PLM Damit die Platine ins Gehäuse passt

Redakteur: Ute Drescher

Mechatronische Systeme zu entwickeln, zu fertigen und zu warten erfordert die Zusammenführung von Daten und Dokumenten aus allen beteiligten Gewerken. PLM-Lösungen leisten einen wichtigen Beitrag, fehlende Direktschnittstellen zu überbrücken.

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PLM-Lösungen generieren durch die Integration verschiedener CAD-Entwicklungssysteme ganzheitliche Stücklisten und übergeben diese dann direkt an die ERP-Systeme.
PLM-Lösungen generieren durch die Integration verschiedener CAD-Entwicklungssysteme ganzheitliche Stücklisten und übergeben diese dann direkt an die ERP-Systeme.
(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 auch noch Hydraulik- und Pneumatik-Komponenten hinzu. Die mechatronischen Systeme sind dadurch komplex und funktionieren nur dann fehlerfrei, wenn alle Einzelaspekte 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 allerdings alles andere als einfach. 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. Die Entwicklungsingenieure selbst und vor allem die Unternehmen wünschen sich aber mehr Transparenz und Zuverlässigkeit.

PLM synchronisiert die Arbeiten in den einzelnen Disziplinen

PLM-(Product Lifecycle Management-)Lösungen leisten einen wichtigen Beitrag, fehlende Direktschnittstellen zu überbrücken. Sie synchronisieren die Arbeiten in den einzelnen Disziplinen. Zusätzlich generieren sie durch die 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.

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Alle Unterlagen stehen über dieselbe Bedienoberfläche zur Verfügung

Ein primärer Vorteil von PLM-Lösungen ist, dass unabhängig von Ort und Zeitpunkt alle Unterlagen über dieselbe Bedienoberfläche bereitstehen. Voraussetzung ist allerdings, 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 und 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 nicht allein Basis für die Entwicklung der Produkte, sondern auch für die Abnahme der Erzeugnisse gegenüber den Vorgaben.

Gemeinsame CAD-Daten verbessern den Entwicklungsprozess weiter

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 Einbauumgebungen 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. Der Einsatz der Workflow- oder Prozessmanagement-Tools in PLM-Lösungen sorgt für die Synchronisation der Arbeitsgruppen und schafft Transparenz über Änderungen und Versionsstände. Wird im Lokomotivenbau beispielsweise an einem Mechanikteil, in das sowohl elektrische als auch elektronische Bauelemente und Softwarestände eingebunden sind, eine Änderung ausgelöst, so werden alle Arbeitsgruppen automatisch über E-Mail informiert. Die Freigabe der neuen Version der mechatronischen Baugruppe erfordert nicht nur die Versionsfreigabe aus der Mechanik, sondern zusätzliche Freigaben der Elektro- bzw. Elektronik-Entwicklung. Erst wenn diese Freigaben vorliegen, geht die Komponente in den Status, welche der Prüfung und Freigabe der gesamten Komponente zugrunde liegt. Am Ende eines Änderungsvorgangs steht somit wiederum ein 4er-Tupel aus den Versionsständen von Mechanik, Elektrotechnik. Elektronik, Software. Dieses Tupel ist übrigens der Nachweis, welche Versionsstände zusammengehören.

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Der Nutzen einer guten Abstimmung von M-CAD- und E-CAD-Konstruktionen in Bezug auf Zeit und Kosten ist übrigens hoch. In verschiedenen Publikationen hat Prof. Dr. Michael Abramovici (Ruhr-Universität Bochum, Abteilung Maschinenbauinformatik) darauf hingewiesen, dass durch den Einsatz von PLM-Lösungen die Zahl der Abstimmungsiterationen zwischen Mechanik- und Elektrotechnik- beziehungsweise Elektronik-Entwicklung um zirka 10 % reduziert werden kann.

Mechatronik fordert auch Einkauf und Fertigung heraus

Der Ruf nach Zusammenführung von mechatronischen Daten kommt aber nicht nur aus den Entwicklungsabteilungen, sondern auch aus Fertigungsplanung und Einkauf sowie der Instandsetzung. Verlangt wird die mechatronische Stückliste. Darunter versteht man Stücklisten, in denen mechanische Teile und Baugruppen, elektrotechnische Teile und auch IC-Bausteine bzw. Eprom einschließlich der auf ihnen aufgespielten Software zusammenfließen. Mechatronische Stücklisten repräsentieren die Produktstruktur, in der zu jedem Knoten auf jeder Baugruppenebene jeweils die Teile aus Mechanik, Elektrotechnik, Elektronik sowie die Software, die in den Bauteilen steckt, aufgelistet werden.

Statt mehrerer verschiedener Schnittstellen vom ERP-System zu den M-CAD- und E-CAD-Systemen sichert eine PLM-Lösung die Übergabe aller Bauelemente aus dem Entwicklungsbereich über ein einziges Interface. Die mechatronische Stückliste schafft eindeutige Transparenz, welche Komponente wie oft in einem Produkt vorkommt. Für Einkauf und Fertigungsplanung liegt folglich eine eindeutige Arbeitsgrundlage bereit. Für die Beschaffung ist es dann irrelevant, ob ein Elektroantrieb in der M-Stückliste oder der E-Stückliste eingetragen werden muss. Er steht jetzt in der gemeinsamen Stückliste und dort an der richtigen Stelle. Skurril anmutende Fehler, bei denen Komponenten doppelt oder gar nicht bestellt wurden, gehören der Vergangenheit an. Im Sondermaschinenbau werden diese Stücklisten sogar als „wachsende Stücklisten“ zum Einsatz kommen.

Gefragt ist auch ein hohes Maß an Disziplin bei den Beteiligten

Zur Beherrschung der Komplexität der Entwicklung und Pflege mechatronischer Produkte reichen bessere Schnittstellen und eine gute Infrastruktur auf der IT-Ebene alleine aber nicht aus. Erforderlich ist bei den einzelnen Entwicklungsgruppen auch ein hohes Maß an Disziplin bei der Ablage ihrer Unterlagen. Alle Beteiligten müssen Daten und Dokumente konsequent in der PLM-Lösung abspeichern. Nur so können sie von anderen genutzt werden. Und nur so lassen sich Arbeitsabläufe durchgängig synchronisieren und dokumentieren. (ud)

Weitere Informationen zum PLM-System von Procad finden Sie hier

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