Engineering Wie ein Zahnrad perfekt ins nächste greift

Durchgängig virtuelles Engineering ist eine Voraussetzung für Industrie 4.0. Dazu sind interdisziplinäre Methoden wie das modellbasierte Systems Engineering nötig – Ärmel hochkrempeln und Loslegen reicht nicht mehr.

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Produktentwicklung im Zeitalter von Industrie 4.0 bringt einige neue Anforderungen mit sich: Konstrukteure und Entwickler arbeiten nicht mehr nur an Einzelteilen. Sie entwickeln Module, die Sensorik, Elektronik und Mechanik beinhalten und müssen dabei auch schon den vollständigen Produktlebenszyklus im Kopf haben.

Diesen Anforderungen kann nur eine flexible Produktentwicklung mit virtuellem Engineering gerecht werden. Denn Ingenieure müssen heute immer komplexere Produkte entwickeln, in denen Software sowie elektrische und mechanische Komponenten eng miteinander verknüpft sind. Sie müssen also lernen, über die Grenzen ihrer eigenen Kernkompetenzen hinaus interdisziplinär zu denken, um die vielfältigen Schnittstellen zwischen den einzelnen Fachrichtungen zu sichern.

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Stille Revolution der Arbeitsweise

Dazu ist laut Volker Lippitz, Principal Consultant bei der Technologie- und Innovationsberatung Invensity, allerdings eine völlig neue Arbeitsweise nötig: „Bis vor zehn Jahren krempelte der klassische Ingenieur einfach seine Ärmel hoch und begann zu arbeiten. Dieses informelle Arbeiten rein im eigenen Aufgabenbereich funktioniert heute nicht mehr“, erklärt Lippitz. Der Experte weist darauf hin, dass nahezu unbemerkt eine Art stille Revolution der Arbeitsweise in der Industrie in Kraft trat: „Heute mehr denn je sind Unternehmen gezwungen, ihre Produkte besser, schneller und kostengünstiger zu liefern. Darüber hinaus werden die Produkte durch interdisziplinäre Herausforderungen immer komplexer.“

Gesamtverhalten betrachten

Dies bestätigt auch Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark, Bereichsleiter des Geschäftsfeldes Virtuelle Produktentstehung am Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK: „Eine zunehmende Anzahl von technischen Produktinnovationen sind nur noch durch massive Informationsverarbeitung während des Produktbetriebs zu erreichen. Dabei ist jedoch nicht nur ein Softwarecode auszuführen, sondern das Verhalten des gesamten technischen Systems, d.h. dem dynamischen Zusammenspiel aus klassischer Mechanik, Hydraulik/Pneumatik und Elektrik mit dem Regelentwurf aus Elektronik und Softwarecode.“ Ein Auto durchziehen heute ca. 100.000.000 Zeilen Code. Nur wenige Zeilen fehlerhafter Code können für alle Fachrichtungen in der Automobilproduktion enorme Folgen nach sich ziehen: So ist es etwa möglich, dass ein Auto bei einer Vollbremsung das Lenkrad unvermittelt nach links dreht; auch das Zündschlossproblem bei General Motors sei als Beispiel genannt.

PLM weiter vorantreiben

Daher sind aktuelle Methoden der virtuellen Produktentwicklung und des modell-basierten Systems Engineerings von immenser Bedeutung. Laut Prof. Stark haben virtuelle Werkzeuge in den meisten Unternehmen bereits Einzug gefunden, z.T. jedoch noch immer auf Basisniveau. „Der Einsatz von CAD ist zwar Standard geworden, nicht jedoch die intelligente Nutzung der methodischen Technologien wie parametrisch assoziative Konstruktion oder wissensbasierte Templates. Die Erweiterung des Einsatzes virtueller Werkzeuge in komplette virtuelle Entwicklungsprozessketten im Sinne des Produktlebenszklus Managements (PLM) ist weiterhin ein großes Problem, da viele der Abteilungs- und Bereichsleiter in den Entwicklungsarbeiten diese gesamtheitlichen Potentiale nur selten erkannt haben.“ An dieser Steller herrsche also enormer Handlungsbedarf. Deshalb wurde dafür die Ausbildung PLM Professional aufgesetzt.

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