Die Konstruktion von Industriemaschinen erfordert Kompetenzen, die weit über das mechanische Designbüro hinausgehen. Angesichts der neuen europäischen Maschinenverordnung, der zunehmenden Bedeutung der industriellen Cybersicherheit und der wachsenden Anforderungen an die Wartungsfreundlichkeit werden Projekte für automatisierte Anlagen in jeder Phase komplexer. Zu verstehen, wo die Reibungspunkte liegen, ermöglicht es, technische Entscheidungen besser zu treffen, noch bevor der erste Plan erstellt wird.
Cybersicherheit automatisierter Anlagen: ein Kriterium für das Design, kein nachträglicher Zusatz
Die aktuellen europäischen Texte verlangen, dass digitale Schnittstellen, Fernzugriffe und Software-Updates bereits in der Vorprojektphase als Sicherheitsmerkmale des Produkts betrachtet werden. Die Cybersicherheit wird somit in eine gemeinsame Risikoanalyse mit mechanischen und elektrischen Anforderungen integriert.
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Ein vernetzter Automat ohne Zugangspolitik setzt den Hersteller einem regulatorischen Nichteinhaltungsrisiko aus, nicht nur einem technischen Risiko.
Für ein Automatisierungsprojekt bedeutet dies, Angriffszenarien in die ursprüngliche Risikoanalyse zu integrieren, ebenso wie Risiken durch Quetschungen oder elektrischen Schlag. Das Thema betrifft sowohl den Automatisierungstechniker als auch den Netzwerkingenieur, was eine Koordination erfordert, die in herkömmlichen Zeitplänen selten vorgesehen ist. Einige Ingenieurbüros integrieren diese Dimension seit mehreren Jahren, andere entdecken sie erst bei der Konformitätsprüfung, was zu erheblichen Abweichungen in den Zertifizierungsfristen führt.
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Jeder, der sich für die Konstruktion von Industriemaschinen und automatisierten Anlagen interessiert, stellt fest, dass diese digitale Dimension die erforderlichen Kompetenzen innerhalb der Projektteams neu definiert.
Maschinenverordnung 2023/1230: was sich für Konstruktionsprojekte ändert
Die Verordnung (EU) 2023/1230 ersetzt schrittweise die Richtlinie 2006/42/EG. Ihre Anwendung beginnt im Januar 2027. Der Hauptunterschied liegt nicht in einer Verschärfung der mechanischen Anforderungen, sondern in der Erweiterung des Anwendungsbereichs auf Sicherheitssoftware und digitale Systeme.
Eine eingebettete Software, die eine Sicherheitsfunktion (Not-Aus, der vom Automaten gesteuert wird, Bereichsüberwachung durch Sensoren) sicherstellt, unterliegt nun denselben Konformitätsanforderungen wie ein physisches Bauteil. Die technische Dokumentation muss dies widerspiegeln, einschließlich der Versionsverfolgung und Validierungen.
Für die Designer bedeutet dies direkt eine Erhöhung des technischen Dossiers. Die verfügbaren Daten erlauben noch keine Messung der tatsächlichen Auswirkungen auf die Markteinführungszeiten, aber mehrere Akteure der Branche erwarten eine Verlängerung der Validierungsphase. Die Norm EN ISO 12100, die die Risikobewertung strukturiert, bleibt die methodologische Grundlage. Ihre Anwendung muss jedoch nun ausdrücklich die Softwarekomponenten abdecken.
Schlüsselstandards, die in einem Maschinenprojekt berücksichtigt werden müssen
- EN ISO 12100 für die Bewertung und Reduzierung von Risiken bereits in der Phase der funktionalen Definition, einschließlich der Risiken im Zusammenhang mit digitalen Schnittstellen.
- EN ISO 13849-1 für die Berechnung der Leistungsniveaus (PL) von Steuerungssystemen, mit einem verstärkten Fokus auf programmierbare Teile.
- EN 60204-1 für die Sicherheit elektrischer Ausrüstungen: Verkabelung, Not-Aus, Leistungskreise und deren Interaktion mit den Softwareebenen.
Die Schwierigkeit liegt nicht in jeder Norm für sich genommen, sondern in ihrer Verknüpfung innerhalb eines Projekts. Ein automatisiertes System berührt gleichzeitig diese drei Referenzen, und die Überlappungsbereiche erzeugen technische Abwägungen, die nur ein interdisziplinäres Team lösen kann.
Co-Design mit der Wartung: ein unterschätzter Hebel in Industrieprojekten
Die aktuellen Praktiken vor Ort zeigen eine Verschiebung der Erfolgskriterien für ein Maschinenprojekt. Die Rohleistung (Taktfrequenz, Präzision) bleibt eine Voraussetzung. Aber Wartungsfreundlichkeit und Zugänglichkeit der Komponenten wiegen ebenso schwer in der Kundenzufriedenheit wie die Produktivitätszahlen.
Diese Erkenntnis zwingt die Designer, die Betriebs- und Wartungsteams bereits in der Vorprojektphase einzubeziehen. Ziel ist es, ungeplante Stillstände zu reduzieren und die regelmäßigen Eingriffe zu vereinfachen. Ein Sensor, der hinter einer geschweißten Struktur angebracht ist, ein Zylinder, der nur nach dem Abbau eines gesamten Gehäuses zugänglich ist – solche Konstruktionsentscheidungen kosten viel in Bezug auf Stillstand.
Standardisierung von Komponenten und Auswirkungen auf die Produktion
Die Standardisierung von Komponenten (Motoren, Sensoren, Verkabelung) stellt einen weiteren Aspekt des Co-Designs dar. Die Verwendung identischer Referenzen in mehreren Baugruppen reduziert den Ersatzteilbestand und beschleunigt die Diagnose. Für den Automatisierungstechniker vereinfacht dies auch die Programmierung: Ein und dasselbe Funktionsmodul kann von einem Modul zum anderen wiederverwendet werden.
Die Rückmeldungen aus der Praxis variieren hinsichtlich des gewünschten Grades an Standardisierung. Zu viel Standardisierung hemmt die technische Optimierung in spezifischen Bereichen. Zu wenig führt zu einer Vielzahl von Referenzen und erschwert die Schulung der Bediener. Die Abwägung erfolgt projektbezogen, abhängig vom Produktionsvolumen und der Variabilität der bearbeiteten Teile.
Kompetenzen und Ausbildung: das oft vernachlässigte Glied in der industriellen Automatisierung
Eine gut konzipierte, aber schlecht genutzte automatisierte Ausrüstung verliert einen großen Teil ihres Wertes. Die Schulung des Personals, sei es der Bediener, der Wartungstechniker oder der Produktionsingenieure, bestimmt die tatsächliche Rendite des Projekts.
Das Profil des Automatisierungstechnikers entwickelt sich weiter. Neben der Beherrschung von programmierbaren Automatisierungssystemen und Robotik gehören nun auch die Verwaltung industrieller Netzwerke, das Lesen von Produktionsdaten und das Verständnis der Herausforderungen der Cybersicherheit zu den geforderten Kompetenzen. Diese Vielseitigkeit ist auf dem Arbeitsmarkt schwer zu finden.
- Die Grundausbildung deckt selten das gesamte technische Spektrum ab, das von einem modernen automatisierten System gefordert wird (Mechanik, Elektrik, Netzwerk, Software).
- Die von Integratoren angebotenen Fortbildungen konzentrieren sich oft auf ihr eigenes System, ohne einen umfassenden Überblick über Normen und bewährte Praktiken zu bieten.
- Der Kompetenztransfer zwischen dem Ingenieurbüro und dem Betrieb bleibt ein wiederkehrender Schwachpunkt, der von zahlreichen Inbetriebnahme-Rückmeldungen signalisiert wird.
Ein Automatisierungsprojekt, das die Weiterbildung nicht bereits im Lastenheft budgetiert, akkumuliert Risiken in der Startphase und in den ersten Betriebsjahren. Die Kosten der Nicht-Schulung zeigen sich in Maschinenstillständen, Qualitätsverschlechterungen und Fluktuationen im technischen Team.
Der Erfolg eines Projekts für eine Industriemaschine hängt nicht nur von den Unterlagen des Ingenieurbüros ab. Er hängt von der Fähigkeit ab, disparate Fachkenntnisse zu koordinieren, einen sich verändernden regulatorischen Rahmen vorherzusehen und für diejenigen zu entwerfen, die die Maschine im Alltag bedienen werden. Projekte, die einen dieser drei Pfeiler vernachlässigen, zahlen nach der Inbetriebnahme einen Preis dafür.