Wie können Automatisierer KI-Modelle intuitiv entwickeln und in die Steuerung integrieren? Wie lässt sich überschüssige Energie im Antriebsverbund wieder...
KEM Konstruktion: Bosch Rexroth plant und installiert weltweit maßgeschneiderte bühnentechnische Anlagen. Man kennt Ihr Unternehmen hauptsächlich aus den Bereichen Industrial oder Building Technology. Wie kam es dazu, dass Bosch Rexroth sich mit diesem doch eher „exotischen“ Thema beschäftigt?
Volker Kirsch: Bosch Rexroth beschäftigte sich mit dem Thema als es in den 70er Jahren darum ging, Maschinerien von Theatern und Opernhäusern stärker zu automatisieren, insbesondere auch im Bereich der Untermaschinerie. Dort müssen hohe Lasten bei hohen Geschwindigkeiten verfahren werden. Bei der Automatisierung dieser Abläufe führte seinerzeit kein Weg an hydraulischen Lösungen vorbei. Elektrische Antriebe mit solch großen Leistungen waren entweder zu teuer oder schlichtweg nicht verfügbar. Als Hydraulikspezialist mit weitreichenden Kenntnissen in der Sicherheits- und Steuerungstechnik war Bosch Rexroth somit ein gefragter Partner. Ein weiteres Kriterium für uns war, dass wir bis heute in vielen Bereichen über ein umfangreiches Branchen-Know-how verfügen, nicht nur in der Bühnentechnik. Ein zusätzlicher Aspekt war und ist unser breites Produktportfolio, denn zur Hydraulik brauchte es ja wie schon gesagt auch eine entsprechende Steuerung. Da hierbei viele Sicherheitsaspekte eine Rolle spielen, z.B. wenn sich Personen auf der Bühne unter bewegten Lasten aufhalten und dort auch arbeiten, haben wir die Steuerung seinerzeit selbst entwickelt. Durch solche Aufgabenstellungen kam Bosch Rexroth letztendlich zur Bühnentechnik.
KEM Konstruktion: ….und wie kamen Sie persönlich zu diesem Thema?
Kirsch: Ich habe 1994 als Trainee bei Bosch Rexroth angefangen und die ersten zwei Jahre Erfahrungen in den Bereichen Aggregate- und Plattenbau gesammelt. Dass ich schließlich im Bereich Bühnentechnik gelandet bin, war im Grunde Zufall. Im Zuge der internen Jobsuche ergab sich damals die Möglichkeit in die Bühnentechnik zu wechseln. Da ich das Thema spannend fand, habe ich mich dort letztlich erfolgreich beworben. So musste ich mich quasi von heute auf morgen mit dem Thema Bühnentechnik beschäftigen. Anfänglich hatte ich kleinere Aufträge zu bearbeiten. Mein erstes „richtiges“ Projekt war eine Sonderdekoration im Festspielhaus in Bayreuth. Heute bin ich, abgesehen von einem vierjährigen Abstecher in den Stahlwasserbau, seit gut zwanzig Jahren in der Bühnentechnik unterwegs – es gibt so etwas wie einen bühnentechnischen Virus und wenn man sich den mal eingefangen hat, dann lassen einen die Bretter, die die große Welt bedeuten, einfach nicht mehr los.
KEM Konstruktion: Das Lösungsportfolio von Bosch Rexroth umfasst Hydraulik, Elektrische Antriebe und Steuerungen, Getriebetechnik sowie Linear- und Montagetechnik. Welche Ihrer Produkte kommen im Bereich Bühnentechnik zum Einsatz?
Kirsch: Zum einen unsere speziell für diese Anwendung entwickelte bühnentechnische Leittechnik, die SYB 3.0. Das ist die zentrale Kernkompetenz von Bosch Rexroth. Mit unserer Steuerungs- und Leittechnik decken wir alle Anforderungen im Bereich Bühnentechnik ab, speziell die notwendigen Funktionalitäten, sämtliche Sicherheitsfunktionen bei gleichzeitig hoher Verfügbarkeit im Betrieb. Hier liegen unsere Stärken und hier sehen wir uns in einer technischen Vorreiterrolle. Ein wichtiges Standbein bei diesen Anlagen ist trotz zunehmender Elektrifizierung die Hydraulik. Wenn etwa große Hübe gefordert sind, speziell in Opernhäusern in denen offene Verwandlungen mit hohen Geschwindigkeiten gefahren werden sollen, dann kann man die Hydraulik nach wie vor nicht außer Acht lassen. In diesem Zusammenhang sind Geräuschemissionen ein wichtiges Thema, denn mit elektromechanischen Antrieben lässt sich der hochdynamische Betrieb bei Weitem nicht so geräuschisoliert organisieren wie mit hydraulischer Antriebstechnik.
Ein zweites, wichtiges Argument für den Einsatz von Hydraulik liegt in der Realisierung von Notstopp-Anforderungen. Wenn man eine Anlage sicherheitsbedingt abschalten muss, dann ist Hydraulik hinsichtlich eines definierten, weichen Abschaltens klar im Vorteil: Bei einer Notstopp-Abschaltung mit aufgebauten Dekorationselementen von zehn, zwölf Metern Höhe beispielsweise, oder von überbauten Bühnenpodien, wo es bei einem Not-Stopp praktisch keine Unterschiede in der Positionierung geben darf, damit die Dekoration nicht kippt oder umfällt. In solchen Fällen ist Hydraulik einfach unschlagbar. Ein weiches, synchrones Anhalten lässt sich mit Elektromechanik, etwa einer elektromechanischen Federdrucklamellenbremse, auf Grund der enormen Streuung dieser Komponenten nicht gezielt organisieren.
Ein weiteres Produkt, dass wir im Umfeld Bühnentechnik einsetzen, sind Frequenzumrichter. Aber wir kaufen auch Komponenten zu, so die Sensorik und den Stahl- und Maschinenbau. Gleichwohl deckt Bosch Rexroth sämtliche Kompetenzen eines Bühnenbauers in diesem Bereich ab, vom Stahlbau einer Dachkonstruktion, der Galerien, des Eisernen Vorhangs sowie der akustischen Wände.
KEM Konstruktion: Wenn es um Bühnentechnik geht, spricht man über Ober- und Untermaschinerie sowie Bühne. Wo findet man Ihre Produkte?
Kirsch: Obermaschinerie ist alles, was sich oberhalb des Bühnenniveaus befindet. Und alles was sich unterhalb befindet ist die Untermaschinerie. Das ist die gesamte Podienanlage, also Orchesterpodien, die Hauptpodien-Anlage, aber auch Transportpodien für die Bewegung von Dekorationsteilen aus dem Lager auf Bühnenniveau. Dann haben wir dort gegebenenfalls noch die Seitenbühnen mit Bühnenwagensystemen oder einem Drehscheibensystem. In der Regel benötigt man für eine Vorstellung mehrere Bühnenbilder, die sich dann im offenen Szenenwechsel oder aber in den Pausen austauschen lassen. Die Obermaschinerie besteht im Wesentlichen aus Laststangenzügen, deren Lastaufnahmemittel alle zwanzig Zentimeter in der Regel in Form von langen Rundrohren in der Bühnentiefe angeordnet sind. An denen werden Vorhänge, Dekorationselemente und ähnliche Aufbauten einhängt, verfahren und neu platziert. Daneben gibt es auch Punktzuganlagen, meist auch in Form von einseiligen Winden, an deren Seilende große Lasten variabel über der Bühnenfläche verteilt eingehängt und verfahren werden können. Hinzu kommen noch die gesamten Sicherheitseinrichtungen, etwa für den Eisernen Vorhang und die Rauchhauben. Die Portalöffnung lässt sich mit Hilfe der Portalbrücke und der Portaltürme variieren. Diese dienen neben der Anpassung der Portalöffnung auch der Unterbringung modernster Licht- und Beleuchtungstechnik. In all diesen bühnentechnischen Einrichtungen sind Produkte von Bosch Rexroth verbaut. Deren sicheres Zusammenspiel gewährleistet dabei die bühnentechnische Leittechnik, die das zentrale Element der ganzheitlichen Sicherheitsphilosophie darstellt.
KEM Konstruktion: Um Bewegungsabläufe rund um die Bühne sicher auszuführen, setzen Sie die Steuerung SYB 3.0 unter anderem zur Kollisionsüberwachung ein. Wie funktioniert das?
Kirsch: Moderne Bühnentechnik ermöglicht durch eine Vielzahl von komplexen Antrieben immer anspruchsvollere Bewegungsabläufe. Diese setzen sich häufig aus mehrdimensionalen und voneinander abhängigen Bewegungen zusammen. Zusätzlich erschweren Kulissen und Vorhänge oft den freien Blick auf die Szenerie. Bei der Kollisionsüberwachung geht es, wie der Name ja schon sagt, um das Vermeiden von Unfällen oder Kollisionen und darum, sämtliche Bewegungen auf der Bühne sicher auszuführen. Ein Beispiel: wenn Sie eine Podienanlage mit einem Dekorationsaufbau aus der Unterbühne auf Bühnenniveau verfahren und gleichzeitig Dekorationen mit der Obermaschinerie in Richtung Bühnenniveau her
ablassen, dann ist die Kollisionsüberwachung dafür da, dass der Bediener frühzeitig auf mögliche Risiken hingewiesen wird, die im Extremfall zu Unfällen führen könnten. Wir unterstützen das technische Personal hierbei mit unserer Bühnenleittechnik SYB 3.0. Das Steuerungssystem verbindet elektrische und hydraulische Antriebstechnik mit Steuerungselektronik und einer Software, die speziell auf die Bühnentechnik abgestimmt ist. Mit ihrer modularen, skalierbaren Konzeption für dezentrale Systemarchitekturen eignet sich die Steuerung für kleine Kammerbühnen mit wenigen Antrieben ebenso wie für die Ausrüstung von Unter- und Obermaschinerien großer Opernhäuser mit über 1000 Achsen und Bedienpulten.
Zurück zur Kollisionsüberwachung: Dabei kommen zwei Systemfunktionen zum Einsatz. Einmal die Kollisionsüberwachung an sich, auch Collision Control genannt, mit der Abhängigkeiten hinterlegt werden, die gewährleisten, dass Fahrvorgänge nur dann ausgeführt werden können, wenn dadurch keine Havarien oder Unfälle verursacht werden. Wenn etwa ein Drehscheibenwagen über allen Podien gefahren werden soll, dann kann diese horizontale Bewegung nur ausgeführt werden, wenn sämtliche Podien auf dem richtigen Niveau stehen. Gleiches gilt für die Situation, wenn ein Drehscheibenwagen auf mehreren Podien steht und verhindert werden muss, dass diese einzeln verfahren werden. Der in diesem Zusammenhang ebenfalls wichtige, zweite Baustein des Systems ist der sogenannte Anti-Kollisions-Assistent. Er unterstützt das technische Personal ähnlich einer Einparkhilfe beim Pkw. Er warnt vor möglichen Kollisionen durch ein visuelles Feedback, welches verschiedene Warnstufen in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Abstand bis zur potenziellen Kollision signalisiert. Dies geschieht in Echtzeit während der Bewegung und auch während der Programmierung der Vorstellung. Hierbei werden alle Antriebe und Dekorationen vom Assistenten überwacht, ohne dabei 100% eigensicher zu sein. Die künstlerische Freiheit erfordert es, dass der Bediener Bestandteil der Sicherheitsphilosophie einer solchen Anlage ist und bleibt.
KEM Konstruktion: SYB 3.0 hat aber noch mehr zu bieten, etwa einen integrierten 3D-Simulation. Was genau hat man sich darunter vorzustellen und wie setzen Sie das technisch um?
Kirsch: SYB 3.0 bietet die Möglichkeit, einzelne szenische Bewegungsabläufe, aber auch komplette Vorstellungen zu programmieren, zu simulieren und zu archivieren. Mit der im System verankerten 3D-Simulation lässt sich das Theater dreidimensional darstellen. Der Bediener kann den Vorstellungsraum am Rechner simulieren. So kann er Aufbauten mit dazunehmen, entsprechende Bewegungen und Verwandlungen programmieren und diese auf szenische Wirkung sowie auf Kollisionsgefahr hin überprüfen. Er kann Unfallrisiken infolge möglicher Kollisionen im virtuellen Ablauf frühzeitig erkennen und eliminieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass man für das Durchspielen bühnentechnischer Abläufe keine reale Bühne benötigt und somit Bühnenzeit einspart. Denn die Bühne ist der teuerste und zugleich begehrteste Raum im Theater.
KEM Konstruktion: Wie erwähnt sind Ihre Produkte auch in der Obermaschinerie zu finden: Sie setzen dort den Load Limiter sowie das mobile Messgerät Stage Guard ein. Was tun diese Lösungen?
Kirsch: Der Load Limiter ist eine Sicherheitslösung. Es handelt sich dabei um eine autonome und autarke hydraulische Dämpfungseinheit, die in Not-Stoppsituationen die schlagartig auftretenden, hohen Belastungen unter die Normvorgabe der doppelten Nennbelastung reduziert. In der Obermaschinerie dominieren elektromechanische Antriebe und Bremsen, da der Einsatz von Hydraulik hier zu teuer ist. Um hier die geltenden Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, testet man die Konstruktion, indem unter anderem die Prüflast aus der Nenngeschwindigkeit zum Stehen gebracht wird. Die dabei zu testende Not-Stopp Kategorie 0 bedeutet, die Leistung vollständig wegzuschalten und die Last allein mit einer Sicherheitseinrichtung zum Stehen zu bringen. Das hat Auswirkungen auf die Störfallbelastung. Daher gibt es zwei Auslegungskriterien: Zum einen die doppelte Nennbelastung und zum anderen die einfache Störfallbelastung.
Speziell die auftretenden Werte für die Störfallbelastungen sind aber oft nicht bekannt oder Messungen haben gezeigt, dass das in der DIN 56950-1:2012-05 vorgesehene Auslegungskriterium der doppelten Nennbelastung in der Realität von der einfachen Störfallbelastung oft in bedenklichem Maß überschritten wird. Deswegen hat Bosch Rexroth den Load Limiter und das mobile Messgerät Stage Guard entwickelt. Mit letzterem können Bühnenbetreiber die tatsächlich auftretenden Lasten messen und die gegebenenfalls betroffenen Hochleistungswinden nachrüsten. Herzstück des Messgeräts ist ein Beschleunigungssensor, der die Testwerte drahtlos übermittelt. Eine validierte Software berechnet daraus die einwirkenden Faktoren Kraft, Geschwindigkeit, Weg und Stoß. Zeigen die Messungen, dass die realen Lasten höher sind als die rechnerisch dokumentierten, stehen die Bühnenbetreiber in der Pflicht. Sie müssen entweder die mechanische Konstruktion auf die tatsächlichen Lasten aufwendig anpassen, die Winden umrüsten oder die zulässigen Geschwindigkeiten und Lasten entsprechend der Messergebnisse verringern. Hier kommt dann der Load Limiter ins Spiel, der gewährleistet, dass beim Not-Stopp sowohl die zweifache Nennbelastung als auch die maximale Beschleunigung von 2g zu keiner Zeit überschritten werden. Bei hydraulisch angetriebenen Winden können Betreiber die üblicherweise eingesetzten passiven Logikschaltungen durch neue Ventile mit integrierter Dämpfung ersetzen. Einstellbare Bremsrampen verzögern dabei weicher. Sie verhindern schlagartige Belastungen beim Not-Stopp und schonen somit die Mechanik.
KEM Konstruktion: Zu Ihren Referenzen gehören viele Theater und Kreuzfahrtschiffe. Welches Projekt war für Sie über die Jahre das spannendste?
Kirsch: Das für mich persönlich wichtigste Projekt war der Umbau beziehungsweise die Sanierung des Staatstheaters am Gärtnerplatz in München. Das war Ende der 90er. Das spannende war, ein Projekt selbst ins Leben zu rufen, mit Leben zu erfüllen, zu sehen, wie es am Ende funktioniert. Wichtig für mich war aber auch die Erfahrung, Fehler zu machen, Problemen gegenüber zu stehen und diese auch zusammen mit anderen meistern zu können. An dieser Aufgabestellung zu lernen und sich daran im Team aber auch als Person und als Persönlichkeit weiter entwickeln zu können, war das Prägende daran.
Technisch gesehen war das interessanteste Projekt mit Abstand natürlich das Bolschoi-Theater in Moskau. Ein Wahnsinnsprojekt – sowohl hinsichtlich der Dauer, als auch wegen der schieren Größe und der enormen, technischen Herausforderung. Das Gebäude wurde im Zuge der Sanierungsarbeiten nahezu komplett entkernt. Zudem wurde das Bühnenhaus auf ca. 25 Meter unterkellert, was statisch gesehen nicht ganz trivial war. Die notwendige Stabilisierung hat das Projekt lange verzögert, sodass wir erst in 2010 die ersten Einbauten vorgenommen haben, obwohl der Auftrag bereits 2004 vergeben wurde. Die technische Leistung, die wir da abgeliefert haben, war schon etwas ganz Besonderes. So sind zum Beispiel die Podien in Doppelstockausführung, die 22 Meter lang, drei Meter tief und circa elf Meter hoch sind. Sie wiegen voll beladen jeweils rund 100 Tonnen. Wir haben das gesamte Theater mit hydraulischer und elektrischer Antriebstechnik ausgerüstet. Im gesamten Haus wurden mehr als 400 Achsen verbaut, die im Wesentlichen alle in SIL3 ausgeführt wurden. Das ist schon ein beeindruckendes Projekt gewesen.
Details zum Thema Bühnentechnik von Bosch Rexroth:
„Bosch Rexroth verfügt über ein sehr starkes Branchen-Knowhow in der Bühnentechnik.“
Volker Kirsch, Leiter Bühnentechnik, Bosch Rexroth AGBild: Rolf Nachbar/Konradin Mediengruppe
„Ich bin seit gut zwanzig Jahren in der Bühnentechnik unterwegs – es gibt so etwas wie einen bühnentechnischen Virus und wenn man den hat, dann will man nicht mehr weg.“
Volker Kirsch, Leiter Bühnentechnik, Bosch Rexroth AGBild: Rolf Nachbar/Konradin Mediengruppe
„Technisch gesehen war mit Abstand natürlich das Bolschoi-Theater in Moskau das spannendste Projekt. Im gesamten Haus wurden mehr als 400 Achsen verbaut.“
Volker Kirsch, Leiter Bühnentechnik,Bosch Rexroth AGBild: Rolf Nachbar/Konradin Mediengruppe
