DER KONSTRUKTEUR 12/2015

CAD / CAM / PLM Vernetzt

CAD / CAM / PLM Vernetzt in die Zukunft Lösungen für das Informationsmanagement begleiten einen Antriebsentwickler auf dem Weg zu Industrie 4.0 Die derzeitigen und bereits absehbaren Veränderungen in der Produktentwicklung haben einen vergleichbaren Einfluss auf das Engineering wie vor Jahren der Umstieg vom Zeichenbrett zum CAD. AVL Powertrain Engineering bereitet sich dann gezielt vor und baut die Entwicklungsparadigmen systematisch um. Entwicklung, Simulation und Prüftechnik von Antriebssystemen für PKW, LKW und Großmotoren – das ist die Welt von AVL. Die Anforderungen und die Komplexität steigen, das konfrontiert die Entwicklungsteams des Unternehmens mit enormen Anforderungen. „Für unsere Neuausrichtung stand bzw. steht alles auf dem Prüfstand: Werkzeuge und Entwicklungsmethoden ebenso wie die Organisationsstrukturen und sämtliche Entwicklungsprozesse“, berichtet Dirk Denger, Head of Research AVL IODP CC in Graz. Über Teamgrenzen hinweg „Das Denken in Stücklisten reicht heute bei weitem nicht mehr aus“, sagt Dirk Denger. „Maschinenbau, Softwareentwicklung, E-CAD bis hin zum Prüfstandstechniker: ohne die abteilungsübergreifende Interaktion während des gesamten Entwicklungsprojekts lassen sich die umfangreichen funktionalen Anforderungen nicht effizient umsetzen. Die Entwicklung geht von der klassischen Baugruppe hin zum funktionalen Modul, bestehend aus Mechanik, Software und Elektronik, das mit Hilfe sämtlicher verfügbarer Prüf- und Testverfahren so früh wie möglich validiert werden muss. Gleichzeitig muss jederzeit ein klarer Bezug zwischen Anforderungen und Stücklistenstrukturen hergestellt werden können.“ Teamübergreifende Zusammenarbeit und der Austausch über Teamgrenzen hinweg sind dafür unabdingbar. Die Grundlage dafür bildet nach Ansicht von Denger eine integrierte offene Entwicklungsplattform, die von allen Disziplinen zeitgleich genutzt und – noch viel wichtiger – dank eingängiger Modellierungssprache auch von allen verstanden wird: „Bei AVL haben wir uns für die Einführung von Model Based Systems Engineering auf Basis von SysML entschieden. Systemmodelle bilden die Basis Model Based Systems Engineering (MBSE) ist ein methodischer Ansatz, der Mitarbeiter aus allen Bereichen dazu befähigt, den Überblick über die komplexen Systeme zu behalten, die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Disziplinen zu erkennen und die definierten Anforderungen zu erfüllen. Grundlage von MBSE ist die Arbeit mit digitalen Systemmodellen – im Gegensatz zur bisherigen traditionell dokumentenzentrierten Entwicklung. Diese Modelle erlauben die Erfassung der Komplexität und erleichtern den Informationsaustausch zwischen den Disziplinen. MBSE unterstützt besonders das sogenannte „Frontloading“, d. h. das Ziel, Funktionalität, Betriebsverhalten, technologische und sonstige Eigenschaften eines Bauteils oder Produkts so früh wie möglich im Entwicklungsprozess mit Hilfe digitaler Modelle zu verwirklichen, ohne Tests mit realen Prototypen durchführen zu müssen. Dabei kommen Simulationen bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt zum Einsatz, wodurch notwendige Produktentscheidungen virtuell abgesichert und gleichzeitig die Entwicklungsprozesse verkürzt werden können. Die Systems Modeling Language (Sys- ML) ist eine auf der UML basierende standardisierte Sprache für die Beschreibung komplexer Systeme. Sie unterstützt die 32 Der Konstrukteur 12/2015

CAD / CAM / PLM Modellierung und Bereitstellung von Systemanforderungen in einem für alle Beteiligten verständlichen Format, die Evaluierung und Analyse von Systemen, um Anforderungs- und Designbelange zu klären bzw. Alternativen zu prüfen, sowie die unmissverständliche Kommunikation zwischen den unterschiedlichen Beteiligten an dem Entwicklungsprojekt. Die modellbasierte Spezifikation von Antriebssträngen erfolgt damit auf einer Ebene, die für alle an der Entwicklung beteiligten Abteilungen nachvollziehbar ist. Durch die Verwendung von SysML werden Systemanforderungen, Funktionen, Struktur und Verhalten von Anfang an zueinander in Beziehung gesetzt, die Integration der verschiedenen Komponenten wird also mit Beginn des Entwicklungsprozesses adressiert. Mit Hilfe von SysML lassen sich die diversen Disziplinen, d.h. Abteilungen, zusammenbringen, die unterschiedlichsten Sichten im Entwicklungsprozess werden abgedeckt, aber auch virtuelle und reale Welt lassen sich miteinander verknüpfen. „Wie sagt man? Die Summe der besten Teillösungen führt nicht zwangsläufig zur besten Gesamtlösung. Durch MBSE, SysML und Frontloading werden Abhängigkeiten zwischen allen Lösungskomponenten von Anfang an deutlich sichtbar. Für die erfolgreiche Entwicklung komplexer Systeme geht es letztlich um das nachhaltige Vernetzen und Bereitstellen von Informationen auf Basis einer Kommunikationsplattform für multidisziplinäre Entwicklungsteams. Genau diese Plattform entsteht derzeit bei uns im Haus“, beschreibt Dirk Denger den Status bei AVL. „Innerhalb der nächsten Jahre werden wir die Produktentwicklung und das Engineering auf diesen Ansatz umstellen.“ Es ist die Aufgabe von Dirk Denger und seinem Team, eine entsprechende durchgängige Entwicklungsumgebung aufzubauen, die schlanke agile Prozesse unterstützt und gleichzeitig den Mitarbeitern auch die notwendigen Freiräume bietet, kreativ und produktiv tätig zu sein. Denn nicht zuletzt sind hoch motivierte Mitarbeiter die Grundlage einer erfolgreichen Zusammenarbeit. Informationsmanagement als zentraler Baustein Zu dieser zukunftsorientierten Entwicklungsumgebung von AVL Powertrain trägt PTC bereits heute mit verschiedenen Produkten bei. Das Informationsmanagement hat aus Sicht von Dirk Denger in diesem Zusammenhang eine tragende Rolle: „Zu wissen, wie man Wissen generiert, transferiert und transformiert, um es punktgenau zur Verfügung zu stellen, wenn es benötigt wird, das sind die Aufgaben, die man automatisieren muss, um effizient zu arbeiten. Werkzeuge wie die PLM-Lösung PTC Windchill oder die ALM-, sprich Application- Lifecycle-Management-Lösung PTC Integrity sind für uns dabei unverzichtbar.“ Schon heute hat das Unternehmen hier einen hohen Automatisierungsgrad erreicht. PTC Windchill adressiert die Aufgaben im Produktdatenmanagement und sorgt insbesondere für die konsistente Handhabung der Stücklistenstrukturen, mit PTC Integrity erfolgt das Anforderungsmanagement von Software- und physikalischen Elementen. Beide Komponenten sieht Dirk Denger auch als integralen Bestandteil der Entwicklungsumgebung der Zukunft. PTC Windchill verwaltet und referenziert produktbezogene Inhalte einschließlich MCAD, ECAD, Dokumente und Software und bietet einen transparenten Überblick über sämtliche Entwicklungsinhalte. PTC Integrity setzt auf Windchill auf und managt die verschiedensten Software- und Hardwareanforderungen jedes Antriebsstrangs. Dies umfasst auch die gesamte Änderungskontrolle sowie die Anpassung von Anforderungen an spezifische Produktstrukturen und Konstruktionsinhalte. Auch die Zuordnung von Anforderungen und Spezifikationen zu Arbeitspaketen sowie deren Verteilung im Prozessablauf erfolgt so zentral. Dank Verfolgbarkeit zwischen Kunden-, Markt- und technischen Anforderungen kann man „Zu wissen, wie man Wissen generiert, transferiert und transformiert, um es punktgenau zur Verfügung zu stellen, wenn es benötigt wird, das sind die Aufgaben, die man automatisieren muss, um effizient zu arbeiten.“ Dirk Denger, Head of Research AVL IODP CC in Graz deren Einhaltung während der Entwicklung jederzeit überprüfen. „Unser Ziel ist der Aufbau einer durchgängig integrierten und gleichzeitig einfachen Entwicklungsumgebung, die uns dabei unterstützt, die Komplexität der Entwicklungsprozesse langfristig zu beherrschen. Die PTC-Lösungen sind optimal auf diese Zielsetzung ausgerichtet und tragen schon heute wesentlich zum Erfolg unserer Engineering Dienstleistung in AVL bei“, resümiert Dirk Denger. „Ich freue mich daher auf die weitere Zusammenarbeit auf dem Weg in Richtung Industrie 4.0.“ www.ptc.com Sensoren für Offshore-Anwendungen Vibrationssensoren, Drehgeber und Nockenschaltwerke in Edelstahl 1.4404 www.twk.de n info@twk.de Der Konstrukteur 12/2015 33 Limbach.indd 1 31.01.2013 TWK.indd 08:07:40 1 19.11.2015 14:27:26