Sebastian Krauskopf sitzt an einem Tisch und verbindet eine Bauform der ctrlX AUTOMATION mit einem Computer. Im Vordergrund sind weitere Bauformen zu sehen.
Industrie 4.0

So wird die Automatisierung im Maschinenbau revolutioniert

6 Minuten

App runterladen, Produktivität hochfahren: Mit ctrlX AUTOMATION hat Bosch Rexroth den zentralen Baustein für die Fabrik der Zukunft entwickelt. Die Automatisierungsplattform bringt Eigenschaften eines Smart Devices in den Maschinenbau.

Aus alt wird smart

Ein Tastenhandy und ein Smartphone liegen nebeneinander. Als Icons dargestellt sieht man nur wenige Symbole aus dem Tastenhandy aufsteigen, aus dem Smartphone dagegen viele und diverse.
Wie ein Wechsel vom Tastenhandy zum Smartphone: ctrlX AUTOMATION erschließt Entwicklern und Anwendern neue Möglichkeiten, etwa durch Apps.

Ein Mobiltelefon ohne Apps? Die Vorstellung, das Smartphone gegen ein altes Tastenhandy zu tauschen, scheint absurd – zu groß sind die Vorteile der digitalen Miniprogramme, die sich rasch laden lassen und immer neue und immer bessere Funktionen ermöglichen. Während wir den bequemen Zugang zu Innovationen im privaten Alltag längst als gegeben betrachten, ist diese Flexibilität in der Industrie vielfach noch nicht angekommen. Die meisten Produktionswerke sind – bildlich gesprochen – noch immer mit dem alten Tastenhandy unterwegs, weil ihre Anlagen keine Möglichkeiten für unkomplizierte Erweiterungen bieten. Das liegt an der Architektur der gängigen Automatisierungstechnik. Sie ist im Schnitt dreißig Jahre alt – nachträgliche Anpassungen sind deshalb oft mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden oder schlicht nicht möglich.

„Maschinenbau bedeutet heutzutage vor allem Softwareentwicklung.“

Sebastian Krauskopf, leitender Softwarearchitekt bei Bosch Rexroth

Wichtige Grundlagen für die Digitalisierung im Rahmen der Industrie 4.0 sind in vielen Fällen nicht realisierbar, wie zum Beispiel Verbindungen über den neuen 5G-Standard. Außerdem sind veraltete Plattformen anfällig für Hackerangriffe. Die große Frage lautet deshalb: Wie kann die Automatisierung der Fertigung zukunftsfähig gemacht werden? „Maschinenbau bedeutet heutzutage vor allem Software-Entwicklung“, sagt Sebastian Krauskopf, leitender Softwarearchitekt bei Bosch Rexroth. Was das konkret bedeutet, zeigt ctrlX AUTOMATION (sprich „Control X AUTOMATION“): Die Software-Lösung der neuen Automatisierungsplattform von Bosch Rexroth macht Anlagen und Maschinen so flexibel wie ein Smartphone.

Sie schafft damit die Basis für eine schnelle und kostengünstige Umsetzung von Innovationen. Werden Maschinen an Unternehmen geliefert, sind sie oft auf ein paar Funktionen begrenzt – beispielsweise durch eine bestimmte Steuerungsart oder eine bestehende Software-Schnittstelle. Die Anforderungen können sich jedoch rasch ändern. ctrlX AUTOMATION ermöglicht es Maschinenbetreibern, die Anlagen auch noch Jahre nach der ersten Inbetriebnahme an neue Bedürfnisse anzupassen: „Durch die Software-Architektur von ctrlX AUTOMATION lassen sich Apps und Open-Source-Software für unterschiedliche Anlagenfunktionen installieren und frei miteinander kombinieren“, erklärt Krauskopf.

Sebastian Krauskopf, leitender Softwarearchitekt bei Bosch Rexroth, schaut aus einem großen Gebäudefenster. Vor, neben und unter ihm steht in großen Lettern „ctrlX AUTOMATION“ geschrieben.
Besser mit dem Faktor X: ctrlX AUTOMATION eröffnet Maschinenbetreibern Eigenschaften wie bei einem Smart Device, wodurch beispielsweise die nachträgliche Entwicklung und Anpassung von Anlagensoftware einfacher wird.

Wie ctrlX AUTOMATION Platz spart

Das Hardware-Herzstück von ctrlX AUTOMATION ist eine Einsteckplatine mit einem 64-Bit-Multicore-Prozessor, mit dem sich beispielsweise eine Vielzahl von Servoantrieben für Roboter oder Maschinen synchronisieren lassen. Die Platine ist gerade mal so groß wie eine Handfläche und damit knapp zwanzigmal kleiner als eine bisherige Hardware mit vergleichbarer Leistung. Bei der Entwicklung wurde die Zahl der Hardware-Komponenten drastisch reduziert, indem beispielsweise Funktionen integriert wurden, für die bislang Einzelkomponenten notwendig waren.

Der Prozessor lässt sich in einer Fertigungsanlage nicht nur als Embedded Steuerung (als ctrlX CORE), sondern auch direkt in deren Antrieben (ctrlX DRIVE) oder Industrie-Computern (ctrlX IPC) einsetzen. Der ctrlX DRIVE benötigt dabei nur noch halb so viel Platz wie Wettbewerbsprodukte. In engen Fertigungshallen bringt das viele Vorteile: Maschinenhersteller können Anlagen bei Kunden schneller aufbauen und es werden weniger Schaltschränke benötigt. Zudem werden die Wartung und der Service einfacher.

„Neben den klassischen Qualitätsmerkmalen wie Performance und Robustheit war uns die einfache Bedienbarkeit wichtig.“

Sebastian Krauskopf, leitender Softwarearchitekt bei Bosch Rexroth

Vorteile für Maschinenbau und Fertigung

Neben einem Laptop, auf dem ein geöffnetes Programm zu sehen ist, steht der Text: „ctrlX AUTOMATION macht das Engineering um bis zu 50 % effizienter“.
Entwickler können mit ctrlX AUTOMATION zahlreiche Programmiersprachen und Funktionen kombinieren sowie insgesamt effizienter arbeiten.
Neben den wenigen Hardware-Komponenten von ctrlX Automation steht der Text: „ctrlX AUTOMATION spart bis zu 50 % Platz“.
Weil sie mit vergleichsweise wenig Komponenten auskommt, beansprucht die Hardware von ctrlX AUTOMATION wenig Bauraum – ein riesiger Vorteil in engen Fertigungshallen.

Von Grund auf neu gedacht

Sebastian Krauskopf sitzt mit drei weiteren Personen aus seinem Team bei Bosch Rexroth zusammen.
Kleine Teams, schnelle Lösungen: Für die Entwicklung von ctrlX AUTOMATION setzte Bosch Rexroth auf neue Formen der Zusammenarbeit.

Um dem Fortschritt voraus zu sein, wurde bei Bosch Rexroth für die Entwicklung von ctrlX AUTOMATION die Organisation umgestellt. Rund 500 Mitarbeiter aus drei Standorten organisierten sich in agilen Teams. In ihnen wurde das Know-how aus mehreren Bereichen, darunter Vertrieb, Hard- und Software-Entwicklung sowie Produktmanagement, Marketing und Produktion gebündelt. Hierarchieebenen wurden reduziert und damit mehr Eigenverantwortung und Freiheiten ermöglicht. „Die Automatisierung wird zunehmend komplexer“, sagt Krauskopf, „und um Lösungen wie ctrlX AUTOMATION zu entwickeln, braucht es unterschiedliche Kompetenzen. Dass wir in großem Stil funktionsübergreifend arbeiten und uns nicht nur technisch, sondern auch kulturell umgestellt haben, war ein Schlüssel zum Erfolg.“ Denn: Schon nach knapp zwei Jahren Entwicklung war ctrlX AUTOMATION ausgereift und wurde im November 2019 auf einer Fachmesse präsentiert.

Fünf Gründe, warum ctrlX AUTOMATION die Automatisierung in der Produktion zukunftsfähig macht:

#1: Flexibler durch Apps

Das Bild zeigt ein Icon, das einen Computer-Bildschirm mit Apps darauf darstellen soll.

Als innovative Automatisierungsplattform bietet ctrlX AUTOMATION die Möglichkeit, die Anlagensteuerung durch Apps und Open-Source-Software über den ganzen Lebenszyklus anzupassen. Soll beispielsweise eine Produktionsanlage um einen Industrieroboter ergänzt werden, wird einfach die entsprechende App auf der Steuerung installiert. Die Integration einer separaten Robotersteuerung entfällt somit. Dabei werden die Anwender auch dazu befähigt, ihre eigenen Stärken auszuspielen. „Sie können ihr spezifisches Know-how in die Steuerung einfließen lassen, indem sie selbstgeschriebene Apps integrieren – und sich dadurch vom Wettbewerb abheben“, sagt Krauskopf.

#2: Versteht viele Programmiersprachen

Das Bild zeigt ein Icon mit Nullen und Einsen, das die Software darstellen soll.

ctrlX AUTOMATION ist ein Sprachtalent: Über den Software- und Engineering-Baukasten ctrlX WORKS lassen sich Apps flexibel mit unterschiedlichen Script- und Programmiersprachen erstellen, beispielsweise mit C++, Python, Java, Go und auch mit neuen grafischen Sprachen wie Node-RED oder Blockly. Klassische Programmierungen sind auch weiterhin möglich, aber nicht mehr zwingend erforderlich.

#3: Zukunftssicher

Das Bild zeigt ein Icon mit verbundenen Kreisen, das die Vernetzung durch die Automatisierungsplattform darstellen soll.

Mit mehr als 30 Schnittstellen ermöglicht ctrlX AUTOMATION eine extrem vielseitige Konnektivität. Kommunikationsprotokolle wie EtherCAT, OPC UA, MQTT, Profinet, CAN und IOLink werden unterstützt. Die Systemarchitektur ist sowohl offen als auch plattformunabhängig. Sie bietet deshalb die Möglichkeit, Zukunftsstandards wie 5G einzusetzen. Innerhalb der Steuerung kommunizieren die Apps über eine spezielle Softwareschicht miteinander, dem ctrlX Data Layer. Auf das Layer können auch sogenannte Edge-Server zugreifen, die Daten ohne den Umweg über eine Cloud direkt aus der Anlage heraus verarbeiten. Der schnelle Datenstrom ist eine wichtige Grundlage für das Internet of Things (IoT) und den Einsatz von künstlicher Intelligenz. „Die drei Bereiche Maschinensteuerung, IT-Technik und IoT waren in der Automatisierung bislang getrennt“, sagt Krauskopf. „Durch ctrlX AUTOMATION werden sie jetzt in einer durchgängigen Architektur vereint.“

#4: Hohe IT-Sicherheit

Das Bild zeigt ein Icon mit Schild und Haken, das die Sicherheit durch die Sicherheitshardware darstellen soll.

Während die meisten Maschinen mit zusätzlicher IT-Sicherheitshardware ausgestattet werden müssen, bringt ctrlX AUTOMATION diese ab Werk mit. Mit Linux kommt eines der stabilsten und sichersten Echtzeitbetriebssysteme zum Einsatz, kombiniert mit einer speziellen System-Software, die einen hohen Schutz gegen Viren und Trojaner bietet. Netzwerkkommunikation findet nur verschlüsselt statt, eine integrierte Firewall erlaubt es, unberechtigten Datenverkehr zu verhindern und die konfigurierbare Benutzerverwaltung verhindert unautorisierte Zugriffe. Über das ctrlX Device Portal von Bosch Rexroth können Anwender zudem alle intelligenten Komponenten von ctrlX AUTOMATION digital aus der Ferne und über das Internet verwalten und Security-Updates sowie neue Funktionen installieren.

#5: Online konfigurierbar

Bild zeigt ein Icon eines Zahnrades mit WLAN-Symbol, das die online anpassbare Systemlösung darstellen soll.

Über den ctrlX Configurator können Anwender ihre Systemlösung vor dem Kauf online individuell anpassen. Produktkenntnisse sind dabei nicht nötig, denn die gewünschten Systemtopologien lassen sich ganz einfach grafisch zusammenstellen und vom Konfigurator auf ihre Umsetzbarkeit hin überprüfen. Auch wenn die Software bei der Automatisierung in der Produktion eine immer wichtigere Rolle spielt, vernachlässigt Bosch Rexroth natürlich nicht die Hardware: Für alle Komponenten wird deshalb eine Servicefähigkeit von mindestens 25 Jahren sichergestellt. Da kann auch ein Smartphone nicht mithalten.

Das Bild zeigt Sebastian Krauskopf mit Laptop in der Hand auf einer blauen Treppe sitzend.

Sebastian Krauskopf

leitender Softwarearchitekt bei Bosch Rexroth

Mit ctrlX AUTOMATION bringen wir die Automatisierungstechnik und das Internet der Dinge zusammen.

Sebastian Krauskopf startete 2007 als Software-Ingenieur für Steuerungssysteme bei Bosch Rexroth. Seit 2017 ist er leitender Softwarearchitekt für die neue Automatisierungsplattform ctrlX AUTOMATION. „Entscheidend für den Erfolg dieses Projekts war das Umdenken im Unternehmen und die Bereitschaft, vorhandenes Domänenwissen mit neuen Technologien zusammenzubringen“, sagt Krauskopf, der in seiner Freizeit meist auf dem Mountainbike oder in der Modellbauwerkstatt zu finden ist.

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