Leseprobe laden - Digital Engineering Magazin

Transcription

3/12 März/April
Eine Publikation der WIN-Verlag GmbH & Co. KG
D: Euro 14,40 CH: SFr 24,50 A: Euro 14,90
ISSN 1618-002X
Innovative Lösungen für Konstrukteure, Entwickler und Ingenieure
www.digital-engineering-magazin.de
PROMOTION
W e b fä h ig e D r u c k lö s u ng e n v on H P
Reibungsloser Workflow
über die Cloud
Mechatronik
Disziplinübergreifendes
Systems Engineering
S. 14
„Geheimwaffe“ Konfiguration
S. 38
Wertschöpfungspotenzial
noch viel zu wenig bekannt
Neue
Firmenadressen
Sie benötigen neues Adressmaterial für Ihre Umsatzsteigerung? Sie wollen Ihre
Produkte potentiellen Neukunden gezielt anbieten? Wir liefern Ihnen die passenden
Firmen-Adressen nach Schlüsselworten wie z. B. SAP, Oracle, Java, C++, SQL, .NET, OOAD,
CRM, Microsoft Office, Lexware, 3D-CAD, AutoCAD, Catia, CNC, CAE, CANalyser, CanOE,
Design Patterns, UML oder, oder, oder …
Nennen Sie uns einfach Ihre Schlüsselbegriffe.
Starten Sie gezielte Werbeaktionen mit über
250.000 Spezial-Firmen-Adressen
von AnzeigenDaten.de:
Adressen von aktiven Unternehmen
(Anzeigenschalter), Print und Online
Selektierbar nach im Unternehmen
eingesetzten Technologien, Verfahren
und Berufsgruppen
Wahlweise nach PLZ, Branchen,
Unternehmensgrößen
Telefon: (030) 390 88 406
E-Mail: [email protected]
Nur
0,89 Euro
pro Adresse
(zzgl. MwSt.)
www.AnzeigenDaten.de
Editorial
Liebe Leser,
die Zeit vergeht wie im Flug, das erste
Quartal in diesem Jahr ist fast schon wieder zu Ende und die Fertigungsindustrie
blickt bereits erwartungsvoll Richtung
Hannover, wo Ende April mit der Hannover Messe die weltweit größte Industrieshow stattfindet. Auch unsere Redaktion arbeitet bereits an der Ausgabe zur
Hannover Messe, die am 17. April – also
rechtzeitig vor Messestart – erscheint.
Aber schon Ende Februar/Anfang März
hatte mit der METAV eine wichtige internationale Messe für Fertigungstechnik
und Automatisierung ihre Tore geöffnet.
Während ich diese Zeilen schreibe, war
die METAV allerdings noch in vollem Gange, weshalb sich an dieser Stelle natürlich auch noch kein Messeresümee ziehen lässt. Aber die Voraussetzungen für
eine erfolgreiche Messe waren gegeben.
„Die Anmeldungen zur METAV haben in
den beiden vergangenen Wochen noch
einmal richtig an Schwung gewonnen“,
teilte Dr. Wilfried Schäfer, Geschäftsführer beim METAV-Veranstalter VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) kurz vor Messebeginn mit. Und
zwei Wochen vor Messestart konnte der
VDW Rekordergebnisse für die deutsche
Werkzeugmaschinenindustrie veröffentlichen. Die Produktion war 2011 um 33
Prozent gewachsen, das ist der höchste Wert, der jemals erreicht wurde. Und
auch für 2012 erwartet die Branche einen Produktionsanstieg, und zwar um
weitere fünf Prozent. Auch wenn es dieses Jahr wahrscheinlich keine neuen
Umsatzrekorde geben dürfte, die Chancen für ein stabiles Geschäft auf einem
gesunden Niveau stehen gut.
Jetzt gilt es aber, sich nicht auf den
Lorbeeren des Vorjahres auszuruhen,
vielmehr muss noch stärker und konsequenter in Zukunftstechnologien investiert werden. Viele wichtige Proble-
me sind nämlich noch nicht gelöst, etwa
die Energie- und Ressourceneffizienz in
der Produktion, neue Antriebskonzepte in der Automobilindustrie oder die
Nutzung neuer Materialien in zahllosen
Anwendungsbereichen.
Unter dem Druck, innovative Produkte in hoher Qualität und zu geringeren Kosten zu entwickeln, haben viele
Unternehmen in den letzten Jahren eine
digitale Produktentwicklungsumgebung
geschaffen.
Durch den zunehmend hohen Wertschöpfungsanteil von Elektrik, Elektronik
und Software kommt der interdisziplinären Produktentwicklung dabei eine immer höhere Bedeutung zu. Dabei stellt
die Integration der unterschiedlichen Vorgehensweisen, Werkzeuge und auch Vorstellungen der beteiligten Akteure eine
zentrale Herausforderung für die Produktentwicklung dar. Mechatronik und
Systems Engineering heißen hier zwei
wichtige Disziplinen, die in nächster Zeit
sicherlich weiter an Bedeutung gewinnen
werden. Was derzeit machbar ist und wohin die Reise künftig gehen wird, lesen
Sie in unserem 12-seitigen Schwerpunkt
„Mechatronik“ ab Seite 14. Eingeleitet
wird die Strecke durch einen Fachbeitrag
des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK)
in Berlin zum Thema „Modellbasiertes
Systems Engineering“.
Rainer Trummer, Chefredakteur
[email protected]
3/2012
3
4
Inhalt
Disziplinübergreifende, modellbasierte Entwicklung soll helfen,
den Entwurf komplexer mechatronischer Produkte in den Griff
zu bekommen. Institute arbeiten
deshalb daran, ein Instrumentarium für die integrative Entwicklung von Produkten und den zugehörigen Produktionssystemen
aufzustellen. So können bereits in
der frühen Phase der Produktentstehung Aussagen zu Entwicklungs- und Herstellkosten sowie
der Robustheit von Produkt und
Produktionssystem getroffen werden. (Seite 14).
Titelstory: Webfähige Drucker und Software HP ePrint & Share bieten überall
Zugriff auf Pläne für Konstrukteure und
Bauunternehmen.
26
Aktuell
Aktuelle Wirtschaftsmeldungen
Menschen und Märkte
6
Aktuelle Technikmeldungen
Trends und Technologien 9
Veranstaltungskalender
12
Mechatronik
Modellbasiertes Systems Engineering:
Durchgängige Entwicklung mit
erlebbaren Prototypen.
14
Ganzheitliches Design komplexer
verteilter Automatisierungssysteme –
Blaupause für ein Entwurfsmuster.
18
Verbundprojekt VireS – Virtuelle Synchronisation von Produktentwicklung
und Produktionssystementwicklung.
Forschung: Künstliches neuronales
Netz für die Merkmalserkennung beim
Greifvorgang eines Handmodells.
Großformatdrucker
Webfähige HP-Drucklösungen
für Architekten, Konstrukteure und
Bauunternehmen.
3/2012
20
26
Hochvolumiger Schwarzweißdruck
technischer Dokumentationen:
Neues Drucksystem von Océ mit
gesteigerter ökonomischer Flexibilität. 28
Antriebstechnik & Automation
Antriebstechnik: Weniger Varianten
und damit Kosten durch das Danfoss
VLT FlexConcept
Im Fokus
Perspectix bietet 150-Prozent-Stücklisten und dynamische Modulkomposition aus einem Baukasten zur Konfiguration komplexer Produkte.
44
Hardware
Praxisbericht: Wilhelm Rasch GmbH &
Co. KG setzt bei der Modellierung einer
Schokoladenhohlfigur auf die ReverseEngineering-Software Rapidform-XOR. 48
Simulation & Visualisierung
30
Servoantriebe: Sicherheits-Funktionalitäten in die Antriebstechnik integriert. 32
Komplettangebot für Wireless
Automation im Maschinen- und
Anlagenbau: Zuverlässiger Datenfunk
in allen Varianten.
34
Minimierung der MaschinenRüstzeiten durch intelligente
Kompaktstellantriebe.
36
CONTACT Software und BETA CAE
Systems: Durchgängige CAx-Prozessketten im PLM-Kontext.
50
Management
Harmonisierung firmenspezifischer
PLM-Ansätze erschließt kosten-, nutzenund risikobezogene Verbesserungspotenziale im Engineering.
51
Geometrische Ähnlichkeitssuche
ermöglicht Nutzung des Konstruktions-IP
und effizientere Entwicklung.
54
CAD & Design
24
Lino GmbH in Mainz vertreibt als
Technologieberater und Lösungspartner
die Konfigurationslösung Tacton.
46
Komplexe und verteilte Produktentstehung beherrschen – kollaboratives
Projektmanagement in der Cloud.
56
Produktkonfiguration
und CAD-Automation
Einführung: Aufbau und Einsatzmöglichkeiten von Produktkonfiguratoren.
38
Wolfram Schäfer, Geschäftsführer
der IT Engineering GmbH, über den
Nutzen von Variantenmanagement
und den neuen VDMA-Leitfaden.
42
Inhalt
Ob Sicherheitsfunktionalitäten in der
Antriebstechnik, Wireless Automation
im Maschinen- und Anlagenbau, Minimierung der Maschinen-Rüstzeiten
oder Automatisierung für komplexe
Steuerungsaufgaben – finden Sie innovative und praxisgerechte Technologielösungen ab Seite 30.
Die Beherrschung hoher Produktvarianz
wird für viele Unternehmen bei marktseitig wachsendem Preisdruck und fertigungsseitig steigenden Kosten zu einer
Herausforderung. Ein Produktkonfigurator
kann helfen, diese Herausforderung zu
meistern. Trotzdem sind Konfiguratoren
immer noch eine Art „Geheimwaffe“, weil
viele Unternehmen die Wertschöpfungspotenziale, die sich daraus ergeben, noch
nicht erkannt haben (Seite 38).
So genanntes Exoskelett bringt
Hoffnung für Querschnittgelähmte –
Roboter zum Anziehen.
64
Branche
Medizintechnik
Branchengespräch: Tobias Weiler,
SPECTARIS-Geschäftsführer, erklärt Hintergründe des Dauerbooms und skizziert
kommende Herausforderungen.
58
CAE-Werkzeuge können die Kosten
für reale Tests medizintechnischer
Geräte drastisch senken.
60
Mechanik in Reinraum und Labor:
Gewindespindel der Eichenberger AG in
automatisierten Bewegungsabläufen. 62
EDITORIAL
3
TITELBILD-HINWEIS
6
IMPRESSUM
65
VORSCHAU
66
DIGITAL ENGINEERING-Marktplatz
29
Titelthemen
Redaktionell erwähnte Firmen
in dieser Ausgabe
Actano S. 56, Altair Engineering S. 6, 9, 60, BETA
CAE Systems S. 6, Brinkop Consulting S. 38, Bull S.
8, Caterham Composites S. 6, ComputerKomplett
Gruppe S. 8, CONTACT Software S. 6, 50, Danfoss
S. 30, Ekso Bionics S. 64, HP S. 26, Eichenberger
Gewinde S. 62, Fraunhofer IPK S. 14, IT Engineering
S. 42, INUS Technology S. 48, KIP S. 11, Lino S. 46,
MECADAT S.9, MSC Software S. 10, National Instruments S. 24, Océ S. 28, OPEN MIND S. 10, Perspektix S. 44, Wilhelm Rasch S. 48, Schildknecht S. 34,
Schleicher Electronic S. 11, SIKO S. 36, SimuForm S.
54, SPECTARIS S. 58, TU München S. 18, Universität
Bochum S. 51, Universität Paderborn S. 20, VDI S. 6,
7, VDMA S. 42, Pilz S. 7, Weidmüller S. 8, WJH Engineering Consultants S. 60, Yaskawa S. 32.
PDM/PLM
• Multi-CAD-Datenmanagement und PDM
• Enterprise PLM
• Zukunftssicher, offen, bewährt
CIM DATABASE ist die erste Wahl für Unternehmen, um ihre CAD- und CAE-Systeme durch systematisches Produktdatenmanagement zu integrieren. CIM DATABASE bietet umfassende PLM-Funktionen und unterstützt die Entwicklung
im regional oder weltweit verteilten Standort- und Partnerverbund. Seine offene Architektur eignet sich hervorragend,
um die besonderen Anforderungen innovationsstarker Unternehmen abzubilden. www.contact.de/cimdatabase
5
6
Aktuell
Macher und Märkte Titelbild: HewlettPackard GmbH
Seit fast 70 Jahren unterstützt HP Menschen,
Unternehmen und Organisationen weltweit
bei der sinnvollen Nutzung von Technologie.
Dazu entwickelt HP neue Konzepte und Ideen,
um intuitiv bedienbare Produkte und zuverlässige Services bereitzustellen. Wir möchten, dass
Menschen weniger Zeit brauchen, um sich mit
Technologie zu befassen, und mehr Zeit haben,
um sich mit den Dingen zu beschäftigen, die
ihnen wichtig sind.
HP eröffnet mit seiner Technologie Privatpersonen, Unternehmen, Behörden und der Gesellschaft
insgesamt neue Möglichkeiten. Als weltweit größter Technologiekonzern bietet HP seinen Kunden
ein Lösungsportfolio aus den Bereichen Drucken,
Personal Computing, Software, Services und ITInfrastruktur.
Hewlett-Packard GmbH
Herrenberger Straße 140
71034 Böblingen
Tel: +49 (0) 7031 14 0
Fax: +49 (0) 7031 14 29 99
www.hp.com/de
C a t erham C o mp o si t es u n d A l t air E n g i n eeri n g
Strategische Partnerschaft
Die Altair Engineering GmbH, die deutsche
Tochterfirma von Altair, und Caterham Composites, Spezialist für zukunftsorientierte Ingenieurdienstleistungen und Technologien im
Bereich kohle- und glasfaserverstärkter Kunststoffe, kooperieren. Beide Unternehmen sollen dabei den Austausch zwischen Design und
Simulation verstärken und zugleich den Wert
des gemeinsamen Angebots für bestehende
und künftige Kunden steigern. Das oberste
Ziel der Partnerschaft zwischen Altair Engineering und Caterham Composites ist es, den Kunden beider Unternehmen den Zugriff auf innovative und qualitativ hochwertige Lösungen
zu ermöglichen und die Erwartungen durch
die Kombination der technischen Möglichkeiten und des Know-hows beider Unternehmen
weiter auszubauen.
5 . V D I - Ta g u n g am 2 4 . u n d 2 5 . A pril 2 0 1 2 i n K arlsr u he
Bild: VDI Wissensforum
Optische Technologien in der Fahrzeugtechnik
Auf der 5. VDI-Tagung „Optische Technologien in der Fahrzeugtechnik“ am 24. und 25.
April 2012 in Karlsruhe diskutieren Experten
aktuelle Entwicklungen aus der industriellen
Automobilpraxis und Forschung. Veranstalter ist das VDI Wissensforum.
Im Mittelpunkt des Programms stehen aktuelle Lichtkonzepte der Fahrzeugerzeugung
und -beleuchtung sowie Möglichkeiten der
Sichtunterstützung. Neben Aspekten zur optischen Sensorik und Kameratechnik diskutiert
3/2012
die Tagung Fragen zur Energieeffizienz und
Systemoptimierung. Ergänzend werden innovative Ansätze und Trends behandelt.Mark
Gonter von Volkswagen stellt Möglichkeiten
und Grenzen zur Steigerung der Sicherheit
durch aktive Lichtfunktionen dar. Experten
von Audi präsentieren ein neues Lichtkonzept
für automatische Scheinwerfer mit Online-Kalibrierung im Fahrbetrieb. Eine Untersuchung
am lichttechnischen Institut Karlsruhe hat ergeben, dass sich die visuelle Wahrnehmung
des Fahrers durch Warnsichtsysteme elementar beeinflussen lässt. Volkswagen zeigt aktuelle Ergebnisse zu Reaktionszeiten von Fernund Markierungslicht und die Auswirkungen,
die sie auf das Fahrverhalten in der Praxis haben. Ebenso stellen Vertreter vom L-LAB der
Hella KGaA, Daimler und BMW ihre neuesten
Entwicklungen im Bereich der optischen Systeme vor.
Anmeldung und Programm unter www.vdi.
de/ot-auto oder über [email protected].
C o n t ac t S o f t ware u n d
Beta
Produktabsicherung in
PLM einbinden
Die virtuelle Simulation
von Produkteigenschaften
wie etwa Statik, Akustik,
Vibration oder Crash- und
Ermüdungsverhalten sind
noch nicht ausreichend in
die PLM-Prozesse der Unternehmen
eingebettet.
Die Änderungen zwischen
Berechnung und Konstruktion müssen jedoch fortlaufend abgeglichen werden,
sonst tauchen Fehlerquellen in der Übertragung
der Information von einem
System ins andere gleich
mehrmals auf und nötige
Anpassungen müssen manuell nachgepflegt werden. CONTACT und BETA
wollen nun durch ihre eingegangene Entwicklungspartnerschaft eine inte
grierte Systemlandschaft
für
Bauteiloptimierung
von der Geometrie bis zur
Absicherung schaffen, die
diese Medienbrüche und
die damit verbundenen
Nachteile im Blick auf Zeit,
Kosten und Qualität obsolet macht. Die Kooperation zielt darauf ab, die
bisherige Lücke zwischen
CAD- und Berechnungswelt durch ein integriertes Lösungsangebot zu
schließen. Eine derartige
disziplinübergreifende Unterstützung im PLM-Kontext wird besonders von
den Automobilherstellern
und ihren Zulieferern, aber
auch aus anderen Branchen der Fertigungsindustrie nachgefragt, um den
virtuellen Entwicklungsprozess zu beschleunigen
und die Nachverfolgbarkeit von Absicherungsergebnissen zu verbessern.
Im Einsatz
4 . V D I - F achk o n g ress „ E lek t r o m o bili t ä t “ am 1 8 . u n d 1 9 . A pril i n N ü r t i n g e n
Anforderungen an Elektro- und Hybrid-Fahrzeuge
neuen Herausforderungen an die
Mobilität in Ballungsräumen und
der Reaktion der Hersteller auf das
veränderte Mobilitätsverhalten.
Die Auswirkungen der Elek
tromobilität auf das Fahrwerk sowie die Fahrdynamik präsentiert
Pim van der Jagt, Geschäftsführer
des Ford Forschungszentrums der Aachen GmbH.
Werner Hufenbach vom Institut für Leichtbau und
Kunststofftechnik der TU Dresden thematisiert die
Potenziale des Leichtbaus für die Elektromobilität.
Darüber hinaus präsentieren Experten vom
Daimler, BMW und Bosch die Herausforderungen
der Zertifizierung im Umfeld der Elektromobilität,
die Chancen des Wasserstoffs als Range Extender
für Elektrofahrzeuge sowie robuste Leistungsmodultechnologien.
Am Vortag des Kongresses, dem 17. April 2012,
findet das Spezialseminar „Kompaktwissen Elektrotechnik für Fahrzeugingenieure“ statt. Anmeldung und Programm unter www.vdi.de/elektromobilitaet oder [email protected].
Bild: VDI Wissensforum
Die Elektromobilität steht vor vielen Herausforderungen: Wie kann
die Lebensdauer von Batterien erhöht werden? Was sind die Herausforderungen bei der Zertifizierung
unterschiedlicher Antriebstypen?
Wie begegnet die Automobilindustrie den gesellschaftlichen Erwartungen? Diese und weitere Fragen diskutieren
Experten bei dem 4. VDI-Fachkongress „Elektromobilität Zuverlässig – Effizient – Sicher“ am 18. und 19.
April in Nürtingen bei Stuttgart. Veranstalter ist das
VDI Wissensforum. Unter der Leitung von Karl E. Noreikat, NorCon Scientific Consulting, Esslingen, teilt
sich der Kongress erstmalig in zwei parallele Veranstaltungssektionen. Der erste Kongresstag widmet
sich den beiden Themen Infrastruktur und Energiespeicher. Die Antriebstechnologie sowie Elektronik
stehen am zweiten Tag im Vordergrund.
Andreas Knie, Geschäftsführer vom Innovationszentrum für Mobilität und gesellschaftlichen Wandel (InnoZ), Berlin, berichtet über internationale
Trends. Sein Schwerpunkt liegt vor allem auf den
S ichere u n d wir t schaf t liche A u t o ma t isier u n g sl ö s u n g e n f ü r die S chie n e
Pilz und Thales Deutschland stellen Weichen
Mit dem Ziel, gemeinsam Produkte, Funktionen
und Applikationen für die Signaltechnik zu ent-
wickeln, haben Thales Deutschland und das Automatisierungsunternehmen Pilz eine Kooperation geschlossen. Momentan arbeiten
beide Partner bereits an der gemeinSPS für die Schiene: Renate
Pilz, geschäftsführende Gesamen Zulassung für eine Anwendung
sellschafterin von Pilz, und
der höchsten Sicherheitsanforderung
Volker Schenk, Leiter des
Geschäftsbereichs Transpor- (CENELEC SIL4) durch das EisenbahnBundesamt (EBA). Als technische Batation Systems bei Thales
Deutschland, unterzeichnen sis der Lösungen für die Bahntechnik
den Kooperationsvertrag.
dient das Automatisierungssystem
Bild: Pilz GmbH & Co. KG
PSS 4000 von Pilz.
n
CB olutio
P
v
e
Th n Re
sig
Die
De
7
Aktuell
Macher und Märkte Dassault Systèmes hat in der Abteilung zur Entwicklung und Fertigung
von Antriebssträngen bei PSA Peugeot Citroën seine Software DELMIA im Einsatz. Damit vergrößert
Dassault Systèmes seinen Fußabdruck im Bereich digitaler Fertigung.
DELMIA ersetzt bisher eingesetzte
Wettbewerbslösungen und unterstützt jetzt die Simulation der Mon
tage sowie die Bereiche Lackierung,
Werksplanung, Stanzen und Antriebsstränge. PSA Peugeot Citroën arbeitet mit denselben Tools und Methoden in sämtlichen großen Abteilungen
der Gruppe.
MTU Aero Engines setzt HyperWorks
von Altair Engineering als primäre
strategische Lösung für CAE-Pre- und
Postprocessing und für PBS Professional für HPC-Anwendungen ein. HyperWorks, die umfassende Simulationsplattform von Altair, ermöglicht
schnelle Designstudien und erleichtert so Entscheidungsfindungen.
MTU hat sich nach einem einjährigen
unternehmensweiten Benchmark, im
Rahmen dessen alle maßgeblichen
kommerziellen CAE-Werkzeuge detailliert untersucht wurden, für HyperWorks entschieden.
Maplesoft hat den Einsatz seiner Produkte beim Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA bekannt gegeben. Das JPL wird Maple, MapleSim
und MapleNet bei seinen verschiedenen Projekten einsetzen. Vom ersten
amerikanischen Satelliten, dem Explorer 1, über das erste Roboterfahrzeug auf dem Mond bis zur Erforschung der äußersten Bereiche
unseres Sonnensystems war das JPL
von jeher wesentlich daran beteiligt,
die Grenzen des bisher Erforschten
weiter auszudehnen.
CR-8000
the View
vid
eo
weltweit erste Multiboard PCB-Design-Lösung auf Systemebene
Three dimensions
Two hands
Für weitere Informationen besuchen Sie uns unter: zuken.com/revolution-cr8000
One environment
8
Aktuell
Macher und Märkte C o mp u t er K o mple t t Gr u ppe
W eidm ü ller
Neue Unternehmensstruktur
Zu Beginn des Jahres 2012
richtet sich die Unternehmensgruppe ComputerKomplett, bestehend aus den etablierten Unternehmen ASCAD
und SteinhilberSchwehr (mit
den
Tochterunternehmen
ifax, MTC und StS Consulting)
in ihrer Struktur stärker auf die
strategischen Schwerpunkte
PLM und ERP/IT aus. Ziel dabei ist es, die Voraussetzungen für weiteres Wachstum
– auch durch Akquisitionen
– zu schaffen, die bisherigen
Kundenbeziehungen zu stärken und das Leistungsportfolio nochmals zu erweitern.
Hierzu wurde im Januar
2012 die ComputerKomplett
Holding GmbH gegründet,
die als Beteiligungsgesellschaft die Gesellschaftsanteile der Unternehmen hält und
Aufgaben in den Bereichen
Marketing, Finanzen, Administration und Personal für die
operativen Einheiten übernimmt. Darüber hinaus werden Unternehmensentwicklung und M&A in der Holding
verantwortet. Geschäftsführer
der neuen ComputerKomplett
Holding GmbH und CEO der
Vertriebsstandort in Hongkong
Unternehmensgruppe ist Harald Scheuls, bisher Vorstand
der SteinhilberSchwehr AG.
Ihm zur Seite steht, als CFO
für Finanzen verantwortlich,
Dieter Stuch, bisher kaufmännischer Leiter. Der langjährige Vorstandsvorsitzende KarlHeinz Eberle wechselt in den
Aufsichtsrat und wird die Unternehmensentwicklung von
dort aus aktiv mitgestalten.
Im Zuge dieser Veränderungen werden die bisherigen
SteinhilberSchwehrFirmen (AG in Rottweil und
GmbH in Mettmann) zu einer Gesellschaft verschmolzen. Geschäftsführer dieser
neuen
ComputerKomplett
SteinhilberSchwehr
GmbH
wird neben Harald Scheuls
der langjährige Bereichsleiter
Athanasios Margaritis. Margaritis, der als ausgebildeter
Informationstechniker neben
der Berufstätigkeit ein Studium zum Businessmanager
mit dem Schwerpunkt Unternehmensführung absolviert
hat, ist bereits seit 2003 in
verschiedenen Positionen in
Unternehmen der ComputerKomplett-Gruppe tätig.
Mit der Weidmuller (Hong
Kong) Limited hat die Weidmüller Gruppe pünktlich zum
Jahresstart 2012 ihr weltweites Vertriebsnetz in Asien erweitert. Die Vertriebstochter
in der südchinesischen Metropole soll für weitere Umsatzimpulse in der Region
sorgen. Seit 1994 bestehen
intensive geschäftliche Beziehungen dorthin, zunächst
im Rahmen eines Joint Ventures, wenig später mit ei-
B u ll
Veränderungen in der Geschäftsführung
Michael Gerhards, langjähriger Geschäftsführer der Bull
GmbH in Deutschland, übernimmt eine neue Position in
der Bull-Gruppe. Ab sofort
wird Gerhards weltweit die
Verantwortung für die strategische Entwicklung des Produktgeschäfts steuern. In seiner Zeit als Geschäftsführer
konnte sich Bull in Deutschland als erfolgreiches Technologie- und Serviceunternehmen deutlich entwickeln
N eue r web - auft r i tt
Übersichtliche Gestaltung
Auf der Startseite finden Sie die Top-News sowie
die Themen-Rubriken, in denen die Meldungen
und Beiträge – zur besseren Übersichtlichkeit – einsortiert werden. Dies sind CAD/CAM/Design, PDM
& PLM, Simulation, Visualisierung & VR, Digitale
Fabrik, Rapid Prototyping, Hardware, Dienstleistungen, Antriebstechnik, Automatisierung, Elektrotechnik, Fluidtechnik, Konstruktionselemente,
Verbindungstechnik und Werkstoffe.
Neuer HTML-Newsletter
In unserem neuen, wöchentlichen HTML-Newsletter präsentiert Ihnen die Redaktion des DIGITAL ENGINEERING Magazins die interessantesten News aus den Bereichen CAD, CAM, PLM,
Hardware, Veranstaltungen, Forschung, Konstruktionskomponenten und Werkstoffe. Unter der
Rubrik „Newsletter“ können Sie den Newsletter schnell und unkompliziert abonnieren.
3/2012
ner eigenen Produktion
und Entwicklungsabteilung.
„Mit der Gründung unserer
„Academy Asia“, einem Zentrum für Wissenstransfer und
Netzwerkbildung, im vergangenen Herbst haben wir
einen weiteren Meilenstein
zum Ausbau eines nachhaltigen und weltweiten Entwicklungs-,
Produktionsund
Vertriebsnetzwerkes
geschaffen“, so Vorstandssprecher Dr. Peter.
und im Jahre 2011 den Umsatz im zweistelligen Prozentbereich steigern. Als seinen
Nachfolger konnte Bull GerdLothar Leonhart gewinnen,
der aus seiner Zeit als Ma
nager bei IBM über langjährige Erfahrung im Aufbau von
Outsourcing Business Units,
in der Markteinführung von
komplexen Produkten und
Services sowie im Management von großen Projekten
verfügt.
Trends und Technologien
M E C A D A T C A D / C A M C o mp u t ers y s t eme
PEPS Drahtschneidelösung in VISI V19
Die Langenbacher MECADAT CAD/CAM
Computersysteme GmbH hat VISI PEPSWire vorgestellt, das in der neuen Version
19 die führende PEPS-Drahtschneidelösung mit der speziell für den Werkzeugund Formenbau entwickelten CAD/CAMLösung VISI vereint.
Vollständig Feature-basierend liefert die automatische Erkennung
von
erodierbarer
Geometrie
in
VISI PEPS-Wire zuverlässige Ergebnisse
für Drahtschneide-Features. Die speziell für das Drahtschneiden entwickelte
Feature-Erkennung findet Bohrungen,
offene und geschlossene Matrizen und
Stempel, konstante und variable Koniken, Vier-Achsen-Geometrien und neu in
V19 auch Koniken mit fixem oder variablem Bund direkt vom Volumenmodell.
Wenn 2D-Geometrien zur Verfügung stehen, kann der Anwender per Definition
ein Feature erzeugen. Den in einer Baumstruktur dargestellten Features weist der
Nutzer die gewünschten Bearbeitungsoperationen zu.
Mit Hilfe der grafischen Tools von VISI
ist es sehr einfach, komplexe Features zu
editieren. Variable Koniken beispielsweise können durch einfaches Ziehen mit
dem Cursor am gewünschten Face grafisch editiert werden. Einem Vier-AchsenFeature lassen sich Zwangsbedingungen
Fachmesse und
Anwendertagung für
Rapid-Technologie
Automatische Feature-Erkennung für alle
Geometrien, die erodierbar sind.
Bild: t
oder Synchronisationslinien zufügen, das
Ergebnis wird dynamisch angezeigt.
Durch das intuitive Benutzer-Interface
bieten alle Zwei- und Vier-Achsen-Operationen von VISI PEPS-Wire dem Benutzer
eine Auswahl an Parametern wie Bearbeitungsrichtung, Offset, Ein- und Ausfahrstrategie usw. an, wobei jedem Parameter ein Symbol zugewiesen ist, das
sofort die Auswirkung der gewählten
Einstellung auf den Werkzeugweg grafisch anzeigt.
VISI PEPS-Wire bietet vordefinierte
und frei konfigurierbare Bearbeitungsmethoden mit festgelegter Reihenfolge
für Schrupp-, Schlicht- und Trennschnitte. Damit werden die gängigen Bearbeitungsfolgen für die beaufsichtigte und
die mannlose Bearbeitung zur Verfügung
gestellt, die Programmierung vereinfacht
und die Programmierzeit verkürzt.
8.+9. Mai 2012
Der jährliche Treffpunkt
für Praktiker, Entwickler
und Visionäre mit:
· Anwendertagung
· Konstrukteurstag
· Fachforum „CAD/CAM und
Rapid Prototyping in der
Zahntechnik“
· Fachforum „Medizintechnik“
· Fachforum „Luftfahrt“
A l t air E n g i n eeri n g
Weiterentwicklung im High Performance Computing
Altair Engineering hat mit den neuen Produkten Compute Manager und
PBS Desktop zwei wichtige Weiterentwicklungen im Bereich des High Performance Computing angekündigt.
Der Compute Manager ist Altairs erster
strategischer Schritt zum Aufbau einer
modernen, webbasierenden und kosteneffizienten Simulationsplattform zur
Steigerung der Produktivität von HPCAufgaben. Als Modul der neuen HyperWorks Enterprise Software – auf Basis
einer serviceorientierten Architektur
(SOA) – versteht der Compute Manager
die spezifischen Charakteristika der verwendeten HPC-Applikationen und ermöglicht den Anwendern das Starten
und Überwachen ihrer Simulationsaufgaben sowie die Ausführung komplexer
Analysen mit einigen wenigen MausKlicks.
Nutzer können ihre Jobs über eine
webbasierende Schnittstelle abschicken, überwachen und die Resultate
sofort überprüfen. Ebenso lassen sich
die Ergebnisse grafisch aufbereiten und
darstellen, ohne dass ein vorheriges
Herunterladen der Daten erforderlich
wäre. Der Compute Manager erkennt
die verwendeten Anwendungen mittels hinterlegter Applikationsdefinitionen. Auf diese Weise können praktisch
beliebige Solverformate auf einfache
Weise implementiert werden.
www.rapidtech.de
Aktuell
Trends und Technologien
M S C S o f t ware
Neue Versionen von Patran und MSC Fatigue
MSC Software hat eine neue Version
2012 ihrer Software Patran und MSC Fatigue auf den Markt gebracht. Seit Februar stehen diese zum Download bereit.
Verbessert wurden vor allem Funktionen für Modellierung sowie nichtlineare
Simulationen und die Berechnung von
Versagenskriterien. Zudem wurden die
Funktionen für die Lebensdauerprognose von Produkten optimiert.
Die neue Struktur des Modellbrowsers
von Patran 2012 bietet eine effizientere Menünavigation. Anwender können
so besser auf die verschiedenen Komponenten ihrer Modelle zugreifen und
diese ändern. Die Struktur ist intuitiv
und bedienerfreundlich und lässt sich
individuellen Arbeitsabläufen anpassen.
Datenbankentitäten sind sich über die
Modellstruktur mühelos visualisier-, aufruf- und bearbeitbar. Das verkürzt den
Lernprozess, erhöht die Produktivität
und trägt dazu bei, dass sich Patran noch
intuitiver nutzen lässt. Die Modell
browser-Struktur ist für Windows
und Linux verfügbar.
Mit der Einführung des neuen Solvers von MSC Fatigue 2012 wurde
die Berechnung von Haltbarkeit und
Betriebsfestigkeit vereinfacht. MSC
Fatigue berechnet die Lebensdauer von
Produkten auf Basis von Spannungs- oder
Dehnungsergebnissen von FE-Modellen,
Wechsellasten und Materialeigenschaften.
Neben der herkömmlichen spannungsbasierten Analyse (S-N oder Gesamtlebensdauer) ist auch eine dehnungsbasierte
Analyse (E-N, lokale Dehnung oder Riss
initiierung) möglich. Damit können nun
selbst Anwender mit geringen Kenntnissen auf dem Gebiet der Lebensdaueranalyse Berechnungen in der ihnen
vertrauten FE-Modellierungsumgebung
durchführen. Dank der intuitiven Oberfläche und der hohen Analysegeschwindigkeit ist dem Aspekt der Produkthaltbar-
Bild: MSC Software
10
keit ein wesentlich größerer Stellenwert
innerhalb des Entwicklungsprozesses
einräumbar. Mithilfe der neuen Funktion
„MSC Fatigue Shaker“ lässt sich die Lebensdauer von Komponenten berechnen, die einer aus einer einzelnen Quelle
stammenden willkürlichen Schwingung
ausgesetzt sind. MSC Fatigue 2012 beinhaltet zudem ein neues Modul für Nahtschweißverbindungen, das auf struktureller Spannung aufbaut und die gängigen
Klassifizierungsstandards zur Entwicklung
von Schweißverbindungen mit langer
Haltbarkeit erfüllt. Zusätzlich lassen sich
mit „MSC Fatigue 2012 Spot Weld“ Punktschweißverbindungen überprüfen.
O P E N M I N D Tech n o l o g ies
Postprozessoren als integraler Bestandteil der CAM-Lösung
Um die exzellenten Werkzeugbahnen
aus hyperMILL sicher auf die Maschine zu
bringen, aber auch um jegliche Störung
in der Nutzung zu vermeiden, erstellt
OPEN MIND Technologies alle Postprozessoren für seine Kunden selbst. Diese
sind damit integraler Bestandteil einer
hochqualitativen CAM-PostprozessorLösung, die in Sachen Performance und
Sicherheit weit über generalisierte Standardlösungen hinausgeht.
OPEN MIND entwickelt Postprozessoren für
verschiedene Maschinen.
Bild: OPEN MIND
3/2012
Die Entwicklung im Bereich der Zerspannungsmaschinen verläuft rasant.
Mittlerweile können viele Fräsmaschinen zusätzlich auch drehen, und die
Fräsfähigkeiten von Drehmaschinen
werden jedes Jahr weiter ausgebaut.
Eine Komplettbearbeitung von Werkstücken ist Programm bei den Anwendern – drehen, bohren und fräsen –
2,5D, 3D, 5Achs.
OPEN MIND Technologies hat diese
Entwicklung auf dem Maschinensektor
von Anfang an progressiv begleitet und
versteht darum die Schnittstelle zu den
Werkzeugmaschinen, den Postprozessor,
als integralen Bestandteil seines hochqualitativen CAM-Pakets. Aus diesem
Grund erstellt OPEN MIND beinahe 100
Prozent aller Postprozessoren selbst. Dadurch gelingt es, zwei Kernpunkte dieser
Dienstleistung erfolgreich miteinander
zu verbinden: spezifische Kundenanforderungen und Performance einschließlich der unbedingten Sicherheit.
Basierend auf dem Teilespektrum der
jeweiligen Firma und den dortigen Er-
fahrungen, hat jeder Anwender konkrete Vorstellungen zum NC-Programmformat.
Breites Anwendungsspektrum
Die Postprozessoren der OPEN MIND
Technologies AG zeichnen sich unter
anderem dadurch aus, dass sie die Funktionalität der jeweiligen Steuerungen
optimal nutzen können.
Die wichtigsten Merkmale
im Überblick:
• Steuerungszyklen – für das Bohren,
Fräsen und Drehen
• Weitere 2D-Funktionen
• Parameter, zum Beispiel
für Vorschubwerte
• NC-Programmstrukturen, zum
Beispiel Hauptprogramm und
Unterprogramme
• Programmteil-Wiederholungen
• Geschwenkte Arbeitsebene
• 5-Achs-Simultanbearbeitungen
11
Aktuell
Trends und Technologien KIP
Produktives DIN-A0-Hybrid-Drucksystem auf Tonerbasis
Der KIP C7800 CAD kann sowohl Standard- und Spezialpapiere, beispielsweise
Recycling-Papiere, als auch Folien bedrucken. Ein 20-Blatt-Einzelblatteinzug komplettiert das Medienpaket. Vier Patronen
mit je 1.000 Gramm sorgen dafür, dass
die hohe Produktivität auch seitens der
Tonerkapazität adäquat unterstützt wird.
Wie alle KIP-Lösungen verfügt auch der
neue KIP C7800 CAD über Ausstattungsmerkmale, die auf einfache Bedienung
und hohe Produktivität im Netzwerk ausgelegt sind. Dazu zählen die vollautomatische Medienkalibrierung unabhängig
von Papiersorte und -format, das neue
Transportband sowie die Vorinstallation
aller relevanten Programme, RIPs und
Treiber für anspruchsvolle CAD-Anwendungen und A0-Drucke allgemein. Der
in jedes bestehende Netzwerk integrierbare Hybriddrucker kann sowohl webbasierte Druckaufträge verarbeiten (KIP
PrintNet) als auch Druckausgaben von
mobilen Geräten per E-Mail generieren
(Cloud Printing). Zudem verfügt er über
zwei
USB-2.0-Anschlüsse. Bedient wird
das Gerät über das intuitive, vollfarbige KIPTouch-Display.
S chleicher E lec t r o n ic
Bild: KIP
Seit kurzem präsentiert KIP mit dem
neuen KIP C7800 CAD ein neues HybridDrucksystem auf Tonerbasis. Mit fünf Quadratmetern pro Minute in Farbe (CMYK)
oder Schwarzweiß ist er nicht nur produktiv, sondern zugleich auch sehr günstig
mit Klickkosten von weniger als 0,3 Euro
je Quadratmeter einschließlich aller Nebenkosten. Dies macht Farbdrucke bei
fünf Prozent Deckungsgrad so günstig
wie S/W-Prints. Damit wird der neue KIP
C7800 CAD eine attraktive Wahl für alle
größeren Architekten- und Ingenieurbüros, Konstrukteure, Maschinenbauer,
Behörden sowie technische und wissenschaftliche Institutionen. Je nachdem, ob
farbig (CMYK) oder monochrom, der neue
KIP C7800 CAD benötigt für den Druck
von fünf Quadratmetern nur eine Minute.
Bei einer Auflösung von 600 x 2400 dpi generiert das tonerbasierte LED-System eine
brillante und originalgetreue Wiedergabe
feinster Linien, Bögen und kleiner Bilder.
Mithilfe der drei vollautomatischen
Einzugsrollen mit neuer KIP-QuickSwitch-Technologie für schnellen Rollenzugriff kann das System mehrere Medien
in verschiedenen Breiten (ab 297 Milli
meter bis maximal 914 Millimeter) ohne
Produktionsunterbrechung nutzen. Die
maximale Drucklänge beträgt 40 Meter.
Die neue KIP Cost Review Application ermöglicht ein exaktes Druckkostenma
nagement: Farb- und Schwarzweißdrucke
können getrennt bearbeitet und berechnet werden. Der KIP C7800 CAD lässt sich
darüber hinaus um Auto-Stacker, OnlineFalter und KIP-High-End-CCD-Scanner mit
600 x 600 dpi zum exklusiven Multifunktionssystem erweitern. Das Gerät markiert
als zweite Generation exklusiver KIP-Hybriddrucker auf Tonerbasis erneut einen
Meilenstein im Bereich anspruchsvoller
CAD-Anwendungen. So produktiv und vor
allem so profitabel konnten brillante Farbprints in DIN A0 bisher nicht generiert werden. Das System kostet rund 60.000 Euro
(UVP) und ermöglicht bei entsprechender
Auflage eine schnelle Amortisation.
3D-DRUCKEN MIT THERMOPLAST
damit Ihre Ideen Form annehmen
Innovative CNC-Steuerung
Schleicher Electronic erweitert seinen Systembaukasten für
durchgängige Automatisierungslösungen mit seiner neuen
High-End-Steuerung aus der XCx-Baureihe und einem robusten Touchscreen in Edelstahlausführung, optimiert für eine
werkstattorientierte Bedienung (WOB). Die Modelle der XCxBaureihe zeichnen sich durch eine gute Synchronisation der
integrierten SPS- und CNC-Einheiten aus, die durch einen gemeinsamen Variablenspeicher der logischen Einheiten erreicht
wird. Für den Einsatz von beliebiger CAD/CAM-Software bietet
das integrierte Windows-XP-Betriebssystem optimalen Raum.
Das SERCOS-III-Protokoll steuert einerseits die CNC-Achsen und
bietet gleichzeitig auch das gute
Achens-Monitoring der ebenfalls
von Schleicher Electronic vertriebenen Bosch-Rexroth-Servoverstärker und -motore.
CNC-Steuerung von Schleicher.
Bild: Schleicher Electronic
Prototypen • Produkt Mock-ups • Werkzeugbau
Konzeptmodelle • Funktionsmuster • Formenbau
Halle 6 Stand 6839
Am Helgenhaus 15-19
35510 Butzbach
Tel. +49 6033 74888-0
[email protected]
www.medacom.de
www.3ddrucker.de
3/2012
12
Aktuell
Wenn Sie in diesem Bereich eine Ihrer Veranstaltungen platzieren möchten, wenden Sie sich bitte an
Frau Maike Gundermann, Tel. 0 63 41/3 89 10 21 (PLZ 46000-79999), Frau Martina Summer, Tel. 0 81 06/3 06-1 64 (PLZ 00000-45999, 80000-99999 + Ausland).
00000-99999
00000-99999
00000-99999
Anbieter
Firma/Anschrift
Schwerpunkte
Termine
Schwindt CAD/CAMTechnologie GmbH
Callenberger Str. 8
96450 Coburg
Tel.: 0 95 61 - 55 60-0
Fax: 0 95 61 - 55 60-10
Internet: www.schwindt.eu
Ihr Dienstleister für CATIA und PLM
Aktuelle Termine und
Orte finden Sie unter
www.schwindt.eu
DriveConcepts GmbH
Wettiner Platz 10
01067 Dresden
Tel.: +49 (0)351 / 4858-310
Fax: +49 (0)351 / 4858-400
[email protected]
www.driveconcepts.com
Mit unserer aktuellen Software MDESIGN 2010 bietet DriveConcepts das vollständige Paket zur Auslegung, Nachrechnung
und Optimierung von Getrieben, Lager und Wellen bis hin zur
Lastverteilungsberechnung der Verzahnungen. Nie war die
Berechnung ganzer Getriebe einfacher!
Transcat PLM GmbH
Am Sandfeld 11c
76149 Karlsruhe
Tel.: +49 7 21 - 9 70 43 - 0
Fax: +49 7 21 - 9 70 43 - 9 71
[email protected]
www.transcat-plm.com
25 Jahre Transcat: Innovation, Nachhaltigkeit, Zuverlässigkeit
Anlässlich des Jubiläums lädt Transcat zu der Veranstaltungsreihe „Open House Day“ ein. Sie werden über die aktuellen Trends
im Product-Lifecycle-Management informiert.
•19.04.2012 in Unterschleißheim •28.06.2012 in Dortmund
•13.09.2012 in Hannover •25.09.2012 in Stuttgart
Infos und Anmeldung unter www.transcat-plm.com/openhouse
Hier die nächsten CATIA Kurse:
CATIA V5 Flächenkurse
CATIA V5 Assembly Design Expert
Kostenlose CATIA Thementage:
Werkzeugbau und NC-Manufacturing
Automation und Knowledgeware
Im Rahmen des TEDATA Wissensupdate veranstaltet DriveConcepts in 2012 die bewährten Kurse zur Getriebe-, Wellen- und
Schraubenberechnung. Weiterhin werden spezielle Kurse zu
Windenergieanlagen und Verzahnungsberechnung angeboten.
oder auf Anfrage unter
Freecall: 0800-CATIAV6
13.3. Schraubenberechnung
14.3. Wellenberechnung
15./16.3. Getriebe berechnen
13.6. Verzahnung nach Norm
14.6. Windturbinen Knowhow
15.6. MDESIGN author
Infos & Anmeldung:
www.driveconcepts.com/
event.html
kostenfreie Webseminare
zu wichtigen Themen rund
um CATIA, ENOVIA, SIMULIA,
3DVIA Composer
Infos und Anmeldung unter
www.transcat-plm.com/vera
Eröffnungsangebot Ausbildung Schulungszentrum Hannover
Infos und Anmeldung unter www.transcat-plm.com/kurse
00000-99999
CADFEM GmbH
ANSYS Competence Center FEM
Marktplatz 2
85567 Grafing b. München
Tel.: +49 (0)8092-7005-0
Fax: +49 (0)8092-7005-77
Internet: www.cadfem.de
00000-99999+A+CH
Comsol
Multiphysics GmbH
Berliner Straße 4
37073 Göttingen
Tel.: +49-(0)551-99721-0
Fax: +49-(0)551-99721-29
Internet: w
ww.comsol.de
Technische Informationstage
ANSYS Strukturmechanik
statisch/dynamisch – linear/nichtlinear – implizit/explizit
on Ingenieur zu Ingenieur und anhand von Beispielen aus
V
der Praxis vermitteln die Veranstaltungen einen technischen
Überblick über die Simulationsmöglichkeiten des Programms
ANSYS in verschiedenen strukturmechanischen Anwendungsbereichen.
Die Teilnahme ist kostenfrei.
www.cadfem.de/strukturmechanik
COMSOL Multiphysics ist ein Werkzeug für virtuelle Produktentwicklung basierend auf der Finite-Elemente-Methode. In unseren
Veranstaltungen erlernen Sie verschiedene Modellierungstechniken und erstellen selbständig Simulationsmodelle. Wir zeigen
Ihnen, wie Sie COMSOL Multiphysics effektiv und produktiv für
Ihr eigenes Aufgabengebiet einsetzen können. Im Mittelpunkt
stehen die vielfältigen Möglichkeiten, physikalische Phänomene
miteinander zu koppeln.
00000+80000
00000+59999
Die Teilnahme an unseren Workshops ist kostenfrei.
10000-80000
+++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++
PLZ
3/2012
• 28.03.12 in Kassel
• 19.04.12 in Nürnberg
• 09.05.12 in Hamburg
• 15.05.12 in Berlin
• 22.05.12 in Aachen
• 14.06.12 in Wels (A)
• 26.06.12 in Dortmund
Weitere Termine und Themen:
www.cadfem.de/infotage
COMSOL Multiphysik
Workshops:
www.comsol.de/events
Trainingskurse:
www.comsol.de/training
Anwenderkonferenz:
www.comsol.de/
conference2012/europe
SPI GmbH
Kurt-Fischer-Straße 30a
22926 Ahrensburg
Tel.: 04102 / 70 60
Internet: w
ww.spi.de
AfterWorks Seminarreihe der SPI GmbH
Jahrelange Erfahrung mit SolidWorks, mit Konstruktionsprüfungs- und Analysetools, Datenmanagementlösungen und
Technischer Dokumentation machen uns zum Experten bei
der Beratung und Auswahl Ihrer Lösung. Unsere AfterWorks Seminarreihe wendet sich an Entscheider und zeigt neue Wege
und Lösungsansätze. Die ca. 2stündigen Termine in unseren
Niederlassungen beginnen jeweils um 17:00 Uhr.
Details und Anmeldung per Telefon oder
unter www.spi.de/de/1077/afterworks
AfterWorks
18.04.2012 in Herne
Nachhaltig Konstruieren:
Mehr als der Grüne Anstrich
08.05.2012 in Ahrensburg
Maschinenrichtl. u. Produktsicherheitsgesetz i.d. Praxis
09.05.2012 in Greifswald
Wenn Datenverwaltung im
Kopf nicht ausreicht: EPDM
CFturbo® Software &
Engineering GmbH
Unterer Kreuzweg 1
01097 Dresden
Tel.: 0351 / 40 79 04 - 79
Fax: 0351 / 40 79 04 - 80
Internet: w
ww.cfturbo.de
Die CFturbo® Software & Engineering GmbH ist ein Dienstleistungs- und Softwareunternehmen mit Hauptsitz in Dresden
und einem Büro in München. Tätigkeitsschwerpunkte sind CAEBerechnungs- und Entwicklungsdienstleistungen auf dem Gebiet
der Turbomaschinen. Dazu gehören Auslegung, Entwurf, Simulation - insbesondere CFD und FEM, Optimierung, Prototypenbau und Konstruktion von Turboladern, Turbinen, Verdichtern,
Ventilatoren, Gebläsen und Pumpen. Die Firma entwickelt und
vermarktet das Turbomaschinen-Entwurfsprogramm CFturbo®
und führt kundenspezifische Softwareentwicklungen durch.
CFturbo®-Schulungen
14.03.2012, Dresden
18.04.2012, Dresden
09.05.2012, Dresden
13.06.2012, Dresden
11.07.2012, Dresden
15.08.2012, Dresden
CENIT Akademie
Industriestraße 52-54
70565 Stuttgart
Tel.: +49 711 7825-3393
Fax: +49 711 782544-4393
www.cenit.de/akademie
Die CENIT Akademie unterstütz Anwender, Führungskräfte und
Administratoren im Produkt Lifecycle Management (PLM).
Das Angebot umfasst Kurse in den Bereichen CATIA, PDM,
NC, DELMIA, FEM sowie Systemadministration. Aber auch
Branchenkurse für Automobil und Luftfahrt gehören zum
Portfolio.
www.cenit.de/
akademie
Kostenlose Web-Seminare zu aktuellen PLM-Themen und
Produkten. Beispielsweise zu Dymola, 3D VIA Composer uvm.
http://www.cfturbo.de/
training.html
www.cenit.de/
webseminare
Schwerpunkte
Termine
GOM - Gesellschaft für
Optische Messtechnik mbH
Mittelweg 7-8
38106 Braunschweig
Tel.: +49 531 39029 0
Fax: +49 531 39029 15
Internet: www.gom.com
GOM Inspect Einführungsseminare
Netzbearbeitung und Inspektion von 3D-Punktwolken
GOM Inspect
Einführungsseminare
Netzbearbeitung & Inspektion in Braunschweig
MSC.Software GmbH
Am Moosfeld 13
81829 München
Tel.: 089 / 431 987 0
Fax: 089 / 436 17 16
E-Mail:
[email protected]
Internet:
www.mscsoftware.com
Nastran, Adams & Marc User Meetings
Software Factory GmbH
Parkring 4
85748 Garching bei München
Tel.: 089 / 323 501-10
Fax: 089 / 323 501-53
Internet: www.sf.com
Workshops, Seminare und Consulting zu folgenden Themen:
Die kostenlose GOM Inspect Software eröffnet den freien
Zugang zur 3D Datenbearbeitung für alle. Anwender aus den
Bereichen RP, CAD/CAM, CAE und CAQ erlernen in diesem
Seminar den Umgang mit GOM Inspect. Die eintägigen GOM
Inspect Einführungsseminare bieten praktische Übungen zu
Datenimport, Netzbearbeitung, 3D-Inspektion, 2D-Inspektion,
GD&T, Prüfberichte, Daten-Export, etc.
MSC Software lädt alle Anwender zu deutschsprachigen User
Meetings für Nastran, Adams und Marc ein. Sie erwarten interessante Anwendervorträge und themenbezogene Diskussionsgruppen. Nutzen Sie diese Gelegenheit für den fachlichen
Dialog und die Diskussion mit Referenten, Anwendern und
Entwicklern.
Mehr Informationen unter
http://pages.mscsoftware.com/UserMeetings.html
• Software-Entwicklung mit Pro/TOOLKIT und J-Link für
Creo Parametric (Pro/ENGINEER)
• Anpassungen von Windchill
• Migration von Pro/INTRALINK 3.x Datenbanken
• Wanddickenprüfung in Creo Parametric (Pro/ENGINEER) mit
PE-WALLCHECK
80000
90000
40000
00000-99999
CH
Software Factory – die TOOLKIT | EXPERTEN
für Creo und Windchill
• 19.03.2012
• 21.05.2012
• 16.07.2012
www.gom.com/de/
3d-software.html
Nastran User Meeting
8. - 9. Mai 2012
Adams User Meeting
9. - 10. Mai 2012
Marc User Meeting
10. - 11. Oktober 2012
Veranstaltungsort:
Hotel und Konferenzz. Dolce
Andreas-Danzer-Weg 1
85716 M.-Unterschleissheim
• Entwicklerworkshop Pro/
TOOLKIT auf Anfrage
• JLink Entwicklerworkshop
auf Anfrage
• Workshop Windchill
Customization auf Anfrage
• Inhouse Workshops
auf Anfrage
Infos auf www.sf.com oder
per Email an [email protected]
KISSsoft AG
Uetzikon 4
8634 Hombrechtikon
Switzerland
Tel.: +41 55 254 20 50
Fax: +41 55 254 20 51
Internet: www.KISSsoft.AG
Die KISSsoft AG stellt Maschinenbau-Berechnungsprogramme
für die Nachrechnung, Optimierung und Auslegung von
Maschinenelementen (Zahnräder, Wellen, Lager, Schrauben,
Federn, Passfedern, Presssitze und andere) her.
KISSsoft bietet auf der Grundlage von internationalen
Berechnungsstandards (ISO, DIN, AGMA, FKM, VDI etc.)
weitgehende Optimierungsmöglichkeiten. Die Anwendung
erstreckt sich vom einfachen Maschinenelement bis zur automatischen Auslegung von kompletten Getrieben. Schnittstellen zu allen wichtigen CADs runden dieses Angebot ab.
20.-22.03. Zahnrad
Vertiefungsschulung
DSC Software AG
Am Sandfeld 17
76149 Karlsruhe
Tel.: 07 21/ 97 74-1 00
Fax: 07 21/ 97 74-1 01
Internet: www.dscsag.com
DSC Lösungen erweitern den Leistungsumfang von SAP in den
Bereichen Product Lifecycle Management und DokumentenManagement um:
• eine intuitive und effiziente Bedienoberfläche
mit intelligenter Prozessunterstützung
• die Integration von Produktentwicklung und
Fertigungsplanung
• zahlreiche praxisnahe Zusatzlösungen,
Integrationen für CAx, Office und vieles mehr
Aktuelle Veranstaltungen
finden Sie auf
www.dscsag.de
AutoForm Engineering
Deutschland GmbH
Emil-Figge-Str. 76-80
44227 Dortmund
Tel.: +49 231 9742-320
Fax: +49 231 9742-322
www.autoform.com
AutoForm bietet Softwarelösungen für den Werkzeugbau und
die Blechumformung an. Deren Einsatz verbessert die Zuverlässigkeit in der Planung, reduziert die Anzahl der Werkzeugerprobungen und verkürzt die Tryout-Zeiten. Dies führt zu
höchster Qualität bei der Bauteil- und Werkzeugkonstruktion
und maximaler Verlässlichkeit in der Fertigung. Zudem werden
Pressenausfallzeiten und die Ausschussrate in der Fertigung
erheblich reduziert. Das Lieferspektrum wird abgerundet durch
maßgeschneiderte Trainings, Fortbildungen, konkreten Implementierungsprojekten und Consultingaktivitäten.
Softwaretrainings:
www.autoform.com/training
Fortbildung:
www.autoform.com/
fundamental-training
Consulting:
www.autoform.com/
consulting
Veranstaltungen:
www.autoform.com/events
CD-adapco
Nürnberg Office
Nordostpark 3-5
90411 Nürnberg
Tel.: +49-911-94643-3
Fax: +49-911-94643-99
[email protected]
www.cd-adapco.com
STAR Global Conference 2012
STAR Global Conference 2012
19. – 21. März 2012
NAFEMS Deutschland,
Österreich, Schweiz GmbH
Osterham 23, 83233 Bernau
Tel.: 0 80 51 - 96 59 3 49
Fax: 0 80 51 - 96 74 3 37
E-Mail:
[email protected]
Internet: www.nafems.org
NAFEMS deutschsprachige Konferenz 2012
NAFEMS ist eine internationale, neutrale und unabhängige Interessenvertretung der Anwender numerischer Simulationsmethoden (FEM, CFD, MKS, …) mit weltweit über 1.000 Mitgliedsorganisationen. Die erste deutschsprachige NAFEMS Konferenz bietet eine Plattform, auf der neue Techniken und Tools präsentiert
werden und Teilnehmern die Möglichkeit geboten wird, auf breiter Basis erfolgreiche Anwendungen und Trends mit Spezialisten
aus Industrie und Forschung zu diskutieren. Keynote-Vorträge
von Dr.-Ing. Ralph Sundermeier, Volkswagen AG, und Prof. Peter
Wriggers, Universität Hannover.
Mehr als 50 führenden Industrieexperten tragen die Geheimnisse ihres Erfolgs vor, erläutern ihre CAE Techniken und legen detailliert die Vorteile dar, die sie durch die Anwendung von technischer Simulation bei den schwierigsten Problemen gewonnen
haben. Erfahren Sie mehr über die Best Practices für Wärmeübertragung und Turbulenz, Gittererzeugung und Geometrieaufbereitung, bzw. über die Simulation von Verbrennung, Chemie,
Füllprozesse oder Elektrisierung in den kostenlosen Trainings.
+++ Seminare & Schulungen +++ Seminare & Schulungen +++
Firma/Anschrift
10.-11.04. Zahnrad & Welle
Einsteigerschulung
08.05. Schraubenschulung
Sonderseminar
Info und Anmeldung
auf www.KISSsoft.AG
Call for Papers und
Ankündigung:
NAFEMS deutschsprachige
Konferenz 2012
Berechnung und Simulation
– Anwendungen, Entwicklungen, Trends
8. - 9. Mai 2012, Bamberg,
Deutschland
www.nafems.org/dach2012
3/2012
+++ Roadshows & Marketing +++ Roadshows & Marketing +++
Anbieter
Usergroups & Messen
80000
80000
30000
PLZ
13
Aktuell
14
Im Fokus
Mechatronik
M odellbas i e r tes S y stems E ng i nee r i ng
Durchgängige Entwicklung
mit erlebbaren Prototypen
V on G rischa B eier , U we R othenburg , R obert W oll , R ainer S tark
Moderne Produktentwicklungsphilosophien sollten den gesamten Lebenszyklus eines Produkts sowie alle
daran beteiligten Prozesse und Akteure berücksichtigen. Um dies zu ermöglichen, müssen Experten unterschiedlicher Fachdisziplinen wie Konstrukteure, Elektrotechniker, Informatiker und Produktionstechniker ihre Anforderungen an das Produkt formulieren, in dessen Entwicklung eingebunden werden und sich dabei
abstimmen. Die bekannten Vorgehensmodelle VDI 2221 und V-Modell bieten dafür in vielen Branchen eine
gute Orientierung, lassen aber den direkten Zuschnitt auf die Entwicklungsaktivitäten mit digitalen Produktund Produktionssystemmodellen vermissen.
D
ie Integration der unterschiedlichen
Vorgehensweisen, Werkzeuge und
auch Vorstellungen der beteiligten
Akteure stellt heutzutage eine zentrale Herausforderung für die Produktentwicklung dar. Darüber hinaus besteht
ein wachsender Bedarf, auch die technischen und interaktiven Zusammenhänge von produktübergreifenden Intelli-
genzen und Funktionalitäten (Produkt
zu Nutzer, Produkt zu Produkt, Produkt
zu Umwelt) während der Entwicklung
zu beschreiben, zu erproben und abzusichern. Bild 1 stellt den Zusammenhang zwischen den – nur sehr bedingt
mit durchgängig modellbasierten Lösungen unterstützten – frühen Systementwurfs- und -absicherungsphasen und
den späteren Ausgestaltungsphasen der
Produktgewerke (Bauteile, Softwaremodule, Elektronikmodule usw.) dar. Für die
späteren Ausgestaltungsphasen existiert
bereits eine starke Unterstützung durch
CAx-Werkzeuge.
Künftige Lösungen der virtuellen Produktentstehung müssen stärker auf
die frühen Phasen der disziplinenübergreifenden Systementwicklung fokussieren. Dieser Artikel stellt innovative
Forschungsansätze für das Systems Engineering vor. Ziel der Ansätze ist es, die
Entwicklung informationstechnisch und
methodisch robuster zu gestalten, um ihren Einsatz auch in Industrien mit schnell
aufeinanderfolgenden Entwicklungszyklen zu ermöglichen.
Grundlagen
des Systems Engineering
Bild 1: Erweiterter Systems-Engineering-Prozess.
3/2012
Systems Engineering ist ein interdisziplinärer Ansatz, der existierende und etablierte Vorgehensweisen aus den unterschiedlichen Fachdisziplinen ergänzt
und integriert. Der Systems-EngineeringAnsatz stellt Tools bereit, mit deren Hilfe
Daten aus unterschiedlichen Werkzeugen verknüpft werden können. Er sieht
Im Fokus
Mechatronik Beschreibungssprachen vor, die die disziplinenübergreifende Verständigung über
die zentralen Artefakte eines Produkts ermöglicht – wie etwa die Anforderungen,
die es erfüllen muss, die Funktionen, die
es bereitstellen muss, und die Komponenten, aus denen es besteht.
Systems Engineering ist ein umfassender, strukturierter und iterativer Problemlösungsprozess, der aufgrund dieser
Charakteristika für die Entwicklung mechatronischer Produkte gut geeignet ist.
Im Gegensatz zu den in der Mechatronik
etablierten Vorgehensmodellen fokussiert Systems Engineering nicht nur auf
das Produkt, sondern betrachtet das gesamte System. Moderne Systems-Engineering-Ansätze berücksichtigen zudem
die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit:
Wirtschaftlichkeit, Ökologie und soziale
Verträglichkeit.
Methodische Unterstützung
des Systems Engineering
Im Folgenden werden aktuelle Lösungen aus der Forschung vorgestellt, die
sowohl darauf abzielen, die methodische
Anwendbarkeit des Systems Engineering
als auch dessen Simulations- und Analysekompetenz zu verbessern.
Die Sicht des Systems Engineering auf
das Produkt als System erlaubt eine nachhaltigkeitsorientierte Produktgestaltung.
Häufig ist eine Produktoptimierung im
Hinblick auf eine einzelne Lebensphase,
etwa die Produktion, für andere Lebensphasen nicht optimal. Daher müssen die
Anforderungen, die sich aus den unterschiedlichen Betrachtungsweisen ergeben, nicht isoliert betrachtet, sondern in
Einklang gebracht werden.
Zu diesem Zweck hat das Fraunhofer
IPK zusammen mit der TU Berlin eine methodische Vorgehensweise entwickelt,
wie ein Produkt, bezogen auf seinen gesamten Lebenszyklus, möglichst nachhaltig gestaltet werden kann. Dabei spielt
die enge Zusammenarbeit zwischen Produktentwicklern,
Produktionsplanern
und Experten des Life Cycle Assessment
(LCA) eine wichtige Rolle. Ein einzelner
Produktentwickler kann nur schwer beurteilen, wie sich ein Produkt in seinen
unterschiedlichen Lebensphasen unter
dem sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekt verhält. Wie die Fertigung einzelner Komponenten abläuft, ist
häufig nur dem entsprechenden Produktionsverantwortlichen bekannt. Welche
Bild 2: Abhängigkeiten
zwischen den
Datenartefakten der
Produktentwicklung.
Kennzahlen dabei für eine Nachhaltigkeitsbewertung erfasst werden müssen,
kann nur ein LCA-Experte umfassend beurteilen.
Um die entwickelte Vorgehensweise
zu unterstützen, wurde die werkzeuggestützte Methode House of Sustain
ability entwickelt. Ein Team, bestehend
aus einem Produktentwickler, einem
Produktionsplaner und einem LCA-Experten, erarbeitet dabei gemeinsam ein
Modell, das die Zusammenhänge zwischen Produktcharakteristika und vordefinierten Indikatoren für die Nachhaltigkeitsbewertung beschreibt. Dieses
Wechselwirkungsmodell ermöglicht die
automatische Bewertung von Gestaltungsalternativen eines Produkts im Hinblick auf ihre soziale, ökonomische und
ökologische Nachhaltigkeit. Die Bewertungsergebnisse werden anschließend
mit Hilfe des Visualisierungswerkzeugs
Sustainability Dashboard grafisch aufbereitet, um die Auswahl der Gestaltungsalternativen zu unterstützen.
Bei der beispielhaften Evaluierung der
Methode wurde deutlich, dass eine nachhaltigkeitsorientierte Produktgestaltung
ein ausreichendes Wissen über alle der
Entwicklung nachgelagerten Lebensphasen des Produkts voraussetzt. Da dieses Prozesswissen derzeit häufig nicht
ausreichend dokumentiert ist, ist eine
enge Zusammenarbeit unterschiedlicher
Experten angezeigt.
Kernbestandteil des Systems Engineering ist neben der horizontalen auch
die vertikale Lebenszyklusbetrachtung,
wobei eine Durchgängigkeit zwischen
unterschiedlichen Datenartefakten der
Produktentwicklung angestrebt wird.
Die Methode der durchgängigen Nach-
verfolgbarkeit (Traceability) ist eine gute
und vergleichsweise schlanke Vorgehensweise, um isolierte Entwicklungsmodelle und -werkzeuge verknüpfen zu
können. Abhängigkeiten zwischen den
entwickelten Modellen (zum Beispiel Anforderungen, Funktionen, Produktstrukturen), die bisher nur implizit durch das
Wissen der Entwickler repräsentiert sind,
werden dabei mit Hilfe von Verknüpfungen explizit abgebildet (siehe Bild 2).
Ihr Dienstleister für
CATIA und PLM
Efﬁzienter Einsatz von
CATIA und ICEM
GetReady für V6
PLM on Demand
mit ENOVIA V6,
CATIA V5 und NX
CATIA Architektur mit
GEHRY Technologies
Wissensmanagement
mit EXALEAD
www.schwindt.eu
3/2012
SWI_11201_Az_44x132_eco_2.indd07.02.2012
1
8:43:33 Uhr
15
16
Im Fokus
Mechatronik Entwicklungsbegleitende Bewertung der Produkt-Abhängigkeiten
Der vom Fraunhofer IPK entwickelte Prototyp ModelTracer zielt auf die entwicklungsbegleitende Modellierung und Auswertung der Abhängigkeiten zwischen
den verschiedenen Artefakten der System
entwicklung. Eine große Herausforderung
liegt dabei in der effizienten Modellierung
der Abhängigkeiten. Daher stellt der ModelTracer einen Wizard zur Steigerung der
Effizienz bei der Identifikation der Abhängigkeiten bereit, mit dessen Hilfe es gelingt, den dafür notwendigen Aufwand
um bis zu 80 Prozent zu reduzieren.
Die Vorteile der entwickelten Methode
offenbaren sich insbesondere in Bezug auf
das domänenübergreifende Änderungsmanagement: Änderungen werden nachverfolgbar und somit Eingriffe in Entwicklungsbereiche anderer Entwickler leichter
identifizierbar. Darüber hinaus können
verschiedene Änderungsvarianten im Hinblick auf den dadurch entstehenden Aufwand frühzeitig bewertet werden, was der
Entscheidungsunterstützung dient.
Um die Potenziale des Ansatzes möglichst effizient zu nutzen, setzt der ModelTracer das Visualisierungswerkzeug
Ariadne’s Eye ein (siehe Bild 3), um die
gespeicherten Informationen möglichst
gewinnbringend auszuwerten und systemübergreifende Sichten kontextsensitiv bereitzustellen.
Zusätzlich bietet der ModelTracer für
die Anwendung im Unternehmen zahlreiche Möglichkeiten der Prozessunterstützung. Auf Basis der Verknüpfungsin-
Bild 3: TraceabilityVisualisierungswerkzeug
Ariadne’s Eye.
3/2012
formationen ist es möglich, automatisch
FMEA-Formblätter zu erstellen, StatusInformationen werkzeugübergreifend zu
aggregieren sowie Change Requests anzustoßen. Darüber hinaus kann die Zulieferer-Integration bedeutend vereinfacht
werden, indem mithilfe der Verknüpfungen relevante Teilmodelle identifiziert
und ausschließlich diese in Spezifikationen weitergegeben werden. Geistiges Eigentum bleibt somit geschützt, während
sich der Aufwand für das Erstellen von
Spezifikationen minimiert und Zulieferern
deren Analyse erheblich erleichtert wird.
Neue Simulations- und
Analysekompetenz
für das Systems Engineering
In der industriellen Anwendung besteht
ein sehr hoher Bedarf an Methoden zur
frühzeitigen funktionalen Integration virtueller mechatronischer Produkte, deren
Verhalten sich durch die Kombination
und Wechselwirkung des Verhaltens der
Teilsysteme definiert. Die Erweiterung
des Digital Mockup (DMU) um funktionale Aspekte sowie die Unterstützung
der Zusammenarbeit der Disziplinen Mechanik, Elektronik und Software-Entwicklung ist daher zwingend notwendig.
Am Fraunhofer IPK entwickelte Technologien des Smart Hybrid Prototyping
zielen darauf ab, eine effiziente bedarfsund aufgabenorientierte Lösung zur
Evaluation mechatronischer Produkte
verfügbar zu machen. Smart Hybrid Prototyping stellt somit eine innovative Form
des Entwickelns entlang des Produktent-
wicklungsprozesses von der Idee bis zur
Freigabe von mechanischen und mechatronischen Systemen dar, bei der die jeweils digital verfügbaren Partialmodelle
zweckmäßig – im Sinne von Korrektheit,
funktionaler Verhältnismäßigkeit und
Kostenaufwand – mit Labor-Hardware
physikalisch adäquat kombiniert werden. Ziel ist es, die spätere Produktfunktion für Entwickler und Kunden gleichermaßen erlebbar in Echtzeit abzubilden.
Der Begriff „Smart“ kann sowohl auf die
Prototypen selbst als auch auf den Prototyping-Prozess bezogen werden. Smarte funktionale virtuelle Prototypen lassen
sich nicht nur in ihrer Geometrie, sondern
auch in Eigenschaften wie Funktionalität,
Bedienbarkeit, Verhalten und Ästhetik an
Am Geschäftsfeld Virtuelle
Produktentstehung des
Fraunhofer IPK…
…entwickeln Fachleute zukunftsorientierte Technologien und Methoden
für die Produktentstehung und passen
diese für die Kunden bedarfsgerecht
an. Ziel ist es, bei effektiver und
effizienter Entwicklung die Qualität
und den Innovationsgrad industrieller
Produkte zu steigern, um damit deren
Erfolgspotenzial zu erhöhen.
Hierzu unterstützt das Geschäftsfeld
die durchgängige Digitalisierung des
Produktentstehungsprozesses. Zudem
stellen die Ingenieure Anforderungen
an die Nachhaltigkeit von Produkten
und Prozessen ebenso in den Fokus
der virtuellen Produktentstehung
wie IT-Lösungen für die Planung und
Unterstützung von Wartungs- und
Reparaturarbeiten. In diesem Kontext
entwickeln die Mitarbeiter organisatorische, informationstechnische und
methodische Engineering-Lösungen.
Für die Projektbearbeitung verfügt
das Geschäftsfeld Virtuelle Produkt
entstehung über marktgängige CAx-,
PDM/PLM- und Simulationswerkzeuge
sowie moderne Virtual-Reality-Einrichtungen, 3D-Scanner und RapidPrototyping-Möglichkeiten.
Mehr unter: www.ipk.fraunhofer.de/
geschaeftsfelder/virtuelle-produktentstehung
Im Fokus
Mechatronik 17
das künftige Produkt annähern. Diese Prototypen können flexibel aus bereits bestehenden physischen wie auch aus virtuellen Komponenten zusammengesetzt
werden. Die Smart-Hybrid-PrototypingTechnologie kombiniert unter anderem
Methoden aus den Bereichen CAD, DMU,
Multiphysik- und Mechatronik-Simulation, haptische Interaktion sowie Mixed Reality und erweitert diese um Techniken,
die das realistische Erleben von nichtvisuellen Produkteigenschaften ermöglichen.
Hierzu dienen mechatronische Systeme
als Brücke zwischen physischer Realität
und digitaler Virtualität. Sie ermöglichen
das Erfahren von schwer oder gar nicht visualisierbaren Produkteigenschaften wie
Gewicht, Trägheit, Dämpfung sowie haptischer Produkteigenschaften.
Zusammenfassung und Ausblick
Die vorgestellten Lösungen aus der Forschung sind ein erster Schritt hin zu einer erleichterten Anwendbarkeit des Systems-Engineering-Ansatzes. Im Speziellen
werden dadurch methodische Kernanforderungen erfüllt: die Orientierung auf die
Nachhaltigkeit des zu entwickelnden Produkts sowie eine durchgängige Nachverfolgbarkeit zwischen den vormals isolierten Artefakten der Produktentwicklung.
Insgesamt besteht der Anspruch darin, die
traditionell gewachsenen Differenzen zwischen den Disziplinen durch eine integrierende Entwicklungsumgebung zu verringern. Im Hinblick auf die Simulations- und
Testaktivitäten wurde eine Lösung vorgestellt, die erlebbare hybride Prototypen in
die Entwicklung einbettet.
Allen beschriebenen Ansätzen ist gemeinsam, dass sie das modellbasierte
Systems Engineering besonders in den
wenig elaborierten frühen Phasen unterstützen. Künftige Forschungsschwerpunkte des Fraunhofer IPK liegen auf der
intuitiven Interaktion und Erlebbarkeit
zwischen Entwickler und Produkt, der
verbesserten Integration von Entwicklungsdaten und -prozessen über den gesamten Lebenszyklus hinweg sowie auf
der funktionalen Absicherung komplexer
mechatronischer Produkte in den frühen
to
Phasen ihrer Entwicklung.
Die Autoren arbeiten unter der Leitung von
Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark im Geschäftsfeld
Virtuelle Produktentstehung des FraunhoferInstituts für Produktionsanlagen und Kon
struktionstechnik (IPK) in Berlin.
Bild 4: Smart Hybrid Prototyping zur visuellen und haptischen Nachempfindung des Schließverhaltens einer Heckklappe.
Bilder: Fraunhofer IPK
www.innomateria.de
Innovative Werkstoffe von heute
für die Produkte von morgen
Interdisziplinäre Kongressmesse
für innovative Werkstoffe
Köln, 22.–23. Mai 2012
Koelnmesse GmbH
Messeplatz 1
50679 Köln, Germany
Tel. +49 221 821-3878
Fax +49 221 821-3719
[email protected]
iMateria_AZ_Digital_Engineering_90x130_D .indd 1
Mitveranstalter:
3/2012
09.02.12 09:39
18
Im Fokus
Mechatronik G anzhe i tl i ches D es i gn komplexe r ve r te i lte r A utomat i s i e r ungss y steme
Blaupause für ein Entwurfsmuster
V on T imo F rank , D aniel S chüt z , B irgit V ogel - H euser
Im Forschungsprojekt FAVA (Funktionaler Anwendungsentwurf für verteilte Automatisierungssysteme) wird
derzeit an Beschreibungsmitteln, Methoden und Werkzeugen zur Unterstützung der Planung verteilter Automatisierungssysteme gearbeitet. An ein verteiltes Automatisierungssystem werden über ein zentrales Automatisierungssystem hinaus spezifische funktionale und nicht-funktionale Anforderungen gestellt, was seine Komponenten, deren Verhalten, die Funktionsverteilung der Gesamtanwendung auf die Komponenten
und die dazwischen stattfindende Kommunikation angeht. Die Planung und Realisierung solcher Systeme
stellt immer noch eine große Herausforderung dar.
A
utomatisierte Produktionsanlagen
müssen auch bei wechselnden
Randbedingungen optimal betrieben werden können. Dazu sollten eine
Vielzahl von Informationen erfasst und
im Automatisierungssystem berücksichtigt werden, zum Beispiel bei Produkten
mit unterschiedlichen Eigenschaften bei
kleinen Losgrößen, wechselnde Qualitäten der Rohmaterialien usw. Die früher
getrennten Regelungs- und Steuerungsaufgaben sind aus diesem Grund immer
weiter zu vernetzen.
Ein Beispiel ist die Auftragsfertigung
mit modernen Interlocking-Verfahren
und Wiedereinspeisung zur Qualitätssteigerung mit Einzelstückgutverfolgung
durch die gesamte Fertigung. Dafür müs-
sen Steuerungen mit in der Produktion
eingesetzten PCs und Datenbanksystemen vernetzt werden und zuverlässig
kommunizieren. Je mehr zusätzliche Aspekte dabei einbezogen werden – wie
etwa Bearbeitungszustand, Testergebnisse und Durchlaufzeit – desto dichter
kann die Produktionsanlage am Optimum „gefahren“ werden. Die Architektur
der Automatisierungstechnik wird so immer komplexer. Der Entwurfsprozess dieser Anlagen wird deshalb aufwändiger
und schwerer zu beherrschen.
Entwurfsmethoden für Automatisierungssysteme fokussieren derzeit auf
zentrale Strukturen. Es existieren seit über
zehn Jahren Ansätze wie die IEC61499,
für die jetzt industriell einsetzbare Werkzeuge verfügbar sind. Es fehlt aber
ein ganzheitlicher Ansatz für den
systematischen Entwurf verteilter
Automatisierungssysteme. Im Forschungsprojekt FAVA wird eine solche Methode entwickelt.
Im Forschungsprojekt FAVA wird
derzeit an Beschreibungsmitteln,
Methoden und
Werkzeugen zur
Unterstützung der
Planung verteilter
Automatisierungssysteme gearbeitet.
3/2012
Die Aufgabenstellung
Zur optimalen Steuerung und Regelung technischer Prozesse müssen Informationen von verschiedenen, oft räumlich weit auseinander
liegenden, aber doch funktional
zusammengehörigen Informationsquellen (Sensoren, Bedieneingriffen
usw.) verknüpft, gemeinsam verarbeitet und dann an verschiedene In-
formationsempfänger (Aktoren, Schnittstellen zum Bediener usw.) übermittelt
werden. Die dafür erforderlichen verteilten Automatisierungssysteme werden
aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzt, die jeweils aus Hard- und
Software bestehen und hinsichtlich ihrer Funktionen anpassbar sind. Zu diesen
Komponenten zählen nicht nur speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS),
konfigurierbare Sicherheitsrelais und parametrierbare Buskoppler, sondern vermehrt auch so genannte „intelligente“
Sensoren und „intelligente“ Antriebe mit
eigener Datenverarbeitungsfähigkeit.
Häufig werden für bestimmte automatisierungstechnische
Teilaufgaben
bestimmte Technologien und Komponenten festlegt, zum Beispiel ein Kommunikationssystem (beispielsweise den
Feldbus Profinet) oder bestimmte Sensoren und Aktoren. Erfahrungen aus vergangenen Projekten spielen eine große Rolle
bei Entscheidungen. Es werden in neuen
Projekten Produkte bestimmter Hersteller, bekannte Technologien oder andere,
durchaus auch nichttechnische Vorgaben umgesetzt. Der Lösungsraum wird
aufgrund dieser Vorgaben beschränkt, so
dass man zu einer handhabbaren Menge
von alternativen Lösungen kommt, aus
der eine auswählt werden muss. Diese Lösung kann die Beste sein – möglicherweise gibt es aber andere, bessere Lösungen,
die nicht in Betracht gezogen wurden.
Im Fokus
Mechatronik Systementscheidungen, die aufgrund
von früheren Projekten getroffen wurden, könnten für ein neues Projekt mit
anderen Anforderungen nicht mehr optimal sein. Ein reines Übernehmen wäre
also ungünstig, genauso wie das Verharren bei zunehmend suboptimaler werdenden Lösungen (etwa PROFIBUS DP
gegenüber Industrial-Ethernet-Lösungen). Es ist eine gezielte Unterstützung
für den Planer von verteilter Automatisierungstechnik nötig, um auch einen
größeren Lösungsraum bei der Planung
berücksichtigen zu können.
Das Konzept von FAVA
Das in FAVA entwickelte Konzept umfasst
zu dieser Unterstützung drei Bestandteile:
• einen Workflow, der für verteilte Systeme entwickelt wurde und der auf
dem verbreitet eingesetzten V-Modell
basiert,
• eine Beschreibungssprache, mit der verteilte Systeme gezielt entwickelt werden können und
• Entwurfsmuster, die den Planer bei Systementscheidungen und konkurrierenden Anforderungen unterstützen.
Sollen spätere Lösungen die gestellten
Anforderungen erfüllen, müssen diese
zunächst eindeutig formuliert werden.
Bei einer „Spezifikation der Anforderungen an ein Automatisierungssystem“
denkt man im Allgemeinen an die Spezifikation der Funktion, die das System ausführen soll, also zum Beispiel „Regelung
eines Füllstands“. Für die Spezifikation
automatisierungstechnischer Funktionen
gibt es eine Vielzahl von Beschreibungsmitteln, zum Beispiel Statecharts, Petrinetze, Taktzeitdiagramme usw. Bei dieser
Spezifikation der Funktion soll die Festlegung auf eine Technologie oder auf
bestimmte Komponenten der Realisierung zunächst vermieden werden. Dabei gilt es, die anderen Anforderungen
zu berücksichtigen, die sich nicht auf das
„WAS“ der automatisierungstechnischen
Funktion beziehen, sondern auf das „WIE“
ihrer Umsetzung und ihres späteren Einsatzes. Diese so genannten nichtfunktionalen Anforderungen sind vielfältig und
umfassen alles von der Sicherheit und
Zuverlässigkeit bis hin zu Echtzeitanforderungen. Einen Eindruck davon gibt die
VDI/VDE-Richtlinie 3694.
Im Projekt FAVA wurden Konzepte erarbeitet, die unter Berücksichtigung spezifizierter nicht-funktionaler Anforderun-
FAVA-Projekt (funktionaler Anwendungsentwurf für verteilte Automatisierungssysteme) der
TU München.
Bilder: TU München
gen Lösungsmöglichkeiten und deren
prinzipielle Realisierung aufzeigen. Es
wird auf technische nichtfunktionale Anforderungen fokussiert, nichttechnische
(zum Beispiel kommerzielle) Anforderungen werden nicht einbezogen. Es werden
insbesondere diejenigen funktionalen
und nichtfunktionalen Anforderungen
betrachtet, die mit Hilfe der Verteilung
der Komponenten erfüllt werden beziehungsweise daraus resultieren.
Die Systemelemente „Komponente“,
„Struktur“ und „Kommunikationssystem“
werden dafür durch Merkmale beschrieben, aus denen die Eigenschaften des
verteilten Automatisierungssystems abzuleiten sind. Zum einen ergab sich daraus die Frage, welche Merkmale dafür
sowohl geeignet als auch relevant sind.
Zum anderen musste eine Möglichkeit
gefunden werden, mit der die Planer die
nichtfunktionalen Anforderungen (in Ergänzung zu den funktionalen Anforderungen) formulieren können.
Hierfür wurden ein Beschreibungsmittel und ein Vorgehensmodell erarbeitet,
die einen Zusammenhang zwischen den
spezifizierten Anforderungen und den
prinzipiellen Lösungen herstellen. Die
Lösungen werden dem Planer in Form
von automatisierungstechnischen „Entwurfsmustern“ zur Verfügung gestellt.
Mit dem Begriff „Entwurfsmuster“ (engl.
design pattern) werden in der SoftwareTechnik prinzipielle Lösungen für Entwurfsprobleme bezeichnet. Ein Entwurfsmuster unterstützt etwa die Auswahl des
geeigneten Kommunikationssystems auf
Grundlage der Echtzeitanforderungen.
Der im Projekt entwickelte Ansatz wird
an einer großen Probandenzahl evaluiert. Es wird erwartet, dass dieser Ansatz
den Entwurfsprozess von verteilten Automatisierungssystemen deutlich unterstützt und verbessert.
Ausblick
Die erarbeitete Methode wird als Funktionsmuster in einem Software-Werkzeug
implementiert und auf dieser Basis durch
Anwender evaluiert werden. Das Projekt
FAVA fokussiert auf die Besonderheiten
verteilter Automatisierungssysteme, da
nichtfunktionale Anforderungen in verteilten Systemen von besonderer Bedeutung sind. Sind diese Kategorien von Anforderungen identifiziert, kann zunächst
exemplarisch erarbeitet werden, welche
Merkmale Komponenten und Kommunikation in einem verteilten System haben
müssen, um diesen Anforderungen zu
entsprechen. Diese Erkenntnisse sollen
dann verallgemeinert werden, um zu
Mustern zu gelangen, die möglichst universell, das heißt nicht nur auf ein Teilanwendungsgebiet der Automatisierungstechnik beschränkt, eingesetzt werden
to
können.
Timo Frank und Daniel Schütz arbeiten als
wissenschaftliche Mitarbeiter am Lehrstuhl
für Automatisierung und Informationssysteme (AIS) der TU München von Prof. Dr.-Ing.
Birgit Vogel-Heuser.
3/2012
19
20
Im Fokus
Mechatronik Integ r at i ve K onzept i on von P r odukt und P r odukt i onss y stem
Disziplinübergreifende,
modellbasierte Entwicklung
V on R in j e B randis
Die Entwicklung komplexer mechatronischer Produkte bedarf eines disziplinübergreifenden Arbeitens der
beteiligten Fachleute und einer frühzeitigen Integration der Produktionssystementwicklung. Vor diesem
Hintergrund ist in der dreijährigen Projektlaufzeit des Verbundprojekts VireS ein Instrumentarium für die integrative Entwicklung von Produkten und den zugehörigen Produktionssystemen entstanden. Dieses ermöglicht eine disziplinübergreifende, modellbasierte Entwicklung und frühzeitige Analysen. So können bereits in der frühen Phase der Produktentstehung Aussagen zu Entwicklungs- und Herstellkosten sowie der
Robustheit von Produkt und Produktionssystem getroffen werden.
I
m globalen Wettbewerb kann nur bestehen, wer Spitzenprodukte zu wettbewerbsfähigen Preisen rasch in den
Markt bringt. Ferner kommt es darauf
an, sich auf sich ändernde Einflüsse einzurichten, beispielsweise neue Fertigungstechnologien, Schwankungen in
den Stückzahlen oder in der Variantenzahl. Weiterhin erhöht die Durchdringung der Produkte und Leistungserstellungsprozesse mit Informations- und
Kommunikationstechnik die Komplexität der Produktentstehung. Im Zuge der
Produktentstehung sind Abhängigkeiten der Disziplinen Mechanik, Elektronik/
Elektrik und Software sowie zwischen
Produkt- und Produktionssystementwicklung zu beachten. Heute finden diese Abhängigkeiten nur unzureichend
Berücksichtigung. Die Folge sind aufwändige Iterationsschleifen im Entwicklungsprozess. Das vom Bundesministerium für
Bildung und Forschung geförderte Verbundprojekt VireS – „Virtuelle Synchronisation von Produktentwicklung und
Produktionssystementwicklung“ hat sich
dieser Herausforderung gestellt.
In der dreijährigen Projektlaufzeit
(2008 bis 2011) entstand in Zusammenarbeit von Hochschulinstituten, Beratungs-
3/2012
unternehmen, Softwarehäusern und
Industrieunternehmen ein Instrumentarium für die integrative Entwicklung des
Produkts und des entsprechenden Produktionssystems. Integrativ bedeutet,
dass Produkt- und Produktionssystem im
Wechselspiel entwickelt werden. Das Instrumentarium besteht aus Vorgehensmodellen, einer Beschreibungssprache
zur Spezifikation von Produkt und Produktionssystem sowie Bewertungsmethoden (Bild 1).
Im Rahmen der virtuellen Synchronisation werden die Methoden in IT-Werkzeuge überführt und in eine IT-Architektur
integriert. Das Instrumentarium befähigt
die Entwicklerinnen und Entwickler, Produkt und Produktionssystem bereits in
Bild 1: Struktur des entwickelten Instrumentariums.
Im Fokus
Mechatronik Einsatz einzelner Me- Hierdurch wird zum einen ein einheitlithoden und lassen sich ches Verständnis der beteiligten Fachbedarfsgerecht zusam- leute geschaffen, zum anderen enthalmenstellen. So können ten die spezifizierten Modelle die für eine
gezielt einzelne Metho- frühzeitige Analyse von Kosten und Roden und Werkzeuge so- bustheit benötigten Informationen. Die
wie das zugehörige Me- Herausforderung besteht darin, die einthodenwissen in einen zelnen Aspekte während der Konzipieunternehmensspezifi- rung zueinander konsistent zu halten.
schen EntwicklungsproAuf Grundlage der Spezifikationstechzess integriert werden.
nik wurde daher ein ModellierungswerkIm Projekt VireS wur- zeug prototypisch realisiert. Entstanden
den die Vorgehens- ist ein intuitiv zu bedienendes und ergomodelle durch den so nomisches Werkzeug, der Mechatronic
genannten VireS-Brow- Modeller (Bild 3). Dieser ist auf die Speziser umgesetzt (Bild 2). fikationstechnik CONSENS zugeschnitten
Dieser wird branchen-, und unterstützt die zugrunde liegende
unternehmensoder Vorgehensweise der Modellierung. Die
produktspezifisch kon- einzelnen Partialmodelle werden über
Bild 2: Der VireS-Browser zur Darstellung des Workflows in der
figuriert und stellt die verschiedene Editoren modelliert und
Entwicklung.
zu durchlaufenden Ent- miteinander verknüpft. Durch den Einwicklungsschritte in ei- satz formaler Modelle ist der Mechatronic
frühen Phasen (Konzeption beziehungs- nem Workflow dar. Der Entwickler „klickt“ Modeller weit mehr als eine Zeichenhilweise Vorentwicklung) integrativ zu ent- sich somit durch die einzelnen Prozess- fe für graphische Repräsentationen von
wickeln und damit verbundene Analysen schritte. Jeder Prozessschritt wird in ei- Ideen und Konzepten. Der Entwicklungsdurchzuführen. Bewertet werden hier- ner einheitlichen und intuitiv bedienba- ingenieur wird bei der Modellerstellung
bei die Entwicklungs- und Herstellkosten ren Benutzungsoberfläche dargestellt. bestmöglich unterstützt, beispielsweise
sowie die Robustheit gegenüber Ände- Für den jeweiligen Prozessschritt sind die durch einen Modellierungsassistenten,
rungen und nicht vorhersehbaren äuße- Eingangs- und Ausgangsinformationen automatische Konsistenzprüfungen oder
ren Einflüssen. Durch den Einsatz des In sowie relevante Daten direkt verfügbar die Nachverfolgung von Querverweisen.
strumentariums werden Unternehmen in (zum Beispiel Methodenwissen oder Pro- Dies ermöglicht eine Fokussierung auf
die Lage versetzt, ihre Produkte robuster, jektdokumentationen).
die eigentliche Entwurfstätigkeit.
schneller und kostengünstiger zu entwiBewertung von Kosten
ckeln. Zeit- und kostenaufwändige Itera- Spezifikation von Produkt
und Robustheit
tionsschleifen in späteren Entwicklungs- und Produktionssystem
phasen werden vermieden, und die Zeit Die integrative Konzeption von Produkt Die mit der Spezifikationstechnik bebis zum Produktionsanlauf wird signifi- und Produktionssystem benötigt eine schriebenen Modelle enthalten die Inkant verkürzt. Im Folgenden werden die disziplinübergreifende Beschreibungs- formationen für die anschließende ganzBestandteile des Instrumentariums vor- sprache als Grundlage für die Kommuni- heitliche Bewertung von Produkt und
kation und Kooperation der beteiligten Produktionssystem. Entwickelt wurden
gestellt.
Entwickler. Die im Rahmen des Projekts Methoden für die frühzeitige Bewertung
Vorgehensmodelle
VireS entwickelte Spezifikationstechnik der Entwicklungs- und Herstellkosten
Die frühzeitige disziplinübergreifende CONSENS – „CONceptual design Specifi- sowie der Robustheit von Produkt und
Entwicklung von Produkt und Produkti- cation technique for the ENgineering of Produktionssystem. Zur wirksamen Unonssystem erfordert Vorgehensmodelle, complex Systems“ ist
die das Arbeiten der beteiligten Fachleu- eine solche Beschreite koordinieren und den Einsatz von Ent- bungssprache. Das Syswicklungsmethoden und IT-Werkzeugen tem wird über mehrere
steuern. Auf Basis von branchen- und untereinander vernetzproduktklassenspezifischen Vorgehens- te Partialmodelle momodellen wurde ein Referenzprozess er- delliert, die disziplinAUCH BEIM
DATENAUSTAUSCH
arbeitet. Dieser lässt sich nach Maßgabe übergreifend einzelne
einer konkreten Entwicklungsaufgabe Aspekte von Produkt
VORNEWEG FAHREN.
spezifisch ausprägen. Um die Integration und Produktionssysder im Projekt entwickelten Methoden tem beschreiben. BeiengDAX – eine Lösung der DAXware Produktfamilie.
und IT-Werkzeuge in die Entwicklungs- spiele sind Umfeld,
prozesse der Unternehmen zu unterstüt- Anforderungen, FunkDatenaustausch über OFTP, OFTP2, FTP und
Internetportal mit ENGDAT und weiteren Zusatzmodulen
zen, wurden parametrierbare Prozess- tionen, Gestalt oder
bausteine erstellt. Diese beschreiben den Produktionsprozesse.
www.huengsberg.com
3/2012
21
22
Im Fokus
Mechatronik Bild 3: Benutzungsoberfläche des Mechatronic Modeller für die integrative Konzeption von
Produkt und Produktionssystem am Beispiel eines Elektrofahrrads (Pedelec). Zu sehen ist die
Modellierung des Systems in seinem Umfeld. Die Beziehungen zwischen den Elementen werden über Energie-, Stoff- und Informationsflüsse beschrieben.
Bilder: Heinz Nixdorf Institut
terstützung der Entwickler und Planer
wurden die Methoden in Software-Werkzeuge überführt.
Die Methode zur Entwicklungskostenbewertung ermöglicht bereits frühzeitig qualifizierte Aussagen zu den anfallenden Entwicklungskosten. Mit Hilfe
stochastischer Simulationen werden die
Entwicklungskosten berechnet, wobei
Unsicherheiten über Verteilungsfunktionen Berücksichtigung finden, beispielsweise einer Dreiecksverteilung. Die Methode wurde als Software-Tool umgesetzt
und in die IT-Architektur implementiert.
Hierdurch stehen die Informationen aus
dem projektspezifischen Entwicklungsprozess für die Berechnung zur Verfügung. Der Benutzer kann über den VireSBrowser den einzelnen Prozessschritten
die erwarteten Kosten beziehungsweise
Ressourcenverbräuche direkt zuweisen.
Unsicherheiten lassen sich hierbei durch
die Angabe von Intervallen beschreiben.
Die Berechnung erfolgt direkt im VireSBrowser.
Auf Basis der Konzeption von Produkt
und Produktionssystem ermöglicht die
Methode zur Herstellkostenbewertung
valide Aussagen für den Vergleich von
alternativen Produktionssystemkonzepten und unterstützt eine frühzeitige Angebotserstellung (Bild 4). Die Auswirkungen von Stückzahländerungen oder
zusätzlichen Varianten können abgeschätzt und Aussagen getroffen werden,
wie sich die Herstellkosten im Zuge einer
Stückzahlerhöhung oder -senkung verhalten. Weiterhin lassen sich Wahrscheinlichkeitsbereiche angeben, mit denen
die Herstellkosten unterhalb eines definierten Grenzwerts liegen. Zum Beispiel,
dass mit einer Wahrscheinlichkeit von
95 Prozent die Herstellkosten kleiner als
1.200 Euro sind.
Berechnet werden die Herstellkosten
über den Kapazitätsbedarf der Produktion und das Kapazitätsangebot der Maschinen in Abhängigkeit von Stück- und
Variantenzahl. Die Methode wurde softwaretechnisch durch das Simulationstool
F-One umgesetzt. Dieses ermöglicht die
Simulation der Herstellkosten mittels stochastischer Simulationen. Dabei werden
Unsicherheiten wie etwa schwankende
Maschinenverfügbarkeiten über Verteilungen berücksichtigt. Genutzt wird das
Simulationstool zentral über den VireSBrowser. Weiterhin kann direkt auf die Informationen der angebundenen Systeme
zugegriffen werden. Das Simulationstool
wurde auf diese Weise vollständig in die
IT-Architektur integriert.
Die Bewertung der Robustheit des Produktkonzepts ermöglicht die Minimierung künftiger Änderungsaufwände und
der Auswirkung von Änderungen in komplexen Systemen. Die Entwicklungsingenieure werden bei der frühzeitigen Identifikation kritischer Elemente unterstützt,
die im Fall von Änderungen einen großen
Einfluss auf das Gesamtsystem haben. Die
Abhängigkeiten der Systembestandteile werden abgebildet und die kritischen
Elemente farbig hervorgehoben (Bild 5).
Hierdurch lassen sich frühzeitig Maßnahmen festlegen, um die Auswirkungen der
Änderungen zu reduzieren. Umgesetzt
wurde die Bewertungsmethode mit dem
Softwarewerkzeug Loomeo. Schnittstellen
zum Mechatronic Modeller ermöglichen
die direkte Verwendung der erstellten
Modelle des zu entwickelnden Produkts
und somit eine automatisierte Bewertung
der Robustheit des Produktkonzepts.
Weiterführende
Informationen
Die Projektergebnisse werden in einem
Fachbuch veröffentlicht: Produkte und
Produktionssysteme
integrativ konzipieren – Modellbildung
und Analyse in der
frühen Phase der
Produktentstehung
(Carl Hanser Verlag).
Bild 4: Vergleich der
zu erwartenden Herstellkosten alternativer Produktionssystemkonzepte.
Die Herstellkosten
werden hierfür in Abhängigkeit von Varianten- und Stückzahl
berechnet.
Weitere Informationen und
Forschungsergebnisse sind
über das Internet-Fachportal
www.transmechatronic.de verfügbar.
3/2012
D
S
Der Kongress von
Stuttgart
KOMPLEXE
HERAUSFORDERUNGEN
MEISTERN
��. AUTOMOBIL FORUM ��
Forum am Schlosspark,
Ludwigsburg
��. und ��. Mai ��
Bild 5 : Identifikation kritischer Systembestandteile am Beispiel eines Elektrofahrrads (Pedelec).
Mit der Software Loomeo werden die im Fall von Änderungen kritischen Systembestandteile
identifiziert und visualisiert. Kritische Elemente werden rot, unkritische grün dargestellt.
Die virtuelle Synchronisation bezeichnet
die Abstimmung der einzelnen Bestandteile des Instrumentariums durch die
Umsetzung der entwickelten Methoden
in IT-Werkzeuge sowie die Integration
der IT-Werkzeuge in eine moderne, auf
serviceorientierten Architekturen (SOA)
basierende IKT-Architektur. Für die Integration in eine moderne IT-Architektur wurde eine Referenz-IT-Systemlandschaft aufgesetzt, die die üblicherweise
in der Produktentstehung eingesetzten
Softwaretools enthält (etwa Microsoft
Office, ERP usw.). Dies stellt sicher, dass
sich das entwickelte Instrumentarium
nahtlos in die gängige UnternehmensIT integrieren lässt.
Anwendung in der Praxis
Das Instrumentarium entstand im Zusammenhang mit der Durchführung
von vier Produktinnovationen, die
eine Vorreiterrolle bei der Entwicklung
und Anwendung des Instrumentariums gespielt haben. Die Erarbeitung
innovativer Produktkonzepte bei vier
Industriepartnern lieferte die Anforderungen, Einsatz- und Evaluationsmöglichkeiten für das Instrumentarium.
Bei den Unternehmen handelt es sich
um mittelständische Zulieferer und
größere Systemzulieferer der Automo-
Beteiligte Partner
des VireS-Projekts
• Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn, Prof. Dr.-Ing. J. Gausemeier
• wbk Institut für Produktionstechnik,
Karlsruher Institut für Technologie,
Prof. Dr.-Ing. G. Lanza
• Lehrstuhl für Produktentwicklung,
Technische Universität München,
Prof. Dr.-Ing. U. Lindemann
• Behr GmbH & Co. KG
• BizT@lk AG
• itemis AG
• Océ Printing Systems GmbH
• Seuffer GmbH & Co. KG
• UNITY AG
• Wincor Nixdorf International GmbH
bilindustrie sowie Maschinen- und Gerätehersteller.
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung
(BMBF) innerhalb des Rahmenkonzeptes
„Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projektträger
to
Karlsruhe (PTKA) betreut.
Rinje Brandis ist Teamleiter
in der Fachgruppe Produktentstehung am Heinz Nixdorf
Institut der Universität Paderborn.
Um im automobilen Wettbewerb bestehen zu können, ist globales Agieren unerlässlich. Nachhaltiges Wachstum kann
nur durch eine langfristige globale Produktstrategie generiert werden. Mit der
Anzahl der potenziellen Käufer aus verschiedenen Regionen, die unterschiedliche
Ansprüche an ein Fahrzeug haben, wächst
auch die Komplexität – sowohl in der Fertigung als auch in der Produktplanung.
Top-Entscheider gewähren Einblicke in
die erfolgsversprechenden Strategien der
Automobil-Branche.
cherFrühbu
Aktion et
sspak
Busine
hen
azubuc is
d
s
i
t
a
r
b
g
eldung
bei Anm il 2012
16. Apr
ANMELDUNG
www.automobil-forum.de
Für Rückfragen: Tina Drexler
Tel.: ��/��-�� oder
[email protected]
��
24
Im Fokus
Mechatronik
N achb i ldung e i nes G r e i fp r ozesses m i t e i nem mechan i schen H andmodell
Wie funktioniert Greifen?
V on P rof . D r . - I ng . A lfred R o ż ek und D irk N apart y
Die Hand gehört zu den wichtigsten Gliedmaßen des Menschen. Vor allem die Greif- und Haltefunktionen
werden im Alltag am häufigsten genutzt. Im Rahmen des aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds geförderten Projekts Forschungsassistenz an der Beuth Hochschule für Technik Berlin wurden Lösungen erarbeitet,
um den Greifprozess mit einem mechanischen Handmodell nachbilden zu können.
F
ür die Merkmalserkennung bei einem
Greifvorgang eines Handmodells wurde an der Beuth Hochschule für Technik Berlin ein künstliches neuronales Netz
entwickelt. Technisch realisiert hat man
das Ganze mit LabVIEW für Single-Coreund Multi-Core-Prozessoren, sowie mit
dem LabVIEW-FPGA-Modul für die NI-RIOPlattform.
Dazu wurde ein Bildverarbeitungsalgorithmus geschaffen, der zum „visuellen
Erfassen“ der Greifszene genutzt werden
kann – ein Verfahren, das als Bericht mit
dem Titel „Gestengesteuerte LabVIEW-Bedienung“ veröffentlicht wurde [2]. Im weiteren Verlauf des Greifvorgangs werden
die Signale der an dem Handmodell befindlichen taktilen Sensoren mittels neuronaler Netzstrukturen mit LabVIEW ausgewertet. In Bild 1 ist der schematische
Zusammenhang der beteiligten Komponenten dargestellt.
Das biologische Vorbild
Wie funktioniert Greifen? Zuerst sorgt ein
visuelles Erfassen der Szene für eine grobe Vorpositionierung. Feinreguliert wird
anschließend durch das vom Tastsinn erfasste Kontaktkraftprofil. Diesen Vorgang
bezeichnet man als reaktives Greifen. Die
taktile Rückkopplung ermöglicht ein „zerstörungsfreies“ Greifen [4].
Bild 1: Schematische Darstellung des
Greifprozesses.
Bilder: National Instruments
3/2012
Der Informationsfluss vom Tastsinn (Sensor) zur Informationsverarbeitung im Gehirn wird durch Neuronen geleitet. Im
Gehirn erfolgt die Merkmalserkennung
mittels neuronaler Netzstrukturen.
Neuronale Netze bilden die Struktur
und Informationsarchitektur von Gehirn
und Nervensystem des Menschen. Die
Neuronen sind in der Art eines Netzes miteinander verknüpft. Im Gehirn werden die
Informationen mit geringer Geschwindigkeit verarbeitet, aber mit einer hochgradig
parallelen Struktur der Neuronen [3] [6].
Die „Schaltungstechnik“ von Neuronen
kennt üblicherweise mehrere Eingangssowie eine Ausgangsverbindung. Wenn
die Summe der Eingangsreize einen gewissen Schwellenwert überschreitet, „feuert“ das Neuron. Verbunden sind die Neuronen untereinander von den Synapsen
zu den Dendriten. Die Entfernung vom
Soma, an der die Synapsen an den Dendriten ankoppeln, hat einen Einfluss auf das
Summationsergebnis und wird als Bias
bezeichnet.
Übertragen wurde die Funktionsweise
eines natürlichen Neurons auf ein technisches Modell durch McCulloch und Pitts
(1943). Ihr Modell basiert auf einfachen
logischen und arithmetischen Operationen [3].
Eine Struktur zur technischen Realisierung von neuronalen Netzen ist ein FeedForward-Netz. Dabei werden die Informationen nacheinander von der Eingangs- bis
zur Ausgangsschicht verarbeitet.
Wie beim biologischen Vorbild müssen
auch technische neuronale Netze lernen.
Dabei wird dem Netz eine Anzahl von Trainingsdaten übergeben, die sowohl die
Eingangswerte als auch die entsprechend
Im Fokus
Mechatronik
erwarteten Ausgangswerte enthalten.
Das Lernen wird dann durch Anpassen
der Wichtungen (weights) und Bias-Werte
der einzelnen Neuronen initiiert.
Sensoren, die den Fähigkeiten des
menschlichen Tastsinns entsprechen, bezeichnet man als taktile Sensoren (lat.
tactilis = berührend). Um Oberflächenstrukturen von Gegenständen vollständig
erfassen zu können, ist es erforderlich, das
Kontaktkraftprofil zu ermitteln. Dafür hat
sich eine Anordnung in Form einer regelmäßigen Matrix als besonders geeignet
erwiesen.
Für die Simulation eines taktilen Sensors wurde eine Vierer-Tasten-Matrix als
Modell verwendet. Angesteuert und ausgewertet wird das Tastenfeld durch einen
Mikrocontroller (siehe Bild 2).
Nach der Eingabe über vier verschiedene Tasten erfolgt die Merkmalserkennung durch ein trainiertes künstliches
neuronales Netz mit LabVIEW im Rechner. Es sollen die Kombinationen „Reihe“,
„Spalte“ und „Vierer-Block“ unterschieden
werden.
Bild 2: Vierer-Tasten-Matrix mit Mikrocon
troller.
Simulator „MemBrain“
MemBrain ist ein leistungsstarker grafischer Neuronale-Netze-Editor und -Simulator. Mit diesem Simulator wurden die
Wichtungsfaktoren und die Bias-Werte
der einzelnen Neuronen durch das überwachte Lernverfahren ermittelt. Für die
ersten Versuche wurde ein Feed-ForwardNetz gewählt. Der Lernerfolg ist stark von
den zufällig gewählten Anfangswerten
abhängig. Der „Netzwerk-Fehler“ repräsentiert den Lernerfolg; wenn sich dieser
Wert 0 nähert, ist der Lernvorgang erfolgreich abgeschlossen [1].
Realisierung in LabVIEW 2010
Für die Implementierung wurde mit LabVIEW eine Programmiersprache gewählt,
die man sowohl für den PC-Einsatz als
auch für einen Einsatz in digitaler Hardware, beispielsweise FPGA, nutzen kann.
Die oben beschriebene Struktur des
neuronalen Netzes mit den 16 Eingängen
(Eingangs-Array) wurde in LabVIEW übertragen. Ebenso werden die Wichtungsfaktoren und die Bias-Werte eingelesen, die
mit dem Simulator MemBrain ermittelt
wurden (siehe Simulator „MemBrain“). Im
mittleren Bereich kann man die verdeckten Neuronen erkennen. Die Ausgangsneuronen befinden sich auf der rechten
Seite (siehe Bild 3).
Die unterschiedlichen Farben repräsentieren unterschiedliche Datentypen.
So stellt die orangene Farbe den Datentyp DOUBLE (Gleitkommazahl nach IEEE
754) dar.
Die Sub-VIs „SUB-Neuron-Sigmoid_7-3.
vi“ werden ablaufinvariant (reentrant) mit
der Option „Kopie für jede Instanz vorbelegen“ ausgeführt. Damit kann die Abarbeitung beschleunigt werden, da so der
Code „quasi-parallel“ ausführbar ist.
Bild 3: Neuronale Netzstruktur in LabVIEW.
System
Ausführungszeit (ms)
max. Jitter (ms)
Single-Core PC
0,0137593
0,001981
Multi-Core PC
0,0180073
0,000573
FPGA
0,0021408
0
Tabelle 1: Benchmark.
Realisierung in LabVIEW FPGA 2010
Ein Field Programmable Gate Array
(FPGA) ist ein vom Anwender konfigurierbarer Hardware-Baustein, der die Funktionen parallel abarbeiten kann. Dadurch
lassen sich die Strukturen des menschlichen Gehirns in diese Technik übertragen. Die Programmstruktur, die auf dem
PC entwickelt wurde, kann für die Implementierung in einen FPGA übernommen
werden. Allerdings steht in dem LabVIEW-FPGA-Modul nur ein eingeschränkter Funktionsumfang zur Verfügung.
Bei der Übertragung des Block-Diagramm-Codes von LabVIEW zu LabVIEW
FPGA sind folgende Hinweise zu beachten, um nur die benötigten Ressourcen
des FPGAs zu nutzen [5]:
Es steht nur das Fixed-Point-Datenformat zur Verfügung (Umwandlung von
Double-Typ > Fixed-Point; nur mit der
benötigten Genauigkeit: Weights ± 24,10
[24 Bit Datentyp mit 10 Bit Integeranteil];
Bias ± 16,6)
Die Sub-VIs „SUB-Neuron-Sigmoid.vi“
können nicht reentrant ausgeführt werden.
Benchmark-Vergleich
Für den Benchmark hat das neuronale
Netz VI 100 000 Iterationen durchlaufen.
Pro Benchmark wurden 100 Durchläufe
gestartet. Es wurden jeweils ein Mittelwert der Ausführungszeit und der maximale Jitter ermittelt. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 1 dargestellt:
Benchmark-Vergleich, mit folgenden Systemen durchgeführt:
Multi-Core: PC mit Windows 7 Professional SP1 mit LabVIEW 2010
SP1; Intel Core i7 CPU 920@2,67 GHz
(max. 2,8 GHz)
Single-Core: Windows Virtual PC mit
XP SP3 mit LabVIEW 2010 SP1;
Intel Core i7 CPU 920@2,67 GHz
(max. 2,93 GHz)
FPGA: NI-cRIO-9104 mit Virtex-II FPGA
Mit der leistungsfähigen LabVIEW-Programmierumgebung wurde eine neuronale Netzstruktur zur Merkmalserkennung
implementiert. Der auf einem PC-System
entworfene Programmcode konnte mit
wenigen Änderungen auch auf einem
bw
FPGA ausgeführt werden.
Literaturhinweise
[1] Jetter, T. (2010): MemBrain Neuronale Netze Editor
und Simulator; Version 03.08.00.00 vom 27. März
2011, http://www.membrain-nn.de/index.htm
[30.06.2011]
[2] Rożek, A.; Kantharia, M.; Naparty, D. (2010): Gestengesteuerte LabVIEW Bedienung, in: Jamal, R.;
Heinze, R. (Hrsg.): Virtuelle Instrumente in der Praxis 2010, VDE Verlag GmbH, S. 552-556
[3] Schöneburg, E.; Hansen, N.; Gawelcyk, A. (1990):
Neuronale Netzwerke, Markt & Technik Verlag
[4] Weiß, K.(2006): Ein ortsauflösendes taktiles Sensorsystem für Mehrfinger-Greifer, Logos Verlag
[5] Zwick, W. (2010): LabVIEW FPGA Under The Hood,
in: Jamal, R.; Heinze, R. (Hrsg.): Virtuelle Instrumente in der Praxis 2010, VDE Verlag GmbH, S. 300-305
[6] Wikipedia : Neuronales Netz,
http://de.wikipedia.org/wiki/Neuronale_Netze
[30.06.2011]
3/2012
25
26
Hardware & Peripherie
Publireportage: Webfähige Drucklösungen
Ü be r all Z ug r i ff auf P läne fü r A r ch i tekten , K onst r ukteu r e . . .
Einfacherer Workflow mit
kinderleichten Funktionen
Sind Sie ein vielbeschäftigter Architekt, Konstrukteur oder Projektleiter eines Bauunternehmens, bei dem
der reibungslose Betriebsablauf und die Kommunikation von der technischen Infrastruktur abhängen? Und
wie reibungslos funktioniert diese Infrastruktur?
V
ermutlich ist man zu der Überzeugung gekommen, dass auch die
beste Technologie manchmal Unterbrechungen bei den normalen Arbeitsprozessen verursacht. Einige dieser
Unterbrechungen können die zentralen
Kreativphasen von Projekten beeinträchtigen, wenn die Kommunikation kritisch
ist und die sofortige Verfügbarkeit der
aktuellen Pläne den Unterschied zwischen Projektfortschritt und Däumchen
drehen ausmacht. Viele dieser Probleme
können gelöst werden, wenn die Software HP ePrint & Share und webfähige
Drucker zum Einsatz kommen wie der HP
Designjet T2300 eMFP. Damit lassen sich
Arbeitsunterbrechungen verhindern und
3/2012
der Workflow reibungsloser und effizienter gestalten, ohne dass die Mitarbeiter
ihre Arbeitsweise umstellen müssen.
Was haben Architekten,
Konstrukteure und
Bauunternehmen gemeinsam?
1. Arbeit mit Papierplänen
2. Oft Arbeit fern von der Zentrale
3.Senden und Empfangen von Änderungen an Plänen und Blaupausen ist
schwierig und langwierig
4.Digitalisierung von Papierplänen ist
kompliziert und zeitaufwendig
5.Drucker, die vor Ort Dokumente im
Format A0 ausgeben können, sind
nur selten verfügbar
6.Das Anschließen der Kabel und das
Installieren der Treiber für die Verbindung zum Drucker kostet Zeit
7.Das Abrufen neuer Pläne oder das
Genehmigen von Änderungen in der
Zentrale oder vor Ort kann zu Projektverzögerungen führen
8.Es ist schwierig sicherzustellen, dass
alle Betroffenen die aktuellen Pläne
gesehen haben
9.Das Erzeugen einer PDF-Datei eines
großen Plans ist zeitraubend
10. Arbeiten unter ständigem Zeitdruck,
um Termine einzuhalten
Wenn nur einige der genannten Punkte
zutreffen, lässt sich der Workflow optimieren und neue Arbeitsweisen können
eingeführt werden, die die herkömmlichen Prozesse nicht verändern, sondern
beschleunigen. Es ist einfacher und preiswerter, als es scheint (1) und es ergeben
sich viele neue Möglichkeiten, wovon
alle an dem Projekt Beteiligten profitieren können.
Publireportage: Webfähige Drucklösungen
Stellt man sich vor...
Papierskizzen, Entwürfe, Pläne und Blaupausen sind ganz einfach in Digitaldateien inklusive PDF- oder TIF-Dateien
umwandelbar; es ist sogar eine Umwandlung in vektorisierte AutoCAD-PLT-Dateien möglich. Nach dem Digitalisieren können diese Dateien in Minutenschnelle
mit wenigen Mausklicks anderen Benutzern zugänglich gemacht werden.
Zusätzlich zum schnellen GroßformatScannen ist das Kopieren von Plänen
möglich, wodurch die aktuellsten Entwürfe für die Weiterentwicklung oder
für die Arbeit im Büro beziehungsweise
vor Ort zur Verfügung stehen. Die Möglichkeit des Scannens und Weitergebens
von Plänen verleiht dem Prozess Effizienz
und Einfachheit für alle Beteiligten.
Übersichtliche, aktuelle Dateien erreichen die Entscheidungsträger überall
und ermöglichen schnellere Reaktionen
und weniger Verzögerungen vor Ort. Dateien können in einer „Cloud“-Bibliothek
gespeichert werden, und im Gegensatz
zur Verbreitung per FTP ist es auch nachvollziehbar, ob die Personen, die die neuen Dateien zur Kenntnis nehmen sollen,
dies getan haben.
Wie oft werden externe Standorte besucht oder Besucher kommen mit einem
Plan auf dem Notebook? Das theoretisch
einfache Anschließen des Notebooks an
den Drucker für die Ausgabe kann sehr
aufwendig und schwierig werden, jedoch gestaltet sich dieses mit der neuen HP Technologie relativ einfach. Über
ein Standard-USB-Kabel lassen sich die
Notebooks direkt an den treiberlosen
Drucker anschließen oder es können Dateien direkt von einem USB-Stick geladen
werden, was Kabel komplett überflüssig
macht.
Professionell und
einfach zu handhaben
Es gibt zwar viele Lösungen für den gemeinsamen Dateizugriff, aber es kann
schwer bis unmöglich sein, festzustellen, ob die Betreffenden die Dateien zur
Kenntnis genommen haben oder auch
nur von ihnen wissen.
Beim Hochladen auf einen FTPServer
ist etwa eine unabhängige Bestätigung
erforderlich, dass die Daten empfangen
und gelesen wurden. Ein System, das sicherstellt, dass eine neue Datei abgerufen und geöffnet wurde, bietet eine zusätzliche Sicherheit, dass alle Beteiligten
Systemvoraussetzungen für die Anwendung von HP ePrint & Share
Komponente
Voraussetzung
Computer-Hardware
Eine einfache Hardware-Konfiguration, unter der Sie
das Betriebssystem und Anwendungen (AutoCAD,
MS Office) ausführen können, reicht aus. Zusätzliche CPU-Leistung und zusätzlicher RAM sind nicht
erforderlich.
Betriebssystem
•M
icrosoft Windows XP (32-Bit) mit Service Pack 3
•M
icrosoft Windows Vista (32- oder 64-Bit*) mit
Service Pack 2
•M
icrosoft Windows 7 (32- oder 64-Bit*) mit den
aktuellen Windows-Updates
Microsoft .NET Framework
.NET Framework 2.0 oder eine höhere Version muss
vorhanden sein, bevor Sie HP ePrint & Share installieren.
Während der Installation wird automatisch auf .NET
Framework 3.5 mit Service Pack 1 aktualisiert.
Empfohlene Webbrowser
•M
icrosoft Internet Explorer 7 oder 8
•M
ozilla Firefox 3.6 oder höher
•G
oogle Chrome 5.x oder höher
•A
ndere Browser sind möglicherweise kompatibel
AutoCAD und
AutoCAD Architecture
(sofern verwendet)
•A
utoCAD 2007, 2008, 2009 mit Adobe PDF-Treiber
•A
utoCAD 2010, 2011, 2012 mit Adobe PDF-Treiber
•A
utoCAD 2010, 2011, 2012 mit AutoCAD DWGtoPDF
Adobe Acrobat (optional für Adobe Acrobat 8.x oder höher
AutoCAD 2010, 2011, 2012)
Microsoft Office
(sofern verwendet)
•M
icrosoft Office 2007 oder 2010 **
•M
icrosoft Office 2007 Add-In: Microsoft – Speichern
als PDF und Microsoft – Speichern als XPS (kostenloser Download)
* Das Plug-in für das Kontextmenü in Windows Explorer funktioniert nur bei 32-Bit-Versionen von Windows.
** Microsoft Outlook 2010 wird derzeit nicht unterstützt und das Microsoft-Excel-2010-Plug-in funktioniert
nur bei den 32-Bit-Versionen von Microsoft Office.
dieselbe Version benutzen. Architekten,
Konstrukteure und Bauunternehmen arbeiten an komplexen, unternehmenskritischen und hochgradig kostenintensiven Projekten mit engen Terminen, bei
denen Verzögerungen nicht nur teuer
sind, sondern Auswirkungen weit über
das Einzelprojekt hinaus haben können.
Funktionalität, Zuverlässigkeit und ein
gutes Preis-/Leistungsverhältnis sind
wichtige Faktoren bei der Auswahl neuer
Hard- und Software.
Mit HP ePrint & Share und HP-Designjet-Druckern verfügen Sie über eine In
frastruktur, die speziell für Ihre Anforderungen und mit einem Verständnis für
Ihre Arbeitsweise entwickelt wurde – mit
einem beispielhaften Support und einem Ruf für hervorragendes technisches
Know-how.
Architekten, Konstrukteure und Bauunternehmen haben also durch den Zugriff
auf die Cloud eine zuverlässige, einfache
Möglichkeit zum Scannen, Kopieren und
Weitergeben von Entwürfen, Plänen und
Blaupausen. Ihre Arbeit kann in gewohn-
ter Weise, aber unterbrechungsfreier,
mobiler und besser integriert ausgeführt
werden – unter Vermeidung von Verzögerungen und Problemen.
Um jedoch HP ePrint & Share verwenden
zu können, wird ein HP ePrint & ShareBenutzerkonto benötigt, um Inhalte in
die genutzte Bibliothek hochzuladen.
Auf diese Weise werden die Nutzer identifiziert, und es ist gewährleistet, dass
die Dokumente sicher gespeichert werden. Die Einrichtung eines Kontos kostet
nichts und nimmt nur wenige Minuten
in Anspruch. Sobald das Konto angelegt
wurde, stehen 5 GByte Speicherplatz zur
Verfügung, sodass Dokumente hochgeladen und für Teammitglieder freigegeben werden können.
Ein weiterer Vorteil, der mit einem
internetbasierten Drucker genutzt werden kann, besteht darin, dass jeder der
registrierten Benutzer auf seine eigenen
Dokumente über den Touchscreen des
Druckers zugreifen kann. Weitere Informationen finden Sie unter www.hp.com/
bw
go/eprintandshare.
3/2012
27
Großformatdrucker O c é P lot W ave 9 0 0 löst O c é T D S 8 6 0 ab
Erfolgreicher Nachfolger
Bereits vor der offiziellen Vorstellung am 8. Februar 2012 im niederländischen Venlo wurde sie schon erfolgreich platziert: Die neue Océ PlotWave 900 setzt die Erfolgsgeschichte von Océ auf dem Markt des hochvolumigen Schwarzweißdrucks technischer Dokumentationen fort. Der Nachfolger der TDS860 zeichnet sich
durch viele neue Funktionalitäten, Optimierungen und eine gesteigerte ökonomische Flexibilität aus.
Z
ur Vorbereitung der Markteinführung
der Océ PlotWave 900 hat die OcéDeutschland GmbH internationale
Kundenstudien begleitet. „Der Customer
Trial hat gezeigt, dass das neue System
hervorragend angenommen wird“, sagt
Thomas Haep, Geschäftsbereichsleiter
Wide Format Printing Océ-Deutschland
GmbH. „Bis heute konnten wir sechs Océ
PlotWave 900 verkaufen, vier davon sind
bereits installiert und laufen zur vollsten
Zufriedenheit der Kunden.“ Zu den Pilotanwendern gehören Unternehmen des
Baugewerbes sowie des Maschinen- und
Anlagenbaus.
Die weltweit erste Océ PlotWave 900
ist bei Sebastian Wochner im Einsatz. Das
Unternehmen mit Stammsitz in Dormettingen zählt zu den führenden deutschen
Anbietern komplexer Bauleistungen. 300
Mitarbeiter produzieren an vier Standorten modernste Betonfertigteile, Bauwerke, Baustoffe für Haus und Garten sowie
Outdoor-Möbel – für gewerbliche und
industrielle Investoren, Bauträger, die öffentliche Hand und private Bauherren.
Die WOCHNER-Gruppe verfügt über
ein eigenes Ingenieur- und Architekturbüro sowie eine eigene Bauleitung und
3/2012
Projektsteuerung und legt Wert auf detailgetreue Planung. Das ideale Umfeld
also für ein leistungsstarkes Großformatsystem wie die Océ PlotWave 900: Bei
WOCHNER kommt es auf Geschwindigkeit und Materialflexibilität ebenso an
wie auf die Druckqualität. Hier kann die
Océ PlotWave 900 als Sechsrollensystem
mit neuem 600-dpi-Druckkopf und optimiertem Interface besonders punkten.
Das System für den hochvolumigen
Schwarzweißdruck technischer Dokumentationen bis DIN A0 beziehungsweise 36 Zoll ist ein wichtiger Baustein im
Océ-Produktportfolio für den Großformatdruck. Thomas Haep: „Mit den neuen
Funktionalitäten und Optimierungen der
Océ PlotWave 900 können Druckdienstleister nun auch problemlos höchste Auflagen produzieren, um die Marktanforderungen zu erfüllen und jeden Auftrag
zuverlässig abzuwickeln.“
Herauszuhebende Features der Océ
PlotWave 900 sind die verbesserte Druckqualität mit neuem 600-dpi-Druckkopf
und einstellbarer Belichtungsintensität
sowie die höhere Benutzerfreundlichkeit
mit Online-Interface, Signallampe, größeren Tonerflaschen und zweitem Offline-Schalter.
Bei der Entwicklung der Océ PlotWave
900 konnte das Unternehmen von seiner
langen Erfahrung im hochvolumigen Druck profitieren. Das Drucksystem produziert bis zu zehn Drucke
im DIN-A0-Format pro Minute, auch bei gemischten
Druckläufen, sodass Druckdienstleister selbst engste Termine einhalten können. Der kurze Papierweg
der Océ-Copy-Press-Technologie senkt
den Wartungsaufwand und erhöht die
Betriebsbereitschaft, da Papierstaus entfallen. Über sechs Papierrollen können
Anwender auf Material unterschiedlicher
Größe bei gleichbleibender Geschwindigkeit drucken. Die automatische Rollenumschaltung ermöglicht dabei einen
ununterbrochenen Druck. Mit der optionalen und voll integrierten Falteinheit
lässt sich der Zeitaufwand durch eine optimale Automatisierung weiter senken.
Das produktive System wurde für eine
lange Lebensdauer mit einem Druckvolumen von vielen Millionen Metern entwickelt und eignet sich dadurch für den
Einsatz in hochvolumigen Umfeldern.
Auf Basis der Océ-Kerntechnologien ist
es möglich, auf jeden Kundenwunsch flexibel reagieren zu können und somit die
Investitionskosten variabel zu halten.
Die Océ PlotWave 900 wird von intelligenten Druckmanagement-Anwendungen aus der Océ Repro Desk Suite unterstützt, die einen reibungslosen und
effizienten Ablauf vereinfachen. Über
eine webbasierte Schnittstelle können
Anwender Druckaufträge flexibel kon
trollieren. Komfortable Warnfunktionen
und das Nachfüllen von Toner während
der Produktion verhindern unnötige Unbw
terbrechungen.
Bilder: Océ
28
Markt
Digital Engineering-Marktplatz
KOMPAS-3D
Maximilianstraße 11-15, 80539 München
Tel.: +49-(0)89-216 82 35
www.ascon.net / [email protected]
KOMPAS-3D, die preisgekrönte Lösung für Mechanik-CAD von ASCON, bietet die effektive Entwicklung von Industrieprodukten, die Konstruktion und
die Erstellung der Dokumentation für einen angemessenen Preis.
KOMPAS-3D vereinigt in sich alle Grundfunktionen für die professionelle,
parametrische 3D-Modellierung, die Möglichkeiten der 2D-Zeichnungserstellung und des Entwurfs, spezielle Applikationen für die Oberflächenmodellierung, das Photorendering, für die Bewegungssimulation, für die
dynamische und kinematische Analyse, den Export und den Import aus
anderen CAD/AEC/PLM-Lösungen. KOMPAS ist eine kosteneffektive Lösung.
Sie bietet professionelle Funktionalität, die Handhabung großer Baugruppen, einfache Erlernbarkeit, schnellen technischen Support und, was das
Wichtigste ist, – sie schont das Budget. Mit KOMPAS-3D verschwenden Sie
keine Ressourcen und zahlen nur den Effektivwert! Laden Sie die kostenlose
Version von KOMPAS-3D von www.ascon.net/de herunter.
SolidLine AG
Am Eichelgarten 1
65396 Walluf
Tel.: +49 6123 9950-0
Ein Unternehmen der Bechtle Gruppe Fax: +49 6123 73031
Internet: www.solidline.de
Ganzheitlich und transparent - mit innovativen SolidWorks Lösungen!
SolidLine bietet individuell zugeschnittene Lösungen für konstruktionsnahe
Branchen. Wir unterstützen den gesamten Produktentwicklungsprozess
vom ersten Entwurf bis zur Fertigung und liefern alle Komponenten für eine
lückenlose Prozesskette.
Mit unseren Lösungen bringen Sie Ihre Produkte schneller zur Marktreife
und profitieren von höherer Qualität und optimierten Prozessen. Wir setzen
auf langfristige, partnerschaftliche Kundenbeziehungen.
InterCAM-Deutschland GmbH
Am Vorderflöß 24a
33175 Bad Lippspringe
Tel.: 0 52 52 / 98 999 0
Internet: www.mastercam.de
Mastercam: Perfektion für schnelles, effizientes und produktives Arbeiten!
Die InterCAM-Deutschland GmbH ist der deutsche Distributor von Mastercam,
der leistungsstarken CAD/CAM-Lösung des US-amerikanischen Herstellers
CNC Software. Mastercam bietet Fräsen in 2 bis 5 Achsen, Drehen, Drahten,
künstlerische Reliefbearbeitung, 2D- und 3D-Design, Flächen- und Solidmodeling und somit alles für den Werkzeug-, Formen- und Maschinenbau
sowie für die Holz-, Stein- und Kunststoffbearbeitung. Der Vertrieb erfolgt
über ein Netz qualifizierter Partner, die ihren Kunden von kompetenter
Beratung über Hilfestellung bei Installation und Inbetriebnahme des CAD/
CAM-Systems hinaus mit umfangreichen Schulungsangeboten zur Seite
stehen. Mit aktuell über 157.000 Installationen ist Mastercam das weltweit
meisteingesetzte System auf dem Markt PC-basierter CAM-Software.
Camtek GmbH
CAD/CAM-Systeme
Werkstraße 24
71384 Weinstadt
Tel.: 071 51 / 97 92-02
Internet: www.Camtek.de
CAD/CAM-System OPTICAM
Drahterodiersystem integriert in SolidWorks
CAD/CAM-System PEPS Version 7.0
PEPS Bearbeitungsmodule:
2,5 D Fräsen, 3 D Fräsen, 5 Achsen simultan Fräsen,
Drahterodieren, 2-50 Achsen Drehen,
6 Achsen 3D simultan Laser- und Wasserstrahlschneiden, DNC-Systeme,
Direktschnittstellen zu allen gängigen CAD-Systemen und eine Auftragsund Programmverwaltung inklusive Anbindung an SAP-und ERP-Systeme.
DeltaCAD
PTRO, Rue les rives de l‘Oise
F-60280 Venette
Tel.: +33 (0)3 44 90 78 40
Internet: www.gpure.net
DeltaCAD ist ein Anbieter für CAD, PLM, CAE und Workflow Strategien im
Ingenieursbereich.
GPure ist die optimale Lösung, um DMU-Modelle (Digital Mockup) für ProjektAbläufe, Konzept-Überprüfung, Bewerbungsanfragen, 3D Dokumentation,
CAE und Web-Visualisierungen anzupassen.
GPure kann sehr große DMUs für den Schiffsbau, Anlagen-Design, Luftfahrt-,
Eisenbahn- und Automobil-Industrie händeln. Dank der AutomatisierungsMaschine reduziert es die DMU-Adaptierungskosten wesentlich und sichert
die Reproduzierbarkeit.
Durch die zahlreichen anwendbaren CAD- und Visualisierungs-Import/
Export-Formate und durch die Integrations-Features kann GPure in vielen
PLM/CAD-Systemen genutzt werden.
TAROX Systems & Services GmbH
Stellenbachstr. 49-51, 44536 Lünen
Tel: 0231/98980-300
Internet: www.tarox.de
Sie wollen auf allerhöchstem Niveau arbeiten und müssen immer erstklassige
Ergebnisse liefern?
TAROX Workstations werden nicht nur diesen Anforderungen gerecht,
sondern sind je nach Konfiguration in der Lage ein hohes Maß an 3DEffekten, Echtzeit-Animationen, 3D-Modellierungen oder architektonischen
Darstellungen zu generieren. Dem Anwender wird mit dem „Arbeitswerkzeug“ – TAROX Workstation – ermöglicht, diese Ergebnisse in einer möglichst
ruhigen Umgebung und schnell zu erzielen.
Der Grafik kommt hier eine besondere Rolle zu; daher setzt TAROX ausschließlich zertifizierte ATI FirePro oder NVIDIA® Quadro® Grafikkarten und
zugehörige Treiber ein. Diese sind für fast alle professionellen Anwendungen
verfügbar und garantieren eine durchgängig hohe Performance, womit eine
klare Abgrenzung zu herkömmlichen PC-Systemen geschaffen wird.
Lino GmbH
Erthalstraße 1, 55118 Mainz
Tel: +49 (0)6131 90 64 480
Internet: www.lino.de
invenio
Virtual Technologies GmbH
Schleißheimer Straße 373
80935 München
Tel.: 0176 / 11 89 92 01
Internet: www.invenio.net
Wir liefern die entscheidenden Schlüsseltechnologien der Zukunft!
Der innovative Produktkonfigurator Tacton Configurator erschließt Unternehmen gigantische Optimierungspotenziale in Konstruktion und Vertrieb.
Die Tacton Engine ist heute auf Pole Position und schlägt den Mitbewerb
bei den TCO um Faktor 2 bis 4. Lino ist seit 2008 zertifizierter Tacton Service
Partner.
Erfahren Sie mehr über die Produktkonfiguration mit Tacton Configurator
auf der Design Automation Konferenz am 14. Juni 2012 in Frankfurt.
www.design-automation.de
100% digitaler Prototyp (Digital Mockup)
Dienstleitung, Beratung und Software (Virtuelles Fahrzeug, geometrische
Absicherung, Montage, virtueller Service , Verkaufspräsentation, usw.)
Technologielieferant für Softwarehersteller (CAD, PDM, usw.).
Embedded Systems – AUTOSAR-Lösungen aus einer Hand
Individuelle Softwarelösungen auf Basis unseres AUTOSAR-konformen
Frameworks. Als Entwicklungsplattform für eigene Produkte, oder als OEMKomplettlösung (Hard- und Software) für Fahrzeugsteuergeräte.
6/201
02
9
3
29
30
Antriebstechnik
Vereinfachte Planung und Ersatzteilhaltung bei Transporteurantrieben D anfoss V L T F lex C oncept
Weniger Varianten
für einfachere Planung
V on H annes L eichtfried
Hohe Verfügbarkeit und Energieeffizienz, einheitliches Systemdesign bei zentralen und dezentralen Anlagekonzepten, reduzierte Lagerhaltung für Ersatzteile und niedrige Lebenszykluskosten – das sind Forderungen, die die Indus
trie heute an moderne Antriebssysteme stellt. Im ständig stärker werdenden
Wettbewerb suchen produzierende Unternehmen, aber auch Maschinen- und
Anlagenbauer immer neue Möglichkeiten, Kosten zu reduzieren, weniger Energie zu verbrauchen und daneben noch die Umweltverträglichkeit der Prozesse
und Anlagen zu verbessern.
D
ie elektrische Antriebstechnik ist
eine der Schlüsseltechnologien,
wenn es darum geht, den Energieverbrauch deutlich zu senken. Ihre Motorkonzepte – seien es Standard-, Getriebe-, Hocheffizienz- oder heute auch
in vielen Fällen Permanentmagnetmotoren (PM-Motoren) – tragen dazu bei, dieses Ziel zu erreichen. Ebenso unterstützt
die moderne Drehzahlregelung mit Frequenzumrichtern die Bemühungen, die
Wirtschaftlichkeit weiter zu optimieren
und die Kosten für Energie in den Anlagen zu senken.
Dies hat zur Folge, dass sich auf dem
Markt ein nahezu unüberschaubares Angebot an verschiedenen Motorherstellern und -typen, Frequenzumrichtern für
allgemeine und Spezialanwendungen
sowie Lösungen für zentrale und dezentrale Anlagenkonzepte etabliert hat. Für
nahezu jede Applikation benötigt der
Anwender jeweils andere Geräteserien.
Unterschiedliche Anforderungen
verlangen viele Varianten
Die einzelnen Industriebereiche benötigen
unterschiedliche Applikationslösungen.
Standardapplikationen erfordern andere
Gerätetypen und Serien wie beispielsweise Anlagen in der Nahrungs- und Geträn-
3/2012
ke-Industrie oder auch der chemischen
und pharmazeutischen Industrie, die aufgrund der geforderten Hygiene einen besonderen Schutz gegen Reinigungs- und
Desinfektionsmittel oder eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und
andere Verunreinigungen brauchen. Die
Anforderungen an die elektrischen Antriebe reichen vom trockenen Bereich über
Nassbereiche bis hin zu hygienekritischen
Bereichen, in denen teilweise sogar aseptische Bedingungen herrschen.
Letztlich führt dies in manchen Anlagen
zu bis zu 30 und mehr unterschiedlichen
Varianten oder Konzepten – teilweise sogar mit unterschiedlicher Bedienung, Inbetriebnahmeroutinen und -tools. Dies
bedeutet sowohl für die Konstrukteure,
den Anlagenbauer wie auch später den
Betreiber deutlich erhöhten Aufwand
aufgrund der Vielzahl von Planungsunterlagen, zugehöriger Dokumentation,
unterschiedlicher Bedienung und großen
Lagern für Baugruppen und Ersatzteile.
Dazu kommt die Notwendigkeit, auf die
unterschiedlichen Geräte zu schulen und
das gesamte Personal für einen sicheren
und effizienten Umgang mit den Geräten
fit zu halten.
Um diesen Aufwand zu verringern, sind
neue Lösungsansätze gefragt, die Kosten
und Aufwand drastisch reduzieren. Dabei
sollten sie aber sowohl dem Betreiber als
auch dem Maschinen- und Anlagenbauer die Flexibilität bieten, neueste Technologien einzusetzen, die Energieeffizienz
in den Anlagen zu erhöhen und nicht zuletzt auch Wartungs- und Servicekosten
durch Einsparungen beim Personal, aber
auch kürzere Stillstandszeiten zu erzielen. Denn nur so lässt sich die Verfügbarkeit der Anlagen weiter steigern und die
Wirtschaftlichkeit an die Marktbedingungen anpassen.
Das VLT FlexConcept
Genau hier setzt das VLT FlexConcept
von Danfoss an. Es bietet Anlagenbauern und Betreibern eine sehr große Flexibilität, was die Auswahl von Antriebskomponenten und Anlagenstrukturen
anbelangt. Gleichgültig, ob die Anlage
mit einem zentralen oder dezentralen
Antriebskonzept realisiert ist, ob die Antriebe im Trocken-, Nass- oder AseptikBereich zum Einsatz kommen: Das VLT
FlexConcept bietet Komponenten für
jeden Einsatzbereich. Durch gut ausgewählte Motor- und Getriebeabstufungen
und optimale Anpassung der Frequenzumrichter, durch die Kombination optimierter Bauteile sowie den Einsatz hoch-
Antriebstechnik
Vereinfachte Planung und Ersatzteilhaltung bei Transporteurantrieben
effizienter PM-Motore lassen sich selbst
in großen Anlagen alle Transporteurlösungen mit einigen wenigen Varianten
realisieren. Insgesamt sorgt die Auswahl
für einen Reduzierung der Varianten bei
Antrieben für Transporteure um bis zu
70 Prozent. Gerade in großen Anlagen ist
die starke Verminderung der Variantenvielfalt für die Ersatzteilhaltung vorteilhaft und senkt zusätzlich Aufwand und
Kosten im Vergleich zu derzeit gängigen
Lösungen. Zusätzlich vereinfacht sich
der Planungs-, Montage- und Installationsaufwand durch die identischen mechanischen Abmessungen. Mit dem VLT
FlexConcept erhalten Anlagenbauer und
Betreiber eine durchgängige Lösung.
Aufgrund nur einer Gehäuseausführung
des Motors und gleicher Bedienung aller Frequenzumrichter reduziert sich
der Aufwand bei der Erstellung der Planungsunterlagen, die Schulung der Mitarbeiter und die Lagerhaltung für Ersatzteile. Die Einhaltung aller aktuell gültigen
wie künftiger Standards im Blick auf die
neuen Effizienzklassen garantiert eine
hohe Investitionssicherheit. So erfüllen
die Produkte bereits heute die Anforderungen der MEPS ab 2017. Das Danfoss
FlexConcept erreicht einen Gesamtwirkungsgrad von 89 Prozent. Gemäß der
offenen Systemarchitektur des VLT FlexConcept können Anwender die Komponenten auch mit den vorhandenen Lösungen anderer Hersteller einfach und
sicher kombinieren, so dass jeder die
für ihn optimale Konfiguration auch bei
Retrofit-Projekten umsetzen kann. Hohe
Flexibilität bei optimaler Kostenstruktur
ist damit gegeben. Das Konzept setzt auf
eine Kostenoptimierung im Bereich der
Transporteurantriebe durch
• hohe Flexibilität
• hohen Wirkungsgrad
• Reduzierung der Variantenvielfalt
• ein intelligentes Bedienkonzept
Beim FCD 302 sorgen bis zu 10 LED
für eine schnelle Erkennbarkeit des
Status. Für weitergehende Programmierung und Konfiguration lässt
sich eine grafische Bedieneinheit mit
identischer Bedienung zu den Displays der FC-Serie anschließen.
Speziell für den Einsatz dezentraler
Technik in aseptischen und hygienekritischen Bereichen entwickelt und
optimiert: Die Kombination aus VLT
OneGearDrive und VLT Decentral Drive
FDC 302, die mittels der eingesetzten
Technik optimale Energieeffizienz bei
gleichzeitig höchster Widerstandsfähigkeit gegen Reinigungsmedien bieten.
Bei besonderen
Ansprüchen an die Hygiene
Insbesondere in Produktionsbereichen
für Lebensmittel und Getränke, aber auch
in Produktionsanlagen der Pharma- und
Kosmetikindustrie, sind Hygienevorschriften in sensiblen Bereichen besonders anspruchsvoll. Neben den gültigen Normen
und Richtlinien der EU müssen die Betreiber zunehmend die Regeln der European
Hygienic Engineering & Design Group
(EHEDG) berücksichtigen. Die EHEDG entwickelt Vorgaben und Richtlinien für einen umfassenden, vorbeugenden Schutz
der Lebensmittel und Produkte vor Kontamination mit Bakterien, Pilzen und Hefen
während der Verarbeitung. Das Ergebnis
lässt sich unter dem Begriff „Hygienisches
Design“ zusammenfassen. Die Verantwortung zur Implementierung und zum
Erreichen dieser Ziele liegt bei den Maschinenherstellern und Bedienern. Das
hygienische Design von Prozessausrüstung und -komponenten sollte daher auf
einer sinnvollen Kombination aus Prozesstechnik und Mechanik sowie mikrobiologischen Kenntnissen basieren.
Üblicherweise erfordern
beispielsweise Getränkeanlagen bis zu 30 verschiedene
Antriebslösungen innerhalb
einer Anlage. Das neue VLT
FlexConcept kann diese Variantenvielfalt um bis zu 70
Prozent senken, was die Kosten für Ersatzteillager, aber
auch für die Schulung von
Mitarbeitern durch ein durchgängiges Bedienkonzept
sowohl bei zentraler als auch
dezentraler Anlagenstruktur
senkt. Bilder: Danfoss
Bei der Entwicklung der Komponenten
des Danfoss VLT FlexConcept standen im
Falle der direkt in den Anlagen einzusetzenden Komponenten wie dem VLT OneGearDrive „Hygienic“ und dem VLT Decentral Drive FCD 302 von Anfang an hohe
Hygienestandards im Vordergrund, da die
Nachrüstung in vorhandenen Prozessanlagen zur Erfüllung von Hygieneanforderungen meist kostspielig ist und häufig
erfolglos verläuft. So sind beide Antriebskomponenten als einzige auf dem Markt
von der Technischen Universität München,
Weihenstephan, gemäß EHEDG (European
Hygienic Engineering & Design Group)
zertifiziert und resistent gegen alle gängigen Reinigungs- und Desinfektionsmittel im Bereich pH 2 bis 12. Der Anschluss
des Motors erfolgt mit einem bewährten
Edelstahlrundsteckersystem, das auch bei
Wartungsarbeiten den Austausch erleichtert. Aufgrund des Steckers reicht zum
Austausch ein Mechaniker, wo vorher ein
Elektriker zusätzlich benötigt wurde.
Offenes System bringt Vorteile
Das abgestimmte Gesamtkonzept bietet
eine sehr hohe Investitions- und Planungssicherheit. So sinkt durch die reduzierte Typenvielfalt des Gesamtsystems
die Lagerhaltung, vereinfacht sich die
Planung und Konstruktion von Anlagen,
und die einheitliche Bedienung reduziert
den Schulungsaufwand für Installation,
Inbetriebnahme und Bedienung. Daneben ist der Anwender weiterhin frei in
der Auswahl seines bevorzugten Lieferanten von Motor oder Umrichtertechnik, sofern er nicht auf das Gesamtkonzept VLT FlexConcept setzen will. r t
3/2012
31
32
Antriebstechnik
Servoantriebe S afet y - F unkt i onal i täten i n d i e A nt r i ebstechn i k i nteg r i e r t
Bedienerfreundliche
Sicherheit im Maschinenbau
V O N E lmar L ohkampff , Yaskawa , und E llen - C hristine R eiff , R edaktionsbüro S tutensee
Von den Bewegungen praktisch jeder im industriellen Umfeld eingesetzten Maschine gehen Gefahren für
das Bedien- und Wartungspersonal aus. Typische Situationen, die sichere Maschinenzustände erfordern,
sind die Inbetriebnahme, das Einrichten, die Störungsbehebung oder prinzipiell, wenn sich Menschen in der
Nähe des Produktionsprozesses aufhalten. Servoantriebe mit entsprechend zugelassenen und zertifizierten
Verstärkern vereinfachen dem Maschinenbauer das Einhalten der geltenden Sicherheitsbestimmungen. In
die Antriebstechnik integrierte Safety-Funktionalitäten sorgen für bestmöglichen Schutz der Mitarbeiter in
kritischen Situationen und entlasten obendrein noch die Steuerung.
Kompakte Portal-Schneidmaschine aus dem
Hause ESAB. Bei seinen Maschinen hat das
Unternehmen schon immer großen Wert auf
Personen- und Sachschutz gelegt und sieht
sich in der Branche als Vorreiter der „inte
grierten Safety-Technologie“.
Foto: ESAB
D
ie ESAB GmbH mit Stammsitz in Solingen und weltweit etwa 30 Produktionsstätten stellt Schweiß-Ausrüstungen und -Zusätze sowie Schneidanlagen
für nahezu jeden Schweiß- und Schneidprozess her und erreicht mit ihrem breiten Produktprogramm praktisch den gesamten Bereich der Stahl herstellenden
und verarbeitenden Industrie. Der Ge-
3/2012
schäftsbereich Schneidanlagen hat seinen Hauptsitz in Karben bei Frankfurt am
Main. Die Portalmaschinen mit verfahrbarer Brücke gibt es für Laser-, Autogen
und Plasma-Schneiden. Je nach Auslegung eignen sie sich für unterschiedlichste Bleche insbesondere aus den Bereichen Baustahl, Edelstahl und Aluminium.
Die Brennschneidmaschinen werden sehr
präzise auf die jeweiligen Anforderungen
abgestimmt; in der Regel legt ESAB anhand von Probenmaterial des Anwenders
sämtliche Schneidparameter fest, also das
passende Schneidverfahren ebenso wie
die Bearbeitungsgeschwindigkeit, den
Düsentyp, die Prozessgase usw.
Bei seinen Maschinen hat das Unternehmen schon immer großen Wert auf
Personen- und Sachschutz gelegt und
sieht sich in der Branche als Vorreiter der
„Integrierten Safety-Technologie“. Dazu
tragen auch die in den Brennschneidmaschinen eingesetzten Servoantriebe
bei. Hier arbeiten die Karbener schon seit
über zehn Jahren erfolgreich mit den Antriebsspezialisten aus dem Hause Yaskawa
zusammen, und das soll auch in Zukunft
so bleiben. Die Antriebslösungen haben
bis heute nicht nur in puncto Zuverlässigkeit und Langlebigkeit überzeugt, die
Antriebe der jüngsten Generation bieten
vielmehr durch ihre integrierten SafetyFunktionen ein Höchstmaß an Sicherheit,
Antriebstechnik
Servoantriebe ohne die Bedienerfreundlichkeit einzuschränken. Aufgrund der veränderten
Rahmenbedingungen durch die neue
Maschinenrichtlinie haben sich zwar die
sicherheitstechnischen Anforderungen
geändert, das Plus an Sicherheit soll aber
dem Maschinenanwender das Handling
nicht verkomplizieren. Gleichzeitig wird
die Steuerung von allen antriebsspezifischen Sicherheitsaufgaben entlastet,
denn die Yaskawa-Sigma-5-Antriebe haben alle Eigenschaften, die die einschlägigen Sicherheitsnomen fordern (Bild 3)
und wurden vom TÜV Süd entsprechend
zertifiziert.
33
Sigma-5-Baureihe bereits
standardmäßig an Bord. Die
Sicherheitsfunktionen SS1
und SLS lassen sich durch
eine Optionskarte integrieren. Letzteres trifft auch auf
SS2 zu (Safe Stop 2, sicherer Stopp mit Lageüberwa- Bild 3: Die Sigma-5-Servoverstärker sind vom TÜV Süd zertifiziert und erchung), was beispielswei- füllen die in der Tabelle angeführten Sicherheitsstandards. Bild: Yaskawa
se bei Pressen und Stanzen
unerlässlich ist. Das Werkzeug muss hier in Richtung der x- Achse und ein weiterer
im Fall der Fälle nicht nur sicher gestoppt, zum Verfahren des Schneidwerkzeugs in
sondern auch sicher in Position gehalten Richtung der y-Achse. Die verwendeten
werden, um Sach- oder Personenschä- Motoren müssen in der beschriebenen
den auszuschließen.
Anwendung bei kleinen BrennschneidWie man bei den maschinen jeweils 400 Watt Leistung lieBrennschneidmaschi- fern. Sie sind, um größere Massenträgnen ganz konkret von heitsmomente zu überwinden, jedoch
der integrierten Sicher- für eine Maximalleistung von 800 Watt
heitstechnik profitiert, ausgelegt. Prinzipiell sind für die Sigmazeigt am besten ein 5-Servoantriebe, aber auch andere LeisBeispiel (Bild 4): Wird tungsbereiche kein Problem; die komfür Einricht- oder War- plette Serie deckt Motorleistungen von
tungsarbeiten eine Si- 50 Watt bis 15 Kilowatt ab, so dass auch
cherheitstür geöffnet, die für große Brennschneidmaschinen
begrenzt der im Servo- erforderlichen Leistungen problemlos
verstärker integrierte übernommen werden können. Für eine
Motion Controller die einfache Anbindung in übergeordnete
Verfahrgeschwindig- Steuerungsnetzwerke stehen alle üblikeit auf eine sichere chen Bussysteme zur Auswahl. Dazu geGeschwindigkeit. Das hören beispielsweise Ethernet/IP, EtherSigma-5-Sicherheits- Cat, Powerlink und CANopen. PROFINET
modul überwacht dann wird ab Frühjahr 2012 verfügbar sein. DaServoantriebe mit integrierten Safety-Funktionalitäten. Sie bieten die Einhaltung der vor- durch fügt sich die Antriebstechnik nahtein Höchstmaß an Sicherheit, ohne die Bedienerfreundlichkeit
gegebenen Drehzahl los in die moderne Automatisierungsumeinzuschränken. Foto: Yaskawa
(SLS = sicher begrenz- gebung des Anwenders ein. Dem
te
Geschwindigkeit). Maschinenbau erschließen sich dadurch
rt
Die bei der Konstruktion von sicheren Bei Überschreitung der sicher begrenz- interessante Möglichkeiten.
Maschinen verwendeten Steuerungs- ten Geschwindigkeit wird der Antrieb
komponenten werden mit Inkrafttreten direkt, zum Beispiel mittels STO (sicher
der Norm EN ISO 13489- 1:2008 „Sicher- abgeschaltetes Moment), abgeschaltet.
heit von Maschinen – sicherheitsbezoge- Ähnliches passiert, wenn beispielsweine Teile von Steuerungen“ nun entweder se aufgrund eines Lichtschrankensignals
gemäß Performance Level (PL a – e) oder oder durch Betätigen eines NotausschalSafety Integrity Level (SIL 1 – 4) beurteilt. ters die Maschine stillgesetzt wird. Die
Die sicherheitstechnischen Funktionen Sicherheitsfunktion SS1 überwacht das
für drehzahlveränderbare Antriebe sind kontrollierte Herunterfahren. Dank der
in der IEC 61800-5-2 definiert.
Funktion STO lässt sich die Bestromung
der Antriebe sicher trennen und das
Sichere Abläufe im
Wartungs- oder Einrichtpersonal kann
praktischen Betrieb
gefahrlos an der Maschine arbeiten. All
ESAB nutzt bei den Brennschneidmaschi- diese sicherheitsrelevanten Funktionen
nen zwei dieser erweiterten Safety-Funk- übernimmt der Sigma-5-Servoregler; die
tionen: SLS (Safely Limited Speed, das übergeordnete Steuerung der Maschine
heißt sicher reduzierte Geschwindigkeit) ist davon nicht betroffen.
und SS1 (Safe Stop 1, das heißt sicherer
Insgesamt sind je nach Größe der jeStopp nach Stoppkategorie 1). STO (Safe weiligen Brennschneidmaschine mindesTorque Off, also sicheres Stromlosschal- tens drei Servoantriebe eingesetzt, zwei Bild 4: Ein Beispiel aus der Praxis: Überwachung einer
Bild: Yaskawa
ten) ist bei allen Servoverstärkern der zum Verfahren der beweglichen Brücke Sicherheitstür.
3/2012
34
Automatisierung
Wireless Automation K omplettangebot fü r den M asch i nen - und A nlagenbau
Zuverlässiger Datenfunk
in allen Varianten
V O N D ipl . - I ng . T homas S childknecht ( S childknecht A G )
und D ipl . - I ng . ( F H ) N ora C rocoll , R edaktionsbüro S tutensee
Datenfunkkommunikation ist in der Automatisierungsbranche längst kein exotisches Thema mehr, sondern
hat sich in der Praxis etabliert. So vielseitig wie die einzelnen Automatisierungsaufgaben selbst müssen aber
auch die Lösungen für die Datenübertragung per Funk sein. Oft werden beispielsweise Anforderungen an
die Verfügbarkeit gestellt, die sich längst nicht mit allen Datenfunklösungen realisieren lassen. Da ist es von
Vorteil, wenn ein Hersteller von Datenfunklösungen nicht nur auf langjährige Praxiserfahrung zurückblicken
kann, sondern auch mit einem breiten Produktportfolio für nahezu jede Kommunikationsaufgabe eine
passende Lösung anbietet.
A
ngefangen hat die Schildknecht AG
aus Murr im Landkreis Ludwigsburg
bereits 1993 mit Datenfunklösungen für SPS-Steuerungen. Inzwischen
hat das in 18 Jahren angesammelte
Know-how Eingang in eine breite Produktpalette gefunden. Bei allen Produkten liegt ein Schwerpunkt darauf, die
technisch höchstmögliche Verfügbarkeit
der Funkstrecke zu realisieren und somit
eine maximale Anlagenverfügbarkeit zu
gewährleisten. Ob es drei Meter oder drei
Kilometer zu überbrücken gilt, hohe Datenraten, kurze Übertragungszeiten oder
extreme Verfügbarkeit gefordert sind, die
Datenfunkexperten haben eine passende Lösung parat. Dabei werden selbstverständlich verschiedene Funktechnologien ebenso unterstützt wie zahlreiche
der am Markt etablierten Kommunika-
Bild 1: Bei einem Personenschrägaufzug am Montmartre, Paris, wurde innerhalb eines Jahres in über
100.000 Liftfahrten mit rund drei
Millionen Passagieren kein einziger
Busfehler registriert.
3/2012
tionsprotokolle, zum Beispiel Profibus,
Profinet, Modbus oder CAN-Bus. Auch
für den aktuellen Trend der vollautomatisierten M2M-Kommunikation (Machine to Machine) per Mobilfunk stehen
Lösungen parat.
Profibus über Funk – mit hoher
Verfügbarkeit und Reichweite
Zur Profibuskommunikation per Datenfunk beispielsweise hat sich die Serie
Dataeagle 3000 über die Jahre in zahlreichen Anwendungen bewährt. Während viele Anbieter von industriellen
Funklösungen äußerst zurückhaltend
sind mit Angaben zur Verfügbarkeit, liegen zu diesem System konkrete Daten
vor, denn in allen Geräten der Serie sind
Tools zur Diagnose und Langzeitüberwachung integriert. Damit kann die zentrale Steuerung direkt auf Informationen
der Funkstrecke zugreifen, beispielsweise Datenaustauschzeit über die Funkstrecke, die Anzahl der Funktelegramme,
Funkwiederholungen oder Status und
Restarts der Slaves. So wurde in Paris bei
einem Personenschrägaufzug am Montmartre innerhalb eines Jahres in über
100.000 Liftfahrten mit rund drei Millio-
Automatisierung
Wireless Automation
währt hat, wird sie kontinuierlich weiterentwickelt. Neu dazu gekommen ist ein
Profinet-I/O-Interface, mit dem sich das
Funkmodul als Profinet-Device an eine
Steuerung anbinden lässt. Die Variante
Dataeagle Compact 2000 wurde zudem
um ein Modul mit digitalen und analogen E/As erweitert. Generell werden die
Funktechnologien WLAN im 2.4 GHzund 5 GHz-Band, SRD bei 869 MHz, Zeitschlitztechnik (459 und 448 MHz), GPRS
Mobilfunk und Bluetooth unterstützt.
Bild 2: Dataeagle 4000: Ethernet über Funk auch über größere Entfernungen.
nen Passagieren kein einziger Busfehler
durch eine Unterbrechung der Funkstrecke registriert (Bild 1).
Je nach Anwendungsfall nutzt die
Serie Standard-Funktechnologien wie
Bluetooth oder WLAN 802.11b/h für die
Profibus-Funkübertragung. Für Anwendungen, in denen eine hohe Reichweite gefordert ist, gibt es zudem eine proprietäre Lösung im 869-MHz-Band mit
bis zu 500 mW Sendeleistung sowie im
400-MHz-Band mit bis zu 6 Watt ERP-Sendeleistung. Bluetooth ist die robusteste
auf dem Markt befindliche Funktechnologie mit einer um Faktor 100 höheren Verfügbarkeit im Vergleich zu WLAN 802.11g
bei Reichweiten in der Praxis von bis zu
500 Metern.
Als einziges Datenfunksystem auf dem
Markt unterstützt Dataeagle zudem auch
Profibus Master nach der Funkstrecke,
also SPS, Operator Panel oder Programmiergeräte. Mit der Variante Dataeagle 3702 lässt sich zudem Profisafe über
Profibus realisieren. Die Funkstrecke ist
so schnell und hochverfügbar, dass auch
Failsafe-Anwendungen wie Notstopp
über Funk darüber bereits erfolgreich
umgesetzt wurden. Das Starterkit Dataeagle 3700 erleichtert den praktischen
Einstieg in die Technologie. Das System
mit der Variante DEC 3000 gibt es jetzt
in kompakter Bauform, die nur noch 30
Prozent des bisherigen Platzbedarfs beansprucht.
Flexibles Datenfunksystem
unterstützt eine Vielzahl an
Feldbusschnittstellen
Sollen Steuerungen mit verschiedenen Schnittstellen per Funk verbunden
werden, eignet sich die langjährig praxiserprobte Serie Dataeagle 2000. Sie
unterstützt eine ganze Reihe von Schnittstellen: Profibus DP bis 12 Mbit, MPI/PPI
für Siemens S7 200/300/400, Profinet IO,
L1 für S5, 3964R für Kommunikationsbaugruppe CP 341, CAN, Modbus RTU und
TCP sowie Dataeagle Compact mit E/AModulen. Mit dem System lassen sich
sowohl Punkt-zu-Punkt- als auch MasterSlave-Netzwerke aufbauen, jeweils mit
beliebig gemischten Steuerungsschnittstellen. In Master-Slave-Funknetzen können bis zu 99 Dataeagle Slaves eingebunden werden. Obwohl sich die Serie
Dataeagle 2000 bereits über Jahre be-
Bild 3: Mit Dataeagle Compact 2530 lassen
sich E/As direkt und vollautomatisiert über
Internet- beziehungsweise Mobilfunk-Verbindungen von Außenstationen wie Brunnen,
Hochbehältern, Kläranlagen, Rückhaltebecken oder Pumpstationen an eine Leitstelle
übertragen.
Alle Bilder: Schildknecht AG
CAN-Bus und Ethernet
transparent per Funk übertragen
Wer Ethernet per Funk übertragen will,
findet mit Dataeagle 4000 die passende
Lösung (Bild 2). Das Gerät übernimmt
bei der Ethernet-Übertragung die Rolle des Accesspoints. Unterschiedliche
Funktechnologien ermöglichen die besonders robuste Übertragung für kurze
Distanzen oder das Übermitteln kleinerer
Datenmengen über Entfernungen von
bis zu fünf Kilometern. Für die transparente CAN-Bus-Funkübertragung haben
die Datenfunkexperten neuerdings Data
eagle 6000 im Angebot.
Ein Trend in der Wireless Automation
sind derzeit vollautomatisierte Machineto-Machine-Lösungen über Mobilfunk.
Während bislang von Seiten der Netzbetreiber noch die notwendige Infrastruktur fehlte, um zuverlässige Aussagen zur
Verfügbarkeit zu treffen, ist hier momentan einiges in Bewegung. Waren bisher
nur Anwendungen mit großen Stückzahlen sinnvoll realisierbar, sind nun auch
Einzellösungen mit Datenübertragung
per Mobilfunk machbar. Die Schildknecht
AG hat mit Dataeagle Compact 2530 eine
passende Lösung parat (Bild 3). Damit
lassen sich E/As direkt und vollautomatisiert über Internet- beziehungsweise
Mobilfunk-Verbindungen von Außenstationen wie Brunnen, Hochbehälter, Kläranlagen, Rückhaltebecken oder Pumpstationen an eine SPS in der Leitstelle
übertragen.
Klar ist, jede Funkanwendung stellt andere Anforderungen an Übertragungsdis
tanzen, Verfügbarkeit oder Datenraten
und benötigt damit unterschiedliche
Kommunikationsprotokolle und Funktechnologien. Hier ist bei der Auswahl
Know-how gefragt. Die Schildknecht AG
kann dies den Kunden aufgrund ihrer Erfahrungen aus der langjährigen Praxis
rt
bieten.
3/2012
35
36
Automatisierung
Stellantriebe M i n i m i e r ung de r Rüstze i ten du r ch i ntell i gente K ompaktstellant r i ebe
Neue Möglichkeiten
der Automatisierung
V on M ichael S chwab
Manuelle Stellelemente an Spindeln und Verstellachsen durch vernetzte Stellantriebe zu ersetzen, bedeutet eine signifikante Kostenreduktion durch Zeitoptimierung und Steigerung von Produktqualität. Aber für so manche Maschine mit beengten Platzverhältnissen waren die verfügbaren Antriebe bislang derart groß gebaut,
dass der Austausch nicht in Frage kam. Mit dem neuen AG05 aus der DriveLine-Familie bringt SIKO jetzt einen
Stellantrieb auf den Markt, der nicht nur durch sein schickes schwarzes Kunststoffkleid dem Konstrukteur und
Anwender ins Auge sticht, sondern auch durch seine Funktionalität und Kompaktheit punkten kann.
D
as Potenzial, das hinter der Automatisierung mit Stellantrieben steckt,
belegt eindrucksvoll eine einfache
Abschätzung: Eine typische Verarbeitungsmaschine verfügt, um sich flexibel
an die variierenden Größen der einzelnen
Produkte anzupassen, über zahlreiche
Achsen, Anschläge und Einstellmöglichkeiten. Michael Schwab, Produktmanager
DriveLine bei der SIKO GmbH in Buchenbach, rechnet vor: „Hat die Maschine insgesamt 14 Verstellmöglichkeiten, die zum
Teil schwer zugänglich sind, dann benötigen zwei Mann zur manuellen Einrichtung rund 10 Minuten für einen kompletten Formatwechsel. Wenn nun sämtliche
Achsen mit einem Stellantrieb automatisiert werden und einmal in der Stunde
das Produkt wechselt, ergibt sich damit
eine Minimierung der Rüstzeit und eine
Leistungssteigerung von fast 15 Prozent.“
Oder anders ausgedrückt: „Je mehr Achsen an einer Maschine zu verstellen sind,
und je öfter dies zu geschehen hat, desto schneller amortisieren sich die höheren Kosten für die Automatisierung.“ Der
Markterfolg der DriveLine-Stellantriebe
von SIKO bestätigt, dass immer mehr Anwender diesen Zusammenhängen Rechnung tragen. Jetzt stellt das Schwarzwälder Unternehmen mit dem AG05 ein
weiteres Mitglied dieser Antriebsfamilie
vor, das durch seine kompakten Abmessungen ganz neue Möglichkeiten der Automatisierung bietet.
Produktlinienportrait
der DriveLine-Stellantriebe
Die Familie der Stellantriebe aus der Produktlinie DiveLine.
Das erste Mitglied der Produktlinie, der
Stellantrieb AG01, kam bereits 2002 auf
den Markt, 2003 folgte der AG02, der
dann ein Jahr später mit einem integrierten Profibus-DP-/CANopen-Interface
ausgestattet wurde. Das AG01 ist mit
einem 70-W- und das AG02 mit einem
150-W-24V-DC-Hochleistungsmotor ausgestattet. Pluspunkte verbuchen die Antriebe durch das gute Preis-Leistungsverhältnis, das einfache Regelverhalten,
die lange Lebensdauer und nicht zuletzt
auch durch das hohe Anlaufmoment,
3/2012
Das neuste Familienmitglied, der AG05, eröffnet durch seine kompakten Abmessungen
neue Möglichkeiten, Verstellvorgänge an Produktionsmaschinen zu automatisieren.
Bilder: SIKO
das es ermöglicht, durch Verschmutzung festgesetzte Spindeln loszubrechen. Je nach gewählter Übersetzung
steht ein Abtriebsnennmoment von 1,1
bis 9 Nm bei Nenndrehzahlen von 100
bis 500 min-1 zur Verfügung – und damit genug, um die Arbeit von manuellen
Verstellgliedern zu übernehmen. Durch
die innovativen DriveLine-Kompaktstellantriebe lassen sich Standby-Zeiten von
Maschinen und Anlagen deutlich reduzieren. Das verringert auf der einen Seite
wertschöpfungsfreie Stillstandzeiten, auf
der anderen Seite wird mit der Energieeinsparung (Druckluft- und Wärme- beziehungsweise Kälteleistung) ein Beitrag
zum Umweltschutz geleistet.
Automatisierung
Stellantriebe Benötigt der AG01 noch eine separate
Endstufe, besitzt der AG02 einen integrierten Motorregler. Bei allen Unterschieden bestehen aber auch Gemeinsamkeiten. Die durchgehende Hohlwelle mit
einem maximalen Wellendurchmesser
von 14 Millimtern ist allen Antrieben,
vom AG01 bis zum AG03, zu eigen. Durch
die Hohlwellenkonstruktion des Getriebes gelingt nicht nur die Montage und
Inbetriebnahme ohne größere Probleme, sondern auch der Eins-zu-Eins-Austausch von manuellen Verstellelementen
nach dem Motto: Handrad oder Positionsanzeige von der Spindel entfernen,
Antrieb aufstecken, arretieren, fertig. Der
AG04B ist mit einem Drehmoment von
14 Nm und einer Drehzahl von maximal
375 min-1 der leistungsstärkste Antrieb
im Portfolio der Stellantriebe. Der AG04B
wartet mit einem maximalen Hohlwellendurchmesser von 20 Millimetern und
einer optionalen Federkraftbremse auf.
SIKO geht in der strategischen Produkt
auslegung noch weiter und bietet durch
das hauseigene Portfolio seinen Kunden
eine Bandbreite für die Formatverstellung
von Spindeln und Achsen, wie sie kein anderer Anbieter aktuell offerieren kann. So
bietet SIKO vom mechanischen Handrad
oder der klassischen, mechanisch-digitalen Positionsanzeige bis hin zur halbautomatisierten elektronischen Positionsanzeige mit Soll-/Istwert-Abgleich und
Bus-Anbindung auch Kompaktstellantriebe wie das neue AG05 zur Vollautomatisierung an. Bei den Schwarzwäldern steht
maximale Flexibilität für den Maschinenbauer wie für den Endanwender im Vordergrund. „Bei der Positionierung von Maschinenachsen und -spindeln bleibt es
dem Endanwender überlassen, welchen
Weg er geht. So kann er für jede einzelne
Achse die beste Verstellmethode auswählen und dank der Holwellenkonstruktion
zum Beispiel das Handrad durch einen
kompakten Stellantrieb wie den AG05 ersetzen“, erläutert Michael Schwab.
Klein wie eine
0,33-Liter-Getränkedose
Der Verstellantrieb AG05 ist eine Weiterentwicklung der bisherigen Stellantriebe und übertrifft diese in puncto Funktionalität um ein Vielfaches. So erfolgt die
Inbetriebnahme entweder am Antrieb
selbst oder über die Buskommunikation.
Für die Montage ist kein zusätzliches Material erforderlich. Der Programmierauf-
wand sowie die Rüst- und Einstellzeiten
sind minimal, so dass eine schnelle Aktivierung möglich ist. Der Anwender wird
bei der einfachen Inbetriebnahme durch
ein zweizeiliges Display perfekt unterstützt. Zudem ermöglicht es im Betrieb
die Beobachtung von Soll- und Istwert.
In dem schwarzen Kunststoffgehäuse befindet sich ein bürstenloser 24-VDC-Motor mit einem Planetengetriebe,
Controller, Leistungselektronik und in-
steht. Ein Stellantrieb dagegen sorgt zu
jeder Zeit für eine exakte Positionierung
mit einer hohen Reproduzierbarkeit. Das
Messsystem überwacht die 360 Grad einer Umdrehung mit 1.600 Schritten, was
einer Auflösung von 0,225 Grad entspricht. Je nach Steigung und Güte der
Spindel ergibt das eine Positioniergenauigkeit, die manuell nur schwer erreichbar
ist. Die verschleißfreie Magnettechnik
des LPC-Messsystems reagiert außer-
„Anwender der DriveLine-Antriebe sprechen von
einer gesteigerten Produktionsleistung von bis zu
30 Prozent bei einem erhöhten Anschaffungspreis
von lediglich 10 Prozent.“
Michael Schwab, Produktmanager DriveLine bei der SIKO GmbH
tegriertem Feldbus-Interface. Die große
Laufruhe mit einer hervorragenden Leistungsdichte von 30 W/dm³ zeichnen den
innovativen Antrieb aus.
Die Einbindung in verschiedene Sicherheitskonzepte ist sehr einfach zu realisieren, da die Steuer- und Leistungselektronik getrennt mit Strom versorgt werden.
Die übergeordnete SPS wird durch die
integrierte Regelelektronik maßgeblich
entlastet. Außerdem sind Überwachungsfunktionen für Temperatur-, Strom- und
Schleppfehler bereits im Antrieb integriert.
Der Ladezustand der Batterie wird kontinuierlich überwacht, so dass ein notwendiger
Batteriewechsel, der durch den Anwender
durchgeführt werden kann, frühzeitig angezeigt beziehungsweise gemeldet wird.
Durch die Batteriepufferung des Low-Power-Consumption-Messsystems werden
auch Positionsabweichungen im stromlosen Zustand erfasst und eine erneute Referenzierung erübrigt sich.
Exakt positioniert,
exakt reproduziert
Stellantriebe mit Busanbindung minimieren, wie bereits ausgeführt, die Rüstzeiten
einer Maschine. Durch die Möglichkeit
der Positionsüberwachung ergeben sich
weitere positive Effekte. Bei der Produktion kommt es oft darauf an, mit hoher Positioniergenauigkeit zu arbeiten und die
Positionseinstellung immer von der Referenzseite her vorzunehmen. Durch eine
manuelle Einstellung der Achsen lassen
sich diese Vorgaben nur sehr schwer einhalten, worunter die Qualität in der Produktion leidet und mehr Ausschuss ent-
dem unempfindlich auf Verschmutzung,
Feuchtigkeit, Schocks und Vibrationen.
Ein magnetisierter Ferritring sitzt spielfrei auf der Abtriebswelle und überträgt
deren Drehbewegung über einen Sensor
an die Auswerteelektronik. Diese wandelt die Zahl der bei der Drehbewegung
detektierten Nord-Süd-Pole in Impulse
um und ermittelt daraus den Drehwinkel
und somit die angefahrene Position.
Automatisierung
bringt Zeit- und Kostenvorteile
Ständige Produktwechsel und stark variierende Produktgrößen sind Alltag in
vielen Branchen und bedingen zahlreiche Einstell- und Justage-Arbeiten an
Vorschub- und Hilfsachsen. Als Beispiele
lassen sich Produktionsmaschinen aus
den Bereichen Metall-, Verpackungs-,
Holz-, Glas-, Druck- und Kunststoffindustrie sowie Werkzeugmaschinen anführen. Die Minimierung der Nebenzeiten
der Maschinen und des produzierten
Ausschusses nimmt starken Einfluss auf
die Effizienz und Wirtschaftlichkeit eines
Unternehmens. Die mechanische Entwicklung der Maschinen ist soweit ausgereift, dass sich nur noch durch verstärkte Automatisierung Zeit- und
Kostenvorteile ergeben. Das erklärt
auch die zunehmende Nachfrage bei
Stellantrieben. Die Verstellung geschieht
rund viermal schneller und wesentlich
präziser als manuell. Mit dem neuen
AG05 gelingt dies künftig auch bei Maschinen, an die bislang aufgrund der beengten Platzverhältnisse kein Antrieb
bw
angebaut werden konnte.
3/2012
37
38
CAD & Design
Produktkonfiguration und CAD-Automation A ufbau und E i nsatzmögl i chke i ten von P r oduktkonf i gu r ato r en
Lukratives Spiel
mit Produktvarianten
V on D r . A x el B rinkop
In Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus, jedoch nicht nur dort, findet man häufig die Situation,
dass die Varianz der Produkte im Laufe der Jahre aufgrund der Kundenanforderungen stark gewachsen ist.
Die Beherrschung dieser Varianz wird für viele Unternehmen bei marktseitig wachsendem Preisdruck und
fertigungsseitig steigenden Kosten zu einer Herausforderung. Ein Produktkonfigurator kann helfen, diese
Herausforderung zu meistern.
E
in Produktkonfigurator wird typischerweise durch Produktexperten
im Stammwerk erstellt und gepflegt
und den im Vertriebsprozess beteiligten Gruppen zur Verfügung gestellt.
Dies betrifft Innendienst, Außendienst,
Niederlassungen und Vertriebspartner.
Mit steigender räumlicher Distanz zum
Stammwerk nimmt erfahrungsgemäß
das Produkt-Know-how ab.
Durch den Einsatz eines Produktkonfigurators wird das Produkt-Knowhow vom Stammwerk bis zu den Vertriebspartnern transferiert, angebotene
Produkte werden fehlerfrei und vollständig spezifiziert und der Preis korrekt kalkuliert.
Durch das Hinterlegen des entsprechenden Produktregelwissens ist es möglich,
die äußere Varianz des Produktspektrums
für den Markt aufrechtzuerhalten und die
innere Varianz für die Fertigung zu reduzieren. Bild 1 zeigt den „Trichter“: die Kundenanforderungen werden mit weniger
und standardisierten Baugruppen eines
Baukastens realisiert. Häufig wird ein Projekt zur Produktkonfiguration von einem
Projekt zur Analyse und Bereinigung der
Produktvarianz begleitet.
Bearbeitete Aufgaben
Die Schwierigkeit bei Konfigurationsproblemen liegt darin, dass die einzelnen
Komponenten nicht unabhängig von-
Bild 1: Realisierung der Kundenanforderungen mit standardisierten Baugruppen eines
Baukastens.
Bilder: Brinkop Consulting
3/2012
einander gewählt werden können, sondern in vielfältigen Abhängigkeiten zueinander stehen. Zur Charakterisierung
der Komplexität des Konfigurationsproblems werden gerne die folgenden Klassifikationen zur Hilfe genommen.
• „Pick to Order“ (PTO): Die einzelnen
Komponenten des Produkts (Angebots)
werden unabhängig voneinander, ohne
Unterstützung durch den Produktkonfigurator, ausgewählt. Eventuelle Abhängigkeiten zwischen den Komponenten
werden durch den Benutzer berücksichtigt.
• „Configure to Order“ (CTO): Die Komponenten des Produkts können nicht
unabhängig voneinander gewählt werden, Abhängigkeiten sind zu berücksichtigen.
• „Assemble to Order“ (ATO): Unterklasse
von CTO-Problemen, die Abhängigkeiten sind jedoch eher einfacher Natur,
Komponenten des Produkts sind in allen Details definiert und liegen eventuell bereits vorgefertigt auf Lager.
• „Make to Order“ (MTO): Unterklasse von
CTO-Problemen, die Abhängigkeiten
sind im Vergleich zu ATO komplexer,
Komponenten werden bei Bedarf gefertigt.
• „Engineer to Order“ (ETO): Die zum Einsatz kommenden Komponenten sind
nicht notwendigerweise alle vorher
CAD & Design
Produktkonfiguration und CAD-Automation 39
ell integriert. Eine vollständige Neukonstruktion einer Produktvariante kann
nicht mit Mitteln der Produktkonfiguration unterstützt werden.
Bild 2: Zunehmende Produktindividualisierung von
„Standard“ bis
„Sonder“.
bekannt. Aufgrund der Abhängigkeiten lassen sich ihre charakterisierenden Eigenschaften bestimmen, so dass
sie im Auftragsfall konstruiert werden
können.
Die Stärke von Produktkonfiguratoren
liegt in der Bearbeitung von Problemen
der CTO-Klasse. Sie können jedoch auch
bei der Bearbeitung von Aufgaben helfen, bei denen die Produktdefinition unvollständig ist. Bild 2 illustriert die Zusammenhänge.
• „Standard“: Das typische Einsatzgebiet
von Produktkonfiguratoren. Die Produktvariante ist ausdefiniert, vollständig konstruiert und kalkuliert, Stückliste und Arbeitsplan sind definiert.
• „Erweiterter Standard“: Eine technisch
sinnvolle und machbare Produktvariante, jedoch mit unvollständiger Produktdefinition (Konstruktion, Fertigungsunterlagen, Approbationen usw.).
Die Produktkonfiguration wird zur Angebotserstellung genutzt, im Auftragsfall kann die Produktdefinition durch
Routinearbeiten komplettiert werden.
• „Sonder“: Eine Teilfunktion der Produktvariante erfordert eine konstruktiv
kreative Lösungsfindung inklusive Kalkulation. Die Produktkonfiguration wird
für die „bekannten“ Produktteile genutzt, die „neuen“ Teile werden manu-
Unterstützte Geschäftsprozesse
Bei der Produktkonfiguration lässt sich
generell zwischen drei Themen unterscheiden: Produktfindung, vertriebliche
und produktionsorientierte Produktkonfiguration. Bild 3 zeigt die einzelnen Themen mit ihren jeweiligen Ergebnissen.
Bei der Produktfindung wird – ausgehend von den Anforderungen des Kunden – das geeignete Produkt oder die
geeignete Produktgruppe bestimmt. Bei
dieser Aufgabe kommen typischerweise
elektronische Produktkataloge mit Suchmöglichkeiten und so genannte „Produktratgeber“ zum Einsatz.
Die Unterstützung in der Produktfindung ist besonders für Nicht-Produkt
experten wie neue Vertriebsmitarbeiter
oder Endkunden von Interesse. Im ver-
Bild 3: Einsatzgebiete für die Produktkonfiguration: Produktfindung, vertriebliche und produktionsorientierte Produktkonfiguration.
SmartEnergyMarket SEM© 2012
1. Internationale Fachmesse und Kongress für intelligente Netze, Energie-Speicher und Energie-IKT
22. – 24. Mai 2012
Messe Frankfurt
Move New Energy
Messeschwerpunkte
Intelligente Energie-Netze
Energie-Speicher
Energie-InformationsKommunikations-Technik (IKT)
www.sem-expo.de
Ver
le
Sm ihung d
Aw art En es
ard
e
Hes
s 2 rgy
sis
0
12
ch
f
ür i
nte er Sta
llig
a
ent tspre
eN
i
etz s
e
Schirmherrschaft
40
CAD & Design
Produktkonfiguration und CAD-Automation durch einen Konfigurator
spezifiziert ist. Die Konfiguration wird aus dem Katalog aufgerufen. Umgekehrt
kann auch der Katalog aus
der Konfiguration aufgerufen werden, um dem Nutzer
einen Teilbereich zur Auswahl anzubieten.
Das Ergebnis wird grundsätzlich im Warenkorb abgelegt. Dort erfolgen die inhaltliche Zusammenstellung und
die kaufmännische Kalkulation. Das Modul Dokumentengenerierung erzeugt daraus
die Dokumente. Der Nutzer
entscheidet über die Art des
Dokuments, gegebenenfalls
werden Layout und Inhalt
über zusätzliche Druckoptionen variiert.
Bild 4: Innerhalb des gestrichelt gezeichneten Rechtecks: Funktionsmodule eines „erweiterten Produktkonfigurators“.
trieblichen Einsatz reduziert eine gute
Produktfindung die Einarbeitungszeit
neuer Mitarbeiter und ebenso die Markteinführungszeit für neue Produkte.
Das Ergebnis der vertrieblichen Produktkonfiguration ist ein Angebotsdokument, das an den Kunden geschickt
werden kann. Inhaltlich müssen dazu
folgende Aufgaben bearbeitet werden:
• technisch korrekte und vollständige
Produktspezifikation
• kaufmännische Angebotskalkulation
• Angebotsdokumenterstellung
• technische Dokumentation
• Produktvisualisierung
Der Einsatz der vertrieblichen Produktkonfiguration wirkt sich primär auf die
Performanz des Vertriebs (geringere Bearbeitungszeit, höherer Durchsatz) und
die Fehlerreduktion (technisch korrekte
und vollständige Spezifikation mit richtigem Preis) aus.
Die fertigungsorientierte Produktkonfiguration unterstützt die Mitarbeiter bei
der Auftragserfassung. Wird sie losgelöst
vom Vertrieb betrieben, so übernimmt
sie auch die Aufgabe der Auftragsklärung, bei einer Kopplung wird diese Aufgabe von der vertrieblichen Produktkonfiguration bereits bearbeitet. Ergebnis
3/2012
der fertigungsorientierten Produktkonfiguration sind alle fertigungsrelevanten
Informationen.
Das Vermeiden von Fehlern durch den
Einsatz eines Produktkonfigurators zur
Erzeugung der fertigungsrelevanten Informationen kann die Auftragsbearbeitungszeit deutlich reduzieren, da zeitraubende Rückfragen beim Kunden sich
im Vorfeld erübrigen können.
Funktionsmodule
Neben der „reinen“ Produktkonfiguration werden für den industriellen Einsatz
die Funktionalitäten eines „erweiterten
Produktkonfigurators“ benötigt. Bild 4
zeigt innerhalb des gestrichelt gezeichneten Rechtecks die Aufgaben eines erweiterten Produktkonfigurators unter
funktionalen Gesichtspunkten.
Ein Produktkatalog unterstützt bei der
Zusammenstellung der Angebots- oder
Auftragspositionen. Bei einer PTO-Aufgabenstellung kann sogar das Modul
„Produktkonfigurator“ ganz entfallen;
es wird dem Nutzer überlassen, welche
Positionen er zusammenstellt. Häufig
findet man auch eine enge Kopplung
zwischen den Modulen Katalog und
Konfigurator. Der Katalog hilft bei der
Bestimmung einer Produktgruppe, die
Integration in die bestehende Systemlandschaft
Für eine durchgängige Unterstützung der Vertriebsprozesse sollte ein Produktkonfigurator nicht als Insellösung
betrieben, sondern in die bestehende
Systemlandschaft integriert werden. Die
technischen Rahmenbedingungen entscheiden, ob es günstiger ist, die Funktionsmodule einzeln oder als eine geschlossene Anwendung zu integrieren.
Ist ein CRM-System im Einsatz, so werden dort die Informationen über Kunden
und Vertriebsprojekte verwaltet. Über
der mit 1 gekennzeichneten Schnittstelle werden dem Produktkonfigurator alle
relevanten Informationen zur Verfügung
gestellt. Dies umfasst typischerweise
Kontakt- und Adressdaten, kundenspezifische Rabattsätze usw.
Zur Einbindung in ein ERP-System
wird zwischen zwei verschiedenen
Schnittstellen unterschieden. Die mit 2
Literatur
[Brinkop 99] Axel Brinkop: „Variantenkonstruktion durch Auswertung der
Abhängigkeiten zwischen den Konstruktionsbauteilen“, Dissertationen
zur Künstlichen Intelligenz, Band 204,
Infix, St.-Augustin, 1999
[Brinkop 12] Axel Brinkop:
„Marktführer Produktkonfiguration“,
www.brinkop-consulting.de
In der KI („künstliche Intelligenz“)
versteht man unter einem Konfigurierungsproblem „die Erstellung einer
Struktur mit vorgegebenen Eigenschaften durch die Kombination einer
bestimmten Menge von Objekten“
[Brinkop 99]. Übertragen auf die
Bestimmung eines Produkts wird nach
dieser Definition bei der Produktkonfiguration das Produkt allein durch eine
Kombination von bereits bekannten
Komponenten festgelegt. Davon
unterschieden wird die Produktparametrierung, bei der bestimmte
Eigenschaften des Produkts geeignet
parametriert werden müssen, und
die Produktauslegung, bei der häufig
komplexe Berechnungen zur Bestimmung der erforderlichen Produktstruktur und deren Eigenschaften
herangezogen werden.
Diese Unterscheidungen sind wichtig
bei der Betrachtung von Softwaremethoden zur Lösung derartiger Aufgabenstellungen. In der Praxis wird aus
Sicht der Anwender nicht zwischen
diesen Aufgabenstellungen unterschieden, daher kann ein Produktkonfigurator wie folgt definiert werden:
Ein Werkzeug, das hilft, ein Produkt so
zu bestimmen, dass es vorgegebenen
Anforderungen genügt.
Ein Produktkonfigurator lässt sich auf
verschiedene Weise erstellen, er kann
speziell programmiert oder es kann
ein Werkzeug zu seiner Erstellung
benutzt werden. Die Software zum
Erstellen eines Produktkonfigurators wird als Konfigurationssoftware
bezeichnet.
gekennzeichnete Schnittstelle dient zur
Übergabe von Auftragsdaten. In Szenarien ohne CRM-System erfolgt manchmal
die Angebotsverwaltung ebenfalls im
ERP-System, dann werden zusätzlich die
Angebotsdaten über diese Schnittstelle
übertragen.
Schnittstelle 3 ist wichtig für die Modellierung. Über sie werden Artikelstammdaten aus dem ERP-System mit
dem Produktkonfigurator synchronisiert. Über diese Schnittstelle kann auch
der Katalog mit Artikelstammdaten aus
dem ERP System gefüllt werden.
Eine Schnittstelle zum CAD-System
(Ziffer 4) lässt sich ein- oder zweiseitig betreiben. Oftmals ist eine Visualisierung der Konfigurationsergebnisse
in einer 2D- oder auch 3D-Darstellung
sinnvoll. Dazu werden die Daten der
Konfiguration – entweder am Ende des
Konfigurationsprozesses oder auch mitlaufend – an das CAD-System übermittelt, wo die entsprechende Darstellung
generiert wird. Als zusätzlicher Service
können die so erzeugten 2D- oder 3DModelle dem Kunden mitgeliefert werden. Eine noch engere Kopplung kann
bei ETO-Aufgabestellungen sinnvoll
sein; dort lässt sich das CAD-System als
Eingabeoberfläche für den Konfigurator
nutzen.
Je nach Einsatzszenario werden weitere Schnittstellen benötigt. Verbreitet
ist beispielsweise die Verzahnung mit einem Content-Management-System, um
Texte und Grafiken für Katalog und Konfiguration zu integrieren oder die Einbindung in ein PLM-System.
Für einen konkreten Anwendungsfall
müssen nicht alle dargestellten Module
voll ausgeprägt sein. Soll beispielsweise
ausschließlich der Innendienst bei der
Auftragsbearbeitung unterstützt werden, so können viele der beschriebenen
Funktionen von Modulen des ERP-Systems übernommen werden.
Foto: © nyul - Fotolia.com
Begriffe:
Produktkonfiguration,
Produktparametrierung,
Produktauslegung
Fachkräfte
sucht man in
Fachmagazinen!
Zusammenfassung
Der Einsatz von Produktkonfiguratoren
ist ein geeignetes Mittel, die Effizienz
des Vertriebs zu steigern. Neben der
Fehlerreduktion durch technisch und
kaufmännisch korrekte und vollständige Angebote erreicht man einen Knowhow-Transfer vom Stammwerk bis zu
den Vertriebspartnern. Produktkonfiguratoren können nicht nur bei Aufgaben mit vollständiger Produktdefinition helfen, ihr Einsatz ist auch sinnvoll
bei Aufgaben mit Engineering-Anteil.
Sie unterstützen bei der Produktfindung, der vertrieblichen und der fertigungsorientierten Konfiguration. Eingebettet in die Systemlandschaft des
Unternehmens stellen sie eine effiziente Unterstützung der Vertriebsprozesse
dar. Auf dem deutschen Markt ist eine
Vielzahl Anbieter von Konfigurationssoftware vertreten. Eine ständig aktualisierte Übersicht finden Interessierte
im „Marktführer Produktkonfiguration“
to
[Brinkop 12].
Stellenanzeigen-Hotline:
Martina Summer
(PLZ 00000-45999, 80000-99999+
Ausland)
Tel.: 08106/306-164
[email protected]
Maike Gundermann
(PLZ 46000-79999)
Tel.: 07272/7709510
[email protected]
42
CAD & Design
Variantenmanagement N utzen des V a r i antenmanagements i m Ü be r bl i ck
Angebotsvielfalt beherrschen
Nirgendwo sonst auf der Welt gibt es eine derartig große Angebotsvielfalt wie im deutschen Maschinenbau –
gut für den Kunden. Jedoch steigt mit zunehmender Vielfalt der Produktvarianten auch der Aufwand in Entwicklung, Engineering und der Konstruktion, was für zahlreiche Unternehmen eine erhebliche Belastung
darstellt, weil sie ihre Varianten nicht beherrschen. Einen detaillierten Überblick über die Methoden des Variantenmanagements bietet der aktuelle VDMA-Leitfaden „Variantenmanagement“, den der VDMA auf einer
Veranstaltung im Februar vorgestellt hat. Wolfram Schäfer, Geschäftsführer der IT Engineering GmbH aus
Pliezhausen, hat an dem 20-seitigen Band mitgewirkt und die Fragen des Digital Engineering Magazins hierzu beantwortet.
DIGITAL ENGINEERING Magazin: Herr
Schäfer, was zeichnet ein leistungsfähiges Variantenmanagement aus?
Wolfram Schäfer: Das kommt auf das
Einsatzgebiet an. Ganz allgemein geht es
darum, Vielfalt beherrschbar zu machen.
Ein gutes Variantenmanagement besteht
darin, dem Kunden eine größtmögliche
Vielfalt zu bieten, den Aufwand in der
Entwicklung hingegen möglichst gering
zu halten.
DEM: Welche Arten von Variantenma
nagement gibt es?
Wolfram Schäfer: Das Grundprinzip besteht darin, nicht länger den Einzelfall,
die einzelne Maschine zu betrachten,
sondern Regeln zu formulieren. Dann
muss man das Rad nicht immer wieder
neu erfinden, sondern setzt konkrete Anforderungen im Rahmen einer bewährten Systematik um.
DEM: …und in welche Bereiche lassen
sich diese untergliedern?
Wolfram Schäfer: Prinzipien und Softwarelösungen zur Komplexitätsreduktion können im Grunde in allen Unternehmensbereichen eingeführt und
angewendet werden – angefangen vom
Vertrieb über Entwicklung und Produktion bis hin zum Service. IT Engineering befasst sich mit der Maschinenentwicklung.
Wir setzen Konzepte für Steuerungssoftware um, die sich in modular aufgebaute
Produkte integrieren lässt.
DEM: Können Sie uns etwas zur Motivation sagen bei der Erstellung dieses Leitfadens über die Methoden des Variantenmanagements?
Wolfram Schäfer: Als Mitglied des Industriearbeitskreises Variantenmanagement im VDMA waren wir eingeladen, an
dem Leitfaden mitzuwirken. Gerne haben wir unsere Position und unser Thema
eingebracht. Allerdings kann ich weder
für den VDMA noch für den Kreis der Autoren sprechen. In einem ersten Schritt
geht es sicher darum, einen Überblick zu
bieten und es Unternehmen zu ermöglichen, ein Gefühl dafür zu entwickeln, wie
wichtig das Thema für sie ist und inwiefern sie es bereits umgesetzt haben. Die
Softwareentwicklung wird dabei nur am
Rande gestreift.
DEM: An wen richtet sich dieser Leitfaden speziell?
Wolfram Schäfer: Je kleiner die Losgröße, desto drängender stellt sich die Frage, wie sich der Aufwand in Entwicklung
und Fertigung reduzieren lässt. Der Maschinen- und Anlagenbau ist da sicher in
besonderer Weise angesprochen. In den
einzelnen Unternehmen – das haben wir
ja bereits angesprochen – profitieren fast
alle Bereiche von einem klugen Variantenmanagement.
DEM: Wie lassen sich funktional unterschiedliche Bauteile oder -gruppen konkret in der Steuerungssoftware als Va-
3/2012
CAD & Design
Variantenmanagement rianten abbilden? Können Sie uns hier
einige Beispiele nennen?
Wolfram Schäfer: Das ist ein sehr komplexer Prozess. Dabei spielt das Schnittstellenmanagement für die Synchronisation der Bewegungsabläufe in der
Maschine eine wichtige Rolle. Die Funktionalitäten müssen in der Entwicklung
gekapselt werden und die Schnittstellen
sauber definiert sein. So fasst die objekt
orientierte Programmierung Codes und
Daten in logische Einheiten zusammen,
die sich in einer auf Wiederverwendbarkeit angelegten Architektur beliebig miteinander kombinieren lassen. Auf diese
Weise sind mechanische Komponenten
wie Motoren, Getriebe, Bearbeitungsgruppen oder Antriebsstränge eins zu
eins in Softwarekomponenten abbildbar.
DEM: Warum wird der Nutzen von Variantenmanagement in der Softwareentwicklung erst in Ansätzen ausgeschöpft?
Wolfram Schäfer: Die von uns entwickelte Software für Maschinen und Anlagen ist so ausgelegt, dass sie Varianz
beherrscht. Es ist allerdings heute leider
noch nicht selbstverständlich, dass die
Grenzen mechatronischer Module auch
in der Software eingehalten werden. Auf
diese Weise können einzelne Module individuell getestet und unabhängig voneinander in Betrieb genommen werden.
Wenn das nicht der Fall ist, gerät das Variantenmanagement schnell an seine
Grenzen. Die Standardisierung von Bauteilen reduziert nur dann Komplexität
und vereinfacht die Produktentwicklung,
wenn die Software das abbilden kann. In
diesem Bereich steckt das Variantenmanagement noch in den Kinderschuhen.
Das spiegelt sich auch im Industriearbeitskreis Variantenmanagement: Ent-
wickler von Steuerungssoftware sind da
eine kleine Randgruppe.
DEM: Was kostet ein Variantenmanagement-System und wie sieht es mit der
Amortisation aus?
Wolfram Schäfer: Da wir kein System vertreiben, sondern Steuerungssoftware individuell entwickeln, kann ich Ihnen dazu
leider nichts sagen. Je stärker die Software
auf Wiederverwendbarkeit angelegt ist,
desto günstiger wird sie allerdings.
43
Wolfram Schäfer
ist Geschäftsführer
der IT Engineering
GmbH.
können, und kapseln die in der Lösung abzubildenden Funktionen. Damit jeder Mitarbeiter seine eigenen Aufgaben so gut
wie möglich löst und dennoch das Ganze
immer im Blick bleibt, arbeitet IT Engineering nach einem agilen Vorgehensmodell.
Scrum-Projekte bestehen aus kurzen Arbeitszyklen, die „Sprints“ genannt werden.
Zuvor formuliert der Projektverantwortliche die Aufgabenstellung, die es zu lösen
gilt. Ein Sprint dauert zwischen zwei und
vier Wochen. So können wir unsere Ent-
DEM: Was müssen Unternehmen bei
der Einführung eines Variantenmanagement-Systems beachten?
Wolfram Schäfer: Hier kann ich nur als
Entwickler wiederverwendbarer Softwarekomponenten sprechen. Wichtig ist,
dass sowohl mechanische als auch elektronische und Software-Komponenten
modular aufgebaut sind. Das
Verfahren ist kostspielig und
„Je kleiner die Losgröße, desto drängender stellt sich
rechnet sich nur, wenn Teildie Frage, wie sich der Aufwand in Entwicklung und Fermodelle über den gesamten
tigung reduzieren lässt. Der Maschinen- und AnlagenEntwicklungsprozess wiebau ist da sicher in besonderer Weise angesprochen. In
derverwendet werden können. Die virtuelle, auf Simuden einzelnen Unternehmen … profitieren fast alle Belationsmodellen basierende
reiche von einem klugen Variantenmanagement.“
Inbetriebnahme trägt dann
zur effizienten Fertigung bei,
wicklerteams rennen lassen und auf diewenn Produktlinien gefertigt werden.
se Weise innerhalb kürzester Zeit TeilerDEM: Welche Trends sehen Sie im Varian- gebnisse erzielen. Variantenmanagement
tenmanagement in den nächsten Jahren? bedeutet für viele Entwicklungsteams, vor
Wolfram Schäfer: Als virtuelle Inbetrieb- allem in den Maschinenbauunternehmen
nahme und Simultanous Engineering selbst ihre Arbeitsabläufe vollkommen
wird sich Variantenmanagement auch in neu zu definieren.
der Softwareentwicklung durchsetzen.
Das wird die Zusammenarbeit in Entwick- DEM: Herr Schäfer, vielen Dank für dieses
lungsteams verändern. Wir teilen schon Gespräch.
heute Projekte in Arbeitspakete ein, die
wir unabhängig voneinander erledigen Das Interview führte Birgit Wimmer.
8. - 9. Mai 2012, Bamberg, D
unabhängig – neutral – übergreifend
www.nafems.org/dach2012
Berechnung und Simulation – Anwendungen, Entwicklungen, Trends
44
CAD & Design
Produktkonfiguration und CAD-Automation P r oduktva r i anten kundenge r echt m i t P r oduktkonf i gu r ato r en
Komplexe Produkte im Griff
V on P hilipp M ikschl
Je mehr sich Maschinen- und Anlagenbauer an individuellen Kundenwünschen orientieren, desto größer
wird der Bedarf an einem intelligenten Variantenmanagement. Unterstützung bieten Produktkonfiguratoren wie die Software P’X5 der Perspectix AG. Mit 150-Prozent-Stücklisten und dynamischer Modulkomposition aus einem Baukasten heraus lassen sich komplexe Produkte wissensbasiert und daher vollständig korrekt
zusammenstellen. Gemeinsam mit einer CAD-unabhängigen 3D-Visualisierung im Vertrieb beschleunigen
Hersteller Angebotserstellung sowie Auftragsklärung und erreichen geringere Durchlaufzeiten.
Z
u den Stärken des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus zählt
ein umfassendes Variantenangebot.
Modulare Produktstrukturen bieten ein
gewisses Maß an Standardisierung und
helfen, Kosten zu zügeln. Mit einer zunehmenden Produktvielfalt wächst aber
zugleich die Komplexität der Angebotsund Fertigungsprozesse. So sieht beispielsweise der VDMA in einem effektiven Variantenmanagement momentan
eine der zentralen Herausforderungen
für den Maschinen- und Anlagenbau. Unternehmen müssen Strategien ergreifen,
um diese Komplexität über den gesamten Leistungserbringungsprozess beherrschen zu können und das Angebots
portfolio reduzieren, ohne die Vielfalt der
kundenindividuellen Produktlösungen
einzuschränken.
Zur Komplexitätsbeherrschung dienen Softwerkzeuge, die die Schnittstelle
zwischen Konstruktion und Vertrieb, das
so genannte Sales Engineering, effizienter gestalten. Mit Produktkonfiguratoren wie P’X5 von Perspectix können Vertriebsmitarbeiter, unabhängig von der
Konstruktion und Produktentwicklung,
regelbasiert Produktvarianten auslegen,
dreidimensional visualisierte Lösungen
wirklichkeitsgetreu präsentieren sowie
kundengerechte Angebote erzeugen.
Diese interaktiven Werkzeuge senken
die benötigte Zeit zwischen Anfrage
und erstem Angebot. Weniger Korrekturschleifen und ein reduziertes Machbarkeitsrisiko senken die Prozesskosten und
erhöhen den Angebotsdurchsatz. Die
3/2012
anderen Abteilungen werden nicht mehr
mit der Ausarbeitung von Möglichkeiten
belastet, sondern nur noch eingebunden,
um Spezialfälle zu erfüllen. Verständliche
Angebote erbringen bereits frühzeitig
eine vollständige Leistungsklarheit, optimieren die Beratung und bieten das Maß
an Kundenorientierung, das der heutige
Wettbewerb verlangt.
Regelwerk sichert Expertenwissen
Eine Konfiguratorsoftware vereinheitlicht personenunabhängig das Expertenwissen, das eine korrekte Zusammenstellung modularer Produktsysteme
benötigt. Ein definiertes Regelwerk beachtet alle Aspekte der Produktlogik,
etwa Abhängigkeiten, Mindestabstän-
de oder gesetzliche Bestimmungen.
Dadurch entfällt von vornherein das
Spezifikationsrisiko, da die technische
Realisierbarkeit der Lösung bereits geklärt und abgesichert ist.
Für die Konfigurationen kann das Unternehmen auf verschiedene Ansätze
zurückgreifen. Die parametergesteuerte
Top-Down-Konfiguration nutzt eine so
genannte 150-Prozent-Stückliste, in der
alle erdenklichen Optionen und Varianten vorgedacht sind. Durch die Auswahl
der Merkmale entsteht die gewünschte
Lösung mit ihrer 100-Prozent-Stücklisten-Ausprägung. Diese Vorgehensweise
bietet sich an, wenn das Produkt über
eine endliche Anzahl von Parametern
vollständig beschrieben werden kann.
Konfiguratoren unterstützen die Projektierung komplexer Produktsysteme.
Bilder: Perspectix
CAD & Design
Produktkonfiguration und CAD-Automation Bei Anwendungsfällen mit einer unbegrenzten Lösungsvarianz, beispielsweise
für Regelsysteme oder die Transfertechnik, kommt hingegen die Bottom-UpMethode zum Zuge. Hier wird aus einem
modularen Baukasten heraus durch das
dynamische Verbauen von Einzelteilen
die Gesamtlösung Stück für Stück erstellt. Auf diese Weise lassen sich beliebig große Systeme ebenso regelbasiert
beschreiben.
Das integrierte Beziehungswissen
sorgt für eine einwandfreie Projektierung. Während der Konfiguration berechnet die Software automatisch die
Stücklisten mit sowohl kaufmännischen
wie technischen Daten. Bei Änderungen
im Layout gleicht das System selbstständig die Parameter an. Mehrere Alternativen sind flexibel und schnell entwickelt,
so dass Kunden passgenaue Lösungen
erhalten.
Unabhängig von dem Konfigurationsansatz verlangen die Aufbereitung des
Produktwissens und die Einpflege der
Produktlogik einen gewissen Initialaufwand für das Unternehmen. Die Leistungsfähigkeit eines Konfigurators hängt
stark von der Qualität der zugrundeliegenden Wissensbasis über Produktvarianten, Verbaulogik, Verfahrensvorgaben,
Kosten- und Preiskalkulation ab.
Als Standardsoftware ist P’X5 darauf
ausgelegt, dass Unternehmen ihr Produktwissen eigenständig verwalten,
bearbeiten und erweitern können. Die
Pflegearbeit erleichtert ein kollaboratives Autorensystem, mit dem sich die
Daten webbasiert über verschiedene
Standorte hinweg synchronisieren lassen. Grafische Editoren unterstützen das
Modellieren und Testen der komplexen
Beziehungslogik. Mit dem Produktkonfigurator wird das Produktwissen zentral
verwaltet und durch die automatische
Update-Funktion arbeiten auch die Außendienstmitarbeiter mit dem offlinefähigen System auf dem aktuellen Datenstand.
3D-Visualisierung
erleichtert Kommunikation
Für Kunden ist es manchmal schwierig,
die zu konfigurierenden Produkte genau zu definieren, insbesondere, wenn
die Prioritäten und Präferenzen unklar
sind oder sich auf der Suche nach einem
Lösungsansatz verändern. Hersteller
müssen daher ihr modulares Produkt-
Per Parameterauswahl entstehen kundenindividuelle Lösungen.
Wirklichkeitsgetreue 3D-Visualisierung unterstützt die Lösungskommunikation.
portfolio auf eine intuitiv verständliche
Art kommunizieren. Anhand von 3D-visualisierten Konfigurationen, die auf aktuellem Konstruktionswissen beruhen,
kann der Vertrieb unabhängig von CADSystem und -Kenntnissen bereits im
Kundengespräch umfassend beratend
tätig werden.
Im Gegensatz zu einer rein textbasierten Konfigurationsfunktionalität von
ERP-Systemen bietet die vertriebsorientierte P’X5-Software zahlreiche Möglichkeiten für ein „Visual Product Selling“,
also die dreidimensional aufbereitete
Lösungskommunikation. Kunden sehen vom Einzelteil bis zum Gesamtprodukt detailliert, wie ihre spätere Lösung
aussehen wird. Ebenso erleichtert die
grafische Komponente den Vertriebsmitarbeitern den Einstieg in die softwaregestützte Konfiguration.
Die Visualisierungen der Bauteile sind
detailreduzierte Ableitungen der 3DCAD-Daten in den Standardformaten JT
oder VRML. Die Verschlankung sichert
die Lauffähigkeit des Konfigurators auf
handelsüblichen Laptops und schützt
das geistige Eigentum des Unternehmens bei Verlust oder Diebstahl von mobilen Geräten.
Durch die Ausleitung aussagekräftiger Angebotsdokumente unterstützt
der Produktkonfigurator die Verständigung über die letzten Details. Anstatt
aufwändig Produktdokumentationen
und die zugehörigen Zeichnungen manuell zu erstellen, erzeugt die Software
die Unterlagen per Knopfdruck als PDF
oder 3D-PDF.
Unter dem Strich stärkt der 3D-Konfigurator die Eigenständigkeit des Vertriebs
und beschleunigt durch die verbesserte
Kommunikation die Angebotsphase. Die
komplexen Prozesse, die durch ein variantenreiches Produktspektrum entstehen, werden weitestgehend automatisiert und dadurch auch im Kostensinne
bw
beherrscht.
3/2012
45
46
CAD & Design
Produktkonfiguration und CAD-Automation L i no als S e r v i ce - P a r tne r fü r K onf i gu r at i onslösung T acton
Einsatzszenarien
und Geschäftsvorteile
Die Lino GmbH in Mainz vertreibt als Technologieberater und Lösungspartner einen innovativen
Produktkonfigurator für Konstruktion und Vertrieb. Digital Engineering hat Rüdiger Dehn, Geschäftsführer
der Lino GmbH, zu den Geschäftsvorteilen befragt, die sich damit erzielen lassen.
DIGITAL ENGINEERING Magazin: Herr
Dehn, Lino ist im deutschsprachigen
Europa der einzige zertifizierte ServicePartner für die Konfigurationslösung Tacton des schwedischen Anbieters Tacton
Systems AB. Wie ist es dazu gekommen?
Rüdiger Dehn: Wir haben uns ein sehr
umfangreiches Know-how angeeignet,
das auf vielen Mannjahrzehnten an Entwicklungs- und Projekterfahrung in den
Bereichen Maschinenbau, Fahrzeugbau,
Konstruktion, Simulation, Fertigungsplanung, IT, 3D-CAD, PDM und SAP-PLM basiert. Wir können noch 2D-Zeichnungen
lesen, weil wir viele Jahre in der Industrie
als Konstrukteur oder als Projekt- beziehungsweise Konstruktionsleiter gearbeitet haben. Nach den ersten erfolgreichen
Kundenprojekten haben wir ein Team
aus jungen, gut ausgebildeten Ingenieuren und erfahrenen Praktikern
gebildet.
Systemübergreifender
Know-how-Transfer: Für einige Produktreihen
erstellt Variantenfertiger Hilge mittels Tacton
CAD-Daten für Kunden parallel zum Konfigurationsprozess bereits im Anfragestatus.
Bilder: Hilge
3/2012
DEM: Und wie positionieren Sie sich als
Service-Partner?
Rüdiger Dehn: Unsere eigentliche Serviceleistung besteht darin, die Kundenaufgabe aufzunehmen, zu analysieren
und gemeinsam mit dem Kunden ein
Konfigurations- und ein 3D-CAD-Modell
aufzubauen, dass ihn am Ende um Faktor
10 bis 100 schneller macht. Das haben
wir in sehr vielen Projekten erfolgreich
umgesetzt und sind deshalb zertifizierter
Tacton Service-Partner.
DEM: Sind Produktkonfigurationen immer noch eine Art „Geheimwaffe“, weil
viele Unternehmen die Wertschöpfungspotenziale, die sich daraus ergeben, noch
nicht erkannt haben?
Rüdiger Dehn: „Geheimwaffe“ ist noch
untertrieben. Der Kunde an sich möchte
individuelle Produkte kaufen. Die herstellenden Firmen müssen aber versuchen,
die Kombinationsvielfalt klein zu halten,
um überhaupt Produkte auf den
Markt bringen zu können. Sie
können Küchenmöbel
Rüdiger Dehn
ist Geschäftsführer der Lino
GmbH in Mainz.
Bild: Lino
nur in den Breiten 60 oder 80 Zentimeter bekommen. Was wäre denn, wenn Sie
zum Preis eines 60-Zentimeter-Elements
auch ein 73-Zentimeter-Element herstellen könnten? Das Geheimnis liegt im Zusammenstellen der Unterteile einer Baugruppe im Augenblick der Anfrage.
DEM: Wo finden sich denn die „Schmerzen“ der Fertigungsunternehmen?
Rüdiger Dehn: Die Konstruktionsabteilungen ersticken heute unter der Masse
an Vertriebsanfragen. Die internen Antwortzeiten sind zu lang, und der Endkunde wartet schnell mal eine Woche auf sein
Angebot. Mit einem sehr guten Konfigurator kann der Vertrieb ein Angebot mit
Zeichnung innerhalb von fünf Minuten
CAD & Design
Produktkonfiguration und CAD-Automation
haben – auch wenn die Kombinationsvielfalt weit über einer Million liegt. Weil nur
aus 10 bis 30 Prozent aller Anfragen ein
Auftrag wird, kann der Vertrieb jetzt 70
Prozent seiner Zeit auf Neukundenakquise verwenden. Im Vertrieb ist der Konfigurator eigentlich eine Gelddruckmaschine.
In der Konstruktion liegt das Potenzial in
den Zeitaufwänden für Maßblätter, Angebotszeichnungen, Layout-Erstellung,
Änderungen und dem Anteil an Routinearbeiten. Leider wissen die wenigsten
Konstruktionsabteilungen, wie viel zusätzliche Entwicklungszeit durch einen Konfigurator geschaffen werden könnte.
DEM: Für welche Unternehmen oder
Portfolios eignet sich Konfiguration besonders?
Rüdiger Dehn: Konfiguration eignet sich
insbesondere für Firmen, die auf individuelle Kundenanfragen mit kalkulationssicheren und technisch präzisen Angeboten möglichst schnell reagieren müssen.
Jede Firma, die heute ein modulares Baukastensystem aufgebaut hat oder aufbauen möchte, ist prädestiniert für einen
Konfigurator. Die Einsatzfälle ziehen sich
durch alle Branchen.
DEM: Wie berät Lino einen Kunden, der
noch keine Erfahrung mit Produktkonfiguration hat, und führt ihn zu einer produktiven Lösung?
Rüdiger Dehn: Wir erstellen sowohl das
erste SolidWorks- als auch das erste Konfigurations-Modell. Dann schulen wir die
Mitarbeiter des Kunden, so dass sie das
Projekt intern – auch vor der Geschäftsleitung – vorstellen können. Das sorgt
für den ersten Aha-Effekt, weil jedem die
Performance der Lösung plastisch vor Augen geführt wird. Dann wird gemeinsam
die endgültige Lösung erarbeitet und der
Kunde an die selbständige Anwendung
der Software-Werkzeuge herangeführt.
DEM: Können Sie konkrete Produktivitätsgewinne bei Ihren Kunden belegen?
Rüdiger Dehn: Natürlich! Hilge reduziert
den Aufwand für Angebotszeichnungen
von Tagen auf Minuten. HT Labor & Hospitaltechnik verkürzt die Auftragsbearbeitungszeit von 1 Stunde auf 10 Minuten
und den Programmieraufwand von 20 auf
10 Minuten. Und das pro Auftrag! Maurer
Söhne erzeugt Angebotszeichnungen in
2 Stunden statt in 2 bis 3 Tagen. Siemens
in Leipzig setzt für die recht komplexe Ent-
wicklung seiner neuen Stromschienenreihe TactonWorks ein, um die Komplexität
überhaupt „im Griff“ behalten zu können.
Für die Ausgangsdatenhaltung wurde ein
neues Baustein-Tool entwickelt, das den
SAP Configurator und Tacton mit gleichen
Daten versorgt.
DEM: Von mobilen Applikationen aus
können Produktkonfigurationen erzeugt
und bei Bedarf sofort als Fertigungsauftrag freigegeben werden. Wird es den
Firmen schwindlig angesichts von so viel
Tempo und Automation?
Rüdiger Dehn: Ich glaube nicht, dass
jemand mit konstruktivem Hintergrund
möchte, dass der Vertrieb Teile freigibt!
Man sollte eher von Vertriebsvorschlägen
sprechen, die dann eine andere Abteilung auf Plausibilität prüft. Wenn bereits
früh gegen ein Regelwerk geprüft wird,
wird in der Folge wenig zu beanstanden
sein. Die Prozessdurchlaufzeit reduziert
sich dadurch dramatisch. Als Nebeneffekte haben Sie die Prozesssicherheit erhöht und Ihr Firmen-Know-how perfekt
dokumentiert.
DEM: Wo sehen Sie die Hürden bei der
Implementierung einer Konfigurationslösung und wie unterstützt Lino die Kunden dabei?
Rüdiger Dehn: Immer dann, wenn Sie
vom zuständigen Management nicht mit
genügend Zeit und schnellen Entscheidungen unterstützt werden, droht so ein
Projekt zu scheitern. Oder auch wenn zu
viele Sachen auf einmal gemacht werden
sollen, etwa die parallele Einführung von
CAD, ERP, PDM und des Konfigurators. Wir
bei Lino gehen systematisch an die uns
gestellte Aufgabe heran, erstellen erste
Modelle, stellen erste Fragen und haben
relativ schnell ein erstes Ergebnis. Bei der
Erstellung und Verfeinerung der Modelle
fallen Widersprüche auf, die von außen
leichter zu sehen sind als von innen. Im Ergebnis haben wir dann pro Baureihe eine
Baugruppendatei mit einem Konfigurationsmodell, die sowohl im Internet als
auch im 3D-CAD-Tool SolidWorks benutzt
werden kann. Es geht immer darum, ehrlich die Vor- und Nachteile verschiedener
Lösungsansätze zu kommunizieren. Deshalb gehört sehr viel Vertrauen in die ausführende Firma dazu.
DEM: Das Regelwerk eines Konfigurators
ist oft alles andere als trivial, selbst bei Pro-
dukten, die auf den ersten Blick nicht sehr
komplex wirken. Wie können Implementierungskosten und Total Cost of Ownership (TCO) gering gehalten werden?
Rüdiger Dehn: Indem das Modell mit so
wenig Regeln wie nötig erstellt wird. Tacton-Kunde ABB Motor hat zum Beispiel
sein Regelwerk von 507.500 Regeln auf
150 reduziert! Weniger und übersichtlichere Regeln vermindern den Pflegeaufwand
„Konfiguration eignet sich insbesondere
für Firmen, die auf individuelle Kundenanfragen mit kalkulationssicheren und
technisch präzisen Angeboten möglichst
schnell reagieren müssen.“
und werden von jedem Menschen auch
verstanden. Die Tacton Engine bringt uns
hier mit vielen Alleinstellungsmerkmalen
in die Pole Position. Faktor 2 bis 4 sind wir
dadurch besser als unsere Mitbewerber.
DEM: Ingenieurmangel droht, die Weiterentwicklung der Unternehmen zu hemmen. Kann eine Konfigurationslösung da
helfen?
Rüdiger Dehn: Reduktion von Routinearbeit und Variantenvielfalt, Time to
Market, Vertriebsschulung, Durchlaufzeitenverkürzung und Begrenzung beziehungsweise ein Entfallen der Nacharbeit
sind Themen, bei denen der Konfigurator
extrem helfen kann. Wir von Lino stellen
uns auf vermehrte Nachfrage ein und haben deshalb schon drei neue Mitarbeiter
hinzugewonnen, die bis April 2012 die
Arbeit aufnehmen werden.
DEM: 2011 haben Sie erfolgreich die Design-Automation-Konferenz mit zahlreichen Tacton-Anwenderbeiträgen veranstaltet. Wird es diese Veranstaltung 2012
wieder geben?
Rüdiger Dehn: Ja, und zwar am 14. Juni
2012 in Frankfurt. Wir erwarten 80 bis 100
Personen. Die Thematik wird sich ein wenig ändern. Wir wollen mehr zu den Themenkreisen Vertriebskonfiguration und
Speicherung von Konfigurationswissen
präsentieren. Weitere Infos finden Interessierte unter www.design-automation.de.
DEM: Herr Dehn, vielen Dank für dieses
Gespräch.
Das Interview führte Thomas Otto.
3/2012
47
48
CAD & Design
Reverse Engineering B au von S onde r masch i nen dank e i nfachem Reve r se E ng i nee r i ng
Meister Lampe nett verpackt
Meister Lampe ist ein scheuer Zeitgenosse und wenn sich wieder mal die Hasen im Garten tummeln, sind sie in
der Regel aus Schokolade und es ist Ostern. Doch wie kommt nun der Hase zu seinem Gewand? Die Wilhelm
Rasch GmbH & Co. KG mit Sitz in Köln ist ein bekannter Entwickler und Hersteller von Verpackungsmaschinen
für Hohlkörper aus Schokolade. Als Modellierungsgrundlage für die Osterhasenfigur verwendet Rasch eine
Hohlfigur-Doppelform, um dann den Aufbau eines CAD-Modells über NURBS mit der Reverse-EngineeringSoftwarelösung Rapidform-XOR nachzuahmen.
D
er Spezialmaschinenbau hat bei der
Wilhelm Rasch GmbH & Co. KG eine
lange Tradition. Seit über 60 Jahren
hat sich das Unternehmen Rasch mit Sitz
in Köln durch die Entwicklung und Produktion technischer Innovationen im
Segment der Verpackungsmaschinen
zum Weltmarktführer bei der Verpackung
von Hohlkörpern aus Schokolade entwickelt. Der Maschinenhersteller bietet
maßgeschneiderte Speziallösungen und
begleitet seine Kunden von der ersten
Polygonalmodell,
Vorder- und Rückseite.
Produktskizze bis zur lauffertigen Maschine. Im Hohlfigurensegment bedient der
Spezialmaschinenbauer weltweit sämtliche Branchenführer. Insbesondere bei
der gesiegelten Wicklung von Sitzhasen
und anderen Körpern mit spezieller Geometrie ist das Angebot von Rasch einmalig. Das Produktionsprogramm umfasst
außer den Hohlkörperverpackungsmaschinen ebenfalls universelle und hochspezialisierte Wickelmaschinen. Dabei
liegt das Augenmerk nicht nur auf der
Verpackungsmaschine allein, sondern
umfasst auch komplette Verpackungsanlagen mit den unterschiedlichsten Zuführ- und Abtransportsystemen.
Hochgenaue Geometrie
für die optimale Verpackung
Das erzeugte 3D-Modell auf Basis der
Hohlfigur-Doppelform ist ein vollwertiges Abbild der Schokoladenfigur. Die
generierten Flächen liegen mit einer hohen Genauigkeit auf den Scandaten und
spiegeln somit das reale Objekt präzise
wider. Das Ergebnis ist ein NURBS-gene-
3/2012
CAD & Design
Reverse Engineering riertes Oberflächenmodell. „Unsere Anforderungen bei der Verpackung einer
Schokoladenhohlfigur erfordern ein präzises 3D-Modell auf Basis von Scandaten.
Mit der angebotenen Lösung, Reverse
Engineering Software Rapidform XO Redesign ist dieses optimal gelungen“, erklärt Jörg Rademacher, Konstrukteur bei
der Wilhelm Rasch GmbH & Co. KG.
Der Schokoladenhohlkörper besteht
aus zwei separaten Formen, einer Vorder- und einer Rückseite. Eine HohlfigurDoppelform gibt die Form für die Schokolade-Hohlfiguren und ist Basis für die
3D-Scandaten. Das Messergebnis wird in
zwei Polygonalmodellen ausgegeben.
Vom 3D-Scan zu einer
NURBS-generierten CAD-Datei
Mit einem 3D-Scanner wird berührungslos eine Punktwolke von der Oberfläche
der Hohlfigur-Doppelform gescannt.
Aus den erzeugten Punktwolken werden zwei Polygonalmodelle generiert.
Im ersten Schritt werden die beiden Polygonalmodelle (Vorder- und Rückseite) zu einem wasserdichten Polygonal
modell als Abbild der Schokoladenfigur
verschmolzen. Das Polygonalmodell ist
die Grundlage für den folgenden Reverse-Engineering-Prozess. Hierfür generiert XOR ein Kurvennetzwerk über
das Scanobjekt, aus dem die endgültigen Freiformflächen berechnet werden
können. Die Schokoladenhohlfigur wird
vollständig über die 3D-Scandaten modelliert.
Für den Aufbau eines CAD-Modells
über NURBS werden beide Polygonalmodelle in XOR importiert. Im ersten
Schritt werden die beiden Polygonalmodelle (Vorder- und Rückseite) zu einem gesamten wasserdichten Polygonalmodell vereinigt. Hierfür müssen
beide Modelle in ein Koordinatensystem transformiert werden. Um die Ausrichtung zu vereinfachen, werden die
Polygonalmodelle mit der Funktion Re-
gion Group in Teilbereiche mit zusammengehöriger Regelgeometrie segmentiert. Die Segmentierung lässt sich
in Detailbereichen noch per Hand anpassen. Dies ermöglicht dem Konstrukteur, eine automatische Feature-Erkennung durchzuführen. Jede gewünschte
Regelgeometrie kann bei diesem Prozess aus dem Polygonalmodell extrahiert werden. Nicht erkannte Bereiche
werden als Freiformfläche gruppiert.
Für die Ausrichtung in einem Koordinatensystem werden in jedem Modell
Regelgeometrien (Punkte, Vektoren,
Ebenen) definiert. Für die XY-Ebene
wird aus dem Boden des Polygonal
modells mit der Funktion Add.Ref.Plane und der Methode Extract eine Referenzebene erzeugt. Für die Trennebene
der beiden Modelle wird zunächst über
ein 3D-Sketch und die Funktion Boun
dary die Berandungskurve erzeugt.
Mit der Funktion Add.Ref.Plane und
der Berandungskurve wird die Trenn
ebene definiert. Der Ursprung lässt
sich mit der Funktion Mesh Sketch Set
up in einer Skizze auf der Trennebene
als Schnittpunkt zweier Geraden festlegen. Die Funktion Interactive Alignment ermöglicht die optimale Ausrichtung der beiden Polygonalmodelle
(Vorder- und Rückseite) in einem Koordinatensystem. Zur Erzeugung eines
wasserdichten Polygonalmodells werden die beiden Seiten mit der Funktion
Sew Boundary zu einem Modell vereinigt. Die Funktion Global Remesh optimiert und glättet den Übergang zwischen den beiden Formhälften.
Freiformflächen beschreiben die
Oberflächenstruktur der Hohlkörperfigur. Da die Oberflächenstruktur beibehalten werden soll, wird das CAD-Modell aus NURBS-Oberflächen generiert.
Hierfür wird über die Holkörperfigur ein
Kurvennetzwerk gelegt. Mit der Funktion Auto Surfacing und der Methode
Feature Following Network wird ein Kur-
vennetzwerk anhand der Oberflächenstruktur erzeugt. Die Funktion Deform
bietet die Möglichkeit, das Kurvennetzwerk optimal an die Scan-Daten anzupassen. Im letzten Schritt werden die
endgültigen Freiformflächen berechnet.
Das Ergebnis ist ein NURBS-generiertes
Oberflächenmodell der Schokoladenhohlfigur.
Mit der Funktion Auto Surfacing lassen sich in kürzester Zeit NURBS-generierte CAD-Modelle erzeugen. Die erzeugten Flächen liegen mit einer hohen
Genauigkeit auf den Scandaten und
spiegeln auf diese Weise das reale Obbw
jekt präzise wider.
3D-Drucker
Die schnellste
und preiswerteste Art,
Prototypen mit
3D-Druckern
zu erstellen
ZCorporation
Besuchen Sie
r
uns zu unsere
SM20E12S(DSo/FrE)
HAU
./11. Mai
am 10
t nach
oder jederzei inbarung.
Vere
telefonischer
Horn Systemhaus GmbH
Pestalozzistr. 2 · 95326 Kulmbach
Telefon 09221/4031 · Fax 4033
www.3d-drucker.org
3/2012
49
50
Simulation & Visualisierung
Lückenschluss zwischen CAD- und Berechnungswelt C O N T A C T S oftwa r e und B E T A C A E S y stems koope r i e r en
Durchgängige Prozessketten
V O N B arbara S cholvin
CONTACT Software und BETA CAE Systems haben eine Entwicklungspartnerschaft gestartet, um den Bereich
der Produktabsicherung in das Product Lifecycle Management (PLM) einzubinden. Damit bündeln zwei namhafte Softwarehersteller ihr Know-how, die zu den führenden in ihrer jeweiligen Domäne zählen: CONTACT
im PLM-Umfeld und BETA auf dem Gebiet der Simulation.
D
ie Kooperation zwischen CONTACT
Software und BETA CAE Systems zielt
darauf ab, die bisherige Lücke zwischen CAD- und Berechnungswelt durch
ein integriertes Lösungsangebot zu schließen. Eine derartige disziplinübergreifende Unterstützung im PLM-Kontext wird
besonders von den Automobilherstellern
und ihren Zulieferern, aber auch aus anderen Branchen der Fertigungsindustrie
nachgefragt, um den virtuellen Entwicklungsprozess zu beschleunigen und die
Nachverfolgbarkeit von Absicherungsergebnissen zu verbessern.
Die virtuelle Simulation von Produkteigenschaften wie Statik, Akustik, Vibration
oder Crash- und Ermüdungsverhalten ist
heute nur unzureichend in die PLM-Prozesse der Unternehmen eingebettet. Da
aber Änderungen zwischen Berechnung
und Konstruktion fortlaufend abgeglichen werden müssen, tauchen Fehlerquellen in der Übertragung der Information von einem System ins andere gleich
mehrmals auf und nötige Anpassungen
müssen manuell nachgepflegt werden.
CONTACT Software und BETA CAE Sys-
tems wollen nun eine integrierte Systemlandschaft für Bauteiloptimierung von
der Geometrie bis zur Absicherung schaffen, die diese Medienbrüche und die damit verbundenen Nachteile im Blick auf
Zeit, Kosten und Qualität obsolet macht.
Mit dem Kauf des Fast Concept Modeller (FCM) im Sommer 2011 erweiterte CONTACT Software sein Portfolio um
Lösungen für effiziente Geometriemodellierung und durchgängige CAx-Prozessketten. FCM ist ein zentraler Baustein
von CONTACT FAST/CA: ein Angebot, mit
dem der PLM-Anbieter die durchgängige Nutzung der CAx-Daten über den
gesamten Produktlebenszyklus hinweg
adressiert. Ziel ist das zuverlässige Daten- und Datenflussmanagement entlang der Ein-/Ausgabeketten der Modellierungs- und Simulationswerkzeuge für
das virtuelle Prototyping. Beide Bereiche
sind auch Gegenstand der Entwicklungspartnerschaft zwischen CONTACT Software und BETA CAE Systems. Zuerst ist
eine Schnittstelle zwischen FCM und BETAs ANSA Pre-Processor geplant, danach
soll das CAE-Tool auch in die Datenmanagement-Lösungen von CONTACT Software eingebunden werden.
Fast Concept Modeller
als Drehscheibe
Aufbereitung eines Automobil-Front-Moduls in einem
CAE-Netz. Bild: CONTACT Software
3/2012
FCM ermöglicht eine schnelle, einfache Erstellung von Geometriemodellen
und den automatischen Export von FEModellen für Crash-, NVH- und statische
Analysen. Indem die CAD-Optimierungssoftware CAE-Tools und die dazugehörigen Prozesse mit den dafür benötigten
Daten versorgt, unterstützt sie bereits
in der Konzeptentwicklung die Simulation und Validierung des künftigen Pro-
duktverhaltens. Dies versetzt Unternehmen in die Lage, schneller von der ersten
Produktidee zu einem abgesicherten
Konzept zu kommen. Doch erst die Einbindung der Produktabsicherung in das
Product Lifecycle Management schafft
die Voraussetzung dafür, dass sich der
Übergang in die Serienentwicklung reibungslos gestalten lässt.
„Indem wir Simulation und PLM zusammenbringen, können Konstruktionsund Absicherungsmethoden und damit
die Schlüsselbereiche im Innovationsprozess durchgängig unterstützt werden“,
benennt Dimitrios Angelis, Präsident von
BETA CAE Systems, die Ziele der beiden
Softwarehersteller. CONTACT-SoftwareGeschäftsführer Karl Heinz Zachries betont die hohen Synergieeffekte, die sich
aus der Kooperation ergeben. Während
CONTACT Software mit seiner PLM-Plattform CIM DATABASE, der CAD-Datenmanagementlösung Workspaces und dem
Fast Concept Modeller die Produktentwicklung von der frühen Phase bis zum
Serienanlauf abdeckt, ist BETA mit ANSA,
μETA Post-Processor und anderen CAETools ein führender Anbieter im Bereich
Simulation. „Wir haben Produkte, die sich
perfekt ergänzen, einen großen gemeinsamen Kundenkreis und sprechen vor allem dieselbe Sprache“, so die Einschätzung von Zachries, die er durch die
bisherige Zusammenarbeit bestätigt
sieht. Anhand von Use Cases spezifizieren beide Unternehmen derzeit gemeinsam mit Kunden die Szenarien für das Simulationsdatenmanagement im PLMKontext und arbeiten an einem ersten
Prototyp, der voraussichtlich schon Mitte
Juni auf dem CONTACT User Meeting
rt
2012 vorgestellt werden kann.
Management
Produktlebenszyklusmanagement (PLM)
H a r mon i s i e r ung f i r menspez i f i sche r P L M - A nsätze
Goldener Mittelweg zwischen
Heterogenität und Homogenität
V O N P rof . D r . - I ng . M ichael A bramovici und D ipl . - W irt . - I ng . Jens C hristian G ö bel , L ehrstuhl
für M aschinenbauinformatik an der R uhr - U niversität B ochum
Die Harmonisierung parallel existierender PLM-Ansätze ermöglicht vielen Unternehmen die Erschließung
kosten-, nutzenund risikobezogener Verbesserungspotenziale im Engineering. Das in diesem Beitrag vorgestellte PLM-Harmonisierungs-Entscheidungs-Framework unterstützt Projektteams und Entscheidungsträger methodisch bei der Bestimmung des optimalen Harmonisierungskonzepts.
I
n den beiden vergangenen Jahrzehnten
hat die Product-Lifecycle-Management(PLM-)Durchdringung industrieller Unternehmen stetig zugenommen. Dies
betrifft die verschiedenen EngineeringDisziplinen (Mechanik, Hydraulik, Elektrik,
Software usw.) und immer stärker auch die
der Produktentwicklung nachgelagerten
Produktlebenszyklus-Phasen (Fertigungsplanung, Service usw.). Als ein Ergebnis
der zunehmenden PLM-Durchdringung
existieren heute in vielen Unternehmen
mehrere, historisch parallel gewachsene
PLM-Ansätze [ABR10]. Zusätzlich zu dieser
organischen Entwicklung erhöhen Fusionen und Übernahmen von Unternehmen
die PLM-Heterogenität sprunghaft. Diese Heterogenität der PLM-Ansätze kann
neben PLM-IT-Lösungen gleichermaßen
Komponenten der PLM-Strategie (zum
Beispiel Anbieterstrategie), PLM-Prozesse (zum Beispiel Freigabeprozesse), PLMMethoden (beispielsweise Nummernsysteme) und PLM-Akteure (unter anderem
Anwender Know-how) betreffen (siehe
Bild 1).
Demgegenüber stehen zunehmend
global verteilte und sich permanent verändernde
Engineering-Organisationsstrukturen [BLA11]. Besonders für bereichsübergreifende Kooperationen und
Reorganisationsvorhaben können nicht
aufeinander abgestimmte PLM-Ansätze
drastische Produktivitäts- und Flexibili-
tätshemmnisse darstellen. Mit PLM-Harmonisierungs-Initiativen verfolgen Unternehmen das Ziel, durch eine geeignete
Abstimmung, Anpassung und Vereinheitlichung ihrer bestehenden PLM-Ansätze
ihre heutige Situation zu verbessern.
Herausforderung
der PLM-Harmonisierung
Für eine am unternehmensspezifischen
Bedarf orientierte PLM-Harmonisierung
bieten meist weder eine vollständige
unternehmensweite PLM-Vereinheitlichung, noch die Beibehaltung des heterogenen Ist-Zustands die optimale Lösung. Vielmehr sollte man auf der Basis
einer simultanen und daher komplexen
Detailbetrachtung aller beteiligten PLMAnsätze ein an strategischen, organisatorischen und wirtschaftlichen Zielen
ausgerichtetes Harmonisierungskonzept
erarbeiten [ABR11]. Dieses Harmonisierungskonzept beschreibt, welche PLMKomponenten der betrachteten PLMAnsätze wie stark und in welcher Form
harmonisiert werden sollen. Ausgehend
von der meist großen Menge theoretisch
möglicher Konzeptalternativen muss
man hierbei entscheiden, welche Konzeptalternative im Rahmen des betreffenden PLM-Harmonisierungsprojekts
zu verfolgen ist. Derartige Harmonisierungsentscheidungen determinieren unmittelbar das Ausmaß an Änderungen
Bild 1: PLM-Verantwortliche als Bindeglied bereichsspezifischer PLM-Ansätze.
3/2012
51
52
Management
Produktlebenszyklusmanagement (PLM) Bild 2: Übersicht über das Harmonisierungs-Entscheidungs-Framework.
bestehender PLM-Ansätze und sind gekennzeichnet durch:
• eine hohe Komplexität und unklare
Strukturen,
• divergierende Zielsetzungen, Einzelinteressen und Perspektiven der involvierten Akteure,
• weitreichende und schwer vorhersagbare Konsequenzen für den Projektund Unternehmenserfolg.
Heute trifft man diese Entscheidungen
meist ohne methodische Unterstützung.
PLM-Anwender, -Planer und -Entscheidungsträger werden bei der Vorbereitung und Lösung dieser Entscheidungsaufgaben vor schwer überwindbare
Herausforderungen gestellt. Eine unzureichende Bewältigung dieser Herausforderungen führt zu wenig fundierten,
subjektiv oder politisch geprägten Entscheidungen, die primär durch das informelle Machtgefüge und die Durchsetzungsfähigkeit einzelner Akteure
determiniert werden. Die Folge sind
PLM-Harmonisierungsmaßnahmen, deren Auswirkungen, zum Beispiel Kosten
oder Risiken, den Entscheidungsträgern
in vielen Fällen nur teilweise bewusst
sind und die viele PLM-Akteure nicht akzeptieren und unterstützen [EIG06].
Methodisches Framework
unterstützt PLM-Harmonisierungsentscheidungen
Mit dem Ziel, Misserfolgen bei PLMHarmonisierungsentscheidungen präventiv entgegenzuwirken, wurde am
Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik
der Ruhr-Universität Bochum im Rahmen mehrerer industrieller PLM-Harmonisierungsprojekte ein methodisches
3/2012
Alle Bilder: Ruhr-Universität Bochum.
PLM-Harmonisierungs-EntscheidungsFramework (HEF) entwickelt. Das HEF
stellt ein anwendungsfallspezifisch ausprägbares Hilfsmittel zur objektivierten
Bestimmung unternehmensspezifisch
optimaler
Harmonisierungs-Konzeptalternativen bereit. Dabei werden die
Anforderungen, das Wissen und die
Erfahrungen aller involvierten Unternehmensbereiche und Akteure berücksichtigt. Ausgehend von unternehmensweiten Zielsetzungen und unter
Berücksichtigung der relevanten Randbedingungen des betreffenden Unternehmens erfasst man den Lösungsraum
eines Harmonisierungs-Entscheidungsproblems formal und transparent und
grenzt ihn systematisch ein. Hierzu lassen sich vier aufeinanderfolgende Phasen unterscheiden, die durchgängig mit
Hilfe eines abgestimmten MethodenSets unterstützt werden (siehe Bild 2).
Die Systematik zur Strukturierung der
betrachteten PLM-Ansätze dient zur einheitlichen Beschreibung und Abgrenzung konkreter PLM-Komponenten, die
direkt im Fokus der PLM-Harmonisierungsinitiative stehen oder aufgrund
ihrer Wechselwirkungen mit fokussierten PLM-Komponenten passiv betroffen sind. Dabei werden Komponenten
der PLM-Harmonisierungs-Dimensionen
Strategie, Prozesse, Methoden, IT-Systeme und Akteure unterschieden und mit
Hilfe projektneutraler Templates identifiziert und klassifiziert.
Formulierung der Harmonisierungs-Konzeptalternativen
Als Harmonisierungs-Konzeptalternativen werden Kombinationen von Ausprä-
gungen der aktiv und passiv zu gestaltenden PLM-Komponenten bezeichnet,
die jeweils eine Gesamtalternative für
die Lösung der Harmonisierungsaufgabe beschreiben. Die Basis hierfür bilden
verschiedene Harmonisierungsgrundstrategien, die unterschiedliche Harmonisierungsgrade repräsentieren und sich
auf einzelne oder auf Gruppen von PLMKomponenten anwenden lassen. Durch
die Kombination der definierten PLMKomponenten-Ausprägungen werden
mehrere Konzeptalternativen in formal
einheitlicher Struktur beschrieben.
Durch eine Vorauswahl mit Hilfe eines
Ausschlusskriterien-Katalogs lässt sich
einerseits die Einhaltung wichtiger Vorgaben und Planungsrestriktionen sicherstellen und andererseits der Gesamtaufwand für die Entscheidungsfindung
reduzieren, ohne dass man die Entscheidungsqualität beeinträchtigt.
Bewertung und Auswahl der Harmonisierungs-Konzeptalternativen
Eine holistische Methode zur Bewertung der Auswirkungen kon
kurrierender Harmonisierungskonzepte unterstützt die Auswahl der für den
vorliegenden Anwendungsfall am besten geeigneten Konzeptalternative. Die
Basis hierfür bildet ein multikriterielles
Zielsystem, das in Anlehnung an den
methodischen Ansatz der Balanced
Scorecard nach Kaplan und Norton
[KAP97] entwickelt wurde. Die Bewertungsperspektiven spiegeln die fünf
PLM-Harmonisierungs-Dimensionen
„PLM-Strategie“, „PLM-Prozesse“, „PLMMethoden“, PLM-Systeme“ und „PLMAkteure“ wider und sind jeweils strukturiert in die Zielsystem-Bereiche Kosten,
Nutzen und Risiken (Bild 3).
Das Zielsystem umfasst neben direkt
monetär quantifizierbaren auch nicht
direkt monetär quantifizierbare Kriterien. Dabei erfolgt die Bewertung nicht
direkt monetär quantifizierbarer Kriterien auf der Grundlage vordefinierter Maturity Levels. Jedes der etwa 100
Bewertungskriterien ist durch mindestens einen Key Performance Indicator
(KPI) spezifiziert, der als Messgröße für
das Kriterium dient. Das Bewertungsergebnis wird für jede Konzeptalternative verdichtet in einer PLM-Harmonisierungs-Scorecard dargestellt,
die Zielkonflikte des Use-Case-spezifischen Zielsystems illustriert und
Management
Produktlebenszyklusmanagement (PLM)
Aufschluss über direkt monetär und
nicht direkt monetär quantifizierbare
Auswirkungen der Konzeptalternative
gibt.
Zusammenfassung
Die Harmonisierung bestehender PLMAnsätze ermöglicht vielen Unternehmen, kosten-, nutzenund risikobezo
gene
Verbesserungspotenziale
im
Engineering zu erschließen. Das hier
vorgestellte Harmonisierungs-Entscheidungs-Framework (HEF) unterstützt Pro-
jektteams und Entscheider methodisch
bei der Bestimmung des optimalen Harmonisierungskonzepts. Hierfür werden
Konzeptalternativen unter Berücksichtigung übergreifender und bereichsspezifischer Restriktionen und Zielsetzungen
formuliert und mit Hilfe direkt und nicht
direkt monetär quantifizierbarer Kriterien ganzheitlich bewertet. Das HEF wurde im Rahmen mehrerer vom Lehrstuhl
für Maschinenbauinformatik der RuhrUniversität Bochum durchgeführter
PLM-Harmonisierungs-Projekte in Unter-
nehmen der Automobilindustrie und
des Maschinen- und Anlagenbaus entwickelt und innerhalb dieser Projekte
spezifisch ausgeprägt und erfolgreich
rt
angewendet. Literaturhinweise
[ABR10] Abramovici, M., Schindler, T.: Benefits
of PLM in the Automotive Industry: results of a
Benchmark Study. In: Proceedings of PLM10: The
7th International Conference on Product Lifecycle
Management. BIBA, Bremen (2010).
[ABR11] Abramovici, M., Göbel, J.: Methodischer Ansatz zur PLM-Harmonisierung in industriellen Unternehmen. In: ProduktDaten Journal, Nr.
2, 2011, S.50-54, ProSTEP iViP, Darmstadt (2011).
[BLA11] Black, B.: Building the future of manufacturing. In: Proceedings of the World Manufacturing Forum 2011. CD-ROM. World Manufacturing Forum, Como (2011).
[EIG06] Eigner, M., Schleidt, B.: Erfolgsfaktor
„Mensch“ bei der PLM/PDM-Einführung. In: CADCAM Report, Nr. 9, 2006, S.46 – 49, Hoppenstedt,
Darmstadt (2006).
[KAP97] Kaplan, S., Norton, D.: Balanced Scorecard: Strategien erfolgreich umsetzen. SchäfferPoeschel, Stuttgart (1997).
Bild 3: Bewertungsperspektiven und Zielsystem-Bereiche.
4. VDI-Fachkongress
Prof. Dr.-Ing. Michael Abramovici und Dipl.Wirt.-Ing. Jens Christian Göbel arbeiten am
Lehrstuhl für Maschinenbauinformatik an der
Ruhr-Universität Bochum.
n!
nmelde
a
t
z
t
e
J
i.de/
www.vd obilitaet
m
elektro
Elektromobilität
18. und 19. April 2012 in Nürtingen bei Stuttgart
Highlights dieser Veranstaltung:
Ladeinfrastruktur: Welchen Weg beschreitet Deutschland zur
Umsetzung einer Schnellladeinfrastruktur?
Energiespeicher: Wie kann die vorzeitige Alterung von Lithium-IonenBatterien vorab simuliert und eingeschränkt werden?
Elektronik: Wie wird die Zuverlässigkeit von IGBT’s und anderen
HV-Komponenten verbessert?
Thermomanagement: Wie sind Kühlkreisläufe intelligent und
verbrauchsarm zu gestalten?
Antriebstechnologie: Wie sind V- und E-Motoren in den
unterschiedlichen Antriebstopologien auszulegen?
Zertifizierung: Wie sind die Zertifizierungsunterschiede
definiert und was sind die Herausforderungen bei der
Sicherheitszertifizierung?
+
Quelle: Gereon Meyer, VDI/VDE-IT
VDI-Spezialseminar:
Kompaktwissen Elektrotechnik
für Fahrzeugingenieure
am 17. April 2012
Veranstaltung des VDI Wissensforums | www.vdi.de/elektromobilitaet | Telefon +49 211 6214-201 | Telefax +49 211 6214-154
53
54
Management
Produkt- und Prozessentwicklung
G eomet r i sche Ä hnl i chke i tssuche m i t G eo S ea r ch - S oftwa r e
Effizienzzuwächse
in der Fahrzeugentwicklung
V on C esar L ope z
Kostenplanung und Konstruktion sind eng miteinander verzahnt – Effizienz im Geschäft ist das Ziel, doppelte Konstruktionen sind teuer und erhöhen nicht nur den Aufwand der Ingenieure, sondern auch den IT-Aufwand, die Kosten für Qualitätssicherung, Test und Absicherung, Einkauf und Administration. Zwar bietet die
Software-Industrie hochwertige Konstruktionsroutinen und -verfahren an, diese stellen jedoch kaum Funktionen zur Suche innerhalb bestehender Konstruktionsdatensätze bereit. Die Folge sind oftmals sehr ähnliche – ja sogar identische – Konstruktionen, die vermieden werden könnten. Mit der Software-Lösung von SimuForm startet die BMW Group ein Projekt zur nachhaltigen Nutzung bereits entwickelter Lösungen.
D
ie Dortmunder Ingenieure von Software-Hersteller SimuForm stellen im
Rahmen einer GeoSearch-Suite ein
umfassendes Softwarewerkzeug her, mit
dem die CAD-Daten aus Bestandsprojekten nutzbar werden. Die Ähnlichkeitssuche über SimuForm Similia nutzt nicht
nur die geometrische Ähnlichkeitssuche
für schnellere Entwicklungen, sondern
ermöglicht auch die Nutzung von Daten aus Kostenrechnung und Angebotsprozessen, um alle Effizienzeffekte rund
um Konstruktion und Produktion nutzen
zu können. Ob Antriebstechnik oder Karosseriebau – laufende Konstruktionen
und Innovationen zeichnen den Hersteller aus, dabei fallen täglich CAD-Daten
an, die einen immensen wirtschaftlichen
Wert ausmachen und für weitere Entwicklungen wertvoll sind.
In viele Bereiche des Engineering, etwa
im Karosseriebau, finden sich vielfach
sehr ähnliche Strukturbauteile, hinter
denen oft ein doppelter Entwicklungsaufwand steht. In der gesamten Fahrzeugentwicklung werden bei den vielen
Fahrzeugreihen und -varianten über die
Jahre zahlreiche Bauteile entwickelt, getestet und geprüft, die durchaus in neuen Entwicklungen Wiederverwendung
finden könnten – für einen Autohersteller
3/2012
wie die BMW Group eine wichtige Quelle
für gesteigerte Effizienz.
Eine gezielte Wiederverwendung
schont zudem nicht nur die eigenen Ressourcen, sondern sorgt auch für höhere Profitabilität. In der Zulieferindustrie
sorgt eine effiziente Konstruktion häufig für den entscheidenden Kalkulationsvorsprung im Angebotsprozess. Wer
präzise rechnen kann, hat den Vorteil auf
seiner Seite. Doch nur selten werden die
Bestandsdaten aus Konstruktion, Produktion und Kostenrechnung nutzbar
gemacht, um künftige Angebote oder
Produktionskalkulationen zu erleichtern.
Dabei bieten sich digitale Daten für eine
Indizierung und Suche an, um Knowhow aus vergangenen Projekten nutzbar zu machen. Traditionell hängt dieses
technische Wissen jedoch an einzelnen
Mitarbeitern und der Erinnerung an Altprojekte – ein Unsicherheitsfaktor, der
vermieden werden sollte und zudem wenig systematisch funktioniert.
Mit der Software-Lösung von SimuForm startet die BMW Group ein Projekt
zur nachhaltigen Nutzung bereits entwickelter Lösungen. Anders als eine Suche
Management
Produkt- und Prozessentwicklung
55
Ergebnis einer Bauteilsuche in SimuForm
Similia zur Erfassung
ähnlicher Bauteile im
Datenbestand.
Bilder: SimuForm
per Hand in den Datensätzen indiziert
die mit verschiedenen Modulen anpassbare Software-Lösung zunächst den Datenbestand des Unternehmens. Dabei
ist nicht relevant, wo die Daten-Server
oder Datenbanken stehen: Auch standortübergreifend und vernetzt arbeitende Firmen können die GeoSearch-Suite
unternehmensweit einsetzen – die Modelldaten werden als 3D-Ansicht für den
Ingenieur aufbereitet. Mit dem Anforderungskatalog an ein zu entwickelndes
Bauteil lässt sich der Datenbestand in
kurzer Zeit durchsuchen, alle relevanten
Metainformationen und Dokumente aus
Bereichen wie Kostenrechnung oder Produktion sind dabei verknüpft und stehen
ebenso auf Knopfdruck zur Verfügung.
Dabei beschränkt sich die geometrische
Ähnlichkeitssuche durch die SimuFormGeoSearch-Suite nicht ausschließlich auf
komplette Bauteile: Auch nach Segmenten einzelner CAD-Teile oder Baugruppen kann gesucht werden. So sind die
Ingenieure in der Lage, sich im Tagesgeschäft auf das Wesentliche zu konzentrieren – kosteneffizient zu arbeiten und das
geballte Konstruktionswissen des Unternehmens in der Hinterhand zu haben.
Diese KnowledgeBase vergisst zudem
das Wissen nicht, es ist auch nutzbar für
Kollegen und nicht zuletzt für den Ingenieursnachwuchs.
Bei einem Anwender wie der BMW
Group fallen auf der einen Seite enorme
Datenmengen an – bei zahlreichen Modellreihen aus allen Segmenten ist alleine der Karosseriebereich aufwendig in
Datenspeicherung und -haltung. Die stetig kürzeren Innovationszyklen der Automobilindustrie fordern zudem ihren
Tribut – waren vor Jahren noch Modellzyklen von zehn und mehr Jahren üblich,
werden Modelle heute häufiger überarbeitet oder komplett erneuert. Der jeweilige Aufwand der einzelnen Abteilungen
ist dabei immens.
Schnellere Modellzyklen zeugen jedoch nicht nur von der Innovationsfähigkeit eines Herstellers – die Kostenseite
steigt auch in ihrer Bedeutung. Kurze Zyklen erhöhen den Druck, Kosten zu kon
trollieren und aktiv zu beeinflussen.
Die Entscheidung für eine innovative geometrische Ähnlichkeitssuche
in Konstruktion und Entwicklung liegt
also für Unternehmen aus der Automobil- oder Zulieferindustrie nahe. Die Verknüpfung einer prozessintegrierten Software-Lösung mit einer automatisierten
Zuordnung von Daten aus anderen Bereichen bietet eine schnell einseh- und
bewertbare Hilfestellung zu ähnlichen
oder sogar partiell oder komplett gleichen Projekten. „Wir können nahezu in
Echtzeit ähnliche oder sogar identische
Konstruktionen aus der Vergangenheit
mithilfe der SimuForm-Lösung intuitiv auffinden. Dabei wird der Grad der
Ähnlichkeit ebenso angegeben wie eine
schnelle Voransicht – denn das Auge des
Ingenieurs ist nach wie vor entscheidend
im Konstruktionsprozess.
Die zugrundeliegenden Geometrien
und alle zusätzlichen Daten, die dazu verknüpft sind, liegen auf Mausklick vor“, beschreibt Dr. Christian Klimmek, Geschäftsführer des Software-Anbieters SimuForm.
Die Anwendung bietet dabei den Komfort einer Online-Suchmaschine – was als
Entwicklungsgrundlage auch das erklärte
Ziel der Software-Architekten war. Die bequeme und extrem schnelle 3D-Ansicht
ermöglicht eine sofortige optische Evaluation für den Ingenieur – die Ansicht generiert die SimuForm-Suite dabei automatisch aus den CAD-Daten. Das Vermeiden
von teurer, doppelter Arbeit steht im Vordergrund der umfassenden Lösung der
Dortmunder IT-Spezialisten. Eine Technologie wie die GeoSearch-Suite sorgt
für mehr Geschwindigkeit und höhere
Kostensicherheit – mit dem digitalen Erfahrungsschatz können Projekte deutlich
besser kalkuliert und überblickt werden.
Die Implementierung bei Projekten in
mittelständischen Unternehmen ist in
kurzer Zeit zu bewältigen: Die Schaffung
einer Grundstruktur erfordert einen Zeitaufwand von wenigen Stunden, die Datenindizierung läuft im Hintergrund und
braucht wenige Tage – je nach Datenmenge. Eine eintägige Schulung bringt
die Anwender auf den nötigen Stand, die
intuitive Software bedienen zu können.
Selbst die Implementierung der Software
in einer komplexen IT-Landschaft wie bei
BMW ist mit einem überschaubaren Aufwand zu bewältigen. Dabei werden unterschiedliche Datenquellen aus unterschiedlichen Bereichen angebunden, um
diese dann dem Entwicklungsprozess in
nahezu Echtzeit zur Verfügung zu stellen. Die Nutzerschnittstelle bietet dabei
ein hohes Akzeptanzniveau durch den
Bedienkomfort: „Ziel der KnowledgeBase
ist auch die Begeisterung der Mitarbeiter,
denn der Einsatz erleichtert das Alltagsgeschäft immens. Damit fällt die Integration in den Workflow leicht“, so Dr. Christian Klimmek. Neben der Indizierung der
CAD-Daten sind auch die Hintergrundprozesse zur Verknüpfung der relevanten Meta-Dokumente zu den Geometrien automatisiert. Die Struktur der Daten
wird dabei nicht verändert, Redundanz
vermieden.
Über Fachbereichsgrenzen hinweg
sorgt die GeoSearch-Suite für effiziente
Produkt- und Prozessentwicklung, die
Wirtschaftlichkeit des anwendenden Unternehmens wächst. Die Konstruktion
und Entwicklung, das Projektmanagement und der technische Einkauf können
somit verbunden werden. Dabei gliedert
sich das System in kurzer Zeit in die bestehende Infrastruktur ein. Die Amortisation ist ebenfalls schnell erreicht– mit
Zeiträumen von drei bis sechs Monaten
rechnet das Dortmunder Unternehmen –
unabhängig von der Projektgröße. bw
Autor ist Cesar Lopez, zuständig für die Vertriebskoordination bei SimuForm.
3/2012
Management
Kollaboratives Projektmanagement
Bilder: Actano
56
K omplexe und ve r te i lte P r oduktentstehung behe r r schen
Gemeinsam in der Cloud
von D r . T homas W ö lfle
Bevor ein neues Produkt die Marktreife erreicht, sorgen zahlreiche Teams, Zulieferer und Entwicklungspartner dafür, dass das Ganze mehr ist als die Summe seiner Teile. Produktinnovationen entstehen „kollaborativ“
aus der Integration verteilter Spezialisten in Entwicklungsnetzwerke. Der komplexen Aufgabe, parallele und
dynamische Produktentstehungsprozesse unter engen Terminvorgaben zu synchronisieren, müssen sich
Projektmanager heute mehr denn je stellen. Unter bestimmten Voraussetzungen erfüllt eine Cloud-basierte
Projektmanagementplattform die steigenden Produktivitätsanforderungen am besten: Denn sie schafft eine hoch skalierbare Infrastruktur, die die Eintrittshürden in produktive Wertschöpfungsnetzwerke senkt und
nicht an Unternehmens- oder Standortgrenzen endet.
S
traffe Time-to-Market-Vorgaben
machen die ganzheitliche Planung
und Steuerung von Entwicklungsprozessen zur Herausforderung im Projektmanagement. Gleichzeitig erfordern geringere Wertschöpfungstiefen
einen effizienten und durchgängigen
Informations- und Datenaustausch mit
verteilten Partnern und Lieferanten
über Unternehmensgrenzen hinweg.
Projektverantwortliche und IT-Fachabteilungen sind gefordert, heterogene
Systeme und Formate zu konsolidieren. Denn eine einheitliche Datenbasis ist Grundlage für eine erfolgreiche
Synchronisation der Projektbeteiligten
und vermeidet Mehraufwendungen
durch Datenredundanz oder veraltete
Datenstände. Kennzeichnend für die
wachsenden Anforderungen an ein
kollaboratives Projektmanagement ist
neben der Einbindung verschiedener
Fachbereiche die zunehmende Integ-
3/2012
ration von Lieferanten und gleichberechtigten Kooperationspartnern.
Die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen hängt auch davon ab, wie
schnell kundengerechte Produkte auf
den Markt gebracht werden. Verkürzte Entwicklungszyklen haben eine parallele Produktentwicklung, Fertigung
und Erprobung etabliert. Damit „Simultaneous Engineering“ in der Praxis funktioniert, müssen im Unternehmen alle
wichtigen Fachbereiche, auch standortübergreifend, von Anfang an in das
Projekt eingebunden werden, um den
erforderlichen Informationsaustausch
reibungslos zu gewährleisten.
Integration externer
Fachkompetenz
Fortschreitende Arbeitsteilung und Internationalisierung senken den Herstelleranteil an der Wertschöpfung zugunsten
spezialisierter Lieferanten. Neben reinen
Kosteneffekten spielen Qualitäts- und
Know-how-Vorteile eine wachsende Rolle bei der Auswahl der Lieferanten und
Dienstleister. Ihre durchgängige Integration ist entscheidend, damit das produktive, aber anspruchsvolle Simultaneous
Engineering gelingt. Klassisches Projektmanagement entwickelt sich zum „Cross
Company Project Management“.
Kooperationsprojekte
Ähnliches gilt für die steigende Zahl an
Kooperationen (Joint Ventures). Neue
Technologien – etwa Elektromobilität –
führen verstärkt zu unternehmens- und
teils branchenübergreifenden Entwicklungsprojekten. Eine Erfolgsvoraussetzung ist die zügige Bereitstellung einer
homogenen
Projektmanagementumgebung, damit die Partner ihre Termine,
Quality Gates, Reifegradziele sowie das
Risiko- und Maßnahmenmanagement
effizient synchronisieren können.
Management
Kollaboratives Projektmanagement
Egal, ob Kooperationen, Lieferantenintegration oder Einbindung verteilter
Fachbereiche: Komplexe Produktentstehungsprozesse erfordern eine Projektplattform, die die Heterogenität von Daten und Informationen an den Grenzen
zwischen Abteilungen, Unternehmen
und Standorten überwindet. Zur Einrichtung einer homogenen und integrativen
Projektplattform stehen heute moderne
Cloud-Lösungen bereit.
Die Projektmanagement-Cloud macht
Unternehmen die Vorteile einer kollaborativen Infrastruktur mit niedrigen
Eintrittshürden zugänglich. So entsteht
eine „neutrale“ Zone für ein unternehmensübergreifendes
Projektmanagement, das die Sicherheitsbedürfnisse
der Partner erfüllt. Cloud-basiertes Projektmanagement vereinfacht die Aufgabe, verteilte Zulieferer und Partner ohne
Vorleistungen zügig und vollwertig in
Produktentstehungsprozesse einzubinden. Der betriebswirtschaftliche Nutzen
der Cloud besteht neben einer geringeren Kapitalbindung in der Flexibilität
bei Nutzungsdauer und -umfang sowie
in der Kostentransparenz. Insbesondere Pay-per-Use-Modelle und Full-Hosted
Services machen Investitionen in Hardware, Infrastruktur und Softwarelizenzen
überflüssig, während die Bindung unternehmensinterner IT-Ressourcen für die
Administration der Projektmanagementlösung nahezu entfällt. Zudem ist die
Cloud hoch skalierbar, sodass die Zahl
der User je nach Projektumfang beliebig
herauf- und heruntergefahren werden
kann.
Cloud-Lösungsvarianten
Wie ein kollaboratives Projektmanagement in der Cloud aufzusetzen ist, hängt
unter anderem davon ab, wie viele und
welche Partner (Zulieferer oder Kooperationspartner) eingebunden werden
sollen. Der individuellen Ausgestaltung
sind kaum Grenzen gesetzt: Aktuell kristallisieren sich jedoch drei Einsatzszenarien mit entsprechenden Cloud-Designs
heraus.
Um die Einhaltung von Termin-, Kosten- und Reifegradzielen sowie ein
reibungsloses Arbeiten mit dem Auftraggeber zu gewährleisten, ist die
Kompatibilität zu dessen Projektmanagementsystem entscheidend. Allerdings ist die auftragsabhängige
Eigeninstallation eines Projektmanage-
mentsystems für Lieferanten aufwändig
und zeitintensiv. Ein Projekt-Hosting
auf den Servern des Herstellers schafft
Transparenz, ist aber nicht immer gewünscht. Die Cloud ermöglicht externen Partnern die zügige Verfügbarkeit
der Projektmanagementsoftware des
Auftraggebers – sobald und solange sie
benötigt wird. Sie lässt sich zudem beliebig skalieren und jeweils an den Auftragsumfang anpassen.
Die Lieferanten-Cloud
Der steigende Wertschöpfungsanteil
der Zulieferer erfordert ihre frühzeitige
und standardisierte Integration in Produktentstehungsprozesse.
Die Steuerung zahlreicher Lieferanten
mit heterogenen Systemen führt in Projekten häufig zu erheblichen Ineffizienzen beim Datenaustausch. Verschiedene
Planungsstandards und Systembrüche
resultieren in asymmetrischer Informationsverteilung und erschweren die frühzeitige Identifikation von Risiken und
Störungen im Gesamtsystem. Die Einrichtung einer RPLAN-e3-LieferantenCloud bringt Herstellern und Lieferanten
dagegen mehrere Vorteile:
• Erhöhte Transparenz und Realtime-Informationsverfügbarkeit
• Unternehmensübergreifender Zugriff
auf aktuelle Projektdaten und kollaborative Projekträume
• Einheitlicher, verbindlicher Planungsstandard durch hoch effizienten Informationsaustausch
• Vernetzungsmöglichkeit der Lieferanten untereinander
• Gemeinsames Reifegrad-, Risiko- und
Maßnahmenmanagement
• Umfassende Archivierung von Projektinformationen
Allerdings sollten die – teils im Wettbewerb zueinander stehenden – Lieferanten die Option haben, sensible
Teilprojektdaten in geschützten CloudBereichen gegen unberechtigten Zugriff abzuschirmen.
In Entwicklungskooperationen (Joint
Ventures) ermöglicht eine neutrale Infrastrukturumgebung ein gleichberechtigtes, kollaboratives Projektmanagement.
Damit kann ein Höchstmaß an Transparenz bei der integrierten Projektplanung
und -steuerung verwirklicht werden. Die
hohe Skalierbarkeit der Cloud erlaubt zudem, jederzeit weitere Kooperationspartner hinzuzufügen.
Fazit
In der komplexen Produktentstehung
hat das Projektmanagement als Führungsprozess häufig eine Klammerfunktion bei der Einbindung von
Fachabteilungen und externen Partnern. Eine isolierte, erst nachträglich
und manuell zusammengeführte Projektplanung ist tendenziell ineffizient
und fehlerbehaftet. Die Cloud dagegen, die eine Projektmanagementsoftware wie RPLAN e3 mit allen relevanten Daten an verteilten Standorten
verfügbar macht, schafft Transparenz
und die erforderliche Vernetzung von
Information und Wissen. Diese Vernetzung ist Basis für eine ganzheitliche
Planung und Steuerung von Entwicklungsprozessen und damit auch für
eine verkürzte Produktentstehung bis
zur Marktreife. Als stabile, hoch skalierbare und homogene Entwicklungsumgebung ermöglicht Cloud-basiertes
Projektmanagement die zügige Einbindung von Zulieferern, internen
Fachbereichen und Kooperationspartnern in ein kollaboratives Projektmabw
nagement.
Dr. Thomas Wölfle, VP Auto
motive & Business Development, ACTANO GmbH.
3/2012
57
58
Branche
Medizintechnik D eutsche M ed i z i ntechn i k i ndust r i e i m i nte r nat i onalen W ettbewe r b
Risikominimierung und
Optimierung des Produkts
Die deutsche Medizintechnikbranche wächst seit Jahren – getrieben von günstigen äußeren Faktoren wie
dem „demografischen Wandel“ in den Industrieländern und neuen Gesundheitsmärkten in den Schwellenländern. Tobias Weiler, Geschäftsführer des Branchenverbandes SPECTARIS, erklärt die Hintergründe des
Dauerbooms und skizziert kommende Herausforderungen für die Branche.
DIGITAL ENGINEERING Magazin: Herr schen aufgrund steigender Einkommen von behördlicher Seite überwacht. Sollte
Weiler, wo sehen Sie die mächtigsten Gesundheit „leisten“ können. Daneben dennoch ein Vorkommnis aus dem Markt
Wachstumstreiber der Medizintechnik- führt die demografische Entwicklung gemeldet werden, ist die anschließenbranche?
dazu, dass die Menschen immer älter de Ursachenanalyse komplex. Liegt tatTobias Weiler: Intern spielen die Punkte und dadurch öfter und länger medizi- sächlich ein Produktfehler vor? Hat der
Innovation, Zuverlässigkeit und Service- nisch versorgt werden.
Anwender (etwa der Arzt) das Produkt
qualität eine wichtige Rolle. So investieden Herstellerangaben entsprechend
ren die deutschen Firmen beispielswei- DEM: Internationale Hersteller zum Bei- verwendet? Wie war der Verlauf und dase im Durchschnitt neun Prozent ihres spiel von Herzschrittmachern, künstli- mit der Einfluss der Operation selbst
Umsatzes in die Forschung und Entwick- chen Hüftgelenken oder Silikonkissen usw. Aufgrund dieser Faktorenvielfalt ist
lung neuer Produkte. Dieser
das alleinige Verweisen auf ein
hohe Innovationsgrad in VerProdukt als Fehlerquelle wenig
bindung mit einem starken
hilfreich auf dem Weg der Op„Jeder Hersteller ist verpflichtet, sein Produkt
Qualitätsanspruch und einem
timierung der Patientenversorüber den gesamten Produktlebenszyklus hinweg
exzellenten Service hat dazu
gung.
zu überwachen und die daraus gewonnenen
geführt, dass die Firmen national und international erfolgDEM: Gibt es nicht eine DiskreErkenntnisse in stete Risikominimierung und
reich und wettbewerbsfähig
panz in der Kontrolle der PharOptimierung des Produkts einfließen zu lassen.“
sind. Daneben profitieren sie
maindustrie einerseits und der
insbesondere von zwei exterMedizintechnik andererseits?
nen Wachstumstreibern: Einem
Wird die mögliche Gesundzunehmenden Gesundheitsdenken, das zur Brustvergrößerung gerieten jüngst heitsgefährdung von Kunden der Medidadurch verstärkt wird, dass sich auch in wegen mangelhafter Produktqualität in zintechnikbranche weniger beachtet?
den Schwellenländern immer mehr Men- die Kritik. Wird die Qualität medizintech- Tobias Weiler: Auch bei den Medizinpronischer Produkte ausgerechnet im kon- dukten steht die Sicherheit der Patientrollsüchtigen Europa zu wenig kontrol- ten an erster Stelle, und das System der
liert?
Zulassung ist ebenso leistungsfähig. Nur
Tobias Weiler: Durchaus nicht. Die Pa- ist dieses System den Charakteristika der
Tobias Weiler, Getientensicherheit und die Qualität des Produkte entsprechend aufgebaut, da
schäftsführer von
Medizinprodukts stehen zu jedem Zeit- Medizinprodukte andere Eigenschaften
SPECTARIS, dem Induspunkt der Produktentwicklung und der als Arzneimittel haben und somit auch
trieverband für optische, medizinische und Lebenszeit des Produkts im Markt nach andere Risiken. Bei genauerem Hinsehen
mechatronische Techgesetzlichen Vorgaben unter Beobach- lässt sich jedoch erkennen, dass die Elenologien in Berlin.
tung und Kontrolle der Hersteller und der mente der Zulassung von MedizinproBild: SPECTARIS
benannten Stellen. Die im Markt befind- dukten und Arzneimitteln sich sehr ähnlichen Produkte werden zugleich auch lich sind.
3/2012
Branche
Medizintechnik Basisinfo zur deutschen
Medizintechnikbranche
In Deutschland gibt es rund 1.140
Hersteller von Medizintechnik, die
mit fast 90.000 Beschäftigten einen
Umsatz von mehr als 20 Milliarden
Euro erwirtschaften – fast zwei Drittel
davon im Ausland. Abgesehen von
einer leichten Abkühlung im Jahr 2009
befindet sich die Industrie seit zehn
Jahren auf einem kontinuierlichen
Wachstumspfad. Regional starke Medizintechnik-Cluster sind dabei vor allem
in Baden-Württemberg, insbesondere
dort natürlich in Tuttlingen, in Bayern
sowie in Hessen und Schleswig-Holstein zu finden.
DEM: Können Sie das bitte erläutern?
Tobias Weiler: Es gibt bei beiden Systemen gesetzliche Anforderungen, die
durch klinische Daten belegt werden
müssen. Auch bei Medizinprodukten
werden bei höherem Risikopotenzial klinische Studien durchgeführt, die, wie bei
den Arzneimitteln, behördlich genehmigt werden müssen. Die Zulassung erfolgt dann bei Arzneimitteln durch eine
Behörde, bei Medizinprodukten durch
eine benannte Stelle, die jedoch auch
einer behördlichen Akkreditierung und
Benennung unterliegt. Sind die Produkte
auf dem Markt, ist bei beiden Systemen
eine behördliche Überwachung vorgesehen, und Vorkommnisse beziehungsweise Arzneimittelrisiken müssen den zuständigen Behörden gemeldet werden.
Und das ist bei Medizinprodukten wie
auch Arzneimitteln das BfArM (Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte).
DEM: Nach Angaben der Unternehmensberatung Bain & Company tritt künftig
an die Seite des Markts für innovative
Produkte ein großer so genannter „GutGenug-Sektor“ für medizinisch bewährte
und nach Kosten-Nutzen-Aspekten entwickelte Produkte. Wer entscheidet, was
gut genug ist?
Tobias Weiler: Wir befassen uns nicht
mit der Frage, was ist gerade noch gut
genug, sondern was können wir für Patient und Anwender erreichen. Dabei ist
sich die Branche des Kostendrucks im Gesundheitswesen durchaus bewusst. Viele
Innovationen verbessern daher nicht nur
die Behandlung, sondern ermöglichen
zudem Einsparungen.
DEM: Was wird nach Ihrer persönlichen
Erfahrung in der Branche zurzeit am
meisten diskutiert, was sind die heißen
Themen?
Tobias Weiler: Wie gesagt erwirtschaftet
die Branche fast zwei Drittel ihres Umsatzes im Ausland, bei vielen Unternehmen
sind es mehr als 80 Prozent. Daher könnte man leicht denken, dass der deutsche
Markt für die Unternehmen gar nicht
mehr so wichtig ist. Das Gegenteil ist jedoch der Fall. Wer im Ausland erfolgreich
sein will, muss zunächst Erfolge in seinem
Heimatmarkt vorweisen. Doch das wird
immer schwieriger. Nicht nur die Vergütungen sind in Deutschland inzwischen
viel schlechter als in anderen Ländern.
Den Chinesen ist Qualität inzwischen
mehr wert als den Deutschen. Auch die
Regularien nehmen weiter zu. Besorgniserregend ist die oben angesprochene
Diskussion, der Medizinproduktemarkt
müsste exakt so geregelt werden wie der
Arzneimittelmarkt.
Prototyp einer gedankengesteuerten Prothese.
Bild: Otto Bock HealthCare
der an das Produkt. Nur so kann ein Produkt mit hoher Patientensicherheit und
Wettbewerbsfähigkeit erfolgreich auf
dem Markt bestehen.
DEM: Herr Weiler, vielen Dank für dieses
DEM: …und welche Bedeutung hat aktu- Gespräch.
ell das Thema Product Lifecycle Management? Es müsste doch eigentlich ange- Das Interview führte Thomas Otto.
sichts von zahlreichen
Regularien, Compliance für internationale
Märkte sowie Sicher12. EUROFORUM-Jahrestagung
heits- und Produkt14. und 15. Mai 2012, Stuttgart
haftungsfragen ganz
oben stehen.
Tobias Weiler: Und
da steht es auch bei
den Herstellern. Jeder
Hersteller ist durch
gesetzliche Vorgaben
dazu verpflichtet, sein
Produkt über den gesamten
ProduktleDer Innovationstreiber im Auto
benszyklus hinweg zu
überwachen und die
„Ist die Schaffung vertrauenswürdiger Software bei hoher
daraus gewonnenen
Systemkomplexität überhaupt realistisch?“
Erkenntnisse in ste-
im Aut omobil
te Risikominimierung
und Optimierung des
Produkts
einfließen
zu lassen. Dieses konstante Risikomanagement integriert auch
die sich kontinuierlich
ändernden Vorgaben
aus dem regulatorischen Umfeld und die
verändernden Anforderungen der Anwen-
Antworten sowie weitere hochaktuelle Themen erfahren Sie u.a. von:
Prof. Dr. Dr. h.c. Manfred Broy, Ordinarius Software & Systems Engineering,
Institut für Informatik, Technische Universität München
Dr. Matthias Klauda, Technischer Direktor,
Zentralabteilung Automotive Systems Integration, Robert Bosch GmbH
Dr.-Ing. Rainer König, Abteilungsleiter, Daimler AG
Dr. Jan Pelzl, Geschäftsführer, ESCRYPT – Embedded Security
w w w . e u r o f o r u m . d e / s o f t w a r e
3/2012
59
60
Branche
Medizintechnik
V i r tuelle A uslegung med i z i ntechn i sche r P r odukte
Effiziente Prozesse
in der CAE-Analyse
V on E vel y n G ebhardt
Neue medizintechnische Geräte unterliegen strengen Reglementierungen und müssen vor ihrem Einsatz
und vor der Serienproduktion ausgiebig getestet und abschließend zertifiziert werden. Mit CAE-Werkzeugen lassen sich die Kosten für reale Tests medizintechnischer Geräte um bis zu 95 Prozent reduzieren.
dischen Implantaten, Gelenkprothesen
und Instrumenten.
Jim Harrison, Präsident und Gründer
des Unternehmens, arbeitet eng mit den
Ingenieuren der Hersteller medizintechnischer Geräte und direkt mit Ärzten zusammen, um die klinische Anwendung
der Produkte besser zu verstehen. Durch
diese Zusammenarbeit erfährt er unter
anderem, welche anatomischen Belastungen und Bewegungsabläufe beim
Design des Geräts berücksichtigt werden
müssen. Sein wichtigstes Ziel bei den
Arbeiten ist es, sicherzustellen, dass die
entwickelten Geräte den Lasten und Bewegungen, denen sie im Körper ausgesetzt sind, widerstehen können und den
Testanforderungen der Food and Drug
Administration (FDA) entsprechen.
Einzelner Ring eines
Herz-Stents, wie in der
Materialvariationsstudie verwendet.
D
ie Medizintechnik ist ein schnell
wachsender Markt. Um sich als Hersteller in diesem Markt behaupten zu
können, müssen die Entwickler und Hersteller von medizintechnischem Gerät zügig auf die verschiedenen an sie herangetragenen Herausforderungen reagieren.
Zum einen wächst der Bedarf an medizintechnischen Geräten wie Stents, Herzklappen oder auch Gelenkprothesen kontinuierlich, etwa durch die zunehmende
Alterung der westlichen Gesellschaften,
zum anderen müssen die Geräte oft immer kleiner und leistungsfähiger werden,
denn schließlich hängen von der einwandfreien Funktion oft Menschenleben ab.
Um mit neuen Geräten und innovativen Ideen trotzdem schnell genug am
Markt zu sein, setzen die Hersteller in der
3/2012
Entwicklung neuer Produkte zunehmend
CAE-Software ein, die sie dabei unterstützt, neue Geräte umfassender, schneller und gleichzeitig kostengünstiger zu
entwickeln und zu testen. Dabei greifen
viele Hersteller auch auf die Hilfe externer
Dienstleister zurück. Ein bekannter Dienstleister in den USA ist WJH Engineering aus
Chattanooga, Tennessee. Das Unternehmen führt Finite-Elemente-Analysen und
Designdienstleistungen für einige der
größten amerikanischen Hersteller medizintechnischer Geräte durch.
Die Expertise des Unternehmens umfasst hochentwickelte Materialien, wie
sie für implantierte Geräte verwendet
werden, die Analyse und das Design von
Stents, Filtern und Herzklappen sowie
die Analyse und das Design von orthopä-
Die Herausforderung: Kostenintensive reale Tests vermeiden
In einigen Fällen sehen sich die Unternehmen, die medizintechnische Geräte
entwerfen und herstellen, mit einer verwirrenden Menge an Produktversionen
und Größen konfrontiert. So hat Harrison beispielsweise eine Studie zu einem
interkorporellen Fusions-Cage für einen
Studie über den
Zusammenhang
von Gelenkspalt
und Fußgelenksinstabilität.
Branche
Medizintechnik Hersteller von Wirbelsäulen-Medizinprodukten durchgeführt, bei der sieben Produktlinien analysiert werden mussten.
Zusammen umfassten die Produktlinien,
basierend auf Höhe und Durchmesser,
Geräte in 20 verschiedenen Größen. Alle
Geräte mussten mit bereits freigegebenen Implantaten verglichen werden, um
nachzuweisen, dass die neuen genauso
gut oder besser als die bestehenden waren. Die zu testenden Kategorien werden
von der FDA festgelegt und umfassen
einen Axialtest, einen Torsionstest und
einen kombinierten Axial-Torsionstest.
„Das Unternehmen hatte bereits mit der
Entwicklung des Prozesses begonnen.
Dafür wurden reale Tests durchgeführt
und es wurde versucht zu definieren, welche Tests ausgeschlossen werden können“, sagt Jim Harrison, „aber sie mussten
für die Tests immer noch mit Kosten von
über 100.000 US-Dollar rechnen.”
Die Lösung: Finite-ElementeAnalyse mit HyperMesh
Jim Harrison ist bei Herstellern von medizintechnischen Geräten wegen seines
Könnens und seiner Erfahrung im Bereich
Finite-Elemente-Analyse zur Modellierung von Produkten in der Design- und
Analyse-Phase, mit der er eine deutliche
Reduzierung der realen Tests erreichen
kann, anerkannt. Dafür setzt er HyperMesh, das Pre-processing-Werkzeug der
HyperWorks Suite, bereits seit über zehn
Jahren ein.
HyperMesh ist leicht erlernbar und einfach anzuwenden, es hat Schnittstellen
zu allen wichtigen CAD-Systemen und
-Formaten, bietet eine große Menge einfacher und hochentwickelter Funktionen
und ist sehr gut erweiterbar. Die Kombination dieser Stärken ist für die Ingenieure von WJH Engineering sehr wichtig,
denn sie ermöglicht es, HyperMesh den
jeweiligen Bedürfnissen schnell und einfach anzupassen und die Software so in
ihre jeweilige Simulations- und Entwicklungsumgebung zu integrieren.
„Bevor ich mich für HyperMesh entschieden habe, habe ich mir sehr viele
Softwarelösungen für das Pre-Processing
angesehen; HyperWorks schien am besten zur Lösung unserer Aufgaben geeignet zu sein“, erinnert er sich. „Andere Lösungen eigneten sich nur für einen
Solver und boten keine oder nur wenig
Unterstützung für unsere Modellierungsanforderungen.“
61
Studienziel: Verringerung des StentQuerschnitts, um das Einsetzen des
Stents in die Arterie zu vereinfachen.
Das Ergebnis: Genaue
Analysen für ein Zwanzigstel der Kosten in einem Zehntel der Zeit
Bilder: Altair/WJH Engineering Consultants
Mit Blick auf die Studie des
Wirbelsäulen-Medizinprodukts berichtet Harrison:
Analyse der
„Die von mir durchgeführte
GelenkcharakAnalyse konnte im Vergleich
teristik und
zum Aufwand, der für reale
Wirbelsäuleninstabilität.
Test entstanden wäre, zu einem Zwanzigstel der Kosten und in einem
Zehntel der Zeit erstellt werden. Nach
meiner Analyse, für die ich HyperMesh
zur schnellen und effizienten Modellerstellung verwendet habe, hat sich das Unternehmen alle Produkte noch einmal angesehen und drei potenziell kritische Fälle In die Zukunft blickend, bereitet sich Haridentifiziert, für die reale Tests durchge- rison zurzeit darauf vor, auch RADIOSS –
führt wurden. Auch die Ergebnisse dieser den Finite-Elemente-Solver der HyperTests stimmten sehr gut mit den Analyse- Works Suite – zu evaluieren, um damit
ergebnissen überein.“
gegebenenfalls den bisher verwendeten
Zur Durchführung der realen Tests hät- Solver zu ersetzen. Im sehr innovativen
te das Unternehmen seine Prüfstände je- und wettbewerbsintensiven Markt für
des Mal vollständig umbauen müssen, Medizintechnik muss auch der Dienstum die verschiedenen Geräte auf Torsi- leister stets mögliche Vorteile im Blick
on und Axialbewegung zu untersuchen behalten, was Zeit, Kosten und Tool-Inteto
und zu bewerten. Mit HyperMesh konn- gration angeht.
te Harrison die Randbedingungen ändern
und dasselbe Modell
Schall macht Messen für Märkte
unter
Berücksichtigung der geänderten
Lasten und Verschiebungen immer wiederverwenden. „Diese
Methode kostete uns
nur ein wenig mehr an
Berechnungszeit im
Computer anstelle der
Ausgaben für jeweils
neue reale Tests“, bestätigt er.
26. Control
Harrison gibt weiter
Internationale Fachmesse für Qualitätssicherung
an, HyperMesh sei so
effizient, dass er tatsächlich oft weniger
08.– 11. Mai 2012 . Stuttgart
Zeit für die Bearbeitung eines Projekts benötige, als zuvor ange. Messtechnik
. Optoelektronik
nommen. Das liegt vor
. Werkstoff-Prüfung
. QS-Systeme
allem daran, dass mit
. Analysegeräte
HyperMesh in relativ
kurzer Zeit sehr saubew w w . c o n t r o l - m e s s e . d e
re Netze erstellt werden können, die nur
VERANSTALTER
P. E. Schall GmbH & Co. KG . Gustav-Werner-Straße 6 . D-72636 Frickenhausen
geringfügig manuell
T +49 (0)7025 9206-0 . F +49 (0)7025 9206-620 . [email protected] . www.schall-messen.de
bearbeitet oder bereiVERANSTALTUNGSORT
Landesmesse Stuttgart GmbH . Messepiazza 1 . D-70629 Stuttgart
nigt werden müssen.
3/2012
62
Branche
Medizintechnik G ew i ndesp i ndel von E i chenbe r ge r i n automat i s i e r ten B ewegungsabläufen
Mechanik in Laborautomation,
Biotechnik und Miniaturisierung
V on B ernhard T r ö sch
„Elektronik ist in, Mechanik out“ – hat ein mechanisches Maschinenelement überhaupt noch eine Chance?
Was hat ein „Eisenteil“ im Reinraum oder im medizinischen Bereich zu suchen? Wie sehen die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für ein Nischenprodukt aus?
D
er Mensch setzt heute viele Annehmlichkeiten voraus. Das wird
auch in Zukunft so bleiben. Aus diesem Grunde nehmen die automatisierten Bewegungsabläufe zu. Damit hat jedes Bewegungselement – mechanisch
oder elektronisch – eine Zukunft.
Eine „normale“ Anwendung wird es
aber nicht geben. Denn im Grunde sind
alle Einsatzarten, die ein Konstrukteur
antrifft, auf irgendeine Art außergewöhnlich: Sei es in der Laborautomation,
in der Zucht von Zellkulturen oder in Dialysegeräten. Wie breit der Fächer des mechanischen Bewegungselements „Kugelgewindetrieb“ selbst im medizinischen
Umfeld ist, zeigen drei Einsatzfälle.
Einsatz in der Laborautomation
Früher führte man selbst Reihen-Untersuchungen von Hand durch, was für kleinere Labors heute noch gilt. Bei Analysen
von hundert und mehr Proben ist das jedoch viel zu aufwendig.
Meist werden dabei Flüssigkeiten oder
gasförmige Stoffe untersucht, aber auch
Lebensmittel gehören dazu. Genau für
diese unterschiedlichen Zwecke dienen die Handhabungsgeräte. Zwar „nur“
Handlingsroboter, aber dafür die ganzen
– also mit allem Zubehör. Die Analyse
selbst erfolgt durch den Chemiker oder
Mediziner.
Der Ablauf einer Analyse ist in der Regel gleich: Eine Spritze (immer die glei-
che!) gibt den zu untersuchenden Stoff
in das Analysegerät. Bevor das erneute
„Aufziehen“ erfolgt, muss die Spritze innen und außen gereinigt werden. Bei
solchen Massenanalysen wird die Geschwindigkeit, also der Durchsatz an Proben, umso mehr zum Verkaufsargument,
je länger solche Analysen dauern.
Gesucht war also ein zuverlässiges und
universelles Gerät (Bild 1), das für Flüssigkeiten wie für feste Stoffe geeignet –
also umrüstbar – ist. Dies gilt besonders
für die Software und das Zubehör. Beide
müssen für die unterschiedlichsten Probenarten bei der gleichen Grundkon
struktion adaptierbar sein. Der Hersteller
der Handling-Geräte verkauft die Roboter nicht an Endkunden, sondern an den
OEM der jeweiligen Analysegräte. Dazu
gehören HP, Thermo oder Shimatsu.
„Speedy“ im Dreierpack
Die insgesamt drei eingesetzten Gewindespindeln vom Typ „Speedy“ sind ganz
normale Teile aus dem Katalog von Eichenberger: Das Steilgewinde 5 x 20 Millimeter (Durchmesser x Steigung), erlaubt ein schnelles Verfahren.
Die lange Gewindespindel ist für die
Verschiebung in der Z-Achse – mit langem
Hub – zuständig. Diese wird über einen
Zahnriemen (Elektromotor) angetrieben.
Bild 1: Vom aktuellen Analysegerät sind
rund 2.000 Einheiten im Einsatz – umrüstbar und somit für Flüssigkeiten wie für
feste Stoffe geeignet. Bild: CTC
3/2012
Branche
Medizintechnik Eine zweite Gewindespindel zieht die
Flüssigkeit in die Spritze: Sie bewegt den
so genannten Plunger (Kolben) zum Aufziehen der Probe. Daran schließt sich das
Einspritzen in einen Analysenbehälter
(Glasröhrchen oder Ähnliches) an. Alles
muss mit höchster Präszision und Reinheit erfolgen.
Eine dritte„Speedy“-Spindel betätigt die
Kupplung für den „Werkzeug“-Wechsel.
Eine in Medizinanwendungen unabdingbare Voraussetzung ist ein absolut
fettfreier Lauf (Tockenlauf ). Dennoch
ist eine hohe Abriebfestigkeit und Wartungsfreiheit gefordert. Argumente, die
immer noch für die mechanische Gewindespindel sprechen.
Einsatz in der Biotechnologie
Sei es im Biotech-Labor oder in der Forschungsabteilung eines Pharmaherstellers, Zellkulturen sind die Grundlage vieler Medikamente. Dazu werden solche
Kulturen in sterilen Behältern angesetzt.
Ein Problem bestand bisher darin, eine
Verbindung von einem Behälter zum anderen herzustellen, die absolut steril bleiben muss.
Mit dem Heranzüchten von Zellen,
Bakterien oder Viren unter Laborbedingungen beginnt oft ein langwieriger
Weg zu einem neuen Heilmittel. Auch
in der Intensivstation wird zur schnellen
Abklärung einer Krankheit damit gearbeitet.
Diese Lösungen befinden sich in absolut sterilen Behältern (Bild 2), meist
in einem klimatisierten Raum. Oft liegt
das Ganze auf einem Wipptisch, dessen
sanfte Kippbewegung die notwendige
Durchmischung ergibt und damit die
Kulturen wachsen lässt. Um die Zellen
am Leben zu erhalten, benötigen sie von
Zeit zu Zeit Nährlösung. Auch muss man
periodisch Proben entnehmen.
Reinraum und Roboter
In der Regel wird die dazu nötige
Schlauchverbindung in einem sterilen
Reinraum hergestellt. Das ist zwar ein
sicheres, aber umständliches und überaus teures Verfahren. Der „Bio Welder“
löst dieses Problem auf elegante Weise.
Er stellt die Verbindung zwischen zwei
sterilen Behältern innerhalb von Sekunden her: Die beiden Schläuche werden in die Halterung eingelegt. Sind die
Schläuche in Position, werden die Matrizen geschlossen. Mit einem sauberen
Senkrechtschnitt werden die Schläuche
danach durchtrennt, wobei das Messer
unten bleibt.
Nun verschiebt ein Kugelgewindetrieb vom Typ „Carry ZYI 10 x 2“ (Bild 3)
– entlang des heißen Messers – die beiden Matrizen so gegeneinander, dass die
Schlauchenden eine genau passende
Position einnehmen. Sobald die Schläuche aufeinander ausgerichtet sind, fährt
das Messer aus den Schläuchen hoch.
Danach werden die Schläuche zusammengepresst und eine sterile und dichte
Schweißung ist abgeschlossen.
Gewindespindel mit Vorteilen
Bild 3: Eine Spindel vom Typ „Carry ZYI 10 x 2“
führt die senkrechte Bewegung des Messers
(links) aus und die andere die waagrechte
Verschiebung (rechts) der Schläuche. Bild: BT
Bild 4: Die Medizinaltechnik ist bei der Dosierung und den Analysegeräten auf kleinste
Abmessungen angewiesen: Kugelgewinde
trieb mit Ø 4 x 1.
Bild: Eichenberger
Warum wird gerade hier ein Kugelgewindetrieb (KGT) eingesetzt? Dazu der Geschäftsführer des Herstellers: „Beim Verschweißen der Schläuche müssen wir – in
der Toleranz von einem Hunderstellmillimeter – über lange Zeit einen gleichbleibenden Prozess garantieren! Um beides
unter einen Hut zu bringen, bot sich der
KGT vom Typ „Carry ZYI 10 x 2“ als ideale
Lösung an.“
63
Bild 2: Zwei Behälter mit Zellkulturen. In der
Mitte der „Bio Welder“, das Gerät, das die sterile Verbindung der Schläuche herstellt. Bild: Reed
fest montierte Installation gebunden.
Heute ist es ein tragbares Gerät in der
Größe einer Zündholzschachtel. Die
Medizinaltechnik und Optik verlangen
immer stärker – wegen des eigenen
Miniaturisierungsdrucks – nach kleineren Einzelelementen, was auch für den
eingebauten Kugelgewindetrieb gilt.
Zuerst mussten die Ingenieure von Eichenberger die Herstellungsprobleme
beim Rollen filigraner Durchmesser
lösen. Es war aber diesmal nicht das
Material oder das Werkzeug, es war
schlicht und einfach die Kleinheit, ja
die Feinheit des Teils, die es galt, fertigungstechnisch in den Griff zu bekommen.
Der filigrane Kugelgewindetrieb vom
Typ Ø 4 x 1 (Bild 4) findet breite Anwendung in der Medizinaltechnik wegen seiner Kleinheit, Robustheit und Zuverlässigkeit. Denn je kleiner die Spindeln,
desto eher passen sie in die Miniaturgeräte. Eine spezielle Anwendung eines Kugelgewindetriebs findet sich beispielsweise im Bereich der Entnahme von
Geweben (Biopsie) für die anschließende
to
Laboruntersuchung.
Eichenberger Gewinde AG –
„Swiss made“ im internationalen Markt
Seit bald 60 Jahren beschäftigt sich die Eichenberger Gewinde AG mit der Herstellung von
Gewinden. Im Zentrum steht das Rollen – also
Kaltverformen – von Gewinden und die Fertigung
von Gewindetrieben (Spindel und Mutter). Dies
geschieht unter Einsatz modernster Produktionsmethoden.
www.gewinde.ch
Einsatz in der Miniaturisierung
Es ist noch gar nicht so lange her, da
war die Blutzuckerbestimmung eines
Diabetikers beim Arzt an eine schwere,
3/2012
64
Branche
Medizintechnik
S o genanntes E xoskelett fü r Q ue r schn i ttgelähmte
Roboter zum Anziehen
V on B astian S chink
Der intelligente, „anziehbare“ Roboter Ekso ermöglicht Querschnittgelähmten, erstmals wieder aufzustehen und zu gehen.
Der kalifornische Hersteller Ekso Bionics setzte zur Verwirklichung des Roboters virtuelle Entwicklungstools ein.
S
eit Jahrhunderten
nutzen Querschnittgelähmte und Menschen mit Einschränkungen der unteren
Extremitäten Rollstühle
zur Fortbewegung. Seither gab es zahlreiche
Entwicklungen und Fortschritte, aber das Grundprinzip ist immer noch
das gleiche: Der Benutzer sitzt und bewegt den Rollstuhl entweder aus eigener
Kraft oder mit fremder Hilfe (sei es durch
einen Motor oder einen anderen Menschen) vorwärts, dabei hat er – in der Interaktion mit anderen ohne derartige Einschränkungen – immer eine Perspektive
von unten und selten „auf Augenhöhe“.
Der technische Fortschritt forcierte in
der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts
die Vision von Exoskeletten, also einer Art
„Roboter zum Anziehen“. Dabei stand zunächst eine militärische beziehugnsweise
industrielle Nutzung im Blickpunkt, um
große Gewichte leichter transportieren zu
können. Doch die ersten realen Versuche
im Jahre 1965 scheiterten an dem Problem, die Bewegungen kontrollieren zu
können. Im beginnenden 21. Jahrhundert
stehen nun Materialien und Technologien
zur Verfügung, die die Vision Wirklichkeit
werden lassen können und auch eine zivile, medizinische Nutzung ermöglichen.
Im Jahr 2005 begannen Wissenschaftler der University of California in Berkeley
3/2012
mit der Entwicklung von Exoskeletten,
die im aktuellen Modell „Ekso“ ihr Resultat findet. Der Gehroboter kann innerhalb
weniger Minuten an nahezu alle Menschen angepasst werden, die zwischen
1,50 und 1,90 Meter groß sind, maximal
100 Kilogramm wiegen und in der Lage
sind, selbstständig ihre Position zu wechseln. Dabei wird Ekso über Kleidung und
Schuhe „angezogen“ und mit Bändern sicher fixiert. Das batteriebetriebene Gerät
lässt sich über Handbewegungen steuern
und erkennt mittels Sensoren computergestützt in Echtzeit die Absichten des Anwenders, berechnet die Bewegung und
führt sie entsprechend aus.
senden Datenbank wird dabei gleichzeitig deren Gewicht errechnet. Dies ist ein
wesentlicher Punkt, an dem frühere Projekte gescheitert sind. Der Ekso hingegen
wiegt insgesamt nur rund 20 Kilogramm
und ist so konstruiert, dass seine Nutzer
dieses Gewicht nicht wahrnehmen.
Herausforderung
natürliches Gangbild
Umfassende Nutzung
virtueller Entwicklungstools
Besonderes Augenmerk wurde bei der
Entwicklung auf die Kniebeugung gelegt, um das natürlichste Gangbild aller
auf dem Markt befindlichen Exoskelette
zu erzeugen. Gerade dieser Aspekt erfordert zusammen mit der besonderen Verantwortung für die Nutzer einen hohen
Test- und Simulationsaufwand. Hierbei
setzt Ekso Bionics verschiedene Lösun-
Die Herausforderungen des Projekts lagen in den hohen Anforderungen an die
Sicherheit der Benutzer (die Gefahr von
Stürzen muss weitestgehend eliminiert
werden), einer hohen Anpassungsfähigkeit und einem möglichst natürlichen
Gangbild. Dabei sind die meisten Komponenten Eigenentwicklungen, etwa der
Antrieb oder die zahlreichen Sensoren.
Dies bedeutet einerseits einen großen
Forschungsaufwand, andererseits wird
auf diese Weise sichergestellt, dass jedes
Bauteil für den entsprechenden Einsatz
optimiert ist. Die Ingenieure benutzen
dabei die CAD-Software SolidWorks, mit
der die gesamte Konstruktion in 3D modelliert werden kann. Mithilfe der umfas-
Patientin Amanda Boxtel im Oktober 2011
auf dem Münchner Karlsplatz bei der Präsentation des Exoskeletts.
Bilder: Ekso Bionics
Branche
65
Impressum
gen für unterschiedliche Teilaspekte ein,
etwa Kinematik- und Biomechanikstudien zur Validierung und Verbesserung
des Designs. Hinzu kommt, dass sich das
Standard-Gerät einfach an die Nutzer
anpassen lassen muss. Durch die Konstruktions-Konfigurationsfunktionen der
SolidWorks-Software kann ein breites
Spektrum an unterschiedlichen Anatomien (in Bezug auf Größe, Gewicht und
vor allem Proportionen) berücksichtigt
werden. Darüber hinaus sparen die integrierten Tools zur Fehlersuche im Entwicklungsprozess viel Zeit und damit
auch Kosten.
Auf dem Weg zum Serienmodell konnte zwar durch den Einsatz von Testsoftware viel virtuell erprobt werden, dennoch mussten zahlreiche Prototypen
gefertigt werden, da sich das Gefühl der
Patienten für Sicherheit und ihr Vertrauen in das Gerät nicht ohne Weiteres simulieren lässt. Nach einem Entwicklungszeitraum von drei Jahren dauerte es ein
weiteres Jahr, bis das Gerät zur Produktionsreife geführt werden konnte. Und
auch jetzt, da die ersten Geräte bereits im
Einsatz sind, steht die Entwicklung eher
am Anfang als am Ende.
Herausgeber und Geschäftsführer:
Hans-J. Grohmann ([email protected])
DIGITAL ENGINEERING MAGAZIN im Internet:
http://www.digital-engineering-magazin.de
So erreichen Sie die Redaktion:
Chefredaktion: Rainer Trummer (v.i.S.d.P.), [email protected],
Tel.: 0 81 06 / 350-152, Fax: 0 81 06 / 350-190
Redaktion:
Thomas Otto (ltd. Redakteur; -161, [email protected]),
Birgit Wimmer (-160, [email protected])
Textchef: Armin Krämer (-156; [email protected])
Mitarbeiter dieser Ausgabe: Prof. Dr.-Ing. Michael Abramovici, Grischa
Beier, Rinje Brandis, Dr. Axel Brinkop, Timo Frank, Evelyn Gebhardt, Jens
Christian Göbel, Hannes Leichtfried, Elmar Lohkampff, Cesar Lopez, Philipp
Mikschl, Prof. Dirk Naparty, Uwe Rothenburg, Dr.-Ing. Alfred Rożek, Rainer
Stark, Ellen-Christine Reiff, Thomas Schildknecht, Bastian Schink, Barbara
Scholvin, Daniel Schütz, Michael Schwab, Bernhard Trösch, Birgit VogelHeuser, Dr. Thomas Wölfel, Robert Woll.
So erreichen Sie die Anzeigenabteilung:
Anzeigenverkaufsleitung:
Martina Summer (0 81 06 / 30 61 64, [email protected])
Mediaberatung:
Maike Gundermann (0 72 72 / 7 70 95 10, [email protected])
Anzeigendisposition:
Chris Kerler (-220; [email protected])
Ein neuer Gehroboter bringt Hoffnung für
Querschnittgelähmte, wieder aufstehen und
gehen zu können.
So erreichen Sie den Abonnentenservice:
A.B.O. Verlagsservice GmbH, Bildungscampus 3, 74072 Heilbronn
Tel.: 0 7131/2707 283, Fax: 0 7131/2707 78616, [email protected]
ze auch auf andere Krankheitsbilder auszuweiten“, sagt Andy Hayes, Managing
Director für EMEA bei Ekso Bionics. „Unsere Vision ist ein persönliches Gerät, das
in den eigenen vier Wänden angewendet
werden kann und eine Bereicherung des
Alltagslebens und eine ideale Ergänzung
zum Rollstuhl darstellt.“
Aktuell: Phase klinischer Tests
Hilfe für etwa zehn Prozent aller
Querschnittgelähmten
Derzeit wird Ekso von zehn der US-amerikanischen Rehabilitationszentren und
-kliniken intensiv getestet, um festzustellen, wie die neue Technologie in die Behandlungspläne integriert werden kann.
In diesem Rahmen konnten bereits fast
100 Personen mit Hilfe von Ekso wieder
gehen. „In den letzten 40 Jahren gab es
kaum einen Fortschritt in der Entwicklung orthopädischer Geräte für Menschen mit kompletter Querschnittlähmung, die es ihnen erlaubt hätten, auch
nur über kurze Strecken zu gehen“, erklärt Dr. Kristjan T. Ragnarsson, Leiter der
Rehabilitationsmedizin-Abteilung des renommierten Mount Sinai Medical Center
in New York. Der limitierende Faktor sei
dabei stets der hohe Energieverbrauch,
den solche Bewegungen verursachen.
Doch als motorisiertes Exoskelett könne
Ekso den Energieverbrauch reduzieren
und es Menschen mit einer Querschnittlähmung ermöglichen, zum ersten Mal
nach ihrer Verletzung wieder zu gehen.
„In Europa wird das Gerät zunächst in
Reha-Zentren für Wirbelsäulenverletzungen unter klinischer Aufsicht eingesetzt,
aber wir hoffen, das Einsatzgebiet in Kür-
Experten warnen jedoch vor zu hohen
Erwartungen. Derartige Gehhilfen seien
nicht für alle Patienten geeignet, sagt der
Leiter der Abteilung für experimentelle
Neurorehabilitation am Querschnittszentrum des Universitätsklinikums Heidelberg, Rüdiger Rupp. „Man muss sehr aufpassen mit Vorstellungen, dass das nun
die Wunderheilung für alle Patienten sei
– das ist es nicht.“ Weltweit gebe es mindestens vier andere Systeme, die ähnlich
funktionierten wie Ekso, eines sei bereits
im Handel, berichtet Sabine Dobel von
der Presseagentur dpa.
Insgesamt leben rund 60.000 querschnittgelähmte Patienten in Deutschland. „Davon kommen weniger als zehn
Prozent dafür infrage“, sagte Dr. Rupp gegenüber dpa. Etwa dürften die Patienten
keine zu starken Muskelkrämpfe haben,
die mit Querschnittlähmungen einhergehen. Zudem müsse der Brust- und Lendenwirbelbereich ausreichend stabil und
die Gelenke beweglich sein. An der
Uniklinik in Heidelberg würden stationäre Exoskelette deshalb zunächst ausschließlich zum Training von Patienten
und nicht als Gehhilfe eingesetzt. to
Vertriebsleitung: Ulrich Abele, ([email protected]),
Tel.: 0 81 06 / 350-131, Fax: 0 81 06 / 350-190
Artdirection und Titelgestaltung:
Saskia Kölliker Grafik, München
Bildnachweis/Fotos: falls nicht gekennzeichnet:
Werkfotos, aboutpixel.de, pixelio.de, PhotoDisc; MEV, fotolia.de
Titelbild: Hewlett Packard
Vorstufe + Druck:
Hofmann infocom AG, Nürnberg
Produktion und Herstellung:
Jens Einloft (-172; [email protected])
Anschrift Anzeigen, Vertrieb und alle Verantwortlichen:
WIN-Verlag GmbH & Co. KG,
Johann-Sebastian-Bach-Straße 5, 85591 Vaterstetten,
Tel.: 0 81 06 / 350-0, Fax: 0 81 06 / 350-190
Verlagsleitung:
Bernd Heilmeier (-251; [email protected]), anzeigenverantw.
Objektleitung: Rainer Trummer (-152, [email protected])
Bezugspreise:
Einzelverkaufspreis Euro 14,40 Jahresabonnement (8 Ausgaben) im Inland
Euro 115,20 frei Haus, im Ausland zuzüglich Versandkosten. Vorzugspreis
Euro 78,40 (Inland) für Studenten, Schüler, Auszubildende und Wehrpflichtige – nur gegen Vorlage eines Nachweises, im Ausland zuzüglich
Versandkosten.
15. Jahrgang
Erscheinungsweise: achtmal jährlich
Einsendungen: Redaktionelle Beiträge werden gerne von der Redaktion
entgegen genommen. Die Zustimmung zum Abdruck und zur Vervielfältigung wird vorausgesetzt. Gleichzeitig versichert der Verfasser, dass die
Einsendungen frei von Rechten Dritter sind und nicht bereits an anderer
Stelle zur Veröffentlichung oder gewerblicher Nutzung angeboten wurden.
Honorare nach Vereinbarung. Mit der Erfüllung der Honorarvereinbarung ist die gesamte, technisch mögliche Verwertung der umfassenden
Nutzungsrechte durch den Verlag – auch wiederholt und in Zusammenfassungen – abgegolten. Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz Prüfung durch die Redaktion vom Herausgeber nicht
übernommen werden.
Copyright © 2012 für alle Beiträge bei der WIN-Verlag GmbH & Co. KG
Kein Teil dieser Zeitschrift darf ohne schriftliche Genehmigung des
Verlages vervielfältigt oder verbreitet werden. Unter dieses Verbot fallen
insbesondere der Nachdruck, die gewerbliche Vervielfältigung per Kopie,
die Aufnahme in elektronische Datenbanken und die Vervielfältigung auf
CD-ROM und allen anderen elektronischen Datenträgern.
ISSN 1618-002X, VKZ B 47697
Dieses Magazin ist umweltfreundlich auf chlorfrei gebleichtem Papier
gedruckt.
Außerdem erscheinen bei der WIN-Verlag GmbH & Co. KG:
Magazine: AUTOCAD & Inventor Magazin, DIGITAL MANUFACTURING,
e-commerce Magazin, KMUplus Magazin, digitalbusiness, Virtual Reality
Magazin
Partnerkataloge: Autodesk Partnerlösungen,
DIGITAL ENGINEERING SOLUTIONS, IBM Business Partner Katalog,
Partnerlösungen für HP Systeme
3/2012
66
Vorschau
Im nächsten Heft (erscheint am 17. April 2012)
AKTUELL
Special
Vorschau auf Digital Factory
und HANNOVER MESSE
Rapid Prototyping
und Rapid Manufacturing
Zahntechnik-Anbieter Oratio B.V. hat mit einem Objet-3D-Drucker einen kompletten digitalen Arbeitsablauf für die hausinterne Herstellung von Zahnmodellen entwickelt. Damit hat das
Unternehmen sein Arbeitsvolumen innerhalb der Implantologie wesentlich gesteigert – bei höherer Präzision und schnelleren Durchlaufzeiten.
Nach der Installation des neuen
3D-Drucksystems hat Oratio den
gesamten Konstruktions- und
Herstellungsprozess für Zahnimplantate digitalisiert.
Bilder: Objet
Acht internationale Leitmessen unter dem Dach der Hannover Messe
vom 23. bis 27. April. Eine davon ist die Digital Factory. Bilder: Deutsche Messe
Zum ersten Mal finden die Besucher die Digital Factory – internationale Leitmesse für integrierte Prozesse und IT-Lösungen –
dieses Jahr in der Halle 7. Bereits in die vierte Runde geht die
MES-(Manufacturing-Execution-System-)Tagung im Convention Center auf dem Messegelände, die sich an Verantwortliche
für Fertigungsplanung und -steuerung sowie für das Produktionsmanagement richtet.
BRANCHE
Praxisberichte
Regenerative Energien
„Die Energiewende wird nur dann gelingen, wenn
die ohnehin knappen Ressourcen effizient verwendet werden und der „Markt als Entdeckungsverfahren“ genutzt wird“, warnt Norbert Schwieters,
Leiter des Bereichs Energie bei der Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaft PwC. Mehr zu
den regenerativen Energien und effizienten Engineering-Strategien im nächsten Heft.
Der Preisverfall bei Solarmodulen zwingt insbesondere deutsche Anbieter, ihren Herstellungsprozess massiv zu rationalisieren. Bild: RainerSturm/pixelio.de
Weitere Themen:
• Management: Lean Engineering
• CAD & Design: Umweltbewusstes Konstruieren
• Hardware: 3D-Laserscanner
3/2012
Innovative Baugruppen
und Komponenten
Lesen Sie in Anwender- und Praxisberichten, welche innovativen und kostensparenden Technologielösungen neu auf dem
Markt sind. Im nächsten Heft berichten
wir über Neuheiten, Trends und Technologien von den Messen Industrial Automation, Mobilitec, Energy und AUTOMATICA.
n
be
ga
us atis
2 A gr
Zeitschrift für
Produktentwicklung,
CAx-Technologien,
Datenmanagement
und Integration
Trends rechtzeitig erkennen
mit einem persönlichen Abonnement
www.digital-engineering-magazin.de/abo

Leseprobe laden - Digital Engineering Magazin

Transcription

Similar documents

Sichere Medizintechnik durch CFD

Beschilderungssoftware Radverkehr `INES-Rad`

Fernwirktechnik

Bericht Auslandspraxisphase - Fachhochschule Südwestfalen

Schnell und intuitiv Programme erstellen

Suzuki_Swift_Zubehoer_Katalog_Stand_Sept[...]

Imagebroschüre - DHBW Villingen

Presseinformation

Perfekte Antriebe für die Autos der Zukunft kommen aus Graz

IGW_2012_111213_web_02 - MLUL

PDF - AHK Malaysia

E-Government - IT-Dienstleistungszentrum Berlin

4955 V3 Umfang und Qualität von CAD/CAM

inhaLt - Hamburg Trust

Inhaltsverzeichnis

HP LaserJet 2400 Series Printer User Guide - DEWW

Leseprobe laden - Autocad Magazin

Werks-auftrag: Der 17. Sieg soll her!