Inhaltsverzeichnis
Mit den Anforderungen der Industrie an immer leistungsfähigere und flexiblere Maschinen wächst auch die Komplexität der Bewegungsabläufe. Höhere Taktzahlen, zunehmende Dynamik und enger aufeinander abgestimmte Prozesse sind technisch beherrschbar. Für den OEM stellt sich jedoch zunehmend die Frage, mit welchem Engineering-Aufwand sich diese Komplexität umsetzen lässt – und wie verhindert werden kann, dass dieser Aufwand überproportional wächst.
Der folgende Beitrag zeigt, warum mit steigender Motion-Komplexität neben der technischen Leistungsfähigkeit zunehmend auch der Engineering-Aufwand in den Fokus rückt. Er erläutert, wie integrierte Motion-Control-Konzepte dazu beitragen können, komplexe Bewegungsabläufe wirtschaftlich umzusetzen und welche Entwicklungspotenziale sich daraus für das Engineering ergeben.
Koordinierte Bewegungen bestimmen den Prozess
In modernen Maschinen laufen Bewegungen immer seltener isoliert ab. Transportachsen, Greifer und Werkzeuge arbeiten parallel und müssen ihre Position innerhalb definierter Zeitfenster erreichen. Bei der Übergabe eines Produkts an eine Bearbeitungsstation beispielsweise wird das Werkzeug bereits positioniert, während die Transportachse das Produkt zuführt. Entscheidend ist damit nicht allein die Präzision der einzelnen Achse, sondern ihr zeitlich und räumlich abgestimmtes Zusammenspiel.
Mit zunehmender Zahl solcher Abhängigkeiten entsteht aus einzelnen Achsbewegungen ein übergreifender Bewegungsprozess. Motion Control muss deshalb nicht nur definierte Bewegungsprofile präzise ausführen, sondern mehrere Bewegungen so koordinieren, dass sie reproduzierbar im Gesamtprozess zusammenwirken.
Wenn technische Komplexität zur Engineering-Aufgabe wird
Für den Maschinenbauer liegt die Herausforderung jedoch nicht allein in der technischen Umsetzung dieser Abläufe. Bewegungsprofile müssen definiert, Achsen synchronisiert, Abhängigkeiten abgebildet und das Zusammenspiel mit dem gesamten Maschinenprozess getestet werden. Je mehr Bewegungen dabei voneinander abhängen, desto anspruchsvoller wird es, diese Abhängigkeiten im Engineering abzubilden und aufeinander abzustimmen. Mit wachsender Motion-Komplexität steigen damit potenziell auch die Anforderungen an das Engineering.
Genau hier verschiebt sich die Perspektive: Entscheidend ist nicht mehr allein, was Motion Control technisch leisten kann, sondern mit welchem Aufwand sich diese Leistungsfähigkeit umsetzen lässt. Für den OEM wird damit die Frage relevant, wie sich Entwicklung, Anpassung und Inbetriebnahme so gestalten lassen, dass Motion Control letztlich zu einem Faktor für die Wirtschaftlichkeit des Maschinenkonzepts wird.
Integration macht Komplexität beherrschbar
Eine Antwort darauf liegt in Motion-Control-Konzepten, die Bewegungssteuerung und Maschinenlogik nicht als getrennte Aufgaben behandeln. Werden Motion-Funktionen direkt in die Steuerungsprogrammierung integriert, lassen sich auch komplexe Bewegungsabläufe innerhalb einer gemeinsamen Entwicklungsumgebung umsetzen und anpassen.
Der entscheidende Unterschied liegt dabei in der durchgängigen Integration: Eine separate Motion-Programmierumgebung und eine zusätzliche Verknüpfung zur E/A-Ebene sind nicht erforderlich. Dadurch lässt sich das Engineering übersichtlicher strukturieren, weil Bewegungsabläufe und Maschinenlogik innerhalb derselben Entwicklungsumgebung umgesetzt werden und zusätzliche Werkzeuge und Schnittstellen entfallen.
Integration erleichtert das Engineering
Für den OEM gewinnt dieser Ansatz mit zunehmender Motion-Komplexität an Bedeutung. Je mehr Bewegungen koordiniert und mit dem Maschinenprozess verknüpft werden müssen, desto wichtiger wird eine Engineering-Struktur, die nicht selbst zusätzliche Komplexität erzeugt.
Das gilt nicht nur für die Entwicklung einer neuen Maschine. Auch Anpassungen an veränderte Prozessanforderungen, Maschinenvarianten oder spätere Erweiterungen lassen sich innerhalb derselben Engineering-Struktur umsetzen. Es müssen also keine weiteren Engineering-Wege aufgebaut werden. Zudem entfallen zusätzliche Motion-Werkzeuge, die weder separat eingebunden noch mit der Steuerungsprogrammierung abgestimmt werden müssen. Gerade bei wachsenden Maschinenkonzepten kann die Integration damit helfen, den Engineering-Aufwand zu begrenzen.
Motion Control eXtended (MCX) von Bucher Automation folgt diesem integrierten Ansatz und bindet die Bewegungskoordination unmittelbar in die Maschinensteuerung ein. Die Leistungsfähigkeit der Motion-Control-Lösung zeigt sich damit nicht allein darin, welche Bewegungsaufgaben sie beherrscht, sondern auch darin, mit welchem Aufwand sich diese Funktionalität umsetzen, anpassen und in das Maschinenkonzept überführen lässt.
Wenn Motion Engineering virtuell wird
Virtual Engineering und virtuelle Inbetriebnahme sind keine Zukunftstechnologien mehr, gehören im Maschinenbau jedoch noch nicht durchgängig zur Engineering-Praxis. Gerade daraus ergibt sich für OEMs die Chance, komplexe Bewegungsabläufe nicht nur integriert zu entwickeln, sondern Entwicklung und Test teilweise von der realen Maschine zu entkoppeln.
Virtualisierung beschleunigt den Entwicklungsprozess
Mit virtuellen Steuerungen können Steuerungsprogramme und Motion-Funktionen bereits ohne reale Steuerung entwickelt und getestet werden. Der entscheidende Unterschied liegt darin, dass sich Entwicklungs- und Testschritte vom physischen Aufbau der Maschine entkoppeln und damit zeitlich vorziehen oder parallelisieren lassen. Motion Engineering kann dadurch früher beginnen und erste Ergebnisse bereits in nachfolgende Entwicklungsschritte einfließen, bevor die reale Maschine vollständig verfügbar ist. In Verbindung mit einem digitalen Zwilling lassen sich Bewegungsabläufe unter realitätsnahen Bedingungen prüfen und Fehler vor der realen Inbetriebnahme erkennen. Korrekturen können damit bereits in einer früheren Entwicklungsphase erfolgen, bevor Änderungen unmittelbar an der aufgebauten Maschine erforderlich werden.
Für den OEM zeigt sich der Nutzen vor allem darin, dass die reale Inbetriebnahme auf einem höheren Entwicklungsstand beginnen kann. Dadurch lässt sich nicht nur die Inbetriebnahme selbst verkürzen, sondern potenziell auch die gesamte Entwicklungszeit bis zur fertigen Maschine.
Damit aus dem Zeitgewinn auch ein wirtschaftlicher Vorteil wird, sind jedoch die zusätzlichen Anforderungen an Modellierung und Integration zu berücksichtigen. Virtualisierung rechnet sich deshalb vor allem dann, wenn dieser Aufwand durch Zeitgewinne im weiteren Entwicklungs- und Inbetriebnahmeprozess kompensiert wird.
Bucher Automation führt integrierte Motion Control und virtuelles Engineering mit aufeinander abgestimmten Lösungen zusammen. JetControl-VM erweitert den MCX-Ansatz um das virtuelle Engineering: Der STX- und MCX-Funktionsumfang steht auch als virtuelle Steuerung zur Verfügung, sodass Motion-Anwendungen ohne reale Steuerung entwickelt und getestet sowie im Zusammenspiel mit einem digitalen Zwilling für die virtuelle Inbetriebnahme genutzt werden können. Damit adressiert Bucher Automation sowohl die technische Komplexität der Bewegungskoordination als auch den damit verbundenen Engineering-Aufwand.
Fazit
Mit steigender Komplexität der Bewegungsabläufe wird für den OEM nicht allein die technische Leistungsfähigkeit von Motion Control entscheidend. Ebenso wichtig ist, mit welchem Engineering-Aufwand sie sich in die Maschine überführen lässt. Integrierte Motion-Control-Konzepte und virtuelle Engineering-Verfahren schaffen dafür die Grundlage, komplexe Bewegungsabläufe strukturiert zu entwickeln, frühzeitig zu testen und systematisch in Betrieb zu nehmen.
Mehr zu den Produkten
Motion Control: Komplexe Bewegungen präzise koordinieren
FAQ
Welche Auswirkungen hat eine steigende Achsanzahl auf das Engineering?
Mit jeder zusätzlichen Achse steigt nicht nur die Komplexität der Bewegungskoordination, sondern auch der Aufwand für Programmierung, Test und Inbetriebnahme. Besonders bei synchronisierten Bewegungsabläufen wächst die Anzahl der Abhängigkeiten zwischen den Achsen. Deshalb gewinnt eine Engineering-Struktur an Bedeutung, die diese Komplexität möglichst einfach beherrschbar macht.
Warum werden komplexe Bewegungsabläufe zunehmend zur Software-Aufgabe?
Die mechanische Leistungsfähigkeit moderner Antriebstechnik ist heute häufig nicht mehr der begrenzende Faktor. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, Bewegungen, Prozesslogik und Maschinenfunktionen effizient miteinander zu verbinden. Dadurch verlagert sich ein immer größerer Teil der Wertschöpfung in die Software- und Engineering-Ebene.
Welche typischen Herausforderungen entstehen bei der Skalierung einer Motion-Anwendung?
Was in einer Maschine mit wenigen Achsen noch überschaubar ist, kann bei größeren Maschinenkonzepten schnell komplex werden. Zusätzliche Achsen, Produktvarianten oder Prozessschritte erhöhen die Anforderungen an Synchronisation, Parametrierung und Test. Eine skalierbare Motion-Control-Architektur hilft dabei, diesen Aufwand zu begrenzen.
Welche Rolle spielt Motion Control bei modularen Maschinenkonzepten?
Je modularer Maschinen aufgebaut werden, desto wichtiger wird die koordinierte Zusammenarbeit einzelner Maschinenmodule. Motion Control kann dabei helfen, Bewegungen verschiedener Module synchron zu steuern und Erweiterungen oder Varianten einfacher in bestehende Maschinenkonzepte zu integrieren, ohne die gesamte Bewegungslogik neu aufbauen zu müssen.
Wann lohnt sich der Einsatz eines digitalen Zwillings für Motion-Anwendungen besonders?
Vor allem bei Maschinen mit vielen koordinierten Bewegungen, kurzen Taktzeiten oder hoher Variantenvielfalt. In solchen Projekten können Simulationen helfen, Bewegungsabläufe bereits vor dem Aufbau der realen Maschine zu testen und Optimierungspotenziale frühzeitig zu erkennen. Der Nutzen steigt meist mit der Komplexität der Anwendung.
