Thu Oct 17 2019

10 17

Software domineert nu machinebouw

01/03/2016

Door Bart Driessen

Welke les kan de machinebouw trekken uit de laatste SPS/IPC-drives in Neurenberg, de grootste beurs op dit gebied in Europa? Let op: software is voortaan de baas over mechanica.


     

Voor onze nostalgisch ingestelde collega’s die het liever hebben over een ‘werkplaats’ dan een ‘workshop’ – natuurlijk is dat hetzelfde! – valt het allemaal niet mee. Oude tijden komen nooit meer terug. En moderne aandrijftechniek is nu onderhand ondenkbaar zonder digitaal geformuleerde commando’s. En het zijn de makers van die commando’s, de software-engineers, die een steeds groter aandeel krijgen in de machinebouw. En het is ook zo dat de meeste ontwikkelingen zich afspelen rond die software. Denk maar aan de continue groei aan rekenkracht en dito snelheid van de PLC en IPC. Maar ook het gemak waarmee industrieel ethernet zorgt voor een explosie aan netwerken. Al deze ontwikkelingen zorgen voor een veel hoger tempo dan in de mechanica. En natuurlijk zijn er weer wijsneuzen die zeggen dat dit komt doordat de mechanica zich bevindt in de laatste fase van haar levenscyclus. ‘Praktisch alles is al ontwikkeld, de mechanica hoeft zich alleen te richten op fine-tuning.’ Leuk gevonden en het is nog waar ook. Tegelijk bevestig je daarmee dat alle techniek gebaseerd op halfgeleiders of chips, veel sneller vooruit gaat dan welke andere technologie dan ook. Het gaat zoals het zijn moet. Logisch dus om de producten op de SPS/IPC-drives te zien als ultieme bevestiging van de opmars van de software.

Cijfers

Om de cijferfetisjisten en kommaneukers onder ons tevreden te stellen volgt hier enige onderbouwing. Alleen eerst spoiler alert: cijfermatig onderzoek is schaars. Een onderzoek van ABN-AMRO zegt bijvoorbeeld dat de Nederlandse IT-sector de laatste vier jaar weer aardig groeit qua omzet, tot +4% per jaar. Alleen gaat het om de totale IT-sector en mis ik de info over de industrie. Een ander rapport van dezelfde bank zegt dat ‘Digitale transformatie’ onontkoombaar is (wisten we al). De ING komt ook met rapporten en zegt heel intelligent dat vooral ‘technische innovatie zorgt voor omzetgroei’ (hoe is het mogelijk?). Voor meer specifieke info over de Nederlandse machinebouw ben je op de Amsterdamse zuid-as echter aan het verkeerde adres. Omdat ook het CBS alleen globale cijfers geeft, kijken we graag naar de onderzoeken die de VDMA met regelmaat laat uitvoeren, bijvoorbeeld door McKinsey (de VDMA is de Duitse vereniging voor machinebouw). De Duitse cijfers zijn op zich wel bruikbaar omdat de Nederlandse economie al jaren gelijk op gaat met de Duitse. Alleen is ook dit cijfermateriaal niet bepaald indrukwekkend. Wat zegt het Duitse onderzoek? In 2014 bleek dat 30% van alle Duitse machinebouwproducten in feite bestond uit software en automatisering. Maar onduidelijk is hoe McKinsey dat gemeten heeft. Hoe meet je een PLC-programma af tegenover een tandwielkast? In aanschafprijs? In gewerkte uren? Een andere getal dat meer indruk maakt is het almaar stijgende opleidingsniveau van werkers in de machinebouw. Tussen 1988 en 2013 is het percentage techneuten met een HBO of universitaire opleiding in de Duitse machinebouw verdubbeld; van 8,2% in 1988 naar 16,7% in 2013. Maar ook hier ontbreken uitgesplitste getallen over de automatiseringsindustrie.

Software in het veld

Hoe zit het dan in het veld? Immers als je onvoldoende data kan krijgen (hoezo big data?), ga dan het veld in en neem een flink aantal steekproeven. Dat zegt althans de discipline ‘Methoden en technieken van onderzoek’. Een eerste, bemoedigende uitspraak is afkomstig van Anton Huber, de CEO Digital Factory Division van Siemens. Hij zegt in het boek ‘Industrie 4.0’ van Uwe Sendler (Springer Verlag): “Software is onderhand de ‘wichtigste Treiber’ van industriële innovatie.” Jawohl! En dan hebben we het volgens Huber niet puur over de ‘kantoorautomatisering’, maar vooral over de productieautomatisering. Waarbij hij fijntjes opmerkt dat de progressie in de industriële automatisering eigenlijk nog maar net op gang komt, tenminste als je dat vergelijkt met de kantoorautomatisering die al veel verder is. Leuk zo’n elleboogstoot richting industriële automatisering, maar gelijk heeft deze baas wel. Maar intussen; in 2016 investeert Siemens 4,8 miljard euro in R&D, 300 miljoen meer dan vorig jaar. R&D. Er werken nu bij Siemens 28.800 onderzoekers, 220 data-experts, 17.500 software-engineers op 150 R&D-locaties; in totaal 46.520. Ter vergelijking: Microsoft, waar software core-business is, heeft bijna 54.000 mensen in dienst voor R&D.

Digital enterprise

Gaan we even verder met Siemens, dan zien we al snel welke trends dit grote bedrijf als de belangrijkste ziet: elektrificatie, automatisering en digitalisering. En dan niet alleen in de industrie, maar ook in de gebouwentechniek, gezondheidszorg en infrastructuur. Populair gezegd komt het er op neer dat alles waar een stekker aan zit (of een batterij heeft) ook is uitgerust met op zijn minst een stel intelligente schakelingen en wat software. En of je het nu hebt over automatisering en digitalisering; steeds weer kom je het tegen: software. Bedrijven functioneren nu, zoals Siemens het noemt, als ‘digital enterprise’. En om als digitale onderneming de komende jaren te kunnen overleven zijn natuurlijk producten nodig die daarop voorbereid zijn. Daarom terug naar de beurs SPS/IPC Drives in Neurenberg. Wat voor moois lag daar dan te wachten op de digitale onderneming? Kortom, tijd om te gaan shoppen!

Voorbeelden op de SPS

  • Miniaturisering van safetymodules

Een prachtig voorbeeld van de voorspellingen op basis van de wet van Moore is de eloFlex – Mini van elobau. Een safety-module voor de machinebouw die nu nog maar half zo groot als zijn oudere de versie hiervoor. Immers Moore’s wet zegt dat we op gezette tijden zullen meemaken dat elektronica het dubbele aankan, tegen een prijs die maar de helft bedraagt en dat op een ruimte die weer de helft kleiner is. Welnu de eloFlex–Mini is ook 50% smaller. Hij is ook goedkoper; om prcies te zijn 60%. Leuk is ook het cloud-aspect: deze safety module wordt door de gebruiker zelf vanuit een portal, dus via internet, geconfigureerd. Waarbij hij ook nog eens gecertificeerd is voor Sil 3, categorie 4 en voor PLe of PLd; maar dat hoort weer thuis in de rubriek safety.

  • Servodrives vervangen door slimme software

Terug naar het edele ambacht der machinebouw. Op de stand van Danfoss zagen we een ander voorbeeld van hoe software in staat is hardware op zij te zetten. In dit geval zijn de servodrives of externe motion controllers het bokje. Het nieuws is de IMC, ofwel Integrated Motion Controller, een extra functie van de VLT AutomationDrive FC 302, een van de frequentieregelaars van Danfoss. Servodrives horen thuis bij machines met zeer dynamische aandrijvingen. Maar in applicaties met een lagere dynamiek (rotatietafels, snijmachines of verpakkingsmachines) maakt een VLT AutomationDrive FC 302 met Integrated Motion Controller een servodrive overbodig. De IMC bepaalt de positie van de aandrijving via de motoraansturing. Het voordeel is nu dat je geen encoder of servodrive meer hoeft te plaatsen. En de bijbehorende bekabeling kun je ook vergeten. Je krijgt het geheel aan de praat door puur parameters in te geven. Voor wie gewend is te werken met Danfoss omvormers is dat gesneden koek. Bij montage hoef je dus geen apart applicatieprogramma met motion functies te programmeren. En je kunt een homing uitvoeren zonder daarvoor een homesensor te gebruiken. Al weer een voorbeeld dus waar software in de plaats komt van hardware. De Integrated Motion Controller, niets anders dan een stukje software dat aan de besturing van de omvormer wordt toegevoegd, maakt dus belangrijke componenten, zoals de encoder, servodrive en servokabel overbodig.

  • Model Based Engineering in plaats van praktijktesten

Een ander voorbeeld dat aangeeft hoe belangrijk software tegenwoordig is, is Model Based Engineering. Op de stand van Bachmann electric, Oostenrijks fabrikant van machinebesturingen, kwam ons dit onder ogen. Ontwerpen van grote bouwconstructies zoals hijskranen worden tegenwoordig natuurlijk in CAD 3D gedaan. Na het digitale ontwerp komt onvermijdelijk het moment van de praktijktest. Ontwerpers moeten namelijk zeker weten of een ontworpen hijsconstructie ook in de praktijk echt veilig werkt. Natuurlijk is de ‘proof of the pudding in the eating’. Maar als het gaat om kranen voor het plaatsen van windturbines in zee is een test op ware grootte met harde wind voor de meeste constructeurs toch wel een beetje te link. Een gedeeltelijke oplossing is natuurlijk om op lagere schaal dergelijke beproevingen uit te voeren; en dat vervolgens op te schalen. Maar een eigentijds alternatief is Model Based Engineering. Controllab, een softwareclub uit Hengelo, ontwikkelt daar de software voor. Het komt er op neer dat op basis van digitale modellen het gedrag van grote constructies onder verschillende omstandigheden wordt gesimuleerd. De virtuele bewegingen van de ontworpen kraan worden dan in de simulatie door PLC’s van Bachmann aangestuurd; dezelfde overigens als die ook in de fysieke hijskranen worden gebruikt. Het mooie is dat het inmiddels om beproefde techniek gaat. Onder andere in projecten van Bakker Sliedrecht en Bos Kalis is deze combinatie van software en PLC met succes toegepast.

  • Digitale brandmuren en verbinding op afstand

Een heel ander voorbeeld van de succesvolle opmars van software is het bouwen van firewalls en het faciliteren van remote control van industriële netwerken. Op de stand van Weidmüller werd het gesprek gebracht op ‘u-link remote access’. We weten onderhand wel dat remote-access en –control nu een van de belangrijkste onderdelen van het Internet of Things is. Maar welke meerwaarde levert nu deze nieuwe ontwikkeling? Met u-link kunnen monteurs zonder IT-achtergrond in één uur een complete oplossing voor remote access, inclusief fire wall inrichten. Hoe dat? Behalve een heldere manual is er de overzichtelijke architectuur van de u-link-oplossing. Technisch gezien werkt u-link volgens het principe van heartbeats: de gebruiker meldt zich aan bij het Meeting Point in the Cloud en vervolgens creëert u-link een gecertificeerde VPN-tunnel tussen de gebruiker, die dan VPN-client is, en een Firewall NAT-router ergens in het bedrijf. De opbouw van de VPN-verbinding vindt plaats vanuit de server ofwel van binnenuit naar buiten. Dit in tegenstelling tot andere oplossingen die van buiten uit naar binnen een verbinding opbouwen. Op grond van de rechten die gekoppeld zijn aan een password kan de gebruiker dan toegang krijgen tot apparaten die communiceren op basis van TCP/IP. Naast de ‘gewone’ gebruiker is er een ‘netwerk manager’ die toegang heeft tot een portal waar hij de rechten van gebruikers kan beheren.