ECAD-Automatisierung ECAD-Automatisierung

Ein entscheidender Erfolgsfaktor vieler Unternehmen liegt darin, ihren Kunden hoch individuelle Produkte und Lösungen anzubieten und gleichzeitig interne Prozesse so zu gestalten, dass selbst kleinsten Tätigkeiten sinnvoll und wirtschaftlich wiederverwendet, automatisiert und skaliert werden können.

Dieser Ansatz, der in der Softwarebranche von Anfang an konsequent verfolgt wird, hat in den letzten Jahren auch im Maschinen- und Anlagenbau mit den Konzepten und Diskussionen rund um Industrie 4.0 unter dem Schlagwort „Losgröße 1“ erheblich an Bedeutung gewonnen. Die Idee, dass Unternehmen durch den Einsatz moderner Technologien und datengetriebener Prozesse in der Lage sein sollen, individuelle Produkte in Losgröße 1 effizient herzustellen, ist mittlerweile bei einigen unseren Kunden zur Realität geworden.

Unsere Erfahrung zeigt, dass dieser Ansatz vor allem zu einer deutlichen Verschiebung der klassischen Trennung zwischen Serien- und Sondermaschinenbau führt.

Selbst die Sondermaschinenbauer können von den Vorteilen der „Losgröße 1“-Idee profitieren, indem sie moderne Komponenten, smarte Produktmodularisierung, konsequentes und durchgängiges Varianten- und Datenmanagement sowie Fertigungsoptimierung einsetzen.

Auf diese Weise entsteht am Ende des Tages eine individuell produzierte Maschine oder Anlage, die für den Kunden ein Unikat darstellt, aber idealerweise größtenteils aus vorgedachten und konfigurierbaren Funktionseinheiten und Optionen zusammengestellt wird. Nur ein möglicherweise geringer Anteil von Sonderanforderungen wird im Rahmen eines klar definierten „Engineering-To-Order“ (ETO)-Prozesses individuell und auftragsbezogen umgesetzt.

Je nach Reifegrad und Strategie eines Unternehmens kann ein solcher „baukastenbasierter Ansatz“ vom Vertrieb über das Engineering bis zur Fertigung umgesetzt werden.

Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz einer Produktkonfiguration im Vertrieb, auch bekannt als „Configure Price Quote“ (CPQ)-Prozess, der als konsistente Datenbasis für die automatisierte Generierung von Engineering-Dokumenten dienen kann, wie beispielsweise Stromlaufplänen, Fluidplänen, 3D-Schaltschrankbestückungen, SPS-Hardwarekonfigurationen/-Programmcodes und mechanischen 3D-Modellen. Gleichzeitig dient die vorgelagerte Produktkonfiguration auch zur Bereitstellung von ERP- und Fertigungsdaten, wie beispielsweise Variantenstücklisten oder Auftragsstücklisten, Arbeitsplänen oder zum Beispiel NC-Maschinendaten.

Konfiguration und Generierung von ECAD-Disziplin

Unabhängig davon, ob es sich um eine umfassende Unternehmensstrategie zur Produktkonfiguration von Vertrieb bis Fertigung handelt oder um einzelne fortschrittlich denkende Abteilungen die das Thema angehen wollen, bietet die automatisierte und auftragsbezogene Konfiguration und Generierung von Disziplin-Daten erhebliches Potenzial zur Steigerung der Effizienz im Maschinen- und Anlagenbau.

Nachdem eine optimale ECAD-Struktur etabliert wurde, können weitere Schritte zur automatisierten Erzeugung (Generierung) von ECAD-Daten erfolgen. Dabei betrachten wir alle relevanten ECAD-Disziplinen, die in den gängigen ECAD-Systemen abgebildet werden können, wie beispielsweise die 2D-Darstellung für Schaltpläne, Fluidpläne (Hydraulik, Pneumatik, Kühlung, Schmierung usw.) und R&I-Schema (P&ID) sowie den 3D-Schaltschrankaufbau.

Die Umsetzung der Generierung von ECAD-Daten ist von verschiedenen Faktoren abhängig, darunter der Reifegrad der Modularisierung in den einzelnen Disziplinen, die Ressourcenverfügbarkeit, das vorhandene Know-how sowie die Unternehmensziele unserer Kunden. Je nach Bedarf werden entweder mehrere oder nur einzelne Disziplinen in die Umsetzung einbezogen.

Obwohl das Grundprinzip und die Methodik der ECAD-Generierung grundsätzlich einfach sind (und bei allen gängigen ECAD-Systemen auf dem Markt relativ ähnlich funktionieren), zeigt sich die eigentliche Herausforderung der ECAD-Automatisierung erst bei genauerer Betrachtung.

Für die Erstellung eines 2D-Schema-Plans, wie einem Schaltplan, Fluidplan oder P&ID, werden verschiedene Schema-Fragmente verwendet. Diese Fragmente können beispielsweise mithilfe von X/Y-Positionierungsangaben und individuell einstellbaren Variablen zu einem Gesamtplan kombiniert werden. Die Herausforderung besteht jedoch darin, die richtige Granularitätsebene für die Fragmentierung und Wiederverwendung festzulegen.

Es ist von entscheidender Bedeutung zu bestimmen, welche Teile des Plans als eigenständige und wiederverwendbare Einheiten betrachtet werden sollen. Soll dies eine ganze Seite sein, eine Teilschaltung oder sogar ein einzelnes Symbol?

Diese Entscheidungen haben direkte Auswirkungen auf die Effizienz der Anwendung sowie auf die Aufwände bei der Pflege von Generierungsregeln während der täglichen Arbeit.

Die Auswahl des passenden Tools für die Generierungssteuerung (ein Schaltplangenerator) ist eine weitere Herausforderung. Schon ein einfaches Tool mit einer tabellarischen Struktur und wenigen Spalten kann beispielsweise für die Generierung mancher Pläne ausreichend sein. So ein Tool erfordert geringes Fachwissen und ermöglicht relativ schnelle Ergebnisse. Bei umfangreicheren Projekten stoßen diese Ansätze jedoch schnell an ihre Grenzen. Umfangreiche Pläne erfordern eine sinnvolle und transparente Pflegemöglichkeit des Regelwissens für die Generierung des ECAD-Modells, was mitunter komplex werden kann.

Andererseits gibt es Tools, die aufgrund ihrer flexiblen Funktionalität und objektorientierten Konzeption die Generierung komplexer Pläne ermöglichen und eine transparente Pflege und Nachvollziehbarkeit von Änderungen bieten. Diese Tools erfordern jedoch von den Anwendern eine viel höhere Einarbeitung oder Informatik-Qualifikation.

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