Mit der Zukunft Schritt halten: Profinet und Profisafe in der Automobilindustrie

Zweifellos war das vergangene Jahr ausgesprochen turbulent für die Automobilindustrie. Dabei wurde eines deutlich: Flexibilität ist kein leeres Schlagwort, sondern unabdingbare Voraussetzung für das erfolgreiche Bestehen am Markt. So steigt die Zahl an Fahrzeugmodellen und Derivaten, die Stückzahlen der einzelnen Modelle schwanken, und die Anforderungen an die Produktionsprozesse wachsen. \’\’Die Fahrzeugprojekte und damit die Anlaufzeiten bzw. Umbauzeiten wer­den immer kürzer\’\‘, sagte Arjen Kreis, Koordinator Automatisierungsteam Karosseriebau bei Audi, anlässlich einer Pressekonferenz der Profibus Nutzerorganisation (PNO) Mitte März in Karlsruhe. Ohne die entsprechenden Automatisierungsinstrumente lassen sich diese Aufgaben – insbesondere in komplexen Fertigungen – nicht bewältigen. Eine durchgängige und standardisierte Automatisierung wird als absolute Notwendigkeit gesehen, um eine Produktion effizient zu steuern, zu überwachen und zu warten sowie genügend Spielraum bei der Einführung neuer Baureihen oder anderer Anpassungen zu besitzen. Noch werden in großer Zahl Feldbussysteme, wie Profibus oder Interbus, in der Automobilproduktion eingesetzt. Die Zukunft liegt jedoch eindeutig in den Ethernet-Technologien, allen voran Profinet. Bereits acht Jahre nach der Einführung arbeiten heute rund 1,6Mio. Profinet-Geräte im Markt. Durchschnittlich wächst dieser jedes Jahr um 37%. Daher rechnet die Profibus Nut­zerorganisation (PNO) damit, dass Ende 2010 die Zahl von 3Mio. Geräten erreicht wird. Automatisierungsinitiative entschied sich für Profinet Einen entscheidenden Anteil da­zu leistete die AutomatisierungsInitiative Deutscher Automobilhersteller (AIDA). Sie besteht aus Mitgliedern der Audi AG, der BMW AG, der Daimler AG, der Porsche AG sowie der Volkswagen AG. Die Automatisierungs­Initiative AIDA gründete sich 2003 mit dem Ziel, Technologien zu vereinheitlichen und zu standardisieren. Insbesondere die einfache und einheitliche Anbindung der eingesetzten Automatisierungskomponenten stand im Mittelpunkt. Damit sollte der Entwicklungsaufwand und die Produktvielfalt beim Hersteller reduziert werden. Bereits vor sechs Jahren lag der Fokus auf dem Thema Industrial Ethernet, für das man einen gemeinsamen Weg finden wollte. Ein Jahr später einigte sich die AIDA auf Profinet als gemeinsamen Kommunikationsstandard in Anlagen und Fördertechnik. \’\’Wir haben unsere Erfahrungen und Anforderungen eingebracht und gleichzeitig das Thema Profinet vorwärts getrieben\’\‘, beschrieb Josef Margraf, verantwortlich für die Steuerungstechnik bei Audi in Karlsruhe, den gemeinsamen Weg. Seit gut drei Jahren sind die ersten Profinet-basierten Anlagen in der Automobilindustrie in Betrieb und sorgen für eine höhere Ausbringung durch stabilere Prozesse. Damit sind sie der Testphase deutlich entwachsen, und die Automobilbranche kann heute auf die ersten Projekte mit einer durchgängigen Profinet-Vernetzung vom Roboter bis zum Schaltschrank verweisen. Profinet und Profisafe – in der Praxis angekommen Im Jahr 2006 startete Audi die ersten Umsetzungen von Profinet. Beim Audi A4 kamen die ersten Profinet- und beim Audi R8 die ersten Profinet inkl. Profisafe-Anwendungen zum Einsatz. \’\’Aktuell läuft der A4, der A6-Nachfolger, mit Profinet-App­likationen, ebenso wie der A5, der Q5 und der A1. Für weitere Modelle sowie in China ist Profinet und Profisafe ebenfalls gesetzt\’\‘, berichtete Arjen Kreis, Koordinator Automatisierungsteam Karosseriebau bei Audi, und nannte als entscheidenden Vorteil die Durchgängigkeit zu Profisafe. \’\’Eine Umstellung von Interbus auf Profinet allein machte keinen Sinn. Wir möchten konsequent Profinet und Profisafe verwenden.\’\‘ Das vom Busmedium unabhängige Anwendungsprofil Profisafe reduziert die Verkabelung und verringert die Modulvielfalt, da es die sicheren und Standard-Daten auf einer Leitung enthält. Der Anwender profitiert von einem skalierbaren und einfach handzuhabenden Produkt. \’\’Eine Umstellung nur um des Busses willen hätten wir jedoch nicht durchgeführt\’\‘, ist Kreis überzeugt. \’\’Aber in der Idee, auf einem Buskabel zwei Protokolle – die sicheren und die nicht-sicheren Signale – zu übertragen, sehen wir große Vorteile, gerade hinsichtlich schnellerer Inbetriebnahmen und bei Umbauten.\’\‘ In solchen Situationen ist es erheblich einfacher, die Sicherheit lediglich softwaretechnisch umzustellen, statt die gesamte Hardware zu ändern, etwa Schaltschränke neu konstruieren zu müssen. Auch der aktuelle 7er-BMW im Werk Dingolfing wird im Karosseriebau bereits in Anlagen mit Profinet und Profisafe produziert, dem folgte der neue Z4, der vor kurzem im Werk Regensburg vorgestellt wurde. \’\’Diese Linie werden wir beibehalten, das heißt alle anstehenden Fahrzeugprojekte in allen Werken weltweit werden ent­sprechend ausgerüstet\’\‘, machte Peter Ziegler, verantwortlich für Steuerungstechnikstandardisierung und ­planung bei BMW, deutlich. \’\’Wir setzen weiterhin klar auf das Thema Profinet.\’\‘ Während früher zwei Bussysteme verlegt wurden – ein Bussystem für die Produktion und eine Ethernet-TCP/IP-Anbindung, um auf die Daten zugreifen zu können – ist heute ein Bussystem ausreichend. \’\’Das ist ganz klar ein Kostenvorteil\’\‘, erklärte Roland Schley, verantwortlich für die Planung der Automatisierung von Neuanlagen bei VW. Bei VW begann man 2006 mit zwei Pilotanlagen bei den Modellreihen Tiguan und Golf 6, um die Technologie kennenzulernen. Nur so lasse sich die Technik auch in Großprojekten einsetzen, sagte der AIDA-Vertreter. Die Pilotanlagen überzeugten, daher wird VW – nach Aussage von Schley – in Zukunft ganz klar auf Profinet mit Safe-Technologie setzen. Einig waren sich Automobilhersteller darin, dass die frühzeitige Entscheidung für ein ethernetbasiertes Bus-System richtig war. \’\’Dadurch wurden unsere Entwicklungskapazitäten nicht zerstückelt, und wir konnten uns vollständig auf ein System konzentrieren\’\‘, bekräftigte Schley. Echtzeit-Fähigkeit, IT-Standards und Investitionsschutz Neben der Real-Time-Fähig­keit und der Nutzung der IT-Standards spielt bei Profinet der Aspekt Investitionsschutz eine wich­tige Rolle. Profinet ermöglicht die Einbindung existierender Feldbussysteme, wie Profibus DP, Profibus PA, AS-Interface und Interbus, ohne Änderungen der existierenden Feldgeräte. Damit sind Investitionen von Anlagenbetreibern, Maschinen- und Anlagenbauern sowie Geräteherstellern gesichert. Wie das in der Praxis aussieht, zeigt das Beispiel von Daimler, die sich seit 2005 mit dem Thema beschäftigen. Der Daimler-interne Standard Integra setzte ursprünglich auf Profibus und Profisafe, wurde jedoch nach und nach um Profinet erweitert. \’\’Wir haben das konsequent zusammen mit der PNO entwickelt und in Wörth bei unseren Truck-Kollegen eingeführt\’\‘, erinnerte sich Jürgen Kübler, verantwortlich für Steuerungstechnik bei Daimler in Sindelfingen, und verweist auf den neu­en Actros, der bereits mit Profinet hergestellt wird. Danach folgte der Nachfolger des CLS, der ebenfalls schon auf Anlagen mit Profinet gebaut wird. Die nächsten Projekte, die anstehen, wären z.B. die A- und B-Klasse. Dabei zeigt sich Profinet flexibel, wie Kübler auf dem Karlsruher Podium feststellte: \’\’Wir können jederzeit Anlagen mit Profibus errichten, diese aber bei einer Erweiterung mit Profinet ergänzen.\’\‘ Allerdings ist die Strategie bei Daimler eindeutig, wie Jürgen Kübler unterstreicht: \’\’Für Neuanlagen werden wir Profinet mit Profisafe einsetzen.\’\‘ Ein weiterer Vorteil von Profinet betrifft die Analyse von Daten. \’\’Selbstverständlich wurden auch in der Vergangenheit schon Fehler analysiert, aber oft in schwierigen Konstellationen, was die Technik betrifft\’\‘, sagte Arjen Kreis. \’\’Das ist ein Vorteil, den wir primär gar nicht als solchen gesehen haben. Aber es zeigt sich jetzt in den laufenden Projekten, dass durch das durchgängige Ethernet viele Vorteile eingekauft wurden.\’\‘ Anforderungen schnell und flexibel umsetzen