dinge im Internet sein als Menschen, prognostizieren Zukunftsforscher. Ganze Anlagen kommunizieren dann über ihre physi-schen Grenzen hinaus. Gelingen soll dies mittels des so genannten „Internet der Dinge“. Ein Meilenstein in dieser Entwicklung wurde erst im Juni dieses Jahres gesetzt. Für die meisten Men-schen unbemerkt hatten die grossen Web-Konzerne auf das Internet-Proto-koll Version 6 umgestellt und damit die Zahl der verfügbaren Web-Adressen von 4,3 Milliarden auf 340 Sextillionen (Sextillion = eine Ziffer mit 36 Nullen) erhöht. Damit können nicht nur Handys

Künstliche Intelligenz

Die Künstliche Intelligenz (KI) beschäftigt sich mit der Frage, wie intelligentes Verhalten automatisiert werden kann. Wissenschaftler tun sich allerdings schwer mit einer eindeutigen Begriffsabgrenzung, da schon für den Begriff „Intelligenz“ keine eindeutige Defi nition existiert. In der Praxis von Forschung und Entwicklung versteht man unter KI eine Form von Intelligenz mit menschenähnlichen Zügen schaffen. Beispiele sind Computer, die eigen-

ständig Lösungen für Probleme fi nden. Der Begriff der Künstlichen Intelligenz wird jedoch auch in vielen Fällen für eine vorgetäuschte, ver-meintliche Intelligenz herangezogen, unter anderem für Computerspiele, die mittels einfacher Programme intelligente Verhaltensmuster nachahmen.

inBin: Der intelligente Behälter ist in der Lage, den gesamten Kommissioniervorgang zu leiten und zu kontrollieren.


Nachgefragt trends in automation:

Wie sieht in Ihren Augen die Produktion der Zukunft aus?

Dr. Peter Post: Die Zukunft der Pro-duktion sehe ich verbunden mit erheb-lichen Anforderungen an Flexibilität und Adaptivität. Spezifi sche Produktionsanlagen werden heute mit einem enormen Aufwand aufgebaut und eingerichtet, bis sie dann den Anforde-rungen optimal genügen. Wenn sichetwas am Produkt verändert, muss man Teile der Anlage komplett neu konzipieren und umbauen. Ich stelle mir vor, dass in Zukunft Komponenten in Produktionsanlagen integriert wer-den, die sich auf intelligente Art und Weise selbst vernetzen, mit einemMinimalaufwand selbst konfi gurierenund den unterschiedlichen Anforderun-gen an Fertigungsaufträge auf selbst-steuernde Weise gerecht werden. Dadurch bekommen wir maximaleFlexibilität.

trends in automation: Die Produk-tionsanlage der Zukunft verfügt über dezentrale Intelligenz?

Dr. Peter Post: Genau. Dezentrale Intelligenz heisst für die Produktion der Zukunft, dass Aufgaben, die heute noch der zentrale Leitrechner innehat, von der Komponente übernommen werden. So könnte all das, was zur Steuerung eines einzelnen Teilauftrags erforderlich ist, in der Kleinsteuerung vor Ort von der Komponente durchge-führt werden.

Lesen Sie das ganze Interview auf www.festo.com/forschung

Dr. Peter Post, Leiter Corporate Research and Programme Strategy, Festo

und Computer, sondern auch Autos, Transportcontainer, Kleidungsstücke und Maschinen mit eigenen Web-Adres-sen ausgestattet werden. Hans Vest-berg, Vorstandschef des weltweiten grössten Telekommunikationsausrüsters Ericsson, geht davon aus, dass bereits im Jahr 2020 bis zu 50 Milliarden Geräte miteinander vernetzt sein werden – wie beispielsweise Autos. Sensoren in einem Fahrzeug stellen fest, wenn die Fahrbahn vereist ist, und geben diese Warnung an die nachfolgenden Autos weiter. Prof. Wahlster, Chef des Deut-schen Forschungszentrums für Künst-liche Intelligenz, rechnet mit einer Serienreife in zwei bis drei Jahren. (Lesen Sie mehr zum Thema im Inter-view auf S. 8)

Das digitale ProduktgedächtnisIn der Industrie werden in Zukunft auf Grundlage integrierter Informations-technologie die internen Zustände von Geräten, Materialien, Gegenständen und Umgebungen erfasst und in Verbindung mit den realen Zuständen industrieller Prozesse gebracht.

Das zu bearbeitende Material teilt beispielsweise mittels RFID der je-weiligen Maschine mit, welche Arbeits-schritte bereits durchgeführt wurden und welche noch ausstehen. Maschinen erkennen das individuelle Produkt, führen gegebenenfalls selbsttätig Werkzeugwechsel und erforderliche Arbeitsschritte durch. Das Produkt-gedächtnis dient gleichzeitig der lebens-langen Dokumentation.

Grosse Chancen liegen auch in der Logistik. Miteinander vernetzte Roboter holen Produkte aus den Regalen. Und mithilfe von „Smart Labels“ kann in Zukunft der gesamte Lebenszyklus eines Produktes nachverfolgt werden –jederzeit, vom Produzenten über den Logistiker und den Händler bis zum Endkunden. Das Digitale Produktge-dächtnis macht den Warenfl uss sicher und schnell.

Die vierte Industrielle RevolutionFür viele Experten steht fest: Die Wirt-schaft steht an der Schwelle zur vierten Industriellen Revolution, auch Industrie

Intelligente Textilien: Gewebe mit integriertem Elektronikbauteil (LED) und mit eingewobenen isolierten elektrischen Leitern. Möglicher Einsatz in Schutzbekleidungen mit Signalmeldung.

Foto: ITV Denkendorf, Forschungsbereich Smart Textiles

Fotos: DFKI GmbH

4.0 genannt. Hierunter versteht man den Wechsel vom heutigen Verständnis der Produktion hin zu einer internetbasiertenFertigung, bei der die Ausgangsmateria-lien die Eigenschaften des künftigen Produkts beinhalten. Produkte regeln ihre eigenen Herstellungsprozesse, Rohlinge schicken der Fabrikanlage per Funk ihren Fertigungsplan – sie werden so zu aktiven Steuerungskomponenten. Die intelligente Produktion der Zukunft erhöht demnach die Geschwindigkeit von industriellen Prozessen deutlich. Arbeitsabläufe werden immer fl exibler, organisieren sich selbst und sorgen aus eigenem Antrieb für Änderungen, Wartungsarbeiten und eine kontinuier-liche Optimierung.

Industrie 4.0 verspricht intelligente Produktion für höchste Flexibilität. Bis zur realen Umsetzung liegt vor Wissen-schaft und Automatisierungsindustrie noch ein weiter und spannender Weg. Unternehmen aus unterschiedlichsten Branchen, Forschungsinstitute und Spezialisten der verschiedensten Fachkreise arbeiten zusammen und

treiben die Entwicklung voran. Dochwo steht der Mensch auf dem Weg zur intelligenten Produktion? Wie werden sich seine Aufgaben in Zukunft verän-dern? Quo vadis homo faber – schaffen-der Mensch? trends in automation hält Sie darüber auf dem Laufenden.

Im Schwarm vernetzt

Zusammen ist man nicht nur stärker, gemeinsam ist man auch intelligenter. Das zeigt eindrucksvoll die Schwarm-intelligenz. Ihre Vorbilder liegen in der Natur, wie beispielsweise Fisch- und Vogelschwärme und der Ameisenstaat. Während eine einzelne Ameise nur über ein geringes Mass an Intelligenz verfügt, löst die Gemeinschaft der Insekten komplexe Herausforderungen sehr intelligent. Wie sich Schwarmintelligenz heute schon durch den Menschen erzeugen lässt, zeigen die AquaJellies von Festo. Die künstlichen, autonomen Quallen mit elektrischem Antrieb verfügen über eine intelligente, adaptive Mechanik, die Schwarmverhalten aufweist. Ausge-stattet mit kommunikativen Fähigkeiten agieren AquaJellies im Schwarm als höher entwickeltes, selbststeuerndes System.

www.festo.com/de/aquajelly

AquaJellies von Festo: künstliche Quallen mit Schwarmintelligenz.

Zukunftsvision für Stadtautos: Das EO smart connecting car ist extrem beweglich, verändert seine Form und passt sich der aktuellen Verkehrssituation an.


Foto: Lesley Magno / gettyimages

In der Mitte liegt die Kraft

China befi ndet sich im Wandel: Das einstige Billig-lohnland setzt mit grossen Schritten an zum Sprung ins Hightech-Zeitalter. Besonders die Automatisierungs- und Automobilindustrie profi tieren vom Reich der Mitte als bedeutender Absatzmarkt. Trotz rückläufi ger Wachstumszahlen bleibt der „Rote Drache“ im Reichder Mitte auf Kurs.

China: Volksrepublik und Wirtschaftsnation

Glücksbringend: Drachen-Marionette beim traditionellen chinesischen Neujahrsfest.

1.2013 trends in automationSynergien 24 – 25

Der Drache ist in China ein machtvolles, aber gutes Wesen. Er trägt die Wünsche und Hoffnungen der Menschen in den Himmel und bringt göttlichen Segen zurück. Mit den Ungeheuern der westlichen

Sagenwelt hat er rein gar nichts zu tun. Der „Rote Drache“ ist Spiegelbild der Natur eines Landes, das gegensätzlicher kaum sein könnte. In alten Mythen und Legenden lebten in China Land-, Luft- und Wasserdrachen von den westlichen Weiten der Wüste Gobi über die Berge des Himalaya bis hin zu den Flüssen und Küsten im Osten. Ein nationales Symbol wäre kein solches, würde sich nicht auch die Bevölkerung mit ihm und seinen Eigenschaften identifi zieren.

Raum für WachstumKraftvoll ist das Land alleine schon angesichts seiner schieren Grösse. Mit 9,6 Millionen Quadratkilometern fast so gross wie Europa (10,2 Mio. Quadratkilometer), übersteigt Chinas Einwohnerzahl von 1,3 Milliarden die Europas um rund 560 Millionen. Die Unterschiede in der Bevölkerungsdichte zwischen Land und Stadt sind enorm. In der nordchinesischen Tiefebene konzentrieren sich hunderte Millionen Menschen auf engstem Raum. Grosse Teile des Landes, wie die weitläu-fi gen Hochgebirge im Westen, der Transhimalaya oder die Wüste Gobi, sind hingegen fast menschenleer.

Selbstbewusst und visionärAus dem politischen Zusammenspiel von sozialistischem Wertesystem und einer Marktwirtschaft mit neoliberalen Zügen bricht seit Jahren eine beeindruckende Dynamik hervor. Daran werden auch mahnende Stimmen kaum etwas ändern, die aufgrund eines zu erwartenden Rückgangs des Wirt-schaftswachstums von bislang durchschnittlich 10 Prozent auf 7,8 Prozent im ersten Halbjahr 2012 lauter werden. China hat sich in den zurückliegenden Jahren als einer der wichtigs-ten Wachstumsmärkte weltweit behauptet. Die Triebfeder für den Aufschwung des Roten Drachens liegt in dessen selbst-bewusstem Wesen begründet, das auf rund 5000 Jahre Hoch-kultur zurückblicken kann. Die visionäre Kraft und damit auch das globale Selbstverständnis des Landes zeigen sich bei-spielhaft in der für das Jahr 2020 geplanten ersten eigenen bemannten Raumstation.

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Wirtschaft im WandelSo stellt sich für Experten nicht die Frage, ob China zur grössten Wirtschaftsnation der Welt aufsteigen wird, sondern wann. Im globalen Ranking belegt das Land derzeit Platz zwei, hinter den USA und vor Japan, Deutschland, Frankreich und Grossbritannien. War China in den ersten Jahren seines wirtschaftlichen Aufstiegs noch als Billiglohnland für Hersteller aus dem Westen interessant, so mausert es sich mit steigendem Wohlstand in den Ballungszentren auch zu einem attraktiven Absatzmarkt. Die internationale Automobil-industrie verkauft heute in keinem Land der Welt mehr Autos als in China. Hierin zeigt sich eine Wende der chinesischen Wirtschaftsstrukturen, die laut Meinung internationaler Wirtschaftsgrössen starke Veränderungen nach sich ziehen wird. Gemeint ist der Wandel vom Billigproduzenten und ge- fürchteten Kopisten hin zur Hightech-Nation, die eigenständig neue Technologien vorantreibt. Nach Angaben des chinesi-schen Ministeriums für Wissenschaft und Technologie erreichte die Produktion der Hightech-Industrie 2011 einen neuen Rekordwert. Der Bruttoproduktionswert von schät-zungsweise 60.000 Hightech-Unternehmen betrug rund 1,6 Billionen US-Dollar.

Nachgefragt

trends in automation: Wohin geht die Reise für die fertigende Industrie in China?

JJ Chen: Die Volksrepublik China hat jetzt schon den grössten Inlandsmarkt, die grösste fertigende Industrie-leistung, auch den grössten Automotive Markt und damit in den kommenden Jahren in Summe auch den grössten Markt für Automatisierungstechnik. Die fertigende In- dustrie in China orientiert sich immer mehr an inter- nationalen Qualitätsstandards. Hier geht der Trend in den Fabriken nun eindeutig weg von der Handarbeit in Richtung automatisierter Fertigungsprozesse. Gleich-zeitig gewinnen Energieeffizienz, Umweltschutz und Arbeitssicherheit zunehmend an Bedeutung.

trends in automation: Welche Rolle spielt die Nähe zu den Kunden auf dem chinesischen Markt? JJ Chen: Eine sehr grosse. Kunden in China erwarten Topqualität „Made by Festo“ mit garantierter Lieferfähig-keit innerhalb eines Tages zu Preisen, die bei den lokalen Marktgegebenheiten wettbewerbsfähig sind. Genau wie in Europa. Noch wichtiger ist es, über Ingenieure zu ver-fügen, die die Landessprache sprechen, um die genauen Bedürfnisse der einzelnen Kunden zu verstehen. So wird Festo in der Lage sein, auf die jeweiligen Aufgabenstel-lungen der Kunden zugeschnittene Lösungen anzubieten.

JJ Chen, Geschäftsführer Festo Greater China

Rund 1800 Festo Mitarbeiter arbeiten in Produk-tion, Logistik und den 42 eigenen Verkaufs-und Servicezentren in allen Landesteilen Chinas.


Produktion vor OrtFür führende Wirtschaftsnationen wie Deutschland sind die wirtschaftlichen Bande zu China heute untrennbar. Deutsche Maschinenbauer setzten im Jahr 2011 laut dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer VDMA rund 19 Milliarden Euro in der Volksrepublik ab. Laut einer Studie des DIHK gilt das Land nach wie vor als gefragtester Industrie-standort der deutschen Industrie. Heute arbeiten mehr als 200.000 Mitarbeiter in 5000 deutschen Unternehmen am Standort China. Darin zeigt sich der enorm hohe und stetig wachsende Bedarf an Automatisierungstechnik. So erwirt-schaftet auch Festo heute zehn Prozent seines Gesamtumsatzes mit insgesamt 1800 Mitarbeitern im Reich der Mitte. Um weiter- hin das Ziel von 20 Prozent jährlichem Wachstum in China zu erreichen, wurde im Mai dieses Jahres am Produktionsstand-ort Jinan eine rund 20 Millionen teure Werkserweiterung eingeweiht. Aus Sicht des Vorstandsvorsitzenden der Festo AG, Dr. Eberhard Veit, ist damit die regionale Marktversorgung in China für die nächsten Jahre gesichert.

In anderen Dimensionen bewegen sich deutsche Grossunter-nehmen wie Volkswagen und Siemens. VW setzte im Jahr 2011 rund 2,26 Millionen Autos in der Volksrepublik ab und verfügt landesweit über rund 46.000 Mitarbeiter. Siemens steht mit 29.000 Mitarbeitern auf Platz zwei der grössten deutschen Arbeitgeber. Der Weltkonzern hat erkannt, wie wichtig für ein langfristig erfolgreiches Arbeiten in China das Engagement über die reine Produktion hinaus ist. Siemens unterhält 16 Forschungszentren im Reich der Mitte.

Erfolg durch FachkräfteVon welch grosser Bedeutung das Investment in die Aus- und Weiterbildung qualifizierter Fachkräfte im Land ist, hat auch Festo schon seit Jahren erkannt. Während über 90 Prozent der Unternehmen in China über Fachkräftemangel klagen, unterstützt Festo Didactic seit vielen Jahren internationale und asiatische Kunden bei der Mitarbeiterausbildung. Über 500 Bildungspartner, Universitäten und industrielle Trainings-zentren profitieren von dem Knowhow des Automatisierungsexperten. Eine besonders enge Zusammenarbeit besteht mit fünf Schlüsseluniversitäten. Festo investiert in diesen Partner-hochschulen in Infrastruktur für Studium, Forschung und

Der chinesische Minister für Industrie und Informationspolitik, Miao Wei (Mitte), zu Besuch auf der Hannover Messe bei Festo.

Tongji-Universität: Festo unterstützt das bildungspolitische Modellprojekt an der Chinesisch-Deutschen Hochschule für Angewandte Wissenschaften.

Festo Didactic in China: Kooperationen mit über 500 Bildungspartnern, Universitäten und industriellen Trainingszentren.

Metropolitan Solutions für Wasser/Abwasser: Wasserwerk in Nanjing, China – automatisiert mit Festo Technologie.

Customer Solutions: Kunden bekommen auch in China massgeschneiderte Lösungen für ihre Problemstellung.

„Der Trend geht zur Fertigung von der Region für die Region.“

Dr. Hong Zhou, Leiter Global Production Center, Jinan, Shanghai und APTC

Applikationsvoruntersuchungen. Umfangreiche Kooperatio-nen gibt es auch mit der renommierten Tongji-Universität in Shanghai, an der sich Festo schon seit 1985 engagiert.

Nicht zuletzt ist es der hohe Grad an gut ausgebildeten Ex- perten, auf den sich der Erfolg des Esslinger Unternehmens in China gründet. Darauf bauen erfolgreiche Projekte wie das Wasserwerk in der 6-Millionen-Metropole Nanjing auf, in der automatisierte Lösungen von Festo eine Million Menschen mit täglich 4,5 Millionen Kubikmeter sauberem Wasser versorgen. Denn wie viele andere Staaten der Welt hat auch China die Herausforderung erkannt, möglichst effizient mit der knappen Ressource Wasser umzugehen. Schon hunderte von Wasser- und Klärwerken wurden mit den Lösungen von Festo ausge-stattet. Sie helfen Anlagen effizienter zu machen.

Zählt man die Argumente, die für den anhaltenden Wachstums-kurs Chinas sprechen, zusammen, bleibt abzüglich einiger weniger kritischer Stimmen unterm Strich ein dickes Plus übrig. China wird kaum zu bremsen sein – und warum auch? Lernen konnten bisher nicht nur viele Menschen im Reich der Mitte vom Westen, auch der Westen hat viel von China gelernt und wird es auch in Zukunft tun.

Festo in China

Nächstes Jahr feiert die Landesgesellschaft in der Mil-lionenmetropole Shanghai ihr 20-jähriges Bestehen. Viel ist seit der Gründung geschehen. Seit Jahren investiert Festo in den Aufbau und die Erweiterung von Werken und in eine kundennahe Infrastruktur. 2005 wurde das Global Production Centre (GPC) in Shanghai gegründet. 2007 entstand in der Industriestadt Jinan – an der Schnellbahnstrecke zwischen Peking und Shanghai gelegen – aus der Übernahme der Firma Jinan Huaneng Pneumatic Company ( JPC) ein weiterer Produktions-standort. Genau hier hat Festo Anfang des Jahres mit einer traditionellen Feier neue Werkshallen eingeweiht, die nun sukzessive um weitere 26.000 m2 auf insgesamt 46.000 m2 erweitert werden. Zudem gehört das Werk in Jinan nun auch offiziell zu den weltweit 11 GPCs.

Fast zeitgleich erfolgte in Shanghai der Spatenstich zum Asia Pacific Technical Center (APTC). Mit dem Ausbau möchte Festo dem wachsenden Bedarf an massgeschnei- derten und kundenspezifischen Produkten und Lösungen in China gerecht werden. Aktuell beschäftigt Festo in China rund 1800 Mitarbeiter in Produktion, Logistik und den 42 eigenen Verkaufs- und Servicezentren in allen Landesteilen.

Dr. Eberhard Veit, Vorstandsvorsitzender der Festo AG, bei den Feierlichkeiten zur Werkserweiterung in Jinan.


Felgenprüfanlage mit einbaufertigem Handlingportal

Alufelgen, bitte zum Röntgen!Aluräder sollen nicht nur schick aussehen, sondern auch einen sicheren Fahrspass bieten. Eine vollautomatische Prüfanlage bringt sie daher schon vor dem Start auf Touren: Röntgenstrahlen durchleuchten die Gussteile auf kleinste Materialfehler – für den derzeit schnellsten Qualitäts-Check am Markt. Die hohe Durchsatzrate erzielt ein einbaufertiges Handlingportal.

Foto: Fraunhofer IIS


Die Radioskopie läuft auf Hoch-touren. Im Rhythmus weniger Sekunden öffnet und schliesst sich das schwere rechteckige

Schott. Dahinter verschwindet ein silbrig glänzender Prüfling nach dem anderen zum Röntgen. Bei den „Patienten“ han-delt es sich um unbearbeitete gegossene Aluräder. „Ob rasantes Beschleunigen oder dynamisches Kurvenfahren – was Sportwagenfahrer begeistert, setzt Aluräder extremen Belastungen aus. Deshalb sind Hersteller verpflichtet, eine 100-prozentige Prüfung durchzuführen. Bereits kleinste Lufteinschlüsse, Poren oder Fremdkörper im Aluguss können zum Brechen der Räder führen“, weiss Felix Richter. Der Ingenieur hat beim schwäbischen Automatisierungsspezia-listen Erhardt + Abt die „HeiDetect Wheel“ entwickelt: eine vollautoma tische Inline-Prüfanlage, die ihre Vorzüge vor allem in der Massenfertigung ausspielt. Herzstück der Anlage ist ein vom Fraun-hofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) entwickeltes Röntgenprüfsystem mit Detektor. Schnell und zuverlässig spürt seine leistungsfähige Bildverarbei-tung selbst minimale Giessfehler auf.

Rasantes HandlingFür das hohe Prozesstempo sorgt ein Handlingportal von Festo. Es transpor-tiert bis zu 140 Räder pro Stunde durch die Anlage. Realisiert wurde es nach den Vorgaben von Erhardt + Abt. „Die Anlage ist äusserst kompakt konzipiert. An man-chen Stellen beträgt der Abstand zum Gehäuse nur zwei bis drei Millimeter. Das erforderte höchste Präzision von Festo“, sagt Richter anerkennend. Festo lieferte das Portal einbaufertig an. Richters Team musste es nur noch mit den Schnittstellen sowie der Grundplatte der Anlage verbin-den und dann die strahlungssichere Stahl-Blei-Stahl-Kammer darüber montieren.

Noch bevor das Rad in die Anlage gelangt, liest eine vorgelagerte Station dessen technische Daten wie Durch-messer und Höhe über einen Barcode aus. Entsprechend der durchgegebenen Werte macht sich die Greifeinheit in der „Röntgenkabine“ startklar und fährt in die optimale Position. Sobald sich das Schott öffnet und das Alurad eingefahren ist, packt es der Greifer mithilfe seiner Anlegerollen. Für den perfekten Halt sorgt ein ADNM Mehrstellungszylinder:

Er passt das bewegliche, vordere Rollenpaar exakt an die Radgrösse an.Damit auch noch das kleinste Detail erfasst wird, drehen während des Rönt-gens zwei Servomotoren vom Typ EMMSdas Rad im Uhrzeigersinn um die Nabe. Eine harte NussInklusive eingespanntem Alurad bringt der Greifer bis zu 168 kg auf die Waage. „Die Portalkonstruktion mit der dafür nötigen Steifigkeit und Dynamik auszustatten, war schon eine harte Nuss. Vor allem, da die Betriebs-temperaturen je nach Jahreszeit und Durchsatz zwischen 15 und 60 Grad Celsius schwanken“, berichtet Wolfram Turnaus, Vertriebsingenieur bei Festo. Doch es gehört zu seinem Job, immer wieder neue Lösungen gemeinsam mit Kunden zu erarbeiten. Beispielsweise als es darum ging, eine leistungsstarke Dämpfung für das Schott zu finden. Denn kaum hat ein Alurad die Röntgen-kabine erreicht, saust bereits das 90 kg schwere Schott wie eine Falltür herunter. „Das Schliessen dauert nur 0,6 Sekun-den“, sagt Turnaus. Ein herkömmlicher Öldruck-Stossdämpfer oder ein servo-

Einsatzbereite Massarbeit: Erhardt + Abt musste nur noch das Handlingportal über definierte Schnittstellen mit der Greiferein-heit verbinden.

„Das Handlingportal wurde komplett einbaufertig geliefert. Dadurch konnten wir uns voll auf das Engineering und die Konstruktion der Prüfanlage konzentrieren.“Felix Richter, Konstrukteur Erhardt + Abt

Blitzschnelle Falltür: Das 90 kg schwere Schott schliesst in 0,6 Sekunden und wird im letzten Mo-ment durch einen Dämpfungsblock abgebremst.

gesteuerter Antrieb des Schotts kamen aufgrund der Kosten und des Wartungs-aufwands nicht in Frage.

Sanfte VollbremsungEbenso einfach wie effektiv arbeitet hingegen ein Dämpfungsblock: „Man muss sich das ähnlich einer Luftpumpe vorstellen: Der Dämpfungsblock hält immer ein gewisses Luftvolumen vor, sodass das Schott wie in ein Luftpolster und damit in eine Enddämpfung fällt“, erklärt Turnaus. Den Dämpfungsblock selbst steuert ein pneumatisches Ventil. In dem Moment, in dem sich das Schott

öffnet, entlüftet die Kammer für das „Frischluftpolster“ über ein zweites Ventil komplett. „Der Zylinder kann dadurch maximal schnell ausfahren und im letzten Moment eine sanfte Vollbrem-sung hinlegen“, ergänzt Felix Richter.

Ganze 6,2 Tonnen bringt die Anlage mit ihrer Stahl-Blei-Stahl-Aussenhülle auf die Waage. Damit keine Röntgen-strahlen beim Öffnen des Schotts entweichen, drosselt die Anlage die Röntgenspannung. Auf diese Weise erhöht sich die Lebensdauer der Rönt-genquelle beträchtlich; ausserdem entfällt so ein vorgelagertes Schleusen-system. Felix Richter ist mit dem Ergebnis hoch zufrieden: „Festo hielt uns nicht nur den Rücken für andere Aufgaben frei, sondern hat auch wesentlich dazu beigetragen, die derzeit schnellste Räderprüfanlage am Markt zu bauen.“

www.festo.com/catalog/egc www.festo.com/catalog/emms

is 1.13-01 | is 1.13-02Elektrische Achsen EGC | Motoren und Controller

www.festo.ch/trends

Landung im „Luftpolster“: Zwei angeflanschte Luftkammern sorgen dafür, dass das Schott sich schnell, aber sanft schliesst.

Nahtlose Übergabe: Ein Kettenförderer transportiert das Alurad direkt in den geöffneten Greifer, der es mit vier Anlegerollen für das Röntgen fixiert. (oben)

Durchdachte Dynamik: Sechs parallel geschaltete EGC-185er-Achsen sorgen für höchste Dynamik und Steifigkeit. (links unten)

Erhardt + Abt Automatisierungs-technik GmbH

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Schlüsselfertige Automations- anlagen für Kunden aus den Branchen Automotive, Medizin/Pharma, Lebensmittel und Kunst-stoff. Kernbereich: Montage- und Handhabungstechnik


Gesundheit griffbereitIn einem Krankenhaus in Kopenhagen spart das weltweit erste sterile vollautomatisierte Lager für Operationsbesteck den Einsatz von zehn Mannjahren. Elektrische Antriebe und Clean-Design-Komponenten sorgen für zuverlässige und reibungslose Abläufe.

Automatisierte Lagerhaltung von OP-Besteck

Foto: Martor KG

Gibotech A/S

Hollufgaardsvej 31DK-5260 Odense Swww.gibotech.dk

Tätigkeitsfeld:Entwicklung, Implementierung und Instandhaltung von In-dustrielösungen, Automation, Robotik und CNC-Anlagen

Die Chirurgenteams desKopenhagen er Krankenhauses stehen unter Druck. In täglich mehr als sechzig Operationen

muss jeder Handgriff sitzen. Neben Prä-zision spielt dabei auch Zeit eine wichtige Rolle. Gut, wenn das richtige Operations-instrument sekundenschnell greifbar ist. Doch das ist keine Selbstverständlichkeit, denn hinter jedem Instrumentenkorbsteht eine aufwän dige sterile Lagerhal-tung, die bislang einen hohen personellenEinsatz erforderte. Die IT-Spezialisten desKrankenhauses erkannten den immensen fi nanziellen und zeitlichen Aufwand für die Bereitstell ung von Operationsinstru-menten – ganz zu schweigen von den teilweise fehlerhaft zusammengestellten Paketen für Operationsbestecke. Diese mussten bislang aufwändig nachgerüstet werden.

Weltweit einzigartigSind in der Industrie automatisierte Lagerhaltungssysteme gängige Praxis, war eine Anlage für die Reinigung und Bereitstellung von Operationsbesteck in einem Krankenhaus eine kleine Sensa-tion. „Aber die Anlage funktionierte vom ersten Tag an ohne Beanstandungen“, berichtet Lars Vinge, Produktionsleiter des dänischen Automatisierungsspezia- listen Gibotech. Das Unternehmen Gibo-tech installierte in nur zehn Tagen bei laufendem Betrieb in engen Kellerräumeneines Neubaus des Krankenhauses eine Anlage, die weltweit einmalig ist und Pilotcharakter fürs Gesundheitswesen besitzt.

Neue Ressourcen geöffnetDie neue Anlage entlastet das Kranken-hauspersonal davon, schwere Körbemit Operationsinstrumenten manuell handhaben zu müssen: Dazu zählen das Zusammenstellen, Reinigen, Sterili-sieren, Einlagern und die Entnahme für den geplanten Operationstermin. Die Anlage spart damit den Einsatz von zehn Mannjahren und legt neue Ressourcen frei, die das Krankenhaus für andere Investitionen sinnvoll nutzen kann. Das vollautomatische sterile Lagerhaus verfügt über 1900 Lagerplätze und 1800 Körbe, die alle mit RFID-Schildern versehen sind. Insgesamt verarbeitet das System täglich bis zu 100 Trans-aktionen. Jeder Korb hat eine Durch-laufzeit von fünf bis zehn Minuten.

Präzises HandlingDie Prozesse des Lagersystems wurden so einfach wie möglich gehalten, damit sowohl Investitions- als auch Wartungs-kosten überschaubar bleiben. Das Per-

sonal belädt dabei manuell Drahtkörbe mit den Operationsbestecken, die in Steril-Spülmaschinen gereinigt werden. Daraufhin schlagen Mitarbeiter die Besteckkörbe mit hygienischem Krepp-papier aus, das beim Sterilisationspro-zess im Autoclaven nicht beeinträchtigtwird. Im nächsten Schritt erfolgt das Zusammenstellen von operationsspe-zifi schen Instrumentenbündeln, je nach Anforderung der Operationen des nächsten Tages. Die mit Markern wie Barcodes und RFID sowie Datenblät-tern versehenen Drahtkörbe gelangen danach in das Lagersystem. Automa-tische Handlingsysteme helfen den Mitarbeitern, am Folgetag die Lager-plätze anhand des Markers zu fi nden.

Kernstück der Handlingsysteme sindelektrische Achsen vom Typ EGC. Mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit verteilen sie die Drahtkörbe auf die1900 Lagerplätze des Regalsystems.An Stellen, an denen das OP-Besteck in die Nähe der Anlagenkomponenten gelangt, sind nach Reinraumklasse 8 zertifi zierte pneumatische CleanDesign-Komponenten vom Typ CRDSNUim Einsatz. CPX/MPA Ventilinseln wurdendezentral installiert und per Ethernet/IP mit Rockwell-Steuerungen verbunden.

Absoluter SpitzenwertEine echte Herausforderung für alle Antriebe ist die sehr reine und trockene Atmosphäre in der Anlage. „Aber damit hatten weder die pneumatischen noch die elektrischen Antriebe von Festo

Probleme“, betont Projektleiter Vinge. Ganz im Gegenteil: Die Anlagenverfüg-barkeit sollte bei 97 % liegen. „Aktuell erreichen wir sogar den Spitzenwert von 98,5 %“, berichtet Vinge und hofft, mit dieser Referenzanlage weitere Kranken-häuser auf der ganzen Welt gewinnen zu können. Schliesslich ist die Anlage eine messbare Kostendämpfung im Gesund-heitswesen, die nachhaltig wirkt.

www.gibotech.dk

www.festo.com/catalog/egc www.festo.com/catalog/crdsnu www.festo.com/catalog/cpx

is 1.13-01 | is 1.13-03Elektrische Achsen EGC | CPX-Terminal/CPI-System

www.festo.ch/trends

Kernstück der Handlingsysteme: elektrische Achsen vom Typ EGC mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit. (oben und rechts oben)

1900 Lagerplätze: genügend Freiraum für bis zu 100 Operationen am Tag.


Sonnenschutzsysteme effizient gepuffertDie Zeiten, als einheitlich graue Sonnenschutzsysteme die Fenster zierten, sind definitiv vorbei. Die e.Luterbach AG, Anlagenbauspezialist für die Lackierindustrie, hat eine neue Fertigungsstrasse für kundenspezifische Markisen realisiert. Ein Regalbediengerät, das zusammen mit Festo konstruiert wurde, macht die Anlage besonders effizient.

Regalbediengerät für Pulverbeschichtungsanlagen

Das RBG ist eine effi ziente Kostenbremse: Handlingaufwand und Fehlerquote in der Produk-tion werden minimiert.

W ir übernehmen gern Ver-antwortung.“ Geschäfts-führer Fabian Luccarini sieht die e.Luterbach AG

zunehmend als Generalunternehmen. Fest in der Schweizer Lackierindustrie verankert, wächst das Unternehmen seit der Gründung 1981 langsam – aber stetig. Dabei konzentrieren sie sich im Unterschied zu den Anfangszeiten heute nicht mehr ausschliesslich auf den Pulverbeschichtungsprozess. „Wir sehen die Pulverbeschichtung nicht isoliert, sondern kennen auch die vor- und nachgelagerten Prozesse.“

Farb-, schnitt- und terminoptimierte Produktion Auch die Stobag, Hersteller von Sonnen- und Wetterschutzsystemen, hat die Verantwortung für den Bau einer neuen Anlage an die e.Luterbach AG ausgela-gert. In der Fertigungsstrasse werden kundenspezifi sche Markisen produziert, Losgrösse ist 1. Dazu werden die Roh-profi le zuerst auf die gewünschte Grösse zugeschnitten, bevor sie anschliessend pulverbeschichtet werden. Um die Pro-zesse möglichst optimal zu gestalten, werden die Profi le zwischen diesen beiden Schritten in einem Puffersystem

zwischengelagert. Das Leitsystem steu-ert dabei die Produktion farb-, schnitt- und terminoptimiert.

Filigranes SystemFür die Bedienung des Puffersystems hat die e.Luterbach AG ein Regalbedien-gerät, kurz RBG, entwickelt. Dieses ist jeweils zwischen zwei Regalen platziert und kann vier Laufwagen mit diversen Profi len aufnehmen, um sie der Pulverbeschichtungsanlage zuzuführen. Die zwi-schengelagerten Profi le sind lediglich an feinen Drähten aufgehängt, was eine be-sondere Herausforderung darstellt. Die erste Lösung, die von einem Zulieferan-ten entwickelt und in Betrieb genommen wurde, bestand aus vielen Einzelkompo-nenten und war pneumatisch. Aufgrund des hohen Losbrechmoments war diese jedoch fehleranfällig, die hängenden Profi le gerieten zu sehr in Schwingung.

Kurze ReaktionszeitObwohl laufend versucht wurde, die eingebaute Lösung zu optimieren, führte das RBG häufi g zu Maschinenstillständen. Darum musste kurzfristig und schnellstmöglich eine Alternative gefun-den werden. Dafür hat die e.Luterbach AG auf die bewährte Partnerschaft mit

Das Regalbediengerät, kurz RBG, ist jeweils zwischen zwei Regalen platziert und kann vier Laufwagen mit diversen Profi len aufnehmen, um sie der Pulverbeschichtungsanlage zuzuführen.

Das optimierte Aluminiumprofi l der EGC-Achse ermöglicht eine maximale Steifi gkeit und Belastbarkeit der Antriebe.

Festo zurückgegriffen. Gemeinsam wurde in kürzester Zeit eine neue Lösung konstruiert. „Wir erwarten kurze Reak-tionszeit.“ Das heisst für Luccarini nicht, dass jeweils gleich eine Komplettlösung präsentiert werden muss, sondern dass rasch und unkompliziert danach gesucht wird. „Die Unterstützung von Festo war top“, freut er sich über die erfolgreiche Realisierung des Projekts.

Elektrische Lösung Die Neukonstruktion ist im Gegensatz zur Vorgängerlösung elektrisch, das System fährt somit wesentlich ruhiger. Gelöst wurde dies mit der elektrischen Achse EGC: Die Zahnriemenachse mit


Kugelumlaufführung in der Baugrösse 120 ist dabei 8,5 m lang. Deren optimier-tes Aluminiumprofil ermöglicht eine ma-ximale Steifigkeit und Belastbarkeit der Antriebe. Um das hohe Torsionsmoment beim Transport aufzunehmen, sind auf der Achse zudem zwei Schlitten montiert und mit einem Profil verbunden. Darauf sind der Führungszylinder DFM und ein von e.Luterbach vormontiertes Ausle-gesystem angebracht. Angetrieben wird das System vom Servomotor EMMS-AS.

Effiziente KostenbremseInsgesamt werden zwei solcher RBG mit je vier Achsen eingesetzt, wodurch Handlingaufwand und Fehlerquote in der Produktion minimiert werden. Die jeweils vier Laufwagen pro RBG werden mit einer Durchlaufzeit von drei Minuten ohne manuelles Eingreifen der Pulverbeschich-tungsanlage zugeführt. „Wir richten ein besonderes Augenmerk auf die Automa-tisierung von Prozessen und auf Ener-gieeffizienz. Denn sowohl Energiever-schwendung als auch manuelle Prozesse sind enorme Kostentreiber.“ Werden diese eliminiert, bleibt der Werkplatz Schweiz auch langfristig erhalten, ist Luccarini überzeugt.

„Partnerschaft darf kein Lippenbekennt-nis sein, sie ist die Grundlage für nach-haltigen Erfolg. Dass Festo dies genauso lebt wie wir, wurde mit diesem Projekt einmal mehr bewiesen.“

Angetrieben wird das System von Servomotor EMMS-AS.

e.Luterbach AG

Mülacher 10CH-6024 Hildisriedenwww.luterbach-ag.ch

Tätigkeitsfeld: Engineering und Herstellung von Pulverbeschichtungs- und Lackieranlagen

STOBAG AGPilatusring 1CH-5630 Muriwww.stobag.ch

Tätigkeitsfeld: Fertigung und Vertrieb von Sonnen- und Wetterschutzsystemen für verschiedene Aussenanwendungen

Partnerschaftliche Zusammenarbeit Einen Schwerpunkt legen die Spezia- listen der e.Luterbach AG bei der Rea-lisierung der Anlagen jeweils auf die Prozesse vor dem eigentlichen Auftrag: „Standardlösungen gibt es nicht. Wir investieren viel Zeit in Analyse und Beratung, damit wir unseren Kunden eine optimale, massgeschneiderte Lösung bieten können.“ Dazu gehört für Luccarini nicht nur die partnerschaft-liche Zusammenarbeit mit den Kunden, sondern auch mit den Lieferanten. „Partnerschaft darf kein Lippenbe-kenntnis sein, sie ist die Grundlage für nachhaltigen Erfolg. Dass Festo dies genauso lebt wie wir, wurde mit diesem Projekt einmal mehr bewiesen.“

www.festo.com/catalog/egc www.festo.com/catalog/emms

is 1.13-01 | is 1.13-02Elektrische Achsen EGC | Motoren und Controller

www.festo.ch/trends

Die eingesetzten EGC-Achsen sind je 8,5 m lang. Um das hohe Torsionsmoment aufzunehmen, sind auf der Achse zwei Schlitten montiert und mit einem Profil verbunden.

Fabian Luccarini, Geschäftsführer e.Luterbach AG

In 7 Sekunden zur VentilpatroneWie stellt eigentlich ein Lieferant für Automatisierungstechnik seine Komponenten her? Ein Blick auf die neue Montageanlage von Festo Microtechnology lohnt sich: In Pieterlen, einem der elf Global Production Center von Festo, werden Magnetventilpatronen für die VSVA Ventile vollautomatisch gefertigt.

Automatisierte Ventilproduktion

Die Produktionsanlage besteht aus vier autonomen Montage-zellen, die über ein Transport-system miteinander verbunden

sind. In jeder Zelle ist ein Roboter integriert, welcher mit bis zu vier Greifern ausgestattet ist. Mit den Robotern, Rundtischen und pneumatischen Hand-lings wird der Spulenkörper mit insge-samt achtzehn filigranen Einzelkompo-

nenten bestück, die als Schüttgut oder in Trays der Anlage zugeführt werden.

Ganzheitliches AutomationskonzeptGeplant und gebaut wurde die Anlage vom Sondermaschinenbauer ASIC Robotics AG mit Sitz in Burgdorf. Das Generalunternehmen bietet seinen Kunden alles aus einer Hand, von der Projektierung bis hin zum After-Sales-

Darin entstehen Magnetventil-patronen: Die neue Montagean-lage von Festo Microtechnology, gebaut von ASIC Robotics.


Der Spulkörper wird mit insgesamt achtzehn filigranen Einzelkomponen-ten bestückt. Im Einsatz sind dabei viele Komponenten von Festo.

Service. Von diesem Rundum-sorglos-Paket profitierte auch Festo Microtechno-logy. Ausschlaggebend für die Zusam-menarbeit war einerseits die langjährige Erfahrung in Anlagebau und Prozess-technik, andererseits das wirtschaftliche und ganzheitliche Automationskonzept. „Es ist wichtig, dass die einzelnen Pro-zessschritte schlau verknüpft werden. Unsere Kunden wollen keine Einzel-prozesse, sondern ein System“, weiss Marcel Wenger, Projektleiter bei ASIC.

Die einzelnen Prozessschritte in der An- lage für Festo Microtechnology sind sehr unterschiedlich: Einerseits werden relativ einfache Fügeoperationen aus-geführt, andererseits höchst anspruchs-volle Prozesse wie befetten, schweissen und verstemmen. Die Anforderungen wurden in einem Lastenheft definiert, wobei ein besonderes Augenmerk auf Produktionsleistung, Verfügbarkeit und Qualität gerichtet wurde. Und natürlich

Basis für die erfolgreiche und schnelle Erfüllung der individuellen Kunden-wünsche ist ein Produktsortiment mit zahlreichen Produktvarianten. Diese entstehen bei Festo nach dem Baukas-tenprinzip: Aus einer relativ geringen Anzahl von Grundkomponenten werden auf Kundenwunsch die spezifischen Produktvarianten hergestellt.

Dies erfordert ein zweistufiges Produkti-onskonzept, bei dem die Mitarbeitenden in den Global Production Centern auf der ersten Stufe die Grundkomponenten der Produkte hocheffizient und mit hohen Stückzahlen auf Lager fertigen. Diese Produktionsstufe ist auf den weltweiten Bedarf ausgerichtet. Die elf Global Pro-duction Center befinden sich in Deutsch-land, der Schweiz, Tschechien, Ungarn, Bulgarien, der Ukraine, Brasilien, Indien und China.

Zweistufiges Produktionskonzept

Auf der zweiten Produktionsstufe fliessen die kundenspezifischen Auftragsposi tionen als Fertigungsaufträge online in die Steuerungssysteme der Fertigungsabtei-lungen ein. Diese Abteilungen montieren und testen die Endprodukte gemäss den spezifischen Kundenanforderungen justin-time in der bestellten Auftragsmenge.

Customer Solutions im TrendDarüber hinaus bekommen Kunden mass-geschneiderte Lösungen für ihre Auf- gabenstellung. Eine wachsende Zahl von Beratungs- und Serviceingenieuren kümmert sich weltweit in 59 Landesge-sellschaften um die individuellen Wün- sche der Kunden. Aus den Komponenten entstehen vor Ort kundenspezifische Systeme, die auch dort konzipiert und montiert werden.

Regional Service CenterNach der Montage erfolgt der Transport des fertig montierten Automatisierungs- produkts zum Distributionszentrum, dem so genannten Regional Service Center (RSC). Barcodegesteuert werden hier alle Bestandteile einer Lieferung zusammen- gefasst, versandfertig verpackt und termingerecht ausgeliefert.

Das grösste dieser RSC befindet sich in St. Ingbert-Rohrbach DE und ist für alle Kunden in Europa zuständig. Es verfügt über eine Lagerkapazität von 165.000 Lagerplätzen für Fertigprodukte und Ein-zelteile und ist in der Lage, täglich bis zu 45.000 Positionen – und damit rund 120 Tonnen Automatisierungstechnik – an Kunden zu verschicken.

sollten auch, wo immer möglich, Pro-dukte von Festo zum Einsatz kommen.

Effiziente FertigungNebst zahlreichen pneumatischen Komponenten sind auch Kamerasysteme von Festo in die Anlage integriert. Drei Kameras vom Typ SBOC-Q übernehmen die Qualitätskontrolle, eine weitere vom Typ SBOI-Q wird als Data-Matrix-Code Leser eingesetzt. Die intelligenten Kame-ras bieten zuverlässige Prüfergebnissefür ein breites Anwendungsspektrum und helfen, fehlerhafte Komponenten zu vermeiden.

Doch nicht nur die Qualitätskontrolle, sondern der gesamte Produktionspro-zess ist dank der neuen Anlage wesent-lich effizienter und autonomer. Denn bis zur Inbetriebnahme der Anlage wurden die Ventilpatronen von Hand montiert. Da jedoch die Nachfrage seit der Markteinführung der VSVA Ventile 2008 stetig steigt, war die Automa-tisierung der logische Schritt. Heute werden die Ventilpatronen mit einer Taktzeit von 7 s gefertigt, anschlies-send palettiert und zur Weiterverar-beitung nach Esslingen DE geschickt.

Unkomplizierte PartnerschaftAndreas Kamber, Projektleiter bei Festo Microtechnology und zuständig für die Montageanlage, ist mit dem Pro-jektverlauf äusserst zufrieden: „Die Zusammenarbeit mit ASIC verlief sehr partnerschaftlich.“ Dies wurde durch die geographische Nähe und die unkompli-zierten Abstimmungen gefördert. Auch der hohe Planungsaufwand, den die Spe-zialisten der ASIC jeweils in der Angebot-sphase betreiben, hat sich ausbezahlt. „Eine minutiöse Planung ist wichtig, damit ein reibungsloser Verlauf garan-tiert werden kann und der Kunde das bestmögliche Preis-Leistungs-Verhältnis erhält“, ist Marcel Wenger überzeugt.

ASIC Robotics AG

Buchmattstrasse 64CH-3400 Burgdorfwww.asic.ch

Tätigkeitsfeld:Kundenspezifische Automaten mit den Themen Montage, Prüfen, Handling und Verpacken

Festo Microtechnology AG Büttenbergweg 19CH-2542 Pieterlenwww.festo-microtechnology.ch

Tätigkeitsfeld: Global Production Center von Festo für Proportionalventile, Sensoren und Vorsteuerungen

www.festo.com/catalog/vsva www.festo.com/catalog/sbo

is 1.13-04 | is 1.13-05Ventile | Kompaktkamerasystem

www.festo.ch/trends

Die intelligenten Kameras vom Typ SBOC-Q übernehmen die Qualitätskontrolle.


Erfolgreich ausbildenErfolgreiches Lernen bedeutet, mehr lernen in kürzerer Zeit. Aber auch: erlerntes Wissen in die Praxis umsetzen zu können. Um diesen beiden Anforderungen gerecht zu werden, setzen die Axpo und der Ausbildungsbund emax in einer langjähri-gen Partnerschaft auf die integrierten Lernsysteme der Festo Didactic.

Ausbildung in der Elektrotechnik/Elektronik

Anschlussfreudig: Mit dem einzigartigen Stecksystem des Lernsystems „Grundlagen Elektrotechnik“ werden Parallelschaltungen zur Leichtigkeit.

AnschlussfreudigDas Trainingspaket „Grundlagen der Elektrotechnik/Elektronik“ von Festo Didactic bietet einen perfekten Einstieg in alle Themen rund um die Bauteile und Systeme der Elektrotechnik und Elektronik. Das Aussergewöhnliche daran: Kontaktierungsmöglichkeiten sind an der Ober- und Unterseite der Gehäuse möglich. Dies erlaubt den Zugriff auf alle Anschlüsse eines Bauteiles, unabhängig von seiner Lage. Parallelschaltungen werden damit zur Leichtig-keit.

Kompakt und flexibelMit dem kompakten Gerätesatz „Brems- und Antriebssystem“ können Maschinen unter unterschiedlichen Lastsituationen komfortabel analysiert werden. Das einzigartige didaktische Konzept erlaubt eine klare Differenzie-rung zwischen Prüfling und Last und dank dem praktischen Schnellwechsel-system gehen Aufbau und Wechsel der Maschinen zügig von der Hand. Die Beschaltung der Prüflinge erfolgt über bewährte, flexibel einsetzbare A4 EduTrainer®. Ein weiteres Plus: Sogar ohne Software und PC können einfache Versuche durchgeführt werden, denn Messwerte, Kenngrössen und Funktions-modus werden auf dem integrierten Display angezeigt.

Ausbildung in der Elektrotechnik/Elektronik

Gut ausgebildete Berufsleute tragen massgeblich zum Erfolg einer Unternehmung bei. Doch wie gelingt eine praxisnahe

Ausbildung? Mit dieser Frage beschäf-tigen sich auch Axpo und emax, denn qualifizierte Mitarbeiter sind das A und O für den sicheren Betrieb der Kraft-werke und Netzanlagen. Unterstützung erhalten die beiden Unternehmen von Festo Didactic, mit der sie eine langjähri-ge Partnerschaft pflegen.

Alles aus einer HandDie Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik gehören heute zum Funda-ment nahezu jeder technischen Berufs-bildung. Festo Didactic hat deshalb vor rund drei Jahren ihr Sortiment in die-sem Bereich erweitert und agiert somit als Komplettanbieter für die Aus- und

Weiterbildung in den Bereichen Automa-tisierungstechnik, Mechatronik, Elektro- technik und Elektronik.

Clau Maissen, Berufsbildner Automatiker bei emax, schätzt diese Entwicklung sehr: „Dank der Sortimentserweiterung von Festo Didactic können wir nun auch bei elektrotechnischen Lernsystemen auf einen bewährten Partner zurückgrei-fen.“ So wurden im neusten Projekt die eigenen Lernzentren mit dem Modul „Grundlagen Elektrotechnik“ und dem Gerätesatz „Brems- und Antriebssys-tem“ der Festo Didactic ergänzt.

Lohnende PartnerschaftInsgesamt profitieren bei Axpo und emax jährlich über 550 junge Berufsleute von den modernen Lernwerkstätten, die un-ter anderem mit Trainingssystemen der

Axpo Power AG

BerufsbildungKernkraftwerk BeznauCH-5312 Döttingenwww.axpo.comwww.energyjobs.ch

Tätigkeitsfeld: Energielieferant und Mitglied des Ausbildungsbundes emax

emaxVerein für berufliche GrundbildungVia Innovativa 1CH-7013 Domat/Emswww.emax-gr.ch

Tätigkeitsfeld: Verein zur Förderung der beruf- lichen Aus- und Weiterbildung im Raum Graubünden

„Dank der Sortiments- erweiterung von Festo Didactic können wir nun auch bei elektrotechni-schen Lernsystemen auf einen bewährten Partner zurückgreifen.“

Clau Maissen, Berufs-bildner Automatiker, Ausbildungsbund emax

Festo Didactic eingerichtet sind. Den Auszubildenden wird damit nicht nur eine durchgängige und moderne Übungs-plattform geboten, sondern auch eine praxisnahe Ausbildung zugesichert. Maissen ist daher von der Zusammenar-beit mit Festo Didactic überzeugt und greift gerne auf deren kompetente Be- ratung zurück: „Wir sind sehr zufrieden mit den Lernsystemen und der Unter-stützung von Festo Didactic.“

is 1.13-06Aus-und Weiterbildung in der Elektrotechnik

www.festo.ch/trends

Auffallend: Das kompakte Brems- und Antriebssystem erlaubt eine klare Differenzierung zwischen Prüfling und Last.

Grundlagen Elektrotechnik: ausgezeichnet in Design, Funktion und didaktischem Konzept.


Wasser für die WalküsteHermanus an Südafrikas Walküste ist eine touristische Boomtown. Knapp zwei Stunden von Kapstadt entfernt, entstehen an der idyllischen Steilküste immer neue Feriensiedlungen. Das Problem dabei: Die Stadt liegt in einer „Water Scarce Area“, einer trinkwasserarmen Gegend. Der Ausbau des Wasserwerkes Preekstoel soll Abhilfe schaffen.

Automatisierung von Kläranlagen

Aufruf zum sparsamen Umgang mit Wasser: hier auf Englisch, Afrikaans und isiXhosa, drei der elf Amtssprachen Südafrikas.

Wasser an der Walküste: nährstoffrei-ches Meerwasser für die Meeressäuger, zu wenig Trinkwasser für die Menschen.

Nährstoffreiches Wasser gibt es mehr als genug an der Walküste. Daher schwimmen die giganti-schen „Great Southern Whales“

im südafrikanischen Winterhalbjahr von der Antarktis bis an die Felsenküste vor Hermanus – zur Freude Tausender Touristen beim „Whale watching“. An Land dagegen ist Wasser ein knappes Gut. Das Frischwasser für das Wasser-werk Preekstoel stammt aus Grundwas-serbohrungen und einem Staudamm im bergigen Hinterland der Stadt. Sein Wasserstand ging in den letzten Jahren immer weiter zurück. Dies lag an den geringen winterlichen Niederschlagsmen-gen, aber auch an der stetig steigenden Nachfrage nach Wasser durch die rege Bautätigkeit. Die Wasserversorgungsbe-hörde der Overstrand Municipality musste handeln: Das 1974 gebaute Wasserwerk Preekstoel wird jetzt erweitert und zur Effi zienzsteigerung weiter automatisiert.

Pneumatik statt Elektrik„Im Zuge der Modernisierungsmassnah-men kam die Overstrand Municipality zur Überzeugung, elektrische Antriebe zum Öffnen und Schliessen von Klappen oder Kugelhähnen durch pneumatische zu ersetzen“, erklärt Coen Pretorius, Ver-triebsingenieur der Festo Niederlassung Kapstadt. „Wir konnten der Behörde plausibel darstellen, dass pneumatische Automatisierungstechnik die Investitions-, Installations- und Betriebskosten im Ver-gleich zu elektrischen Installationen um mehr als 50 % reduzieren kann“, so Pretorius weiter.

Über ihre gesamte Lebensdauer hinweg bleiben pneumatische Antriebe war-tungsfrei. Da Armaturen in der Wasser-technik unregelmässig betätigt werden, können Ablagerungen oder Verbackun-gen entstehen, die zu deutlich höheren Losbrechmomenten führen. Hier punktet die Pneumatik durch ihre Überlastsicher-heit. Bei einem Stillstand des Antriebs wird einfach der Druck am Regler erhöht, um mehr Kraft anwenden zu können –eine aufwendige Wartung entfällt. Ein weiterer Vorteil: Die Druckluft steht auch bei Ausfall der elektrischen Energie zur Verfügung, da für die Erzeugung undAufbereitung neben einem Kompressor immer auch ein Druckluftspeicher vorhanden ist.

Zuverlässige AntriebeDie Overstrand Municipality liess pneumatische Antriebe und Stellungs-regler von Festo für die Absperrklappen an den Filterbecken austauschen sowie Regelkreisläufe mit Durchfl uss und Füllstandssensoren installieren. Bei den Sandbettfi ltern und den Ultrafi ltrationsanlagen des Wasserwerks Preekstoel sind jetzt die Klappen und Schieber mit Pneumatikantrieben vom Typ DLP und DAPS ausgerüstet. Der Linearantrieb Copac, kurz auch DLP genannt, bedient Absperr-, Revisions-, Sicherheits- und Regelschieber. Er wirkt direkt auf die Schieberplatte und ermöglicht ein genaues Anfahren verschiedener Posi-tionen. Dank seiner hohen Korrosions-beständigkeit ist er in der salzhaltigen Luft der Walküste problemlos im

Hermanus an der Walküste: nährstoffreiches Meerwasser für die Meeressäuger, aber zu wenig Trinkwasser für die Menschen.

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Freien einsetzbar. Der robuste Schwenk-antrieb DAPS steuert Kugelhähne und Absperrklappen, also mediendurch-strömte Armaturen mit auf 90° be-schränktem Drehwinkel. Das Drehmo-ment wird mit einer Hebel-Schwinge-Kinematik erzeugt. Das ist vorteilhaft, um hohe Losbrechmomente der Armatur zu überwinden.

Systematisch automatisiertDas Kernstück pneumatischer Anlagen in der Wassertechnik bildet die Ventilin-sel als dezentrales Element. In der Nähe der Armaturen eignet sie sich ideal für schnelle und einfache Automatisie-rungslösungen, bei denen Armaturen, Pneumatik und Elektronik bestens zusammenspielen. Je nach Anzahl von Armaturen sind die Ventilinseln modular bestückt. Diese Systemlösung hat mit dem Feldbus nur eine einzige, klar defi nierte und standardisierte Schnittstelle zwischen der Steuerung (SPS) und der Ventilinsel. Das Systemkonzept bietet den Vorteil, dass Erweiterungen oder Änderungen lediglich auf der Steuerebene erfolgen können, ohne die Hardware auszutauschen. Zudem sind alle Komponenten der Maschinentechnik aufeinander abgestimmt.

Robuste PneumatikDie Klappen des Wasserwerks steuern MPA Ventilinseln. Sie erfassen auch Füllstand, Differenzdruck und Durchfl uss

„Pneumatische Automatisierungstechnik reduziert die Investitions-, Installations- und Betriebskosten im Vergleich zu elektrischen Installationen teilweise um mehr als 50 %.“Coen Pretorius, Vertriebsingenieur der Festo Niederlassung Kapstadt

Schliesst und öffnet die Sandbettfi lter:Der robuste Schwenkantrieb DAPS steuertKugelhähne und Absperrklappen.

Leitet abgesetzten Schlamm zuverlässig ab: Der Linearantrieb Copac, kurz DLP, lässt sich dank seiner hohen Korrosionsbeständigkeit in der salzhaltigen Luft problemlos einsetzen.

Leistungsangebot für Ingenieurbüros und Anlagenbauer

Mehr zum Automatisierungskonzept: www.festo.ch/de/wasser

des Filters und liefern damit Informa-tionen über seinen aktuellen Zustand. Soll ein Filter gespült werden, so steuert die SPS entsprechend dem Spülpro-gramm die Ventilinsel und damit die Reihenfolge der Klappen. Nach Ab-schluss des Spülprogramms läuft der normale Filterbetrieb weiter. Entspre-chend der Anzahl von Pneumatikan-trieben, Endschaltern und Messgeräten wird die Ventilinsel konfi guriert.

Das 1974 erbaute Wasserwerk am Preekstoel bereitet zurzeit 10 Millionen Liter Trinkwasser täglich auf. Die er-weiterte Anlage soll über eine Kapazität von 28 Millionen Liter Trinkwasser am Tag verfügen. Ein biologisches Filter-system bereitet dann das geförderte Grundwasser auf. Damit soll das Wasser für die Walküste auch in den nächsten Jahren nicht ausgehen, so der Plan der Wasserbehörde der Overstrand Municipality.

www.festo.com/catalog/daps www.festo.com/catalog/dlp

is 1.13-07Partner für die Automatisierung – Wassertechnik

www.festo.ch/trends

Der Airbus A380 ist das grösste Verkehrsfl ugzeug der Welt. Starthilfe bekommt er jetzt aus Österreich. Die Tiroler Firma Micado hat gemeinsam mit dem Flugzeugkomponentenher-steller FACC eine fl exible Universalhaltevorrichtung zur Herstellung so genannter „Flap Track Fairings“ entwickelt. Eine wichtige Funktion übernimmt dabei funktionsintegrierte Automatisierungstechnik von Festo.

Flap Track Fairings sind Verkleidungsteile, die auf der Unterseite der A380-Flügel die Mechanik der Landeklappen verdecken. Die neue Universalhaltevorrichtung bringt die Kohlefaserbauteile für das Bearbeiten in die richtige Form. Eine Vielzahl unterschiedlich dimensionierter Bauteile lassen sich auf nur einer Vorrichtung fi xieren. Mit einem einzigen Knopfdruck spannen 32 Achsen 36 verschiedene Flap Track Fairings an 88 Berührungspunkten. Die Spannvorrichtung bewegen zahlreiche Zylinder von Festo. Gesteuert werden sie von der funktionsintegrierten Ventilinselkombination CPX/MPA, die auch die Verarbeitung aller digitalen Eingänge der Zylindersensorik und Vakuumschalter übernimmt.

Für Micado Geschäftsführer Meindl war die Zusammenarbeit mit Festo eine grosser Vorteil: „Zylinder, Vakuumtechnik,Ventile, die Schnittstellen zur von Hella entwickelten Steue-rungstechnik, die zugehörigen CAD-Daten und ein internationa-ler Vor-Ort-Service.“ Nur die ausgezeichnete Zusammenarbeit aller Beteiligten habe die zügige Fertigstellung des Projektsin neun Monaten ermöglicht.

Variabel verkleidet Funktionsintegrierte Automation für den Airbus A380

Pneumatik auf engstem Raum: Stütz- und Saugzylinder mit Vakuumgreifern auf speziell von Micado entwickelten Kugelköpfen.

Flap Track Fairings verkleiden mechanische Bauteile an der Unterseite der A380-Flügel.

Fotos: Micado / Martin LuggerFotos: Micado / Martin Lugger

Österreich

1.2013 trends in automationFesto weltweit 46 – 47

MärzP121 Pneumatik und Elektropneumatik Instandhaltung und Fehlersuche 04.03.–07.03.2013H511 Grundlagen der Hydraulik 11.03.–14.03.2013P111 Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik 18.03.–21.03.2013

AprilP122 Entwurf und Aufbau pneumatischer Steuerungen 08.04.–11.04.2013P111 Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik 15.04.–18.04.2013PN261 Energy Saving (der Verschwendung auf der Spur) 22.04.–23.04.2013

MaiP100 Basiswissen Pneumatik für Maschinenbediener 06.05.–07.05.2013VUU Der Einsatz von Vakuum in der Handhabungstechnik 13.05.–14.05.2013

JuniH511 Grundlagen der Hydraulik 03.06.–06.06.2013P111 Grundlagen der Pneumatik und Elektropneumatik 10.06.–13.06.2013P121 Pneumatik und Elektropneumatik Instandhaltung und Fehlersuche 17.06.–20.06.2013H521 Instandhaltung & Fehlersuche an hydraulischen Antriebs & Steuerungssystemen 24.06.–27.06.2013

Seminare 2013: März – Juni 2013

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Wohin geht die Reise, Frau Lin?

Morgen geht es zurück in meine Heimat Taiwan und nächste Woche sitze ich schon wieder im Flieger nach Singapur. Als Marketingexpertin bei Festo bin ich viel auf Achse und immer erreichbar.

Sollte mein SmartPhone- oder Laptop-Akku mal leer sein, habe ich immer Ersatz im Gepäck. Meine eigene Energie gewinne ich aus dem, was ich täglich tue: mit Menschen sprechen, Wissen aufnehmen und weitergeben, mitten drin sein im Fluss der Information.

Da ich im Jahr an rund 80 Tagen durch mehr als zehn Länder Asiens reise, kann meine Arbeit natürlich auch schon mal ganz schön anstrengend sein. Doch es verhält sich dabei wie mit so vielen anderen Dingen im Leben: Ist man in seinem Element, zieht man daraus mehr Energie, als es einen kostet. Meine Aufgaben bei Festo sind so abwechslungsreich, dass sie mein Leben sehr bereichern. Bei der Planung und Organisation von Messen und Kundenveranstaltungen bin ich in regem Kontakt mit den Kollegen unserer unterschiedlichen Auslandsgesellschaften. Ich finde es sehr spannend, mich immer wieder auf die kulturellen Gegebenheiten und Eigenheiten des jeweiligen Landes einzustellen. Mich haben Menschen, ihr Verhalten und ihre Kommunikation schon immer interessiert. Das war auch einer der Gründe, warum ich vor meinem MBA an der Fachhochschule Esslingen in den USA Soziologie studiert habe.

Eine Zeit zum intensiven Aufnehmen von Informationen sind meine Aufenthalte im Headquarter in Esslingen. So wie jetzt gerade. Hier bringe ich mich einmal im Jahr in zwei Wochen auf den neuesten Stand. Es macht mir un- geheuer viel Spass dort zu sein, wo die faszinierenden Techniklösungen von Festo und die Weichen für die nächsten Jahre gestellt werden. Das gibt mir neue Impulse für die kommenden Reisen.

1.2013 trends in automationSeminare/Soft Stop 48 – 49

Festo AGMoosmattstrasse 24Postfach 7568953 Dietikon

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Jetzt sind Sie am Zug!Wie schön Fortschritt sein kann, zeigen auch die iPads von Apple. In dieser Ausgabe verlosen wir gleich drei iPad3 (16 GB). Mit etwas Glück gehört der Preis schon bald Ihnen.

Schicken Sie Ihre Lösung bis zum 1. März 2013 per Fax an uns zurück und nehmen Sie so an der Verlosung teil.

5. Das optimierte Aluminiumprofil der EGCAchse ermöglicht eine maximale ... und Belastbarkeit der Antriebe. (Seite 37)

1. Wie heisst die künstliche Hand, die Menschen in vielen Bereichen unterstützen könnte? (Seite 12)

2. Beim kostenlosen Workshop von Festo wird unter anderem die Steuerungssoftware FCT, Festo ... Tool, geschult. (Flyer Workshop)

3. Der neue Normzylinder DSBC ist mit der sich selbst einstellenden … ausgestattet. (Beihefter „Neue Produkte“)

4. Was für eine Art Zylinder ist der EPCO? (Beihefter „Neue Produkte“)

Jeder kann nur einmal teilnehmen. Der Rechtsweg ist ausgeschlossen, ebenso die Auszahlung der Gewinne in Geldwert. Festo Mitarbeiter und deren Angehörige sind nicht teilnahmeberechtigt.

Wer die glücklichen Gewinner sind, erfahren Sie in der nächsten Ausgabe. Wir drücken Ihnen schon mal die Daumen!

Lösungswort:

1.2013 trends in automationInfoservice/Impressum 50 – 51

Impressumtrends in automation 1.2013Februar 2013

HerausgeberFesto AG & Co. KGRuiter Strasse 82D-73734 EsslingenTelefon +49 711 347-0

Verantwortlich für den InhaltDirk Ebertz, Leiter Marketing Instruments [email protected] Sohn, Leiter Direktmarketing [email protected]

Ansprechpartner Festo SchweizRoger Rohrer, Leiter [email protected]

Bitte beachten SieSämtliche Begriffe wie Kunde, Anwender, Spezialist oder Fachbe-rater stehen sowohl für weibliche wie auch für männliche Personen.

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Sämtliche Bilder, Graphiken und Texte unterliegen dem Urheber-recht bzw. anderen Gesetzen zum Schutz geistigen Eigentums. Eine Vervielfältigung, Veränderung oder Verwendung in anderen gedruckten oder elektronischen Publikationen ist nur mit ausdrücklicher Zustimmung der Festo AG & Co. KG gestattet.

Dinge lernen denkenNicht nur in der Welt von Beruf und Karriere gilt: Wer sich vernetzt, hat Vorteile. Auch die Produktion der Zukunft steigert ihre Leistungsfähigkeit durch intensiven Informations-austausch. Schon in wenigen Jahren lösen nach Experten-meinung so genannte cyber-physische Systeme im Zuge von Industrie 4.0 klassische Produktionsmethoden ab.

Durch die Vernetzung von Objekten sollen Produktivität und Qualität auf eine neue Ebene gehoben werden. Mittels eingebetteter intelligenter Systeme kommunizieren Produkte und Fertigungsanlage miteinander. Ein interagierendes Netz von Sensoren erfasst Standorte und Bearbeitungszustände und tauscht sich per „Internet der Dinge“ über weitere Fertigungsschritte aus. Der Materialfl uss der Zukunft steuert sich auf diese Weise selbst. Produkte denken mit und Prozesse nehmen neue Formen an, die der industriellen Fertigung ungeahnte Dynamik verleihen.

Festo AG

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Technische AnfragenTelefon 044 744 55 11

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trends - Festo Distribution page€¦ · treffen, zeigt das Cybertecture Egg. Das 33.000 Quadratmeter grosse Büro-gebäude im indischen Mumbai ist ein durchdachter Kosmos für eine