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Die mechatronische Maschinenakte im PLM: Der Einsatz der Workflow- oder Prozessmanagement-Tools in PLM-Lösungen sorgt für die Synchronisation der Arbeitsgruppen und schafft Transparenz über Änderungen und Versionsstände. Bild: Procad

Maschinen in der Investitionsgüterindustrie, Fahrzeuge und auch ganz normale Gebrauchsgegenstände sind heute mechatronische Produkte. Das heißt, sie beinhalten mechanische Baugruppen, elektrische Komponenten und häufig auch elektronische Bausteine mit Software. In vielen Erzeugnissen im Maschinen- und Anlagenbau kommen Hydraulik- und Pneumatik-Komponenten hinzu. Die mechatronischen Systeme sind dadurch komplex und funktionieren nur dann fehlerfrei, wenn alle Einzeldisziplinen exakt aufeinander abgestimmt sind. Dazu muss zum Beispiel der korrekte Softwarefreigabestand auf dem richtigen Eprom auf der richtigen Platine im passenden Gehäuse stecken.

Mechatronische Systeme zu entwickeln, zu fertigen und zu warten erfordert die Zusammenführung von Daten und Dokumenten aus allen beteiligten Gewerken. Diese Kooperation ist häufig holprig. An den Schnittstellen zwischen M-CAD und E-CAD läuft vieles noch von Hand. Die Entwicklungsingenieure tauschen Einbaudaten, Kabellängen oder Steckerbelegungen mit Hilfe von Excel-Tabellen oder per E-Mail aus. Sie selbst und vor allem die Unternehmen wünschen sich aber mehr Transparenz und Zuverlässigkeit.

PLM-Lösungen leisten einen wichtigen Beitrag, fehlende Direktschnittstellen zu überbrücken. Sie synchronisieren die Arbeiten in den einzelnen Disziplinen. Zusätzlich generieren sie durch die parallele Integration verschiedener CAD-Entwicklungssysteme ganzheitliche Stücklisten und übergeben diese dann direkt an die ERP-Systeme. So werden nicht nur die Entwicklungsabteilungen untereinander, sondern auch Entwicklung, Einkauf, Fertigung und Instandhaltung als Ganzes verbunden. Ein primärer Vorteil von PLM-Lösungen ist, dass unabhängig von Ort und Zeitpunkt alle Unterlagen über dieselbe Bedienoberfläche bereitstehen. Voraussetzung dafür ist, dass die PLM-Lösung über Integrationen zu 3D-CAD-Systemen als auch über Schnittstellen zur EDA- und CAE-Applikationen verfügt. Das Stichwort heißt Multi-CAD.

Mechanik-Konstrukteure können dann bei der Gehäusekonstruktion auf die Layoutpläne aus der Elektronik-Entwicklung Einblick nehmen. Umgekehrt kennen die Elektroniker die Abmessungen und Bohrstellen des Gehäuses, in die eine Platine eingebaut werden muss. Dieser gegenseitige Einblick muss bereits vom ersten Tag der Entwicklungsarbeiten vorhanden sein, vor allem, wenn die Arbeitsgruppen räumlich voneinander entfernt sind.

PLM-Lösungen zeigen ihre Stärken sogar noch früher. Zu den wichtigsten Dokumenten in der Produktentwicklung gehören die Spezifikationen des Gesamtsystems. PLM-Systeme stellen sicher, dass alle Entwickler jederzeit auf die gültigen Spezifikationen, Funktionsmodelle sowie Lasten- und Pflichtenhefte zurückgreifen. Diese Gesamtsicht auf Dokumente ist Basis für die Entwicklung der Produkte und auch für die Abnahme der Erzeugnisse gegenüber den Vorgaben.

Dieser gegenseitige Zugriff auf Unterlagen ist die Minimalbasis für die Mechatronik-Entwicklung. Er ist nur ein erster Schritt. Eine weitergehende Verbesserung von Entwicklungsprozessen im Mechatronik-Umfeld erfordert gemeinsame CAD-Modelle. Hier sind vor allem die Anbieter von CAD-Lösungen aus den verschiedenen Gewerken gefordert. Sie müssen einfache und standardisierte Schnittstellen bereitstellen, so dass die Abmessungen von Platinen mit wenigen Klicks als Modell in ein Mechanik-CAD übernommen werden können. Umgekehrt müssen Einbau-Umgebungen und Bohrmaße zum Einbau einer Platine für das E-CAD-System abrufbar sein. In der Praxis behelfen sich Entwicklungsingenieure heute beispielsweise durch XML und Step.

Ein besonders kritischer Pfad sind Änderungen an mechatronischen Produkten, weil die mangelnde Abstimmung zwischen den Gewerken Iterationen in der Abstimmung verursachen. Der Einsatz der Workflow- oder Prozessmanagement-Tools in PLM-Lösungen sorgt für die Synchronisation der Arbeitsgruppen und schafft Transparenz über Änderungen und Versionsstände.

Der Nutzen einer guten Abstimmung von M-CAD- und E-CAD-Konstruktionen in Bezug auf Zeit und Kosten ist hoch. Am Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik der Ruhr-Universität Bochum hat man herausgefunden: Durch den Einsatz von PLM-Lösungen lässt sich die Zahl der Abstimmungsiterationen zwischen Mechanik- und Elektrotechnik- beziehungsweise Elektronik-Entwicklung bereits um rund 10 % reduzieren.