Erschienen in: Open Automation 06/2024, VDE Verlag, www.vde-verlag.de
Auch Beckhoff Automation sieht sich derzeit mit wirtschaftlichen Herausforderungen konfrontiert. Doch das Unternehmen reagiert mit Leistung und Optimismus: Mit TwinCAT PLC++ steht eine neue Generation von PLC im TwinCAT-System zur Verfügung, die einen Quantensprung in der Performance in Runtime und Engineering ermöglicht. Mit der neuen, leistungsfähigen und kostengünstigen Antriebstechnik AX1000 gibt es eine starke Antwort auf die Angebote asiatischer Wettbewerber. Zu diesen und weiteren Innovationen nimmt Hans Beckhoff, geschäftsführender Inhaber von Beckhoff Automation, im Gespräch mit Ronald Heinze, Chefredakteur der Open Automation, Stellung.
„Automation entwickelt sich im Einklang mit dem Bruttosozialprodukt der Welt weiter. Ohne Automation gibt es kein Wachstum“, ist Hans Beckhoff optimistisch. „Dazu kommt, dass die PC-basierte Steuerungstechnik weiter Marktanteile gewinnt.“
Für das laufende Jahr fällt die Prognose allerdings verhalten aus, wie Hans Beckhoff betont. „Wir gehen kräftig zweistellig im Umsatz zurück“, stellt er klar. „Es könnte sogar eine 2 vor dem zweistelligen Rückgang stehen. Damit verlieren wir ein bis zwei Jahre Wachstum.“ Nach einem außergewöhnlichen Bestellverhalten in den letzten Jahren, mit einem Zuwachs des Umsatzes von insgesamt rund 80 % in den vergangenen drei Jahren, bremst die aktuelle konjunkturelle Lage das Unternehmen merklich aus.
Drei Herausforderungen
Neben der Lagerkrise nennt der geschäftsführende Inhaber zwei weitere große Herausforderungen: die sich anbahnende Konjunkturkrise im Investitionsgüterbereich und der zunehmende Wettbewerb aus Asien, insbesondere aus China.
Diese Herausforderungen sind für Beckhoff jedoch kein Grund zur Resignation. „Unsere Auftragseingänge zeigen leichte Erholungstendenzen“, erklärt Hans Beckhoff weiter. „Die Lager unserer Kunden leeren sich langsam, und wir erwarten, dass spätestens im ersten Quartal 2025 der Überlagerungseffekt bei unseren Kunden abgearbeitet ist“, prognostiziert er.
„Das ist die fünfte Konjunkturkrise, die ich erlebe und die einigermaßen regelmäßig alle fünf bis acht Jahre im sogenannten ‚Schweinezyklus‘ eintreten. Der Kapitalismus ist ein sich selbst regelndes System, das von vielen Parametern abhängt. Leider bilden sich immer wieder massive Regelabweichungen heraus, die wir dann als Boom oder als Krise erleben. Glücklicherweise hat der Markt aber Selbstheilungskräfte, sodass jede Krise, wie auch jeder Boom, ein Ende findet. „Wir wissen das, sind darauf vorbereitet und vergleichen uns ein wenig mit einem ostwestfälischen Bauer, der vorsorgend seine Scheune füllt, wenn der Winter naht, mit anderen Worten: Wir sind vorbereitet“, fügt Hans Beckhoff mit einem Lächeln hinzu. Für das nächste Jahr rechnet er wieder mit einem Wachstum von ca. 10 %. Die Entwicklungsabteilungen arbeiten bei Beckhoff mit erhöhtem Engagement, ebenso Vertrieb und Marketing, in der Produktion gibt es keine Kurzarbeit.
In China gibt es laut Hans Beckhoff seit vielen Jahren eine zunehmende Anzahl an Herstellern, die einzelne Automatisierungskomponenten anbieten. „Seltener gab es Systemhersteller“, schließt er an. „Dies ändert sich gerade. Die Anbieter mit einer Systemarchitektur sind auf dem Vormarsch.“ Denn: „In den letzten Jahren hat sich die Situation dramatisch verändert. Asiatische Hersteller, insbesondere aus China, treten zunehmend als Systemanbieter auf und fordern uns heraus“, so der Gründer des Unternehmens. Doch trotz dieser Konkurrenz bleibt er zuversichtlich: „Deutsche Hersteller, einschließlich Beckhoff, haben immer noch technische Vorteile, und unsere Kunden sind bereit, für die Qualität und Innovation höhere Preise zu zahlen, um komplexe technologische Aufgaben lösen zu können.“
Auf den zunehmenden Wettbewerb aus China reagiert Beckhoff mit Innovationskraft, die auch die Kostenoptimierung miteinschließt. „Wir müssen auch bei einzelnen Komponenten wettbewerbsfähig sein“, unterstreicht er.
Neue Generation der Steuerungstechnik
Auf der Messe SPS – Smart Production Solutions – präsentiert Beckhoff Automation einige technologische Highlights. Besonders erwähnenswert ist die neue Generation der Steuerungstechnik: TwinCAT PLC++, eine vollständige Neuentwicklung, die einen deutlichen Performancesprung sowohl im Engineering als auch in der Runtime ermöglicht – und zwar mit den bekannten TwinCAT-Vorteilen der durchgängigen Integration aller Automatisierungsfunktionen, Kompatibilität und Offenheit. „Wir haben hier in eine komplett neue Technologie investiert, mit der wir beste Leistungswerte erzielen“, so der Geschäftsführer. „Ein riesengroßer Vorteil für unsere Anwender, denn wenn es um performante Maschinensteuerungen geht, dann kann die Produktivität der Maschinen deutlich durch schnellere Steuerungstechnik gesteigert werden!“
„Mit TwinCAT PLC++ erreichen wir eine bis zu doppelt so schnelle Ausführung des Steuerungscodes im Vergleich zu den bisherigen Lösungen und verschieben somit die bisherigen Leistungsgrenzen deutlich“, erklärt Hans Beckhoff. „Als weiteres Highlight ermöglicht der neue Compiler von TwinCAT PLC++ mit einer besonderen Performance-Option, den Steuerungscode im Hinblick auf die Ausführungszeit noch zusätzlich zu optimieren und so ein weiteres deutliches Plus in der Ausführungsgeschwindigkeit zu erzielen. Ein zusätzlicher Gewinn um den Faktor 2 (und mehr) ist in typischen Anwendungsfällen zu erreichen.“
Die Software basiert auf den in der IEC 61131-3 beschriebenen Sprachen. „Wir unterstützen vier Programmiersprachen der Norm, auf die Anweisungsliste haben wir verzichtet“, gibt Hans Beckhoff bekannt. „Unsere 30-jährige Erfahrung mit der IEC 61131-3 ist in die neue Software eingeflossen.“ Als Mitglied der deutschen IEC-Gruppe hat Beckhoff direkten Einfluss auf die neuesten Entwicklungen und Best Practices der Normung. Die Besonderheit: TwinCAT PLC++ ist größtmöglich kompatibel zu der IEC 61131-3 in der vierten Auflage. Die entsprechende Portabilität erleichtert den Austausch und die Zusammenarbeit zwischen unterschiedlichen Automatisierungssystemen. Zukünftig wäre sogar ein Austausch von Programmcode möglich, mit Programmlösungen, die ähnlich strikt der „reinen Lehre“ der IEC 61131-3 entsprechen.
Bekanntes und Bewährtes bleibt, wesentliche Bestandteile der Entwicklungsumgebung, die Editoren und Compiler, wurden in Anlehnung an IT-Standards neu entwickelt. Hervorzuheben ist die Möglichkeit, durch eine tiefe DevOps-Integration die Grundlagen für CI/CD (Continuous Integration und Continuous Deployment) zu nutzen. Diese durchgängige Integration von DevOps-Prinzipien in die Steuerungsumgebung soll die Code-Qualität steigern und die Zuverlässigkeit der Steuerung erhöhen.
„Dank moderner Compiler-Technologie und einer tiefen und nahtlosen Integration in das bestehende TwinCAT-Ökosystem können unsere Anwender nun von einem schnelleren Entwicklungszyklus profitieren, was die Time-to-Market für neue Maschinen erheblich reduziert“, erläutert Hans Beckhoff. Besonders mit der aus der IT-Welt bekannten Möglichkeit, über den neuen Compiler den Steuerungscode im Hinblick auf die Ausführungszeit zu optimieren, kann für die bisherige Maschinensteuerung gegebenenfalls ein Industrie-PC mit weniger Rechenleistung ausreichen, was entsprechend Hardwarekosten einspart. So kann sich der Kunde beim Einsatz von TwinCAT PLC++ entscheiden , ob er mehr Leistung oder geringere Kosten in seinem Projekt braucht. „Vermutlich beides“, schmunzelt Hans Beckhoff. Die neue Steuerungstechnologie läuft auf allen IPC-Plattformen, auch auf der ARM®-Architektur.
Bei der Neuentwicklung lag der Fokus insbesondere auch auf den konkreten Bedürfnissen der Anwender. Ergebnis ist demgemäß eine nicht nur technisch äußerst fortschrittliche, sondern auch optimal auf die Praxisanforderungen abgestimmte SPS. Durch die Kombination mit der neuen Motion-Control-Generation TwinCAT MC3 lassen sich zusätzlich komplexe Anwendungen effizienter steuern und überwachen, was die Wettbewerbsfähigkeit von Beckhoff weiter stärkt.
Aus Sicht des Engineerings erzielt TwinCAT PLC++ verkürzte Durchlaufzeiten von der Steuerungsentwicklung über die Inbetriebnahme bis hin zum gesamten Maschinenlebenszyklus. Dies wird durch die Reduzierung der Bedienzeiten mithilfe von geringeren Projektladezeiten und einem verbesserten Übersetzungsvorgang erreicht. Die minimierten Projektlaufzeiten senken deutlich die Kosten und ermöglichen zudem eine schnellere Markteinführung neuer Maschinen und Anlagen. Großen Anteil an einer optimalen Umsetzung hatte nicht zuletzt das Feedback von weltweit über 20.000 TwinCAT-Anwendern. Ergebnis sind eine optimierte, intuitive Benutzeroberfläche sowie verbesserte Funktionalitäten, die den Anwendern die Arbeit erleichtern. Besondere Unterstützung erhalten die Entwickler u. a. durch einen auf TwinCAT Chat basierenden Programmierassistenten, erweiterbare Code-Snippets, smarte Shortcut-Funktionalitäten zur geführten Code-Erstellung, einen Online-Offline-Code-Vergleich und einen sogenannten Favoritenpool.
Ein integrierter Konverter ermöglicht die effiziente Übernahme existierenden Programm-Codes, sodass vorhandenes Know-how einfach in TwinCAT PLC++ verfügbar ist. Unter anderem können existierende TwinCAT-Scope- und TwinCAT-HMI-Applikation unverändert weiterverwendet werden. Damit ist ein Wechsel mit wenig Aufwand verbunden.
Nahtlos sind laut Hans Beckhoff C++ sowie MATLAB® und Simulink® einbindbar. Für TwinCAT Analytics steht auch ein Python API zur Verfügung. „Python ist für echte Echtzeit im Submillisekundenbereich nicht geeignet“, weiß Hans Beckhoff. „Die Programmiersprache eignet sich aber gut für Aufgaben wie das Sammeln und Verarbeiten von Daten in den Maschinen sowie für andere IoT-Anwendungen.“
„Als Betriebssystem wird eine eigene Beckhoff Linux® Distribution auf allen mittleren und großen Plattformen implementiert“, berichtet Hans Beckhoff. Damit stehen zusammen mit TwinCAT/BSD und Windows nun drei Betriebssysteme für die Beckhoff Systeme zur Verfügung.
Quantensprung in der Antriebstechnik
Neben der Steuerungstechnik stellt Beckhoff auch im Bereich der Antriebstechnik wichtige Neuerungen für den kleinen bis mittleren Leistungsbereich vor. Der AX1000, ein hochoptimierter, softwareseitig vollständig in TwinCAT integrierter Servoantrieb, bietet trotz seiner kompakten Bauweise alle Funktionen, die auch in den größeren Antrieben der AX-Serie verfügbar sind. „Wir haben den kompakten AX1000 entwickelt, um den zunehmenden Anforderungen des Markts gerecht zu werden. Es handelt sich um ein kostenoptimiertes Produkt, das dennoch höchste technologische Standards erfüllt – ein Quantensprung in der Antriebstechnik“, so Hans Beckhoff und er fährt fort: „Die ‚all electrical machine‘ braucht leistungsfähige aber auch preiswerte Antriebstechnik! Zudem soll ein wirklich konkurrenzfähiges Preisniveau für den Weltmarkt erreicht werden. Wir haben die Wettbewerbsintensität aufgenommen und reagieren darauf.“ Das Unternehmen will mit dieser Antriebstechnik auch auf dem chinesischen Markt erfolgreich sein.
Der AX1000 wird in zwei unterschiedlichen Versionen angeboten: im kleinen Leistungsbereich mit einphasiger Einspeisung AC 1 x 230 V von 1,65 A bis 6,9 A und im höheren Leistungsbereich mit dreiphasiger Einspeisung AC 3 x 400 V von 1,65 A bis 6,9 A. Trotz der kompakten Abmessungen sind Netzteil, Zwischenkreiskondensatoren, Ballastschaltung und bei den meisten Varianten auch ein Ballastwiderstand integriert. Beide Versionen sind als ein- und zweikanalige Varianten erhältlich. Unterstützt werden Synchron-Servomotoren AM8000 mit OCT sowie Asynchron- und Reluktanzmotoren mit oder auch ohne Lagegeber.
Parallel dazu bringt Beckhoff den AF1000, einen Frequenzumrichter für einfache Applikationen wie Förderbänder, Lüfter und Pumpen, auf den Markt. Der kostengünstige Frequenzumrichter wird in zwei unterschiedlichen Versionen angeboten: mit einphasiger Einspeisung AC 1 x 230 V mit einem Leistungsbereich von 0,37 kW bis 0,75 kW und einer dreiphasigen Einspeisung AC 3 x 400 V mit einem Leistungsbereich von 0,37 kW bis 3 kW. Trotz der kompakten Abmessungen sind Netzteil, Zwischenkreiskondensatoren, Ballastschaltung und bei den meisten Varianten auch ein Ballastwiderstand integriert. Die Steuerspannung wird, wie beim AX1000, aus dem Zwischenkreis erzeugt. Beide Versionen sind als einkanalige und äußerst kostengünstige zweikanalige Varianten erhältlich. Unterstützt werden Synchron-Servomotoren sowie Asynchron- und Reluktanzmotoren ohne Lagegeber, die mit UF- oder Vektorregelung betrieben werden. „Mit dem AF1000 können wir eine kostengünstige Antriebslösung anbieten, die vollständig über EtherCAT in das TwinCAT-System integriert ist und den vollen Komfort bei Inbetriebnahme und Diagnose bietet“, erklärt Hans Beckhoff. Wie bei allen Servoverstärkern von Beckhoff erfolgt auch die Inbetriebnahme des Frequenzumrichters AF1000 mit dem bekannten Drive Manager 2.
Verschiedene Produkte auf Preis und Leistung optimiert
Auch andere Produkte wurden laut dem Geschäftsführer hinsichtlich Preis und Leistung optimiert. So gibt es im Bereich der E/A-Klemmen Neuerungen. „Mit den neuen Baureihen EL14xx und EL24xx haben wir die digitalen Klemmen für Standardsignale grundlegend überarbeitet“, berichtet Hans Beckhoff. „Sie bieten nun 16 Bit Auflösung bei einem Preisniveau von 12 bit – ein bedeutender Fortschritt bei gleichbleibender universeller Einsatzmöglichkeit.“ Die neue Serie ergänzt die bisherigen Angebote. Auch die Baureihe der Analogklemmen wurde überarbeitet und in Bezug auf Preis und Leistung optimiert.
Weiterentwickelt wird ebenso das Angebot an Industrie-PCs. „Wir integrieren nun die 11., 12. und 13. Generation der Intel-CPUs in die Rechner. So kann nun auch der Ultra-Kompakt-Industrie-PC C604x mit 24 Kernen ausgerüstet werden.“ Er ergänzt: „Noch vor wenigen Jahren nannten wir solche Rechner ‚Big Iron‘. Heute sind unsere Standardrechner so ausgestattet.“
Für das Planarmotorantriebssystem XPlanar werden neue Kacheln mit den Abmessungen 320 mm x 320 mm vorgestellt. Die bisherige Größe liegt bei 240 mm x 240 mm. „Die neuen Motorkacheln verfügen über eine neue, noch feiner auflösende Elektronik“, betont Hans Beckhoff. Sie sind damit schneller, präziser und können mehr Last transportieren.
Das lineare Produkttransportsystem XTS erhält ein neues EcoLine-Motormodul, für welches ebenfalls die Elektronik überarbeitet wurde. „Mit diesem 50 cm langen Modul lassen sich gut kostensensitive Standardapplikationen realisieren“, schließt der Diplom-Physiker an. „Aufgrund des günstigen Preises werden deutlich mehr Applikationen, z. B. auch in der Fördertechnik, adressiert.“
Der TwinCAT OPC UA Nodeset Editor ist eine Software zum Anzeigen, Anpassen und Anlegen der XML-basierten Beschreibungsdateien von OPC-UA-Infomationsmodellen. „Damit lassen sich Companion-Spezifikationen oder kundenspezifische Informationsmodelle einfach in Maschinen einlesen“, freut sich Hans Beckhoff.
Ein weiteres, viel debattiertes Thema sind die virtuellen Steuerungen. „Wir beherrschen das Thema der virtuellen Steuerungen schon viele Jahre“, stellt Hans Beckhoff klar. „Bisher wird das nur in Spezialapplikationen genutzt. Für die direkte Steuerung von Maschinen bieten virtuelle Steuerungen keine echten Vorteile.“ Seiner Ansicht nach bringt die Intelligenz direkt in der Maschine eine bessere Performance. Im Bereich der IoT-Anwendungen kann jedoch eine Virtualisierung zu Kosteneinsparungen und Wartungsvorteilen führen.
Die Gamechanger der Automatisierung
Zu den Gamechangern der Automatisierung der Zukunft zählt Hans Beckhoff die schaltschranklose Automatisierung mit dem MX-System. „Das MX-System wird die Automatisierung ähnlich revolutionieren, wie sich die Busklemmen seit Mitte der 1990er-Jahre zu einem Grundbaustein der Automatisierung entwickelt haben“, erklärt er. Bereits ab Januar 2025 werden die ersten 42 Modultypen lieferbar sein, bis Ende nächsten Jahres werden es 100 sein. Bis 2026 soll das komplette Baukastensystem mit bis zu 150 Modulen verfügbar sein, was die Flexibilität und Effizienz in der Automatisierung weiter steigern wird. „Erste Maschinen mit unserem MX-System befinden sich bereits im Feld“, berichtet der Geschäftsführer.
Ein weiteres zukunftsweisendes Thema ist der Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) in der Automatisierung. „Wir hoffen, dass hier unsere Plattform TwinCAT Machine Learning Creator, die weitgehend automatisert effiziente neuronale Netzwerke erzeugen kann, die Verbreitung von ML-Technologie zum Zweck der Maschinensteuerung und Datenanalyse vorantreibt. Diese wird die Hürde für den Einsatz von KI in der Automatisierung deutlich senken. Etwas verkürzt gesagt: Excel-Kenntnisse und unser Tool TwinCAT Machine Learning Creator reichen aus, um die Maschine intelligent zu machen“, sagt Hans Beckhoff. Die neuen Produkte werden auf eine vorbereitete Plattform treffen, die sowohl Software als auch fein abgestimmte Hardware integriert. „Damit schaffen wir eine kostengünstige Hochleistungslösung, die in der Praxis einfach umzusetzen ist.“
Large Language Models (LLMs) haben laut Hans Beckhoff großen Einfluss auf die Automatisierung. „Wir haben LLMs bereits standardmäßig in unsere TwinCAT-Engineering-Umgebung integriert, sodass die Anwender ihre Produktivität und Qualität mit dieser Toolkette verbessern können. Und wir arbeiten an Lösungen, bei denen LLMs direkt an der Maschine die Steuerung unterstützen“, weiß Hans Beckhoff. LLMs könnten bald auch lokal gerechnet werden. Hans Beckhoff ist überzeugt, dass Mensch und Maschine zukünftig in gewohnter Sprache miteinander reden werden.
Ausblick
Mit einem beeindruckenden Portfolio an innovativen Produkten und Technologien sowie einer klaren Strategie für die Zukunft positioniert sich Beckhoff Automation auf der Messe SPS – Smart Production Solutions – als führender Anbieter im Bereich der Automatisierungstechnik – bereit, den Markt auch in schwierigen Zeiten voranzutreiben. „Wie kommen Deutschland, Europa, die ganze Welt aus der Krise: Mit Leistung und Optimismus!“, unterstreicht Hans Beckhoff. „Und das gilt auch für Beckhoff!!“
„In Krisenzeiten haben wir immer neue Kunden gewonnen. Wir haben wettbewerbsfähige Produkte entwickelt, und auf der SPS wollen wir neue Projekte und Aufträge sichern – frei nach dem Zitat von Winston Churchill: ‚Never waste a good crisis‘“, resümiert Hans Beckhoff. „Wir sind gut vorbereitet.“ Mit einem vollen Produktportfolio und innovativen Ansätzen ist das Unternehmen bereit, gestärkt aus der aktuellen Situation hervorzugehen.
