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Digital wird real

Eine neue digitale Revolution soll Mobilität,

Energieversorgung und industrielle Produktion dramatisch verändern. Schaeffler revolutioniert in vielen Bereichen mit.

von Johannes Winterhagen

Wer ist Bram Stoker? Mit diesen Worten gewann Watson im Jahr 2011 das in den USA populäre Fernsehquiz „Jeopardy“, bei dem die Kandidaten die richtige Frage auf eine zuvor verlesene Antwort formulieren müssen. Im Lauf von drei Abenden beantwortete Watson 66 von 75 Fragen korrekt und deklassierte seine beiden Gegenspieler, die zuvor bereits Millionen mit ihrer Teilnahme am täglich gesendeten Quizduell gewonnen hatten. Die Perfektion seines Auftretens verdankt Watson seinen Programmierern, die im Auftrag von IBM arbeiten. Es handelt sich nicht einfach um einen Supercomputer, der sehr schnell rechnen kann, sondern um ein sogenanntes Expertensystem. Füttert man Watson mit Daten, dann lernt er permanent hinzu und kann relevante Informationen schneller identifizieren als jeder Mensch.

 

Seit Oktober 2016 steht Watson nun auch im Dienst von Schaeffler. „Wir haben eine weitgehende Technologie-Partnerschaft mit IBM geschlossen“, erläutert Gerhard Baum, Chief Digital Officer von Schaeffler. „Gemeinsam werden wir Schritt für Schritt neue, industrielle Anwendungen für Watson erarbeiten.“ Die auf der Watson-Technologie basierende digitale Plattform soll zur zentralen Daten-Drehscheibe von Schaeffler werden. Für die Digitalstrategie des Unternehmens spielt sie eine entscheidende Rolle – und doch handelt es sich nur um einen von vielen Bausteinen. „Genauso wichtig ist, dass wir Produkte und Dienstleistungen entwickeln, die dazu in der Lage sind, Daten zu erheben, zu verarbeiten und zu nutzen. Zudem wollen wir alle Prozesse im Unternehmen digitalisieren“, so Baum. Dazu baut er eine zentrale Abteilung auf, in der bis Jahresende rund 25 Experten tätig sind. Die Mitarbeiter kommen fast alle von außen und bringen neue Kompetenzen in das von Maschinenbau und Mechatronik geprägte Unternehmen: Datenanalyse, Gestaltung von Benutzeroberflächen und andere Fähigkeiten, die man in der Vergangenheit nicht mit Schaeffler assoziierte.

Strategische Partnerschaft besiegelt zwischen Schaeffler und IBM. Von links: Gerhard Baum (Chief Digital Officer, Schaeffler AG), Ivo Körner (Geschäftsführer Vertrieb, IBM Deutschland), Prof. Peter Gutzmer (Stellvertretender Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie der Schaeffler AG), Jürgen Henn (Executive Partner, IBM Global Business Services) und Harald Gießer (Chief Information Officer, Schaeffler AG)

Von Daten zu Erkenntnissen

 

Dass Schaeffler sich seit fast zwei Jahren so intensiv mit der Digitalisierung auseinandersetzt, hat zunächst einen technischen Grund: Der Automobil- und Industriezulieferer sitzt an der Quelle. Wälzlager, das Stammprodukt des Unternehmens, befinden sich überall dort, wo sich mechanische Teile rotatorisch – also um die eigene Achse – bewegen. Mithin in Maschinen aller Art, zum Beispiel in Antrieben, vom E-Bike bis zum Schiffsmotor in der Größe eines Einfamilienhauses. Die im Lager messbaren Drehzahlen, Temperaturen oder Schwingungen geben nicht nur über den Betrieb einer Maschine genauen Aufschluss, sondern auch über die voraussichtliche Rest-Lebensdauer. Ist diese bekannt, kann der Betreiber eines Offshorewindparks im Voraus berechnen, ob sein Windkraftgetriebe die nächste Starkwindperiode von September bis März noch überstehen wird – und bedarfsgerecht entscheiden, ob das Getriebe noch vor Winterbeginn gewartet werden muss. Auch in einer Fabrik bringt „Predictive Maintenance“ viele Vorteile, etwa eine höhere Produktivität, indem die Auslastung in der Produktion an den Zustand der Maschinenelemente gekoppelt wird. Außerdem können Ersatzteile just in time bestellt und damit die Kosten für die Lagerhaltung gesenkt werden. Sich selbst überwachende und steuernde Produktionsanlagen sind der Kern von „Industrie 4.0“, der nächsten Welle der Prozess­automatisierung.

Freiheit

Öldruck, Temperatur und Drehmoment in einem Maschinenantrieb – einzelne Maschinen-Rohdaten sind, anders als beispielsweise Konstruktionsinformationen, nicht als „geistiges Eigentum“ über Patent- oder Urheberrecht zu schützen, weder vom Hersteller noch vom Betreiber einer Anlage. Das zumindest ist die aktuelle Rechtslage in Europa, die derzeit allerdings intensiv diskutiert wird. „Das bedeutet jedoch nicht, dass jeder auf die Daten zurückgreifen darf, die beispielsweise in der Werkzeugmaschine 4.0 oder im Rahmen einer Fernwartung entstehen“, erläutert Schaeffler-Jurist Dr. Ulrich Keil. Denn zum einen schließen Hersteller und Betreiber intelligenter Anlagen in der Regel Verträge, die die Datennutzung detailliert regeln. Die Vereinbarung kann sogar festlegen, wo die physische Datenspeicherung erfolgen soll. Zum anderen gelten auch für Maschinendaten alle Regeln, die das Recht, etwa zum Schutz von Betriebsgeheimnissen oder gegen das Ausspähen von Daten, vorsieht. Verarbeitete und systematisch gespeicherte Daten können in ihrer Gesamtheit zudem eine geschützte Datenbank darstellen, vergleichbar einem Veranstaltungskalender, der aus den Daten Dritter zusammengestellt wird. „Wo wir neue, datengestützte Geschäftsmodelle entwickeln, setzen wir uns frühzeitg mit den rechtlichen Fragestellung auseinander“, sagt Keil. Um den Schutz personenbezogener Daten geht es dabei nicht immer. Wenn Maschinendaten indirekt etwas über menschliches Verhalten aussagen – etwa über den Fahrer eines Autos –, kommt auch Fragestellungen des „klassischen“ Datenschutzrechts Bedeutung zu.

» Wir stehen vor einer weiteren digitalen Revolution

Dr. Fabrice Mogo Nem, Schaeffler

Maschine 4.0 ist digital unterstützte Produktion: Daten werden sowohl lokal als auch in einer Schaeffler-Cloud ausgewertet

„Wir sehen in allen Industriezweigen einen starken Trend zur Digitalisierung“, sagt Dr. Volker Maier, der ab Januar 2017 bei Schaeffler Industrie das Thema Innovationsprojekte verantworten wird. „Mit Antriebsstrang 4.0, Rail 4.0, Wind 4.0 und Maschine 4.0 sowie der digitalen Plattform haben wir die richtige Antwort darauf.“ Tatsächlich stellen die auf verschiedenen Messen im Lauf des Jahres 2016 präsentierten, vollständig vernetzten Systeme ein Universalkonzept dar, das an unterschiedliche Anlagen und Fahrzeuge angepasst werden kann, an Windkraftanlagen genauso wie an Hochgeschwindigkeitszüge. „Derzeit bereiten wir die ersten Pilotprojekte mit internationalen Kunden vor“, berichtet Maier. Technisch basiert der Ansatz auf zwei Kernelementen: Einerseits sorgen integrierte Sensoren und Analysesysteme dafür, dass laufend Daten erhoben werden. Andererseits besteht eine Online-Anbindung an die digitale Plattform, Voraussetzung für Big-Data-Analysen, mit denen aus nackten Daten wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden können.

 

Nicht nur Industriekunden, sondern auch den Autoherstellern eröffnet Big Data eine neue Spielwiese. Zum Beispiel mit einer neuen Generation des elektromechanischen Wankstabilisators. Das System korrigiert Schwankungen der Karosserie während der Fahrt in Sekundenbruchteilen. Kombiniert man die dabei entstehenden Daten mit exakten Informa­tionen über die Position des Fahrzeugs, kann man auf Fahrbahnunebenheiten rückschließen. Kommuniziert das Auto als Teil des Internets der Dinge diese Daten, stellen sie eine wertvolle Information für andere Verkehrsteilnehmer oder auch die für den Straßenbau zuständigen Behörden dar.

On Campus

Seit Mitte 2016 hat Schaeffler die Zusammenarbeit mit der Universität Erlangen-Nürnberg deutlich intensiviert. Unter dem Namen „SHARE at FAU“ (Schaeffler Hub for Advanced Research at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) forschen Unternehmen und Universität an Innovationen für das digitale Zeitalter. Die Partner verfolgen dabei das „Company on Campus“-Konzept, das sich bereits in der Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie („SHARE am KIT“) bewährt hat: Mitarbeiter von Schaeffler sitzen in Räumlichkeiten auf dem Uni-Gelände und arbeiten Hand in Hand mit Professoren, Lehrstuhlmitarbeitern und Studenten.

 

Auch die Themenfelder, in denen im Rahmen der Kooperation geforscht werden soll, wurden gemeinsam definiert und daraus drei aktuelle Forschungsschwerpunkte abgeleitet. Erstens die Digitalisierung der Wertströme für die Fabrik der Zukunft. Durch den Einsatz von Sensorik, Datenverarbeitung und -analyse kann Prozesstransparenz geschaffen und zur Prozess- und Anlagenoptimierung herangezogen werden. Zweitens sind neue Assistenzsysteme auf Basis von Augmented und Virtual Reality Bestandteil der Forschung. Künftig sollen Schaeffler-Mitarbeiter nicht mehr ins Flugzeug steigen müssen, um die Wartung oder auch nur den Werkzeugwechsel an einer Maschine zu erlernen. Stattdessen werden ihnen die benötigten Informationen anhand von digitalen Systemen übermittelt. Den dritten Teil der aktuellen Forschung stellt die additive Fertigung metallischer Werkstücke dar – ein Schritt in Richtung einer effizienten Fertigung von Bauteilen mit spezifischem funktionalen Mehrwert. „Die FAU ist für uns ein guter Partner“, bestätigt Prof. Dr. Tim Hosenfeldt, Leiter Zentrale Innovation bei Schaeffler. „Wir schaffen nicht nur die Basis für einen raschen Wissenstransfer von der Forschung in die industrielle Praxis, sondern kommen auch mit vielen jungen Talenten frühzeitig in Kontakt.“

Unterzeichnung des Kooperationsvertrags zu SHARE at FAU. Von links: Prof. Dr. Tim Hosenfeldt (Leiter Zentrale Innovation bei Schaeffler), Prof. Dr. Joachim Hornegger (Präsident der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) und Prof. Peter Gutzmer (Stellvertretender Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie von Schaeffler)

Virtueller Prüfstand: Dr. Stephan Tremmel (links), Oberingenieur am Lehrstuhl für Konstruktionstechnik und Projektleiter seitens der FAU, und FAU-Wissenschaftler David Hochrein an der „Powerwall“

„Antriebsstrang 4.0“: eine typische Motor-Kupplung-Getriebe-Anordnung, bei der Messmodul und Monitoring-System (links) Daten zur vorausschauenden Instandhaltung an die Schaeffler-Cloud übermitteln

Aus dem Cockpit

 

Nicht nur das Produkt, sondern sein gesamter Entstehungsprozess verändert sich durch die Digitalisierung. Bereits in den 1980er-Jahren verlagerte sich der Arbeitsplatz vieler Ingenieure vom Zeichenbrett an den Computer. „Nun stehen wir vor einer weiteren digitalen Revolution“, zeigt sich Dr. Fabrice Mogo Nem überzeugt. Der Fachmann ist bei Schaeffler übergreifend für Entwicklungsmethoden und -werkzeuge verantwortlich. Die wichtigste Neuerung: Künftig sollen die im Kundeneinsatz gewonnenen Daten direkt in die Produktentwicklung einfließen. „Die Entwickler greifen zusätzlich auf reale Einsatzdaten und nicht nur auf die eigenen Versuche zurück“, erläutert Mogo Nem. „Dadurch können wir unter anderem Muster, zum Beispiel über den Verschleiß in bestimmten Anwendungen, erkennen und sind in der Lage, neue Produkte oder Dienstleistungen schneller und in einer noch besseren Qualität zu entwickeln.“ Vor allem aber soll künftig das Produkt – etwa ein Wälzlager – in einem integrativen Ansatz gemeinsam mit Dienstleistungen und sogar datengestützten Geschäftsmodellen entwickelt werden. Die Suche nach der optimalen Lösung soll dabei von modellbasierten IT-Werkzeugen unterstützt werden. Ein hoher Anspruch, da die Produktentwicklung zu einem großen Teil mithilfe hoch spezialisierter Software erfolgt – zum Beispiel „Bearinx“ oder „Creo“ zur Berechnung und Auslegung von Wälzlagern. Solche Expertenprogramme werden auch künftig bestehen, sie sollen aber Schnittstellen zu einer – noch zu schaffenden – zentralen Plattform bieten.

 

Erste Schritte geht Schaeffler bereits 2017: Ein neues „Engineering Cockpit“ ermöglicht es Projektleitern, Entwicklern und Produktmanagern, alle relevanten Informationen zu einem Projekt im Blick zu behalten und so bessere Entscheidungen zu fällen. Das Cockpit, eine webbasierte Anwendung, erlaubt den direkten Zugriff auf Entwicklungsdaten, die auf eine Vielzahl von Entwicklungswerkzeugen verteilt sind. Es unterstützt insbesondere das unternehmensweite Konfigurations- und Änderungsmanagement. Das Cockpit für die Produktentwicklung hat zwei Pendants: Auch die Produktion und die Serviceaktivitäten sollen künftig über ähnliche Cockpits gesteuert werden. „Integriert man eines Tages alle drei Cockpits, zum Beispiel über unsere zentrale digitale Plattform, dann haben wir alle Details über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts im direkten Zugriff“, verspricht Mogo Nem.

in weiser Voraussicht

Fällt der Antrieb eines Kreuzfahrtschiffs oder das Getriebe einer Windkraftanlage (Foto) auf hoher See aus, kostet der Austausch viel Zeit und Geld. Um ungeplante Einsätze der Wartungstechniker zu vermeiden, entwickelt Schaeffler ein System, das den Zustand solcher Maschinen vorhersagen kann. Das ermöglicht den Betreibern eine vorausschauende Instandhaltung („Predictive Maintainance“).

 

Sie richtet sich nicht nach festen Zeitintervallen, sondern ermittelt den Wartungsbedarf auf Grundlage der tatsächlichen Belastungen an der Maschine. Die Basis für Predictive-Maintenance-Konzepte bildet das Messen von Schwingungen. Die meisten Fehler in rotierenden Maschinen führen dazu, dass sich das Schwingungsverhalten verändert. Die Diagnose ermöglicht es nicht nur, die Art und die Stärke eines Schadens zu bestimmen, sondern auch dessen genauen Ort zu lokalisieren. Neben Schwingungen eignen sich noch weitere Parameter zur Beschreibung eines Maschinenzustands, etwa die Temperatur oder das Drehmoment. Die Parameter werden von Sensoren erfasst und in digitale Modelle überführt. Einfachere Berechnungen können dezentral direkt an der jeweiligen Maschine vorgenommen werden. Für komplexere Simulationen eignen sich cloudbasierte Analyseprogramme wie die „Schaeffler Service Cloud“. Sie läuft derzeit im Pilotbetrieb und ist in der Lage, die Restlebensdauer von Komponenten unter Realbedingungen zu errechnen und die Wartungsintervalle bedarfsgerecht zu ermitteln. Mit einem Internetzugang oder per App können Betreiber und Instandhalter weltweit auf diese Informationen zugreifen. Und so bereits im nächsten Hafen mit dem richtigen Ersatzteil zur Reparatur des errechneten und bevorstehenden Defekts am Antrieb des Kreuzfahrtschiffs warten.

Sensibel: Sensoren im Triebstrang melden Zustandsinformationen von Windenergieanlagen in Echtzeit

Mechanische Wertarbeit

 

In zehn Jahren wird Schaeffler 20 bis 30 Prozent ­aller Lager als Sensoren verkaufen, schätzt Prof. Peter Gutzmer, im Vorstand von Schaeffler für Forschung und Entwicklung verantwortlich. „Unsere Kompetenz beruht aber auch in der digital vernetzten Welt darauf, dass wir die Dinge im Internet der Dinge verstehen“, sagt Gutzmer. „Unsere Mechanik-Kompetenz, gepaart mit Mechatronik und zunehmend Software, ist die Basis unseres Geschäftsmodells.“ Besonders wichtig wird das in einer Welt, die zunehmend auf autonome Systeme setzt: Selbstfahrende Autos oder Roboter, die in der Produk­tion Hand in Hand mit dem Menschen arbeiten, müssen sicher funktionieren. In der realen Welt, in der es für einen System-Neustart keine Zeit gibt.

Beispiel Schaeffler Wankstabilisator: Komponenten werden in Zukunft Daten in Echtzeit generieren und weitergeben

„Wir bringen die Kompetenz für die Dinge ein“

Prof. Peter Gutzmer (Stellv. Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie der Schaeffler AG)

Digitalisierung und eine vernetzte Welt in Einklang mit Mechanik – Interview mit Prof. Peter Gutzmer über spannende Themenfelder im schnellen Wandel.

 

Herr Professor Gutzmer, die Digitalisierung ist in aller Munde – ein klassisches Modewort?

Ich bin davon überzeigt, dass die Digitalisierung die Welt stark verändern wird. Sie verändert unsere Produkte, sie verändert aber auch alle Prozesse in Unternehmen und nicht zuletzt unsere komplette Arbeitswelt. Dieser Wandel wird rasch geschehen. Denken Sie nur daran, wie schnell wir uns an das Smartphone gewöhnt haben und wie sehr es unsere komplette Art zu kommunizieren beeinflusst hat.

 

Schaeffler hat seine Wurzeln in der Feinmechanik und entwickelt zunehmend mechatronische Systeme. Gehören diese Kompetenzen künftig zum alten Eisen?

Ganz sicher nicht. Im Gegenteil: In das Internet der Dinge bringen wir die Kompetenz für die Dinge ein. Daten mögen das neue Gold sein, aber sie sind zunächst einmal nur Nullen und Einsen. Erst wenn man versteht, was in der physikalischen Welt hinter einem beobachteten Muster stecken könnte, kann man Abhilfe schaffen. Wir erweitern unsere Kompetenz auf dem Gebiet der Digitalisierung durch Neueinstellungen und Partnerschaften mit IT-Unternehmen, aber deswegen geben wir unsere Kernkompetenzen nicht auf.

 

Stichwort Partnerschaft: Was bedeutet die Kooperationsvereinbarung mit IBM für das Unternehmen Schaeffler?

In einer vernetzen Welt muss man sich mit den richtigen Partnern vernetzen. Es wäre völlig vermessen, wenn wir versuchen würden, den über Jahrzehnte aufgebauten Wissensvorsprung von IBM auf dem Gebiet der Datenanalyse in kurzer Zeit aufzuholen. Stattdessen können wir – aus unserer Kenntnis der realen Welt heraus – die richtigen Fragen stellen, die Expertensysteme wie Watson dann beantworten können. IBM ist für uns bei Schaeffler aber nicht nur ein guter Partner, weil sich die Kompetenzen so gut ergänzen, sondern eben auch weil IBM ein global aktives Unternehmen ist – wie wir auch.

 

Wie sehr verändert sich unsere Mobilität durch die Digitalisierung? Kaufen wir künftig noch schöne Autos oder nur noch Transport-Dienstleistungen?

Wie in anderen Fällen auch ist „sowohl als auch“ hier aus meiner Sicht die einzig richtige Antwort. Auch künftig wird es eine Nachfrage für mechanisch perfekte, schön gestaltete Autos geben. Und die werden auch gekauft und nicht nur stundenweise geliehen. Daneben tritt aber eine neue Mobilitätswelt, in der Dienstleistungen aller Art mit dem Smartphone geordert werden. Dazu werden eines Tages auch autonom fahrende Roboter-Taxis gehören. Aber glauben Sie nicht, dass die Mechanik in solchen Fahrzeugen keine Rolle mehr spielt. Wer würde sein Leben einer Maschine anvertrauen, die nicht unter allen Umständen perfekt funktioniert?

Digitalisierte Mechanik: Monitoring-Systeme mit lokaler Software und cloudbasierten Analytics erhöhen die Betriebssicherheit und reduzieren die Kosten

Schaeffler und IBM schließen strategische Partnerschaft

Schaeffler treibt die Digitalisierung aktiv voran. Mit dem strategischen Partner IBM und dem ersten gemeinsamen Projekt, dem Aufbau einer digitalen Plattform, legt Schaeffler das Fundament für die Verarbeitung großer Datenmengen zur datenbasierten Wertschöpfung.

Der Autor

Der Gründer des Redaktionsbüros delta eta und Technikjournalist Johannes Winterhagen programmierte als Schüler schon Anfang der 1980er Jahre auf einem Atari. Trotz aller Begeisterung für die Digitalisierung liest er Bücher und Zeitschriften weiterhin am liebsten ganz analog auf Papier.

Fotos Schaeffler

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Kapitel 4.0

Große Chance

Da geht noch was

Klingt komisch, aber Argumente sprechen dafür: Schwellenländer können eine Führungsrolle beim autonomen Fahren einnehmen

Die Digitalisierung sorgt nach Dampfmaschine, Massenproduktion und Automatisierung nun für die vierte industrielle Revolution

Die Digitalisierung hilft der energieintensiven Industrie, Ressourcen effizienter zu nutzen

Die Online-Version des Technologiemagazins von Schaeffler

Digital wird real

Eine neue digitale Revolution soll Mobilität,

Energieversorgung und industrielle Produktion dramatisch verändern. Schaeffler revolutioniert in vielen Bereichen mit.

von Johannes Winterhagen

Wer ist Bram Stoker? Mit diesen Worten gewann Watson im Jahr 2011 das in den USA populäre Fernsehquiz „Jeopardy“, bei dem die Kandidaten die richtige Frage auf eine zuvor verlesene Antwort formulieren müssen. Im Lauf von drei Abenden beantwortete Watson 66 von 75 Fragen korrekt und deklassierte seine beiden Gegenspieler, die zuvor bereits Millionen mit ihrer Teilnahme am täglich gesendeten Quizduell gewonnen hatten. Die Perfektion seines Auftretens verdankt Watson seinen Programmierern, die im Auftrag von IBM arbeiten. Es handelt sich nicht einfach um einen Supercomputer, der sehr schnell rechnen kann, sondern um ein sogenanntes Expertensystem. Füttert man Watson mit Daten, dann lernt er permanent hinzu und kann relevante Informationen schneller identifizieren als jeder Mensch.

 

Seit Oktober 2016 steht Watson nun auch im Dienst von Schaeffler. „Wir haben eine weitgehende Technologie-Partnerschaft mit IBM geschlossen“, erläutert Gerhard Baum, Chief Digital Officer von Schaeffler. „Gemeinsam werden wir Schritt für Schritt neue, industrielle Anwendungen für Watson erarbeiten.“ Die auf der Watson-Technologie basierende digitale Plattform soll zur zentralen Daten-Drehscheibe von Schaeffler werden. Für die Digitalstrategie des Unternehmens spielt sie eine entscheidende Rolle – und doch handelt es sich nur um einen von vielen Bausteinen. „Genauso wichtig ist, dass wir Produkte und Dienstleistungen entwickeln, die dazu in der Lage sind, Daten zu erheben, zu verarbeiten und zu nutzen. Zudem wollen wir alle Prozesse im Unternehmen digitalisieren“, so Baum. Dazu baut er eine zentrale Abteilung auf, in der bis Jahresende rund 25 Experten tätig sind. Die Mitarbeiter kommen fast alle von außen und bringen neue Kompetenzen in das von Maschinenbau und Mechatronik geprägte Unternehmen: Datenanalyse, Gestaltung von Benutzeroberflächen und andere Fähigkeiten, die man in der Vergangenheit nicht mit Schaeffler assoziierte.

Freiheit

Öldruck, Temperatur und Drehmoment in einem Maschinenantrieb – einzelne Maschinen-Rohdaten sind, anders als beispielsweise Konstruktionsinformationen, nicht als „geistiges Eigentum“ über Patent- oder Urheberrecht zu schützen, weder vom Hersteller noch vom Betreiber einer Anlage. Das zumindest ist die aktuelle Rechtslage in Europa, die derzeit allerdings intensiv diskutiert wird. „Das bedeutet jedoch nicht, dass jeder auf die Daten zurückgreifen darf, die beispielsweise in der Werkzeugmaschine 4.0 oder im Rahmen einer Fernwartung entstehen“, erläutert Schaeffler-Jurist Dr. Ulrich Keil. Denn zum einen schließen Hersteller und Betreiber intelligenter Anlagen in der Regel Verträge, die die Datennutzung detailliert regeln. Die Vereinbarung kann sogar festlegen, wo die physische Datenspeicherung erfolgen soll. Zum anderen gelten auch für Maschinendaten alle Regeln, die das Recht, etwa zum Schutz von Betriebsgeheimnissen oder gegen das Ausspähen von Daten, vorsieht. Verarbeitete und systematisch gespeicherte Daten können in ihrer Gesamtheit zudem eine geschützte Datenbank darstellen, vergleichbar einem Veranstaltungskalender, der aus den Daten Dritter zusammengestellt wird. „Wo wir neue, datengestützte Geschäftsmodelle entwickeln, setzen wir uns frühzeitg mit den rechtlichen Fragestellung auseinander“, sagt Keil. Um den Schutz personenbezogener Daten geht es dabei nicht immer. Wenn Maschinendaten indirekt etwas über menschliches Verhalten aussagen – etwa über den Fahrer eines Autos –, kommt auch Fragestellungen des „klassischen“ Datenschutzrechts Bedeutung zu.

Strategische Partnerschaft besiegelt zwischen Schaeffler und IBM. Von links: Gerhard Baum (Chief Digital Officer, Schaeffler AG), Ivo Körner (Geschäftsführer Vertrieb, IBM Deutschland), Prof. Peter Gutzmer (Stellvertretender Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie der Schaeffler AG), Jürgen Henn (Executive Partner, IBM Global Business Services) und Harald Gießer (Chief Information Officer, Schaeffler AG)

Von Daten zu Erkenntnissen

 

Dass Schaeffler sich seit fast zwei Jahren so intensiv mit der Digitalisierung auseinandersetzt, hat zunächst einen technischen Grund: Der Automobil- und Industriezulieferer sitzt an der Quelle. Wälzlager, das Stammprodukt des Unternehmens, befinden sich überall dort, wo sich mechanische Teile rotatorisch – also um die eigene Achse – bewegen. Mithin in Maschinen aller Art, zum Beispiel in Antrieben, vom E-Bike bis zum Schiffsmotor in der Größe eines Einfamilienhauses. Die im Lager messbaren Drehzahlen, Temperaturen oder Schwingungen geben nicht nur über den Betrieb einer Maschine genauen Aufschluss, sondern auch über die voraussichtliche Rest-Lebensdauer. Ist diese bekannt, kann der Betreiber eines Offshorewindparks im Voraus berechnen, ob sein Windkraftgetriebe die nächste Starkwindperiode von September bis März noch überstehen wird – und bedarfsgerecht entscheiden, ob das Getriebe noch vor Winterbeginn gewartet werden muss. Auch in einer Fabrik bringt „Predictive Maintenance“ viele Vorteile, etwa eine höhere Produktivität, indem die Auslastung in der Produktion an den Zustand der Maschinenelemente gekoppelt wird. Außerdem können Ersatzteile just in time bestellt und damit die Kosten für die Lagerhaltung gesenkt werden. Sich selbst überwachende und steuernde Produktionsanlagen sind der Kern von „Industrie 4.0“, der nächsten Welle der Prozess­automatisierung.

» Wir stehen vor einer weiteren digitalen Revolution

Dr. Fabrice Mogo Nem, Schaeffler

Maschine 4.0 ist digital unterstützte Produktion: Daten werden sowohl lokal als auch in einer Schaeffler-Cloud ausgewertet

„Wir sehen in allen Industriezweigen einen starken Trend zur Digitalisierung“, sagt Dr. Volker Maier, der ab Januar 2017 bei Schaeffler Industrie das Thema Innovationsprojekte verantworten wird. „Mit Antriebsstrang 4.0, Rail 4.0, Wind 4.0 und Maschine 4.0 sowie der digitalen Plattform haben wir die richtige Antwort darauf.“ Tatsächlich stellen die auf verschiedenen Messen im Lauf des Jahres 2016 präsentierten, vollständig vernetzten Systeme ein Universalkonzept dar, das an unterschiedliche Anlagen und Fahrzeuge angepasst werden kann, an Windkraftanlagen genauso wie an Hochgeschwindigkeitszüge. „Derzeit bereiten wir die ersten Pilotprojekte mit internationalen Kunden vor“, berichtet Maier. Technisch basiert der Ansatz auf zwei Kernelementen: Einerseits sorgen integrierte Sensoren und Analysesysteme dafür, dass laufend Daten erhoben werden. Andererseits besteht eine Online-Anbindung an die digitale Plattform, Voraussetzung für Big-Data-Analysen, mit denen aus nackten Daten wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden können.

 

Nicht nur Industriekunden, sondern auch den Autoherstellern eröffnet Big Data eine neue Spielwiese. Zum Beispiel mit einer neuen Generation des elektromechanischen Wankstabilisators. Das System korrigiert Schwankungen der Karosserie während der Fahrt in Sekundenbruchteilen. Kombiniert man die dabei entstehenden Daten mit exakten Informa­tionen über die Position des Fahrzeugs, kann man auf Fahrbahnunebenheiten rückschließen. Kommuniziert das Auto als Teil des Internets der Dinge diese Daten, stellen sie eine wertvolle Information für andere Verkehrsteilnehmer oder auch die für den Straßenbau zuständigen Behörden dar.

On Campus

Seit Mitte 2016 hat Schaeffler die Zusammenarbeit mit der Universität Erlangen-Nürnberg deutlich intensiviert. Unter dem Namen „SHARE at FAU“ (Schaeffler Hub for Advanced Research at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) forschen Unternehmen und Universität an Innovationen für das digitale Zeitalter. Die Partner verfolgen dabei das „Company on Campus“-Konzept, das sich bereits in der Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie („SHARE am KIT“) bewährt hat: Mitarbeiter von Schaeffler sitzen in Räumlichkeiten auf dem Uni-Gelände und arbeiten Hand in Hand mit Professoren, Lehrstuhlmitarbeitern und Studenten.

 

Auch die Themenfelder, in denen im Rahmen der Kooperation geforscht werden soll, wurden gemeinsam definiert und daraus drei aktuelle Forschungsschwerpunkte abgeleitet. Erstens die Digitalisierung der Wertströme für die Fabrik der Zukunft. Durch den Einsatz von Sensorik, Datenverarbeitung und -analyse kann Prozesstransparenz geschaffen und zur Prozess- und Anlagenoptimierung herangezogen werden. Zweitens sind neue Assistenzsysteme auf Basis von Augmented und Virtual Reality Bestandteil der Forschung. Künftig sollen Schaeffler-Mitarbeiter nicht mehr ins Flugzeug steigen müssen, um die Wartung oder auch nur den Werkzeugwechsel an einer Maschine zu erlernen. Stattdessen werden ihnen die benötigten Informationen anhand von digitalen Systemen übermittelt. Den dritten Teil der aktuellen Forschung stellt die additive Fertigung metallischer Werkstücke dar – ein Schritt in Richtung einer effizienten Fertigung von Bauteilen mit spezifischem funktionalen Mehrwert. „Die FAU ist für uns ein guter Partner“, bestätigt Prof. Dr. Tim Hosenfeldt, Leiter Zentrale Innovation bei Schaeffler. „Wir schaffen nicht nur die Basis für einen raschen Wissenstransfer von der Forschung in die industrielle Praxis, sondern kommen auch mit vielen jungen Talenten frühzeitig in Kontakt.“

Unterzeichnung des Kooperationsvertrags zu SHARE at FAU. Von links: Prof. Dr. Tim Hosenfeldt (Leiter Zentrale Innovation bei Schaeffler), Prof. Dr. Joachim Hornegger (Präsident der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) und Prof. Peter Gutzmer (Stellvertretender Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie von Schaeffler)

Virtueller Prüfstand: Dr. Stephan Tremmel (links), Oberingenieur am Lehrstuhl für Konstruktionstechnik und Projektleiter seitens der FAU, und FAU-Wissenschaftler David Hochrein an der „Powerwall“

„Antriebsstrang 4.0“: eine typische Motor-Kupplung-Getriebe-Anordnung, bei der Messmodul und Monitoring-System (links) Daten zur vorausschauenden Instandhaltung an die Schaeffler-Cloud übermitteln

Aus dem Cockpit

 

Nicht nur das Produkt, sondern sein gesamter Entstehungsprozess verändert sich durch die Digitalisierung. Bereits in den 1980er-Jahren verlagerte sich der Arbeitsplatz vieler Ingenieure vom Zeichenbrett an den Computer. „Nun stehen wir vor einer weiteren digitalen Revolution“, zeigt sich Dr. Fabrice Mogo Nem überzeugt. Der Fachmann ist bei Schaeffler übergreifend für Entwicklungsmethoden und -werkzeuge verantwortlich. Die wichtigste Neuerung: Künftig sollen die im Kundeneinsatz gewonnenen Daten direkt in die Produktentwicklung einfließen. „Die Entwickler greifen zusätzlich auf reale Einsatzdaten und nicht nur auf die eigenen Versuche zurück“, erläutert Mogo Nem. „Dadurch können wir unter anderem Muster, zum Beispiel über den Verschleiß in bestimmten Anwendungen, erkennen und sind in der Lage, neue Produkte oder Dienstleistungen schneller und in einer noch besseren Qualität zu entwickeln.“ Vor allem aber soll künftig das Produkt – etwa ein Wälzlager – in einem integrativen Ansatz gemeinsam mit Dienstleistungen und sogar datengestützten Geschäftsmodellen entwickelt werden. Die Suche nach der optimalen Lösung soll dabei von modellbasierten IT-Werkzeugen unterstützt werden. Ein hoher Anspruch, da die Produktentwicklung zu einem großen Teil mithilfe hoch spezialisierter Software erfolgt – zum Beispiel „Bearinx“ oder „Creo“ zur Berechnung und Auslegung von Wälzlagern. Solche Expertenprogramme werden auch künftig bestehen, sie sollen aber Schnittstellen zu einer – noch zu schaffenden – zentralen Plattform bieten.

 

Erste Schritte geht Schaeffler bereits 2017: Ein neues „Engineering Cockpit“ ermöglicht es Projektleitern, Entwicklern und Produktmanagern, alle relevanten Informationen zu einem Projekt im Blick zu behalten und so bessere Entscheidungen zu fällen. Das Cockpit, eine webbasierte Anwendung, erlaubt den direkten Zugriff auf Entwicklungsdaten, die auf eine Vielzahl von Entwicklungswerkzeugen verteilt sind. Es unterstützt insbesondere das unternehmensweite Konfigurations- und Änderungsmanagement. Das Cockpit für die Produktentwicklung hat zwei Pendants: Auch die Produktion und die Serviceaktivitäten sollen künftig über ähnliche Cockpits gesteuert werden. „Integriert man eines Tages alle drei Cockpits, zum Beispiel über unsere zentrale digitale Plattform, dann haben wir alle Details über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts im direkten Zugriff“, verspricht Mogo Nem.

in weiser Voraussicht

Fällt der Antrieb eines Kreuzfahrtschiffs oder das Getriebe einer Windkraftanlage (Foto) auf hoher See aus, kostet der Austausch viel Zeit und Geld. Um ungeplante Einsätze der Wartungstechniker zu vermeiden, entwickelt Schaeffler ein System, das den Zustand solcher Maschinen vorhersagen kann. Das ermöglicht den Betreibern eine vorausschauende Instandhaltung („Predictive Maintainance“).

 

Sie richtet sich nicht nach festen Zeitintervallen, sondern ermittelt den Wartungsbedarf auf Grundlage der tatsächlichen Belastungen an der Maschine. Die Basis für Predictive-Maintenance-Konzepte bildet das Messen von Schwingungen. Die meisten Fehler in rotierenden Maschinen führen dazu, dass sich das Schwingungsverhalten verändert. Die Diagnose ermöglicht es nicht nur, die Art und die Stärke eines Schadens zu bestimmen, sondern auch dessen genauen Ort zu lokalisieren. Neben Schwingungen eignen sich noch weitere Parameter zur Beschreibung eines Maschinenzustands, etwa die Temperatur oder das Drehmoment. Die Parameter werden von Sensoren erfasst und in digitale Modelle überführt. Einfachere Berechnungen können dezentral direkt an der jeweiligen Maschine vorgenommen werden. Für komplexere Simulationen eignen sich cloudbasierte Analyseprogramme wie die „Schaeffler Service Cloud“. Sie läuft derzeit im Pilotbetrieb und ist in der Lage, die Restlebensdauer von Komponenten unter Realbedingungen zu errechnen und die Wartungsintervalle bedarfsgerecht zu ermitteln. Mit einem Internetzugang oder per App können Betreiber und Instandhalter weltweit auf diese Informationen zugreifen. Und so bereits im nächsten Hafen mit dem richtigen Ersatzteil zur Reparatur des errechneten und bevorstehenden Defekts am Antrieb des Kreuzfahrtschiffs warten.

Sensibel: Sensoren im Triebstrang melden Zustandsinformationen von Windenergieanlagen in Echtzeit

Mechanische Wertarbeit

 

In zehn Jahren wird Schaeffler 20 bis 30 Prozent ­aller Lager als Sensoren verkaufen, schätzt Prof. Peter Gutzmer, im Vorstand von Schaeffler für Forschung und Entwicklung verantwortlich. „Unsere Kompetenz beruht aber auch in der digital vernetzten Welt darauf, dass wir die Dinge im Internet der Dinge verstehen“, sagt Gutzmer. „Unsere Mechanik-Kompetenz, gepaart mit Mechatronik und zunehmend Software, ist die Basis unseres Geschäftsmodells.“ Besonders wichtig wird das in einer Welt, die zunehmend auf autonome Systeme setzt: Selbstfahrende Autos oder Roboter, die in der Produk­tion Hand in Hand mit dem Menschen arbeiten, müssen sicher funktionieren. In der realen Welt, in der es für einen System-Neustart keine Zeit gibt.

Beispiel Schaeffler Wankstabilisator: Komponenten werden in Zukunft Daten in Echtzeit generieren und weitergeben

„Wir bringen die Kompetenz für die Dinge ein“

Prof. Peter Gutzmer (Stellv. Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie der Schaeffler AG)

Digitalisierung und eine vernetzte Welt in Einklang mit Mechanik – Interview mit Prof. Peter Gutzmer über spannende Themenfelder im schnellen Wandel.

 

Herr Professor Gutzmer, die Digitalisierung ist in aller Munde – ein klassisches Modewort?

Ich bin davon überzeigt, dass die Digitalisierung die Welt stark verändern wird. Sie verändert unsere Produkte, sie verändert aber auch alle Prozesse in Unternehmen und nicht zuletzt unsere komplette Arbeitswelt. Dieser Wandel wird rasch geschehen. Denken Sie nur daran, wie schnell wir uns an das Smartphone gewöhnt haben und wie sehr es unsere komplette Art zu kommunizieren beeinflusst hat.

 

Schaeffler hat seine Wurzeln in der Feinmechanik und entwickelt zunehmend mechatronische Systeme. Gehören diese Kompetenzen künftig zum alten Eisen?

Ganz sicher nicht. Im Gegenteil: In das Internet der Dinge bringen wir die Kompetenz für die Dinge ein. Daten mögen das neue Gold sein, aber sie sind zunächst einmal nur Nullen und Einsen. Erst wenn man versteht, was in der physikalischen Welt hinter einem beobachteten Muster stecken könnte, kann man Abhilfe schaffen. Wir erweitern unsere Kompetenz auf dem Gebiet der Digitalisierung durch Neueinstellungen und Partnerschaften mit IT-Unternehmen, aber deswegen geben wir unsere Kernkompetenzen nicht auf.

 

Stichwort Partnerschaft: Was bedeutet die Kooperationsvereinbarung mit IBM für das Unternehmen Schaeffler?

In einer vernetzen Welt muss man sich mit den richtigen Partnern vernetzen. Es wäre völlig vermessen, wenn wir versuchen würden, den über Jahrzehnte aufgebauten Wissensvorsprung von IBM auf dem Gebiet der Datenanalyse in kurzer Zeit aufzuholen. Stattdessen können wir – aus unserer Kenntnis der realen Welt heraus – die richtigen Fragen stellen, die Expertensysteme wie Watson dann beantworten können. IBM ist für uns bei Schaeffler aber nicht nur ein guter Partner, weil sich die Kompetenzen so gut ergänzen, sondern eben auch weil IBM ein global aktives Unternehmen ist – wie wir auch.

 

Wie sehr verändert sich unsere Mobilität durch die Digitalisierung? Kaufen wir künftig noch schöne Autos oder nur noch Transport-Dienstleistungen?

Wie in anderen Fällen auch ist „sowohl als auch“ hier aus meiner Sicht die einzig richtige Antwort. Auch künftig wird es eine Nachfrage für mechanisch perfekte, schön gestaltete Autos geben. Und die werden auch gekauft und nicht nur stundenweise geliehen. Daneben tritt aber eine neue Mobilitätswelt, in der Dienstleistungen aller Art mit dem Smartphone geordert werden. Dazu werden eines Tages auch autonom fahrende Roboter-Taxis gehören. Aber glauben Sie nicht, dass die Mechanik in solchen Fahrzeugen keine Rolle mehr spielt. Wer würde sein Leben einer Maschine anvertrauen, die nicht unter allen Umständen perfekt funktioniert?

Digitalisierte Mechanik: Monitoring-Systeme mit lokaler Software und cloudbasierten Analytics erhöhen die Betriebssicherheit und reduzieren die Kosten

Der Autor

Der Gründer des Redaktionsbüros delta eta und Technikjournalist Johannes Winterhagen programmierte als Schüler schon Anfang der 1980er Jahre auf einem Atari. Trotz aller Begeisterung für die Digitalisierung liest er Bücher und Zeitschriften weiterhin am liebsten ganz analog auf Papier.

Fotos Schaeffler

Eine neue digitale Revolution soll Mobilität, Energieversorgung und industrielle Produktion dramatisch verändern. Schaeffler revolutioniert in vielen Bereichen mit.

Digital wird real

von Johannes Winterhagen

Wer ist Bram Stoker? Mit diesen Worten gewann Watson im Jahr 2011 das in den USA populäre Fernsehquiz „Jeopardy“, bei dem die Kandidaten die richtige Frage auf eine zuvor verlesene Antwort formulieren müssen. Im Lauf von drei Abenden beantwortete Watson 66 von 75 Fragen korrekt und deklassierte seine beiden Gegenspieler, die zuvor bereits Millionen mit ihrer Teilnahme am täglich gesendeten Quizduell gewonnen hatten. Die Perfektion seines Auftretens verdankt Watson seinen Programmierern, die im Auftrag von IBM arbeiten. Es handelt sich nicht einfach um einen Supercomputer, der sehr schnell rechnen kann, sondern um ein sogenanntes Expertensystem. Füttert man Watson mit Daten, dann lernt er permanent hinzu und kann relevante Informationen schneller identifizieren als jeder Mensch.

 

Seit Oktober 2016 steht Watson nun auch im Dienst von Schaeffler. „Wir haben eine weitgehende Technologie-Partnerschaft mit IBM geschlossen“, erläutert Gerhard Baum, Chief Digital Officer von Schaeffler. „Gemeinsam werden wir Schritt für Schritt neue, industrielle Anwendungen für Watson erarbeiten.“ Die auf der Watson-Technologie basierende digitale Plattform soll zur zentralen Daten-Drehscheibe von Schaeffler werden. Für die Digitalstrategie des Unternehmens spielt sie eine entscheidende Rolle – und doch handelt es sich nur um einen von vielen Bausteinen. „Genauso wichtig ist, dass wir Produkte und Dienstleistungen entwickeln, die dazu in der Lage sind, Daten zu erheben, zu verarbeiten und zu nutzen. Zudem wollen wir alle Prozesse im Unternehmen digitalisieren“, so Baum. Dazu baut er eine zentrale Abteilung auf, in der bis Jahresende rund 25 Experten tätig sind. Die Mitarbeiter kommen fast alle von außen und bringen neue Kompetenzen in das von Maschinenbau und Mechatronik geprägte Unternehmen: Datenanalyse, Gestaltung von Benutzeroberflächen und andere Fähigkeiten, die man in der Vergangenheit nicht mit Schaeffler assoziierte.

Strategische Partnerschaft besiegelt zwischen Schaeffler und IBM. Von links: Gerhard Baum (Chief Digital Officer, Schaeffler AG), Ivo Körner (Geschäftsführer Vertrieb, IBM Deutschland), Prof. Peter Gutzmer (Stellvertretender Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie der Schaeffler AG), Jürgen Henn (Executive Partner, IBM Global Business Services) und Harald Gießer (Chief Information Officer, Schaeffler AG)

Von Daten zu Erkenntnissen

 

Dass Schaeffler sich seit fast zwei Jahren so intensiv mit der Digitalisierung auseinandersetzt, hat zunächst einen technischen Grund: Der Automobil- und Industriezulieferer sitzt an der Quelle. Wälzlager, das Stammprodukt des Unternehmens, befinden sich überall dort, wo sich mechanische Teile rotatorisch – also um die eigene Achse – bewegen. Mithin in Maschinen aller Art, zum Beispiel in Antrieben, vom E-Bike bis zum Schiffsmotor in der Größe eines Einfamilienhauses. Die im Lager messbaren Drehzahlen, Temperaturen oder Schwingungen geben nicht nur über den Betrieb einer Maschine genauen Aufschluss, sondern auch über die voraussichtliche Rest-Lebensdauer. Ist diese bekannt, kann der Betreiber eines Offshorewindparks im Voraus berechnen, ob sein Windkraftgetriebe die nächste Starkwindperiode von September bis März noch überstehen wird – und bedarfsgerecht entscheiden, ob das Getriebe noch vor Winterbeginn gewartet werden muss. Auch in einer Fabrik bringt „Predictive Maintenance“ viele Vorteile, etwa eine höhere Produktivität, indem die Auslastung in der Produktion an den Zustand der Maschinenelemente gekoppelt wird. Außerdem können Ersatzteile just in time bestellt und damit die Kosten für die Lagerhaltung gesenkt werden. Sich selbst überwachende und steuernde Produktionsanlagen sind der Kern von „Industrie 4.0“, der nächsten Welle der Prozess­automatisierung.

Freiheit

Öldruck, Temperatur und Drehmoment in einem Maschinenantrieb – einzelne Maschinen-Rohdaten sind, anders als beispielsweise Konstruktionsinformationen, nicht als „geistiges Eigentum“ über Patent- oder Urheberrecht zu schützen, weder vom Hersteller noch vom Betreiber einer Anlage. Das zumindest ist die aktuelle Rechtslage in Europa, die derzeit allerdings intensiv diskutiert wird. „Das bedeutet jedoch nicht, dass jeder auf die Daten zurückgreifen darf, die beispielsweise in der Werkzeugmaschine 4.0 oder im Rahmen einer Fernwartung entstehen“, erläutert Schaeffler-Jurist Dr. Ulrich Keil. Denn zum einen schließen Hersteller und Betreiber intelligenter Anlagen in der Regel Verträge, die die Datennutzung detailliert regeln. Die Vereinbarung kann sogar festlegen, wo die physische Datenspeicherung erfolgen soll. Zum anderen gelten auch für Maschinendaten alle Regeln, die das Recht, etwa zum Schutz von Betriebsgeheimnissen oder gegen das Ausspähen von Daten, vorsieht. Verarbeitete und systematisch gespeicherte Daten können in ihrer Gesamtheit zudem eine geschützte Datenbank darstellen, vergleichbar einem Veranstaltungskalender, der aus den Daten Dritter zusammengestellt wird. „Wo wir neue, datengestützte Geschäftsmodelle entwickeln, setzen wir uns frühzeitg mit den rechtlichen Fragestellung auseinander“, sagt Keil. Um den Schutz personenbezogener Daten geht es dabei nicht immer. Wenn Maschinendaten indirekt etwas über menschliches Verhalten aussagen – etwa über den Fahrer eines Autos –, kommt auch Fragestellungen des „klassischen“ Datenschutzrechts Bedeutung zu.

» Wir stehen vor einer weiteren digitalen Revolution

Dr. Fabrice Mogo Nem, Schaeffler

Maschine 4.0 ist digital unterstützte Produktion: Daten werden sowohl lokal als auch in einer Schaeffler-Cloud ausgewertet

„Wir sehen in allen Industriezweigen einen starken Trend zur Digitalisierung“, sagt Dr. Volker Maier, der ab Januar 2017 bei Schaeffler Industrie das Thema Innovationsprojekte verantworten wird. „Mit Antriebsstrang 4.0, Rail 4.0, Wind 4.0 und Maschine 4.0 sowie der digitalen Plattform haben wir die richtige Antwort darauf.“ Tatsächlich stellen die auf verschiedenen Messen im Lauf des Jahres 2016 präsentierten, vollständig vernetzten Systeme ein Universalkonzept dar, das an unterschiedliche Anlagen und Fahrzeuge angepasst werden kann, an Windkraftanlagen genauso wie an Hochgeschwindigkeitszüge. „Derzeit bereiten wir die ersten Pilotprojekte mit internationalen Kunden vor“, berichtet Maier. Technisch basiert der Ansatz auf zwei Kernelementen: Einerseits sorgen integrierte Sensoren und Analysesysteme dafür, dass laufend Daten erhoben werden. Andererseits besteht eine Online-Anbindung an die digitale Plattform, Voraussetzung für Big-Data-Analysen, mit denen aus nackten Daten wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden können.

 

Nicht nur Industriekunden, sondern auch den Autoherstellern eröffnet Big Data eine neue Spielwiese. Zum Beispiel mit einer neuen Generation des elektromechanischen Wankstabilisators. Das System korrigiert Schwankungen der Karosserie während der Fahrt in Sekundenbruchteilen. Kombiniert man die dabei entstehenden Daten mit exakten Informa­tionen über die Position des Fahrzeugs, kann man auf Fahrbahnunebenheiten rückschließen. Kommuniziert das Auto als Teil des Internets der Dinge diese Daten, stellen sie eine wertvolle Information für andere Verkehrsteilnehmer oder auch die für den Straßenbau zuständigen Behörden dar.

On Campus

Seit Mitte 2016 hat Schaeffler die Zusammenarbeit mit der Universität Erlangen-Nürnberg deutlich intensiviert. Unter dem Namen „SHARE at FAU“ (Schaeffler Hub for Advanced Research at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) forschen Unternehmen und Universität an Innovationen für das digitale Zeitalter. Die Partner verfolgen dabei das „Company on Campus“-Konzept, das sich bereits in der Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie („SHARE am KIT“) bewährt hat: Mitarbeiter von Schaeffler sitzen in Räumlichkeiten auf dem Uni-Gelände und arbeiten Hand in Hand mit Professoren, Lehrstuhlmitarbeitern und Studenten.

 

Auch die Themenfelder, in denen im Rahmen der Kooperation geforscht werden soll, wurden gemeinsam definiert und daraus drei aktuelle Forschungsschwerpunkte abgeleitet. Erstens die Digitalisierung der Wertströme für die Fabrik der Zukunft. Durch den Einsatz von Sensorik, Datenverarbeitung und -analyse kann Prozesstransparenz geschaffen und zur Prozess- und Anlagenoptimierung herangezogen werden. Zweitens sind neue Assistenzsysteme auf Basis von Augmented und Virtual Reality Bestandteil der Forschung. Künftig sollen Schaeffler-Mitarbeiter nicht mehr ins Flugzeug steigen müssen, um die Wartung oder auch nur den Werkzeugwechsel an einer Maschine zu erlernen. Stattdessen werden ihnen die benötigten Informationen anhand von digitalen Systemen übermittelt. Den dritten Teil der aktuellen Forschung stellt die additive Fertigung metallischer Werkstücke dar – ein Schritt in Richtung einer effizienten Fertigung von Bauteilen mit spezifischem funktionalen Mehrwert. „Die FAU ist für uns ein guter Partner“, bestätigt Prof. Dr. Tim Hosenfeldt, Leiter Zentrale Innovation bei Schaeffler. „Wir schaffen nicht nur die Basis für einen raschen Wissenstransfer von der Forschung in die industrielle Praxis, sondern kommen auch mit vielen jungen Talenten frühzeitig in Kontakt.“

Unterzeichnung des Kooperationsvertrags zu SHARE at FAU. Von links: Prof. Dr. Tim Hosenfeldt (Leiter Zentrale Innovation bei Schaeffler), Prof. Dr. Joachim Hornegger (Präsident der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) und Prof. Peter Gutzmer (Stellvertretender Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie von Schaeffler)

Virtueller Prüfstand: Dr. Stephan Tremmel (links), Oberingenieur am Lehrstuhl für Konstruktionstechnik und Projektleiter seitens der FAU, und FAU-Wissenschaftler David Hochrein an der „Powerwall“

„Antriebsstrang 4.0“: eine typische Motor-Kupplung-Getriebe-Anordnung, bei der Messmodul und Monitoring-System (links) Daten zur vorausschauenden Instandhaltung an die Schaeffler-Cloud übermitteln

Aus dem Cockpit

 

Nicht nur das Produkt, sondern sein gesamter Entstehungsprozess verändert sich durch die Digitalisierung. Bereits in den 1980er-Jahren verlagerte sich der Arbeitsplatz vieler Ingenieure vom Zeichenbrett an den Computer. „Nun stehen wir vor einer weiteren digitalen Revolution“, zeigt sich Dr. Fabrice Mogo Nem überzeugt. Der Fachmann ist bei Schaeffler übergreifend für Entwicklungsmethoden und -werkzeuge verantwortlich. Die wichtigste Neuerung: Künftig sollen die im Kundeneinsatz gewonnenen Daten direkt in die Produktentwicklung einfließen. „Die Entwickler greifen zusätzlich auf reale Einsatzdaten und nicht nur auf die eigenen Versuche zurück“, erläutert Mogo Nem. „Dadurch können wir unter anderem Muster, zum Beispiel über den Verschleiß in bestimmten Anwendungen, erkennen und sind in der Lage, neue Produkte oder Dienstleistungen schneller und in einer noch besseren Qualität zu entwickeln.“ Vor allem aber soll künftig das Produkt – etwa ein Wälzlager – in einem integrativen Ansatz gemeinsam mit Dienstleistungen und sogar datengestützten Geschäftsmodellen entwickelt werden. Die Suche nach der optimalen Lösung soll dabei von modellbasierten IT-Werkzeugen unterstützt werden. Ein hoher Anspruch, da die Produktentwicklung zu einem großen Teil mithilfe hoch spezialisierter Software erfolgt – zum Beispiel „Bearinx“ oder „Creo“ zur Berechnung und Auslegung von Wälzlagern. Solche Expertenprogramme werden auch künftig bestehen, sie sollen aber Schnittstellen zu einer – noch zu schaffenden – zentralen Plattform bieten.

 

Erste Schritte geht Schaeffler bereits 2017: Ein neues „Engineering Cockpit“ ermöglicht es Projektleitern, Entwicklern und Produktmanagern, alle relevanten Informationen zu einem Projekt im Blick zu behalten und so bessere Entscheidungen zu fällen. Das Cockpit, eine webbasierte Anwendung, erlaubt den direkten Zugriff auf Entwicklungsdaten, die auf eine Vielzahl von Entwicklungswerkzeugen verteilt sind. Es unterstützt insbesondere das unternehmensweite Konfigurations- und Änderungsmanagement. Das Cockpit für die Produktentwicklung hat zwei Pendants: Auch die Produktion und die Serviceaktivitäten sollen künftig über ähnliche Cockpits gesteuert werden. „Integriert man eines Tages alle drei Cockpits, zum Beispiel über unsere zentrale digitale Plattform, dann haben wir alle Details über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts im direkten Zugriff“, verspricht Mogo Nem.

in weiser Voraussicht

Fällt der Antrieb eines Kreuzfahrtschiffs oder das Getriebe einer Windkraftanlage (Foto) auf hoher See aus, kostet der Austausch viel Zeit und Geld. Um ungeplante Einsätze der Wartungstechniker zu vermeiden, entwickelt Schaeffler ein System, das den Zustand solcher Maschinen vorhersagen kann. Das ermöglicht den Betreibern eine vorausschauende Instandhaltung („Predictive Maintainance“).

 

Sie richtet sich nicht nach festen Zeitintervallen, sondern ermittelt den Wartungsbedarf auf Grundlage der tatsächlichen Belastungen an der Maschine. Die Basis für Predictive-Maintenance-Konzepte bildet das Messen von Schwingungen. Die meisten Fehler in rotierenden Maschinen führen dazu, dass sich das Schwingungsverhalten verändert. Die Diagnose ermöglicht es nicht nur, die Art und die Stärke eines Schadens zu bestimmen, sondern auch dessen genauen Ort zu lokalisieren. Neben Schwingungen eignen sich noch weitere Parameter zur Beschreibung eines Maschinenzustands, etwa die Temperatur oder das Drehmoment. Die Parameter werden von Sensoren erfasst und in digitale Modelle überführt. Einfachere Berechnungen können dezentral direkt an der jeweiligen Maschine vorgenommen werden. Für komplexere Simulationen eignen sich cloudbasierte Analyseprogramme wie die „Schaeffler Service Cloud“. Sie läuft derzeit im Pilotbetrieb und ist in der Lage, die Restlebensdauer von Komponenten unter Realbedingungen zu errechnen und die Wartungsintervalle bedarfsgerecht zu ermitteln. Mit einem Internetzugang oder per App können Betreiber und Instandhalter weltweit auf diese Informationen zugreifen. Und so bereits im nächsten Hafen mit dem richtigen Ersatzteil zur Reparatur des errechneten und bevorstehenden Defekts am Antrieb des Kreuzfahrtschiffs warten.

Sensibel: Sensoren im Triebstrang melden Zustandsinformationen von Windenergieanlagen in Echtzeit

Mechanische Wertarbeit

 

In zehn Jahren wird Schaeffler 20 bis 30 Prozent ­aller Lager als Sensoren verkaufen, schätzt Prof. Peter Gutzmer, im Vorstand von Schaeffler für Forschung und Entwicklung verantwortlich. „Unsere Kompetenz beruht aber auch in der digital vernetzten Welt darauf, dass wir die Dinge im Internet der Dinge verstehen“, sagt Gutzmer. „Unsere Mechanik-Kompetenz, gepaart mit Mechatronik und zunehmend Software, ist die Basis unseres Geschäftsmodells.“ Besonders wichtig wird das in einer Welt, die zunehmend auf autonome Systeme setzt: Selbstfahrende Autos oder Roboter, die in der Produk­tion Hand in Hand mit dem Menschen arbeiten, müssen sicher funktionieren. In der realen Welt, in der es für einen System-Neustart keine Zeit gibt.

Beispiel Schaeffler Wankstabilisator: Komponenten werden in Zukunft Daten in Echtzeit generieren und weitergeben

„Wir bringen die Kompetenz für die Dinge ein“

Prof. Peter Gutzmer (Stellv. Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie der Schaeffler AG)

Digitalisierung und eine vernetzte Welt in Einklang mit Mechanik – Interview mit Prof. Peter Gutzmer über spannende Themenfelder im schnellen Wandel.

 

Herr Professor Gutzmer, die Digitalisierung ist in aller Munde – ein klassisches Modewort?

Ich bin davon überzeigt, dass die Digitalisierung die Welt stark verändern wird. Sie verändert unsere Produkte, sie verändert aber auch alle Prozesse in Unternehmen und nicht zuletzt unsere komplette Arbeitswelt. Dieser Wandel wird rasch geschehen. Denken Sie nur daran, wie schnell wir uns an das Smartphone gewöhnt haben und wie sehr es unsere komplette Art zu kommunizieren beeinflusst hat.

 

Schaeffler hat seine Wurzeln in der Feinmechanik und entwickelt zunehmend mechatronische Systeme. Gehören diese Kompetenzen künftig zum alten Eisen?

Ganz sicher nicht. Im Gegenteil: In das Internet der Dinge bringen wir die Kompetenz für die Dinge ein. Daten mögen das neue Gold sein, aber sie sind zunächst einmal nur Nullen und Einsen. Erst wenn man versteht, was in der physikalischen Welt hinter einem beobachteten Muster stecken könnte, kann man Abhilfe schaffen. Wir erweitern unsere Kompetenz auf dem Gebiet der Digitalisierung durch Neueinstellungen und Partnerschaften mit IT-Unternehmen, aber deswegen geben wir unsere Kernkompetenzen nicht auf.

 

Stichwort Partnerschaft: Was bedeutet die Kooperationsvereinbarung mit IBM für das Unternehmen Schaeffler?

In einer vernetzen Welt muss man sich mit den richtigen Partnern vernetzen. Es wäre völlig vermessen, wenn wir versuchen würden, den über Jahrzehnte aufgebauten Wissensvorsprung von IBM auf dem Gebiet der Datenanalyse in kurzer Zeit aufzuholen. Stattdessen können wir – aus unserer Kenntnis der realen Welt heraus – die richtigen Fragen stellen, die Expertensysteme wie Watson dann beantworten können. IBM ist für uns bei Schaeffler aber nicht nur ein guter Partner, weil sich die Kompetenzen so gut ergänzen, sondern eben auch weil IBM ein global aktives Unternehmen ist – wie wir auch.

 

Wie sehr verändert sich unsere Mobilität durch die Digitalisierung? Kaufen wir künftig noch schöne Autos oder nur noch Transport-Dienstleistungen?

Wie in anderen Fällen auch ist „sowohl als auch“ hier aus meiner Sicht die einzig richtige Antwort. Auch künftig wird es eine Nachfrage für mechanisch perfekte, schön gestaltete Autos geben. Und die werden auch gekauft und nicht nur stundenweise geliehen. Daneben tritt aber eine neue Mobilitätswelt, in der Dienstleistungen aller Art mit dem Smartphone geordert werden. Dazu werden eines Tages auch autonom fahrende Roboter-Taxis gehören. Aber glauben Sie nicht, dass die Mechanik in solchen Fahrzeugen keine Rolle mehr spielt. Wer würde sein Leben einer Maschine anvertrauen, die nicht unter allen Umständen perfekt funktioniert?

Digitalisierte Mechanik: Monitoring-Systeme mit lokaler Software und cloudbasierten Analytics erhöhen die Betriebssicherheit und reduzieren die Kosten

Der Autor

Der Gründer des Redaktionsbüros delta eta und Technikjournalist Johannes Winterhagen programmierte als Schüler schon Anfang der 1980er Jahre auf einem Atari. Trotz aller Begeisterung für die Digitalisierung liest er Bücher und Zeitschriften weiterhin am liebsten ganz analog auf Papier.

Fotos Schaeffler

Digital

wird real

Eine neue digitale Revolution soll Mobilität, Energieversorgung und industrielle Produktion dramatisch verändern. Schaeffler revolutioniert in vielen Bereichen mit.

von Johannes Winterhagen

Wer ist Bram Stoker? Mit diesen Worten gewann Watson im Jahr 2011 das in den USA populäre Fernsehquiz „Jeopardy“, bei dem die Kandidaten die richtige Frage auf eine zuvor verlesene Antwort formulieren müssen. Im Lauf von drei Abenden beantwortete Watson 66 von 75 Fragen korrekt und deklassierte seine beiden Gegenspieler, die zuvor bereits Millionen mit ihrer Teilnahme am täglich gesendeten Quizduell gewonnen hatten. Die Perfektion seines Auftretens verdankt Watson seinen Programmierern, die im Auftrag von IBM arbeiten. Es handelt sich nicht einfach um einen Supercomputer, der sehr schnell rechnen kann, sondern um ein sogenanntes Expertensystem. Füttert man Watson mit Daten, dann lernt er permanent hinzu und kann relevante Informationen schneller identifizieren als jeder Mensch.

 

Seit Oktober 2016 steht Watson nun auch im Dienst von Schaeffler. „Wir haben eine weitgehende Technologie-Partnerschaft mit IBM geschlossen“, erläutert Gerhard Baum, Chief Digital Officer von Schaeffler. „Gemeinsam werden wir Schritt für Schritt neue, industrielle Anwendungen für Watson erarbeiten.“ Die auf der Watson-Technologie basierende digitale Plattform soll zur zentralen Daten-Drehscheibe von Schaeffler werden. Für die Digitalstrategie des Unternehmens spielt sie eine entscheidende Rolle – und doch handelt es sich nur um einen von vielen Bausteinen. „Genauso wichtig ist, dass wir Produkte und Dienstleistungen entwickeln, die dazu in der Lage sind, Daten zu erheben, zu verarbeiten und zu nutzen. Zudem wollen wir alle Prozesse im Unternehmen digitalisieren“, so Baum. Dazu baut er eine zentrale Abteilung auf, in der bis Jahresende rund 25 Experten tätig sind. Die Mitarbeiter kommen fast alle von außen und bringen neue Kompetenzen in das von Maschinenbau und Mechatronik geprägte Unternehmen: Datenanalyse, Gestaltung von Benutzeroberflächen und andere Fähigkeiten, die man in der Vergangenheit nicht mit Schaeffler assoziierte.

Strategische Partnerschaft besiegelt zwischen Schaeffler und IBM. Von links: Gerhard Baum (Chief Digital Officer, Schaeffler AG), Ivo Körner (Geschäftsführer Vertrieb, IBM Deutschland), Prof. Peter Gutzmer (Stellvertretender Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie der Schaeffler AG), Jürgen Henn (Executive Partner, IBM Global Business Services) und Harald Gießer (Chief Information Officer, Schaeffler AG)

Von Daten zu Erkenntnissen

 

Dass Schaeffler sich seit fast zwei Jahren so intensiv mit der Digitalisierung auseinandersetzt, hat zunächst einen technischen Grund: Der Automobil- und Industriezulieferer sitzt an der Quelle. Wälzlager, das Stammprodukt des Unternehmens, befinden sich überall dort, wo sich mechanische Teile rotatorisch – also um die eigene Achse – bewegen. Mithin in Maschinen aller Art, zum Beispiel in Antrieben, vom E-Bike bis zum Schiffsmotor in der Größe eines Einfamilienhauses. Die im Lager messbaren Drehzahlen, Temperaturen oder Schwingungen geben nicht nur über den Betrieb einer Maschine genauen Aufschluss, sondern auch über die voraussichtliche Rest-Lebensdauer. Ist diese bekannt, kann der Betreiber eines Offshorewindparks im Voraus berechnen, ob sein Windkraftgetriebe die nächste Starkwindperiode von September bis März noch überstehen wird – und bedarfsgerecht entscheiden, ob das Getriebe noch vor Winterbeginn gewartet werden muss. Auch in einer Fabrik bringt „Predictive Maintenance“ viele Vorteile, etwa eine höhere Produktivität, indem die Auslastung in der Produktion an den Zustand der Maschinenelemente gekoppelt wird. Außerdem können Ersatzteile just in time bestellt und damit die Kosten für die Lagerhaltung gesenkt werden. Sich selbst überwachende und steuernde Produktionsanlagen sind der Kern von „Industrie 4.0“, der nächsten Welle der Prozess­automatisierung.

» Wir stehen vor einer weiteren digitalen Revolution

Dr. Fabrice Mogo Nem, Schaeffler

Maschine 4.0 ist digital unterstützte Produktion: Daten werden sowohl lokal als auch in einer Schaeffler-Cloud ausgewertet

„Wir sehen in allen Industriezweigen einen starken Trend zur Digitalisierung“, sagt Dr. Volker Maier, der ab Januar 2017 bei Schaeffler Industrie das Thema Innovationsprojekte verantworten wird. „Mit Antriebsstrang 4.0, Rail 4.0, Wind 4.0 und Maschine 4.0 sowie der digitalen Plattform haben wir die richtige Antwort darauf.“ Tatsächlich stellen die auf verschiedenen Messen im Lauf des Jahres 2016 präsentierten, vollständig vernetzten Systeme ein Universalkonzept dar, das an unterschiedliche Anlagen und Fahrzeuge angepasst werden kann, an Windkraftanlagen genauso wie an Hochgeschwindigkeitszüge. „Derzeit bereiten wir die ersten Pilotprojekte mit internationalen Kunden vor“, berichtet Maier. Technisch basiert der Ansatz auf zwei Kernelementen: Einerseits sorgen integrierte Sensoren und Analysesysteme dafür, dass laufend Daten erhoben werden. Andererseits besteht eine Online-Anbindung an die digitale Plattform, Voraussetzung für Big-Data-Analysen, mit denen aus nackten Daten wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden können.

 

Nicht nur Industriekunden, sondern auch den Autoherstellern eröffnet Big Data eine neue Spielwiese. Zum Beispiel mit einer neuen Generation des elektromechanischen Wankstabilisators. Das System korrigiert Schwankungen der Karosserie während der Fahrt in Sekundenbruchteilen. Kombiniert man die dabei entstehenden Daten mit exakten Informa­tionen über die Position des Fahrzeugs, kann man auf Fahrbahnunebenheiten rückschließen. Kommuniziert das Auto als Teil des Internets der Dinge diese Daten, stellen sie eine wertvolle Information für andere Verkehrsteilnehmer oder auch die für den Straßenbau zuständigen Behörden dar.

Aus dem Cockpit

 

Nicht nur das Produkt, sondern sein gesamter Entstehungsprozess verändert sich durch die Digitalisierung. Bereits in den 1980er-Jahren verlagerte sich der Arbeitsplatz vieler Ingenieure vom Zeichenbrett an den Computer. „Nun stehen wir vor einer weiteren digitalen Revolution“, zeigt sich Dr. Fabrice Mogo Nem überzeugt. Der Fachmann ist bei Schaeffler übergreifend für Entwicklungsmethoden und -werkzeuge verantwortlich. Die wichtigste Neuerung: Künftig sollen die im Kundeneinsatz gewonnenen Daten direkt in die Produktentwicklung einfließen. „Die Entwickler greifen zusätzlich auf reale Einsatzdaten und nicht nur auf die eigenen Versuche zurück“, erläutert Mogo Nem. „Dadurch können wir unter anderem Muster, zum Beispiel über den Verschleiß in bestimmten Anwendungen, erkennen und sind in der Lage, neue Produkte oder Dienstleistungen schneller und in einer noch besseren Qualität zu entwickeln.“ Vor allem aber soll künftig das Produkt – etwa ein Wälzlager – in einem integrativen Ansatz gemeinsam mit Dienstleistungen und sogar datengestützten Geschäftsmodellen entwickelt werden. Die Suche nach der optimalen Lösung soll dabei von modellbasierten IT-Werkzeugen unterstützt werden. Ein hoher Anspruch, da die Produktentwicklung zu einem großen Teil mithilfe hoch spezialisierter Software erfolgt – zum Beispiel „Bearinx“ oder „Creo“ zur Berechnung und Auslegung von Wälzlagern. Solche Expertenprogramme werden auch künftig bestehen, sie sollen aber Schnittstellen zu einer – noch zu schaffenden – zentralen Plattform bieten.

 

Erste Schritte geht Schaeffler bereits 2017: Ein neues „Engineering Cockpit“ ermöglicht es Projektleitern, Entwicklern und Produktmanagern, alle relevanten Informationen zu einem Projekt im Blick zu behalten und so bessere Entscheidungen zu fällen. Das Cockpit, eine webbasierte Anwendung, erlaubt den direkten Zugriff auf Entwicklungsdaten, die auf eine Vielzahl von Entwicklungswerkzeugen verteilt sind. Es unterstützt insbesondere das unternehmensweite Konfigurations- und Änderungsmanagement. Das Cockpit für die Produktentwicklung hat zwei Pendants: Auch die Produktion und die Serviceaktivitäten sollen künftig über ähnliche Cockpits gesteuert werden. „Integriert man eines Tages alle drei Cockpits, zum Beispiel über unsere zentrale digitale Plattform, dann haben wir alle Details über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts im direkten Zugriff“, verspricht Mogo Nem.

„Antriebsstrang 4.0“: eine typische Motor-Kupplung-Getriebe-Anordnung, bei der Messmodul und Monitoring-System (links) Daten zur vorausschauenden Instandhaltung an die Schaeffler-Cloud übermitteln

Beispiel Schaeffler Wankstabilisator: Komponenten werden in Zukunft Daten in Echtzeit generieren und weitergeben

Mechanische Wertarbeit

 

In zehn Jahren wird Schaeffler 20 bis 30 Prozent ­aller Lager als Sensoren verkaufen, schätzt Prof. Peter Gutzmer, im Vorstand von Schaeffler für Forschung und Entwicklung verantwortlich. „Unsere Kompetenz beruht aber auch in der digital vernetzten Welt darauf, dass wir die Dinge im Internet der Dinge verstehen“, sagt Gutzmer. „Unsere Mechanik-Kompetenz, gepaart mit Mechatronik und zunehmend Software, ist die Basis unseres Geschäftsmodells.“ Besonders wichtig wird das in einer Welt, die zunehmend auf autonome Systeme setzt: Selbstfahrende Autos oder Roboter, die in der Produk­tion Hand in Hand mit dem Menschen arbeiten, müssen sicher funktionieren. In der realen Welt, in der es für einen System-Neustart keine Zeit gibt.

Freiheit

Öldruck, Temperatur und Drehmoment in einem Maschinenantrieb – einzelne Maschinen-Rohdaten sind, anders als beispielsweise Konstruktionsinformationen, nicht als „geistiges Eigentum“ über Patent- oder Urheberrecht zu schützen, weder vom Hersteller noch vom Betreiber einer Anlage. Das zumindest ist die aktuelle Rechtslage in Europa, die derzeit allerdings intensiv diskutiert wird. „Das bedeutet jedoch nicht, dass jeder auf die Daten zurückgreifen darf, die beispielsweise in der Werkzeugmaschine 4.0 oder im Rahmen einer Fernwartung entstehen“, erläutert Schaeffler-Jurist Dr. Ulrich Keil. Denn zum einen schließen Hersteller und Betreiber intelligenter Anlagen in der Regel Verträge, die die Datennutzung detailliert regeln. Die Vereinbarung kann sogar festlegen, wo die physische Datenspeicherung erfolgen soll. Zum anderen gelten auch für Maschinendaten alle Regeln, die das Recht, etwa zum Schutz von Betriebsgeheimnissen oder gegen das Ausspähen von Daten, vorsieht. Verarbeitete und systematisch gespeicherte Daten können in ihrer Gesamtheit zudem eine geschützte Datenbank darstellen, vergleichbar einem Veranstaltungskalender, der aus den Daten Dritter zusammengestellt wird. „Wo wir neue, datengestützte Geschäftsmodelle entwickeln, setzen wir uns frühzeitg mit den rechtlichen Fragestellung auseinander“, sagt Keil. Um den Schutz personenbezogener Daten geht es dabei nicht immer. Wenn Maschinendaten indirekt etwas über menschliches Verhalten aussagen – etwa über den Fahrer eines Autos –, kommt auch Fragestellungen des „klassischen“ Datenschutzrechts Bedeutung zu.

On Campus

Seit Mitte 2016 hat Schaeffler die Zusammenarbeit mit der Universität Erlangen-Nürnberg deutlich intensiviert. Unter dem Namen „SHARE at FAU“ (Schaeffler Hub for Advanced Research at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) forschen Unternehmen und Universität an Innovationen für das digitale Zeitalter. Die Partner verfolgen dabei das „Company on Campus“-Konzept, das sich bereits in der Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie („SHARE am KIT“) bewährt hat: Mitarbeiter von Schaeffler sitzen in Räumlichkeiten auf dem Uni-Gelände und arbeiten Hand in Hand mit Professoren, Lehrstuhlmitarbeitern und Studenten.

 

Auch die Themenfelder, in denen im Rahmen der Kooperation geforscht werden soll, wurden gemeinsam definiert und daraus drei aktuelle Forschungsschwerpunkte abgeleitet. Erstens die Digitalisierung der Wertströme für die Fabrik der Zukunft. Durch den Einsatz von Sensorik, Datenverarbeitung und -analyse kann Prozesstransparenz geschaffen und zur Prozess- und Anlagenoptimierung herangezogen werden. Zweitens sind neue Assistenzsysteme auf Basis von Augmented und Virtual Reality Bestandteil der Forschung. Künftig sollen Schaeffler-Mitarbeiter nicht mehr ins Flugzeug steigen müssen, um die Wartung oder auch nur den Werkzeugwechsel an einer Maschine zu erlernen. Stattdessen werden ihnen die benötigten Informationen anhand von digitalen Systemen übermittelt. Den dritten Teil der aktuellen Forschung stellt die additive Fertigung metallischer Werkstücke dar – ein Schritt in Richtung einer effizienten Fertigung von Bauteilen mit spezifischem funktionalen Mehrwert. „Die FAU ist für uns ein guter Partner“, bestätigt Prof. Dr. Tim Hosenfeldt, Leiter Zentrale Innovation bei Schaeffler. „Wir schaffen nicht nur die Basis für einen raschen Wissenstransfer von der Forschung in die industrielle Praxis, sondern kommen auch mit vielen jungen Talenten frühzeitig in Kontakt.“

Unterzeichnung des Kooperationsvertrags zu SHARE at FAU. Von links: Prof. Dr. Tim Hosenfeldt (Leiter Zentrale Innovation bei Schaeffler), Prof. Dr. Joachim Hornegger (Präsident der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) und Prof. Peter Gutzmer (Stellvertretender Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie von Schaeffler)

Virtueller Prüfstand: Dr. Stephan Tremmel (links), Oberingenieur am Lehrstuhl für Konstruktionstechnik und Projektleiter seitens der FAU, und FAU-Wissenschaftler David Hochrein an der „Powerwall“

in weiser Voraussicht

Fällt der Antrieb eines Kreuzfahrtschiffs oder das Getriebe einer Windkraftanlage (Foto) auf hoher See aus, kostet der Austausch viel Zeit und Geld. Um ungeplante Einsätze der Wartungstechniker zu vermeiden, entwickelt Schaeffler ein System, das den Zustand solcher Maschinen vorhersagen kann. Das ermöglicht den Betreibern eine vorausschauende Instandhaltung („Predictive Maintainance“).

 

Sie richtet sich nicht nach festen Zeitintervallen, sondern ermittelt den Wartungsbedarf auf Grundlage der tatsächlichen Belastungen an der Maschine. Die Basis für Predictive-Maintenance-Konzepte bildet das Messen von Schwingungen. Die meisten Fehler in rotierenden Maschinen führen dazu, dass sich das Schwingungsverhalten verändert. Die Diagnose ermöglicht es nicht nur, die Art und die Stärke eines Schadens zu bestimmen, sondern auch dessen genauen Ort zu lokalisieren. Neben Schwingungen eignen sich noch weitere Parameter zur Beschreibung eines Maschinenzustands, etwa die Temperatur oder das Drehmoment. Die Parameter werden von Sensoren erfasst und in digitale Modelle überführt. Einfachere Berechnungen können dezentral direkt an der jeweiligen Maschine vorgenommen werden. Für komplexere Simulationen eignen sich cloudbasierte Analyseprogramme wie die „Schaeffler Service Cloud“. Sie läuft derzeit im Pilotbetrieb und ist in der Lage, die Restlebensdauer von Komponenten unter Realbedingungen zu errechnen und die Wartungsintervalle bedarfsgerecht zu ermitteln. Mit einem Internetzugang oder per App können Betreiber und Instandhalter weltweit auf diese Informationen zugreifen. Und so bereits im nächsten Hafen mit dem richtigen Ersatzteil zur Reparatur des errechneten und bevorstehenden Defekts am Antrieb des Kreuzfahrtschiffs warten.

Sensibel: Sensoren im Triebstrang melden Zustandsinformationen von Windenergieanlagen in Echtzeit

„Wir bringen die Kompetenz für die Dinge ein“

Prof. Peter Gutzmer (Stellv. Vorsitzender des Vorstands und Vorstand Technologie der Schaeffler AG)

Digitalisierung und eine vernetzte Welt in Einklang mit Mechanik – Interview mit Prof. Peter Gutzmer über spannende Themenfelder im schnellen Wandel.

 

Herr Professor Gutzmer, die Digitalisierung ist in aller Munde – ein klassisches Modewort?

Ich bin davon überzeigt, dass die Digitalisierung die Welt stark verändern wird. Sie verändert unsere Produkte, sie verändert aber auch alle Prozesse in Unternehmen und nicht zuletzt unsere komplette Arbeitswelt. Dieser Wandel wird rasch geschehen. Denken Sie nur daran, wie schnell wir uns an das Smartphone gewöhnt haben und wie sehr es unsere komplette Art zu kommunizieren beeinflusst hat.

 

Schaeffler hat seine Wurzeln in der Feinmechanik und entwickelt zunehmend mechatronische Systeme. Gehören diese Kompetenzen künftig zum alten Eisen?

Ganz sicher nicht. Im Gegenteil: In das Internet der Dinge bringen wir die Kompetenz für die Dinge ein. Daten mögen das neue Gold sein, aber sie sind zunächst einmal nur Nullen und Einsen. Erst wenn man versteht, was in der physikalischen Welt hinter einem beobachteten Muster stecken könnte, kann man Abhilfe schaffen. Wir erweitern unsere Kompetenz auf dem Gebiet der Digitalisierung durch Neueinstellungen und Partnerschaften mit IT-Unternehmen, aber deswegen geben wir unsere Kernkompetenzen nicht auf.

 

Stichwort Partnerschaft: Was bedeutet die Kooperationsvereinbarung mit IBM für das Unternehmen Schaeffler?

In einer vernetzen Welt muss man sich mit den richtigen Partnern vernetzen. Es wäre völlig vermessen, wenn wir versuchen würden, den über Jahrzehnte aufgebauten Wissensvorsprung von IBM auf dem Gebiet der Datenanalyse in kurzer Zeit aufzuholen. Stattdessen können wir – aus unserer Kenntnis der realen Welt heraus – die richtigen Fragen stellen, die Expertensysteme wie Watson dann beantworten können. IBM ist für uns bei Schaeffler aber nicht nur ein guter Partner, weil sich die Kompetenzen so gut ergänzen, sondern eben auch weil IBM ein global aktives Unternehmen ist – wie wir auch.

 

Wie sehr verändert sich unsere Mobilität durch die Digitalisierung? Kaufen wir künftig noch schöne Autos oder nur noch Transport-Dienstleistungen?

Wie in anderen Fällen auch ist „sowohl als auch“ hier aus meiner Sicht die einzig richtige Antwort. Auch künftig wird es eine Nachfrage für mechanisch perfekte, schön gestaltete Autos geben. Und die werden auch gekauft und nicht nur stundenweise geliehen. Daneben tritt aber eine neue Mobilitätswelt, in der Dienstleistungen aller Art mit dem Smartphone geordert werden. Dazu werden eines Tages auch autonom fahrende Roboter-Taxis gehören. Aber glauben Sie nicht, dass die Mechanik in solchen Fahrzeugen keine Rolle mehr spielt. Wer würde sein Leben einer Maschine anvertrauen, die nicht unter allen Umständen perfekt funktioniert?

Digitalisierte Mechanik: Monitoring-Systeme mit lokaler Software und cloudbasierten Analytics erhöhen die Betriebssicherheit und reduzieren die Kosten

Der Autor

Der Gründer des Redaktionsbüros delta eta und Technikjournalist Johannes Winterhagen programmierte als Schüler schon Anfang der 1980er Jahre auf einem Atari. Trotz aller Begeisterung für die Digitalisierung liest er Bücher und Zeitschriften weiterhin am liebsten ganz analog auf Papier.

Fotos Schaeffler

Die Online-Version des Technologiemagazins von Schaeffler