Goldader Life Cycle

Elektrische Antriebe Goldader Life Cycle

27.09.2006Redakteur: Reinhard Kluger

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Wie teuer kommt ein elektrischer Antrieb wirklich? Nicht allein die Anschaffungskosten zählen: Betrieb, Wartung, Engineering und Entsorgung verschlingen oft mehr Geld, als der Betreiber für den Motor bezahlt hat. Um Milchmädchenrechnungen vorzubeugen, hat die Redaktion mit Experten diskutiert. Das Fazit: Life Cycle-Kosten rücken verstärkt in den Fokus, dem Anwender haben sich längst noch nicht alle Möglichkeiten erschlossen.Manchmal muss man Maschinen sogar zweimal bezahlen. Zuerst, wenn ein Fertigungsbetrieb sie kauft, um damit zu produzieren. Dann, wenn er produziert, kann der gleiche Betrag noch einmal fällig sein, dann nämlich, wenn die Wartungskosten zu begleichen sind. Rolf-Jürgen Steinigeweg kennt solche Fälle aus seiner Praxis. „Wir wissen von einem Automobilhersteller, dass bei einer seiner komplexen Maschinen nach fünf Jahren so viel Wartungskosten aufgelaufen sind, wie die Maschine in der Anschaffung gekostet hat“, berichtet der Leiter Forschung und Entwicklung bei der Siemens AG, Bereich A&D. Ihm liegt am Herzen, die Automation, die elektrische Antriebstechnik, ganzheitlich zu betrachten: „Wir Automatisierer liefern keine Tintendrucker, wo man das Geld später verdient, und zwar mit dem Verkauf der Tinte.“Erst die Life Cycle-Kosten, die Summe aller Kosten gerechnet über die Lebensdauer eines elektrischen Antriebs, beziffern, wie teuer dieser unterm Strich zu bezahlen ist. Gefordert sind hier vornehmlich der OEM-Maschinenbauer und der Betreiber einer Maschine. „Wir können lediglich helfen, die Faktoren zu verdeutlichen, die Einfluss auf die Kosten für Projektierung, Inbetriebsetzung, Energie und Entsorgung haben. Hier können wir die Transparenz erhöhen“, zeigt Steinigeweg den begrenzten Einfluss des Antriebsherstellers auf. „Wir sehen unsere Aufgabe darin, mit Innovationen genau diese Kosten möglichst klein zu halten, die nach dem Anschaffen einer Maschine entstehen.“ Sein Tipp: „Es lohnt sich für den Endkunden auf jeden Fall genau hinzuschauen, was er anschafft.“ Dass hier noch Reserven brach liegen, dessen ist sich Rolf-Jürgen Steinigeweg bewusst: „Die Goldader können sicherlich der Endkunde und unser Kunde aufspüren. Wir als Lieferant der Automatisierungstechnik tragen mit unseren Produkten dazu lediglich bei, dass beide sie auch heben können.“ Präventive Wartung im FokusDas Thema Life Cyle-Kosten schon lange im Blick hat auch Bosch Rexroth. Zwar müsse man bei der Auswahl der Antriebe stets einen Rahmen einhalten, den Kosten und der Wettbewerb vorgeben. Aber schon die Inbetriebnahme, und die dabei anfallenden Kosten, spielen für Eberhard Schemm „eine ganz entscheidende Rolle für den Maschinen- und Anlagenbauer.“ Für den Rexroth-Bereichsleiter elektrische Antriebe ist es deshalb wichtig, anwendungsfreundliche Inbetriebnahme-Tools bereitzustellen, die zielgerichtet zu der Lösung führen, für die die Produkte geschaffen oder gedacht sind. Für den Abschnitt „Betriebsphase“ gewinne die Diagnosefähigkeit an Bedeutung, und dabei immer mehr die präventive Wartung. Letztlich jedoch hätten alle Produkte eine endliche Lebensdauer, Komponenten verschleißen oder finden das Ende ihrer Nutzbarkeit. Entsprechend müsse man die Produkte konstruieren und auslegen. Schemm: „Es gilt für jede Lebensphase eines Antriebs – von der Entwicklung bis zur Entsorgung – Voraussetzungen zu schaffen, um den Lebenszyklus für alle Phasen anwendungsgerecht zu gestalten“, so sein Fazit. Komponenten kosten und der genaue Preis steht Schwarz auf Weiß im Katalog. Eine einfache Aufgabe, sie genau zu berechnen. Diffiziler wird es jedoch, wenn es gilt, das Engineering mit in den Fokus zu stellen. Wer hier die Antwort geben will, der müsse sich in die Lage des Maschinenbauers versetzen, meint Dr. Edwin Kiel: „Das sind in der Regel hoch spezialisierte Unternehmen, mit nur wenigen Mitarbeitern, mit hoher Exportquote.“ Kunden, die der Leiter Innovation der Lenze AG in Hameln nicht allein lassen will, wenn sie denn ihre Antriebe auswählen. Man verfolge deshalb das Konzept einer Antriebslösung: gleich zu Beginn eine Vorauswahl treffen, nicht alles anbieten, sondern gezielt das Richtige. Genau die optimale Zusammenstellung von Hardware, Software und Elektromechanik. Dr. Kiel: „Wir als Hersteller von Antriebstechnik müssen Lösungen so vorbereiten, dass ein Maschinenbauer seine Maschine, wenn sie denn automatisiert und aufgebaut ist, auch sehr schnell in Betrieb nehmen kann.“ Dr. Edwin Kiel ist sich sicher: „Das kann man rechnen!“Endanwender honoriert Bedienbarkeit nichtDienstleistungen und Folgekosten, bei Baumüller standen sie schon immer im Mittelpunkt der Geschäftstätigkeiten. Erfahrungen damit haben die Nürnberger seit 75 Jahren, mit einem Reparaturbetrieb für Elektromotoren fing dort alles an. Heute fertigt man komplette Automatisierungslösungen für den Maschinenbauer. Seit kurzem hat man sogar ein Montageunternehmen übernommen und kann das Errichten kompletter Anlagen als weitere Dienstleistung anbieten. Dr. Peter Heidrich, Leiter Entwicklung bei Baumüller: „Wir sind in der Lage, den gesamten Bereich, der mit einem elektrischen Antrieb verbundenen Dienstleistungen aus einer Hand anzubieten.“ Für ihn führt das zu einer Folgekostenrechnung, die weit über die hinausgeht, wie sie für die Entwicklungsphase üblich ist.So wichtig die Bedienbarkeit für die Kostenrechnung ist, so sträflich wird sie oft vernachlässigt, wie Hans-Josef Mennen weiß: „Der Endanwender honoriert diese Eigenschaften nicht.“ Zwar mache der Einkauf seine Kostenrechnungen, aber die Betrachtungen über die gesamte Laufzeit eines Antriebs würden meist nicht beachtet, bilanziert der Manager Application Software bei Danfoss. Er fordert, der Bedienbarkeit der Antriebe in Zukunft einen immer größeren Stellenwert einzuräumen: „Da muss man entsprechend mehr tun!“ Mit einem Modulbaukasten hat SEW die Kosten für Antriebe in den Griff bekommen, ganz ähnlich stelle sich das Problem für die Folgekosten dar, betont Dr. Jörg Leonhardt. Für den Geschäftsleiter Innovation lässt sich die Beziehung zum Kunden ebenfalls wie mit Bausteinen abbilden: „Wir differenzieren modular die Produktoptimierungsprozesse. Ein Block ist die Optimierung der Technologie und Fertigung in Bezug auf die Feedbacks vom Kunden. Der nächste Schritt ist die Schnittstellen-Optimierung.“ Bei der dezentralen Technik bis zu Servosystemen gäbe es die unterschiedlichsten Schnittstellentechniken. Ein weiterer Baustein sei das Bilden von Zellen und Applikationen: „Das optimieren wir zusammen mit dem Kunden projektbezogen.“ Um das Bild rund zu machen, komme als abschließende Komponente die Prozessoptimierung in Betracht. Dr. Jörg Leonhardt: „Darunter verstehen wir alles, was notwendig ist, um dem Kunden die Applikation einfach und kostengünstig in Betrieb nehmen zu können, die entsprechenden Werkzeuge, gesamte Systeme anzubieten und zu optimieren und entsprechende Vertriebsunterstützung durch Softwarewerkzeuge.“ Noch hat der Anwender die Sicht der Dinge auf die Folgekosten nicht verinnerlicht, noch zu oft zählt für ihn nur der Anschaffungspreis, wie Eberhard Schemm schätzt. Aber so langsam beginne ein Umdenken: „Wenn sie nachweisen können, dass bestimmte Eigenschaften, die Kosten während der Nutzungsdauer einer Anlage niedriger halten, dann ist nicht der günstigste Anschaffungspreis ausschlaggebend, sondern der Preis fürs Gesamtpaket.“ Bislang sehen das nur wenige Unternehmen so. „Höchstens eine einstellige Prozentzahl“, schätzt Eberhard Schemm deren Anteil. Auf den Cent genau lassen sich Life Cycle-Kosten berechnen, betrachtet man allein den Energieverbrauch. So klar die Verhältnisse auf den ersten Blick erscheinen mögen, sind sie allerdings nicht. Die Politik dreht an den Rahmenbedingungen beim Thema Energieverbrauch, das Bewusstsein für dieses Thema ändert sich. Der Endanwender müsse noch mehr Druck auf den Maschinenhersteller ausüben, so Dr. Edwin Kiel, weil dieser bestrebt sei, „seine Maschine möglichst preiswert anzubieten, ohne dabei an die Folgekosten zu denken.“ Energieeinsparung sei eines der wichtigsten Themen der Gesamt-Life-Cycle-Kosten von Antrieben. Dr. Kiel: „Energie ist im Endeffekt außer Kilowatt pro Stunde immer sofort auch Euro und Cent.“ Die Reduktion von kurzzeitigen Stromspitzen aus dem Netz, für Dr. Peter Heidrich ist das besonders wirkungsvoll, wenn man die Energiekosten senken will. Rechnen doch die Energieversorger nach Spitzenlast ab. Ein intelligentes Energiemanagement könne den Stromverbrauch durch vorausschauende Steuerung der Anlage durchaus nach unten drücken. Es bestehe Bedarf, dem Maschinenbauer dieses Wissen auch zu vermitteln. Dr. Heidrich: „Man hat die Möglichkeit bei sequenziell getakteten Maschinen durch gezielte Festlegung, wann eine Sequenz startet und wann eine stoppt, den Energiehaushalt so zu managen, dass der Spitzenstromverbrauch aus dem Netz gesenkt werden kann.“ Das sei in der Regel mit kleinen Änderungen möglich, ohne die Performance der Maschine drastisch reduzieren zu müssen.“Wer nur spart um des Sparens Willen, der kann sich auch leicht vergaloppieren, wie Hans-Josef Mennen belegt. Der Danfoss-Manager rechnet vor: „Ein Hersteller geht hin und stattet seine Druckluftanlage mit Hocheffizienzmotoren aus, um damit den Wirkungsgrad der Anlage vielleicht um 2,5 Prozent zu steigern. Das steht natürlich in keinem Verhältnis zu dem Effekt bei der gleichen Druckluftanlage, den bisherigen Betriebsdruck von sieben Bar auf 6,5 zu reduzieren. In der gleichen Konstellation spare man damit 18 Prozent an Energie.“ Man müsse über das Gesamtsystem sehen, rät Mennen. Sein Tipp: „Man muss interdisziplinär zusammenarbeiten.“ Mit Vergleichbarkeit hapert esÄhnlicher Meinung ist der SEW-Geschäftsleiter Innovation, Dr. Jörg Leonhardt. Für ihn ist und bleibt das Betrachten der gesamten Kette wichtig: „Bei SEW werden Motoren, Getriebe und Elektronik eng aufeinander abgestimmt konstruiert und optimiert.“ Genau hier, in fein aufeinander abgestimmten Schnittstellen nämlich, sieht er das Potenzial, wie man sehr effizient – bezogen auf die Applikation des Kunden – Komponenten und Systeme herstellen und betreiben kann. Dr. Leonhardt: „Realisiert haben wir das in neuen Produkten.“Mehr als den Anwendern Lösungen und Produkte aufzeigen, können die Hersteller von elektrischen Antrieben nicht. Entscheiden muss allein der Maschinenbauer – und dabei sollte er nach der Inbetriebsetzungsphase das Thema Wirtschaftlichkeit keinesfalls aus den Augen verlieren, wie der Leiter der Siemens-Forschung und Entwicklung, Rolf-Jürgen Steinigeweg, anmahnt. Der Betreiber sollte immer wissen, was an seiner Maschine passiert. Verschleißen Bauteile übermäßig? Gibt es auffällige Ungenauigkeiten? Bei Siemens biete man für solche Fälle eine entsprechende netzgestützte Dienstleistung zur Ferndiagnose an. Denn für den Siemens-Leiter Forschung und Entwicklung beschränken sich die Einsparungen bei den Life Cycle-Kosten nicht allein auf die Energie: „In der komplexeren Automatisierungstechnik ist Verfügbarkeit und Produktivität ein ganz wichtiger Punkt, der diese Kosten bestimmt.“Den kompletten Life Cycle einer Maschine oder Anlage zu wichten oder zu werten, gilt noch als sehr schwierig. Das geringste Problem sind die Anschaffungskosten, kritischer schon hingegen ist das Ermitteln der Engineeringkosten. Das gelingt heute nur in Einzelfällen. Eberhard Schemm: „Ich kenne derzeit keine allgemeingültigen Mechanismen, keine Maßstäbe, die es erlauben, den kompletten Life Cycle eines Produktes in einem Datenblatt darzulegen, um Vergleichbarkeit zu erzielen. Das ist noch ein weiter Weg, aber ich bin sicher, dass es in diese Richtung gehen wird.“ Ein normiertes Datenblatt sieht auch Rolf-Jürgen Steinigeweg nicht, weil die Applikationen zu unterschiedlich sind. Für ihn spielt der Maschinenbauer als Systemintegrator die entscheidende Rolle: „Die Kombination der verschiedensten Produkte für eine Lösung muss der Maschinenbauer vornehmen. Er ist der Systemarchitekt/Systemintegrator, der die Entscheidung trifft.“Nahe an einem Datenblatt ist das Kalkulationsschema für Life Cycle-Kosten, auf das Lenze seit einiger Zeit setzt. Dort arbeitet man daran, einzelne Abschnitte des Life Cycle messbar zu machen, zu quantifizieren. „Wir messen die Zeit für die Inbetriebnahme, für die Installation, für den Austausch eines Gerätes im Servicefall.“ Anhand dieser Werte ließen sich dann Entscheidungen treffen, ist sich Dr. Edwin Kiel sicher: „Um optimieren zu können, ist Messbarkeit immer der erste Schritt.“In die unterschiedlichen Bedürfnisse der Kunden teilt Dr. Peter Heidrich die Welt ein. Da gebe es Kunden mit kleinen Antrieben, für die einzig und allein der Anschaffungspreis zähle und keinesfalls die Folgekosten. Daneben gebe es Maschinenbauer, die eine Anlage 30 Jahre und mehr betreiben wollen, für die seien die Diskussionen in Richtung Life Cycle sehr entscheidend, zumal sie „... die Engineering- und Anschaffungskosten um ein Vielfaches überschreiten.“ Auf die Gesamtsystemanalyse setzt man bei Danfoss. „Sie hat das Ziel, ein Benchmarking der gesamten Anlage zu erstellen, um diese gezielt optimieren zu können“, erklärt Hans-Josef Mennen den Hintergrund. Eine Abteilung, die es so bei Danfoss noch nicht lange gibt. Welches Geschäftspotenzial man da noch in Unternehmen schlummern sieht, zeige die rasante Entwicklung dieser neuen Abteilung.“ Dass das Erfassen der Life Cycle-Kosten als Ganzes im Fluss ist und dass es unterschiedliche Ausprägungen gibt, sieht Dr. Jörg Leonhardt. Dem begegne man bei SEW mit einer System- und Paketbildung des Kunden-Feedbacks: „Da werden von der Engineering-Seite die Kosten analysiert. Quasi über den Iststand kommt man zu einer Abschätzbarkeit des Sollzustandes. Das Erfassen und Verrechnen in verschiedenen Kategorien führt zu einer stetigen Optimierung des Gesamtprozesses.“ Da seien Mechanismen zu schaffen, die für Dr. Leonhardt nur im engen Kontakt zwischen Kunden und Systemanbieter diesen Prozess besser beherrschbar machen. Sein Fazit bringt die Diskussion auf den Punkt: „Die Notwendigkeit der ganzheitlichen Life Cycle-Kosten-Erfassung und deren Anwendung ist für die Zukunft absolut notwendig.“

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