Erfahrungsbericht Warum sich der Umstieg auf die SaaS-Entwicklungsplattform Onshape lohnt

Das Konstruktionsbüro Glanzner Dynamics setzt seit über zehn Jahren auf die klassische CAD-Software Autodesk Inventor. Doch nichts ist beständiger als die Änderung und deshalb wird in Zukunft auf Onshape als primäre CAD-Software umgestellt – warum das sinnvoll ist.

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Onshape ist eine Produktentwicklungsplattform, die über das Internet als Software as a Service (SaaS) geliefert wird und CAD mit Datenmanagement- und Collaboration-Tools kombiniert. Onshape wurde 2012 von CAD-Pionieren und Koryphäen der Technologiebranche gegründet, darunter Jon Hirschtick, John McEleney und Dave Corcoran, Investoren und frühere Führungskräfte von Solidworks. Das Software-Angebot von Onshape wird als SaaS-Modell zur Verfügung gestellt, die Nutzung ist also von jedem beliebigen Standort und von jedem verbundenen Gerät aus möglich. So sparen die Kunden Kosten für Hardware und Admin-Personal. Dezentrale und mobile Teams aus Designern, Entwicklern und anderen Nutzern profitieren vom Cloud-Ansatz, da er die Zusammenarbeit vereinfacht und die Zeit bis zur Markteinführung eines Produkts drastisch reduzieren kann. Auch die Aktualität der Software ist stets gewährleistet.

Wie unser Autor Sebastian Glanzner von Glanzner Dynamics hier an Beispielen erläutert, gibt es gute Gründe, warum sich der Umstieg auf Onshape lohnt.

Konstruieren mit Onshape

Skarke Ventilsysteme entwickelt, produziert und vertreibt viele verschiedene Produktserien. In diesem Beispiel geht es um die Entlüftungsventile. Diese gibt es in unterschiedlichen Größen, Öffnungsdrücken und Materialien, je nachdem was der Kunde benötigt. Das Ventil besteht aus einem Grundkörper, Ventilplatte, Feder, Schutzkappe, Dichtung und einem farbigen Kennring. Der Grundkörper ist in verschiedenen Gewindegrößen und Materialien verfügbar. Diese Teilefamilie bietet sich geradezu an, als Konfiguration in Onshape konstruiert zu werden.

Bauteil-Konfigurationen in Onshape

Eine Bauteil-Konfiguration in Onshape zu erstellen ist sehr einfach. Zuerst wird das Bauteil wie gewohnt in 3D modelliert: Skizze erstellen, Profil rotieren, Fase anbringen usw. Auf der rechten Seite des Bildschirms lässt sich das „Configuration Panel“ ausklappen. Hier lassen sich mehrere Listen erstellen. In diesem Beispiel sind es zwei, die erste Liste ändert alle Maße für die verschiedenen Gewindegrößen, mit der zweiten lässt sich das Material ändern. Es gibt 25 verschiedene Größen und drei verschiedene Materialien. Insgesamt ergibt das 75 einzigartige Kombinationen. Zusätzlich wurde noch eine Checkbox eingefügt, mit der man einstellen kann, ob das Gewinde in 3D modelliert werden soll oder nicht.

Links oben, über dem Feature Baum, kann man ganz einfach die Konfiguration ändern und trotzdem noch weiter konstruieren. Für jede Kombination kann eine eigene Teilenummer vergeben werden. Dies ist wichtig, um später jeder Kombination eine eigene Revisionsnummer vergeben zu können. Die 2D-Zeichnung greift auf eine Konfiguration zu und kann dann auch die Teilenummer und Revision im Schriftkopf anzeigen.

Die Druckfeder ist auch ein gutes Beispiel für die Verwendung einer Konfiguration:

Es gibt fünf verschiedene Federgrößen welche entweder entlastet, eingebaut oder belastet sein können. Diese 15 Kombinationen lassen sich in einem einzigen Part-Studio konfigurieren.

Release-Management in Onshape

Sind die Einzelteile und die dazugehörigen Zeichnungen fertig, kann man einen Release-Workflow starten. Der Release-Workflow lässt sich in den „Company Settings“ aktivieren und einstellen (Voraussetzung ist ein Pro Account):

Wenn man eine Zeichnung freigibt, werden auch die darauf dargestellten 3D-Daten mit freigegeben. Diesem „Release Candidate“ lassen sich noch weitere Zeichnungen und 3D-Daten hinzufügen. Als „Approver“ kann man entweder einzelne Personen oder Gruppen eintragen.

Sobald „Submit“ gedrückt wird, erhält jeder Approver einen Hinweis, dass es einen neuen Release Candidate gibt. Alle Bauteile und Zeichnungen können in der Liste mit einem Klick geöffnet werden. Wenn alles in Ordnung ist, kann der Release freigeben werden. Falls noch etwas zu überarbeiten ist kann der Release auch abgelehnt werden und kommt mit einem Kommentar zurück zum Konstrukteur.

Das Dokument enthält nun freigegebene CAD-Daten, was man im Version Graph am gefüllten Dreieck erkennen kann:

Jetzt sind alle Einzelteile revisioniert und können in einer Baugruppe zu einem neuen Produkt zusammengefügt werden. Die Baugruppe lässt sich ebenfalls konfigurieren. Um jedoch später eine einfachere Übersicht zu bekommen wird für jede Baugruppe ein eigenes Onshape-Dokument erstellt.

Jedes Onshape-Dokument kann eine beliebige Anzahl von Part-Studios, Baugruppen, Zeichnungen und Dateien enthalten. In diesem Dokument befindet sich die 3D-Baugrupppe und die dazugehörige Zeichnung des Entlüftungsventils. Es hat sich als sehr praktisch erwiesen, immer den gleichen Revisionstand für das 3D-Modell und die 2D-Zeichnung zu verwenden.

Weitere Infos dazu bei Onshape.

Einfaches und sicheres Teilen von CAD-Daten

Nachdem der Konstrukteur alle CAD-Daten sorgfältig erstellt hat, muss festgelegt werden, wer diese Daten sehen darf. Ein großer Vorteil in Onshape ist die Sharing-Funktion. Hier kann ganz genau definiert werden, wer Zugriff auf das Dokument hat und welche Rechte er besitzt. Die Konstruktionsabteilung hat natürlich vollen Zugriff und kann die Daten bearbeiten. Die Qualitätsabteilung z.B. kann die Daten nur anschauen und kommentieren.

Für Nutzer, die keinen Onshape-Account haben, kann man einen Link generieren und diesen per E-Mail weiterleiten. Nur wer den Link hat kann das Dokument im Browser öffnen und das nur solange, bis er wieder deaktiviert wird. Das ist zum Beispiel dann interessant, wenn man einem Zulieferer die Daten nur für eine gewisse Zeit zur Verfügung stellen möchte. Dadurch müssen keine PDF- und Step-Dateien per Email verschickt werden. Das Versenden von Konstruktionsdaten per Email hat außerdem einige Nachteile – es ist nicht möglich zu überprüfen, wohin die Daten noch weitergeleitet werden und gleichzeitig sind die Daten eventuell schnell veraltet.

Weitere Infos dazu bei Onshape.

Zusammenarbeit: mehrere Nutzer können an einem Dokument arbeiten

Mit Onshape können mehrere Nutzer gleichzeitig in einem Dokument arbeiten. Ein Konstrukteur kann z.B. neue Einzelteile konstruieren, ein Zweiter fügt diese Teile in eine Baugruppe ein, ein Dritter platziert alle benötigten Normteile in dieselbe Baugruppe und ein Vierter erstellt 2D Zeichnungen für die Fertigung. Das geht alles gleichzeitig und jede einzelne Änderung, wie z.B. eine neue Bohrung im Einzelteil, das Platzieren einer Schraube in der Baugruppe, wird sofort synchronisiert und ist für alle Benutzer sofort sichtbar.

In den herkömmlichen CAD-Programmen mit einer „Tresor“-Dateiverwaltung muss man immer darauf warten, dass der Kollege das Bauteil wieder eingecheckt hat, bevor man es in eine Baugruppe einfügen kann. Hat der Kollege vergessen, seine Dateien wieder einzuchecken, bevor er in den wohlverdienten Urlaub geht, kann das zum Problem werden.

Andere Benutzer, die das Onshape-Dokument ebenfalls geöffnet haben, werden mit einem kleinen Profilbild in der oberen Leiste angezeigt. Mit einem Doppelklick auf den Avatar startet der „Follow Mode“ und die aktuelle Darstellung wird mit dem Kollegen synchronisiert. Dann ist es so, als ob man demjenigen bei der Arbeit über die Schulter schaut. Der Mauszeiger und die Kameraansicht werden kontinuierlich übertragen. Dadurch kann man sicherstellen, dass beide während eines Telefonats über die gleiche Sache sprechen.

Falls der Kollege gerade mal nicht da ist, kann einfach ein Kommentar geschrieben werden. Diesen Kommentar kann man an eine bestimmte Fläche oder Kante heften. Mit einem Häkchen lässt sich daraus ein „Task“ erstellen, den derjenige erfüllen soll. Der angeschriebene Benutzer bekommt einen Hinweis, das ein neuer Task ansteht, und kann sich den Kommentar ansehen. Mit einem Klick öffnet sich das entsprechende Dokument und die dazugehörige Kameraansicht wird ebenfalls geladen. Dies ist sehr komfortabel, da man dadurch sehr viel Zeit spart und gleich weiterarbeiten kann.

Verfügbarkeit von Onshape

Onshape ist eine reine Cloud-Software und läuft mit allen modernen Browsern und Betriebssystemen. Das ist sehr praktisch, da man sich an jedem PC einloggen und einfach weiterarbeiten kann. Es wird keine zusätzliche Lizenz, etwa für den Home-Office-Rechner benötigt. Außerdem gibt es noch eine Onshape-App für Android und iOS, um CAD-Daten von unterwegs mit dem Smartphone oder Tablet zu bearbeiten. Hier wurde die Steuerung extra für den Touchscreen entwickelt und angepasst.

Fast jeder PC ist mittlerweile mit dem Internet verbunden, selbst die Rechner in der Produktionshalle. Um z.B. Fertigungszeichnungen zu sehen, muss kein Viewer installiert werden. Man muss nur den Browser öffnen und sich in Onshape einloggen. Natürlich muss man auch damit rechnen, dass das Internet auch mal ausfallen kann. Dann gibt es z.B. die Möglichkeit, mit dem Smartphone einen eigenen Wifi-Hotspot für den Laptop zu erstellen. Onshape benötigt keine große Bandbreite und ein 4G-Netz hat für mich schon gut funktioniert.

Weitere Infos dazu bei Onshape.

Automatische Software-Updates

Software-Updates sind sehr praktisch, es werden Fehler behoben, die Performance verbessert und es kommen neue Funktionen hinzu. In Onshape gibt es alle 3 Wochen ein Update mit neuen Funktionen. Das Schöne daran ist, dass man dafür nichts tun muss. Sobald ein neues Update online ist, gibt es einen Hinweis und man kann nachlesen was es Neues gibt.

Dabei sind die Dokumente wie gewohnt immer verfügbar und man kann problemlos weiterarbeiten. Es ist nicht notwendig, etwas zu installieren oder die Daten zu migrieren, das alles passiert automatisch im Hintergrund.

Eigentlich sollten Updates doch immer so laufen oder? Fragen Sie doch mal nach, welche Version der CAD-Software gerade installiert ist. Mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ist es nicht die aktuellste Version. Das Updaten der CAD-Software und der Zeichnungsdatenbank ist oft ein sehr großer Aufwand und muss gut geplant und getestet werden.

Nicht die neuste CAD-Software einzusetzen hat einige Nachteile. Der größte Nachteil ist wahrscheinlich, dass es für ältere Versionen nur eingeschränkten Support gibt und diese nicht mit dem aktuellsten Betriebssystem kompatibel ist. Stellen Sie sich vor, Sie stoßen beim Konstruieren auf einen Softwarefehler und kommen nicht weiter. Oft hört man vom Support, dass der Fehler bereits bekannt ist und in einer neueren Version behoben wurde.

Weitere Infos dazu bei Onshape.

Einfaches Melden von Fehlern

Natürlich ist auch Onshape nicht frei von Fehlern. Während meiner Arbeit habe ich ein paar entdeckt und dem Support gemeldet. Dafür gibt es einen sehr praktischen Button „Contact Support“. Es öffnet sich ein Dialog und man kann den Fehler mit ein paar Zeilen beschreiben. Mit einem Klick kann der aktuelle Screenshot mit übertragen werden oder man gibt gleich das aktuelle Dokument für den Support frei. Für den Nutzer ist der Aufwand sehr gering und der Support macht sich zügig daran einem zu helfen. Der Support ist wirklich gut, falls es ein Bedienfehler meinerseits war, bekomme ich Tipps worauf ich achten muss. Falls sich herausstellt, dass es ein Softwarefehler ist, setzt sich das Onshape-Team daran, den Fehler zu beheben. Sobald der Fehler behoben ist, hat jeder Nutzer etwas davon, denn jeder nutzt immer die neuste Onshape-Version.

Stellt man fest, dass eine gewisse Funktion fehlt, kann man sich ebenfalls an den Support wenden und beschreiben, was man von der Software erwartet. Dann wird ein „Improvement Request“ erstellt und man wird informiert, sobald die neue Funktion verfügbar ist. Je mehr Nutzer dieselbe Funktion fordern, desto höher ist die Priorität in der Softwareentwicklung.

Benutzerdefinierte Funktionen mit Feature-Scripts umsetzen

Wie in anderen CAD Programmen gibt es auch in Onshape „Features“ zum Erzeugen der 3D-Geometrien.

Mit diesen Funktionen lassen sich nahezu alle 3D-Formen erzeugen. Wenn ein bestimmtes Feature fehlt, besteht die Möglichkeit, ein eigenes Feature zu schreiben. Dazu hat Onshape eine eigene Programmiersprache – "Feature-Script". Das Besondere daran ist, dass Onshape den Source Code seiner Features veröffentlicht hat. Damit besteht die Möglichkeit, vorhandene Features zu kopieren und nach Belieben anzupassen.

Oder man schreibt ein komplett neues Feature von Grund auf. Die eigenen Features lassen sich dann in die Befehlszeile ablegen. Natürlich kann man diese Feature auch mit Kollegen teilen. Es gibt eine Online-Community, welche Features miteinander teilt und sich gegenseitig Tipps zu Verbesserungen gibt. Durch solche Feature lässt sich unheimlich viel Zeit sparen. Zudem halten sie den Featurebaum klein und übersichtlich.

Wann ist die Programmierung eines Features sinnvoll?

Aber wieso sollte man anfangen zu programmieren um z.B. einen Gewindefreistich zu erstellen? Die Öl-Service-Ventile der Firma Skarke verwenden unterschiedliche Freistiche am Einschraubgewinde. Zum Beispiel hat der Freistich am Einschraubgewinde eine ganz bestimmte Form, die in der Norm DIN 3852 beschrieben ist. Je nach Gewindegröße gibt es verschiedene Maße für die Tiefe, Höhe und den Radius des Einschnitts. Um diesen Einstich manuell im CAD zu erstellen braucht man folgende Schritte:

• Skizze mit der Form des Freistichs erstellen

• Maße aus der DIN raussuchen und die Skizze vollständig bemaßen

• Mit dem Feature Drehen das Profil des Einstichs von Grundkörper abdrehen

Der ganze Prozess dauert in diesem Fall etwas länger als 3 Minuten. Viele würden jetzt sagen, dass das doch nicht lange und dafür keine Extra-Funktion nötig sei. Aber bedenkt man, dass das für fast 200 verschiedene Ventilkörper gemacht werden muss und jedes Mal die Gefahr besteht, dass man in der Zeile verrutscht oder man sich bei der Eingabe vertippt, dann kann Automatisierung doch nützlich sein. Dazu wurde ein eigenes Feature programmiert. Dabei musste jeder einzelne Schritt zum Erstellen des Freistichs programmiert werden:

• Erstelle eine Ebene

• Erstelle eine Skizze

• Erstelle mehrere Linien und den Radius

• Füge die Bemaßung hinzu

• Rotiere die Skizze und schneide das Material vom Grundkörper

Das Programmieren ist erst mal umständlicher als die Makros, welche in anderen CAD-Programmen verwendet werden. Dort werden die Befehle des Benutzers aufgezeichnet, um einen Befehl zu erzeugen. Die Programmierung wird Anfänger eventuell abschrecken, aber dafür ist sie sehr vielseitig und schnell. Das Erstellen eines Freistichs mit dem neuen Feature ist dann einfach, man muss nur folgende Schritte durchführen:

• Feature "Freistich: DIN 3852" anklicken

• Umlaufende Kante auswählen

• Auf den grünen Haken klicken

Es dauert jetzt nur noch ein paar Sekunden, den Freistich zu platzieren. Also wurden jetzt schon ca. 10 Stunden für die Erstellung der Freistiche in allen Ventilkörpern gespart.

Hier ein paar Vorteile des Features:

• Alle Maße sind im Feature als Tabelle hinterlegt

• Das Feature misst den Durchmesser und wählt die passende Größe des Freistichs aus

• Es wird ein „Mate“ an der Umlaufenden Kante erstellt. Diesen Verbindungspunkt kann man später verwenden um die Dichtung in der Baugruppe zu platzieren.

• Wenn man den Durchmesser des Gewindes ändert, passt sich das Feature automatisch an! Sehr praktisch in Verbindung mit Konfigurationen mit mehreren Gewindegrößen.

• Es lassen sich auch eigene Werte eintragen, falls man z.B. ein Gewinde freistechen will welches nicht in der DIN aufgelistet ist.

Features mit anderen teilen

Ein weiteres Feature, welches ich veröffentlicht habe, ist das Feature-Script „Hose Routing“. Damit lassen sich mit wenigen Klicks Schläuche verlegen. Dieser Befehl wurde schon über 150-mal verlinkt, dass bedeutet das 150 Onshape-Nutzer das Feature in ihre eigene Befehlsleiste hinzugefügt haben. Auch kamen schon mehrere Verbesserungswünsche, welche ich umgesetzt habe, wie z.B. die Möglichkeit, einen Mindest-Biegeradius für den Schlauch einzugeben. Wird dieser unterschritten, bekommt man eine Warnmeldung und es wird angezeigt, welches Segment des Schlauchs einen zu geringen Biegeradius hat.

Sobald ich eine neue Version mit Verbesserungen erstellt habe, bekommt jeder Nutzer einen Hinweis und kann den Befehl in der Befehlsleiste updaten. Das hat keinen Einfluss auf die Schläuche welche bereits mit einer älteren Version des Befehls erstellt wurden, diese können individuell geupdatet werden.

Mit Onshape fit für die Zukunft

Als ich zum ersten Mal von Onshape gehört habe, war ich sehr skeptisch. Ein CAD-Programm, das nur im Browser läuft? Das kann doch nicht funktionieren – oder etwa doch? Bisher war ich es gewohnt, CAD-Programme mit mehreren Gigabyte herunterzuladen und zu installieren. Und wie steht es mit der Sicherheit meiner Daten?

Nach der ersten Live-Präsentation von Onshape war ich überzeugt, dass dieses System die zukünftige Entwicklung aller CAD-Systeme sein muss, wenn sie sich weiter im aktuellen Markt behaupten wollen. Onshape ist definitiv einen Blick wert und hat meine Meinung über Cloud-Dienste grundlegend geändert. Es lohnt sich, auf Onshape umzusteigen oder es als zweite Plattform zu nutzen, wenn ein neues Produkt agil entwickelt werden muss.

Die Zeitersparnis durch die fehlende Installation, die automatische Update-Funktion und die Datensynchronisation ist enorm. Der Software-Support ist bei weitem der Beste, den ich je erlebt habe und die Community ist mehr als hilfsbereit. Wenn man schon Erfahrungen mit klassischen CAD-Programmen hat, muss man sich zwar erst an die Onshape-Struktur gewöhnen, aber nach der Einarbeitungszeit erkennt man schnell die Vorteile und will nicht mehr zurück.

* Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Glanzner, Glanzner Dynamics, Einhausen

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