Wie lässt sich in kurzer Zeit ein Elektroauto zur Serienreife entwickeln? Das Ergebnis ist ein Konzept, mit dem bis zu 80 Partner auf der System- und Kommunika- tionsbasis Windchill von PTC in etwa der Hälfte der konventionell üblichen Zeit das erste serienreife Modell des Stadtautos Streetscooter entwickelt haben.
Exklusiv in KEM Der Autor: Eduard Rüsing, Redaktionsbüro Rüsing, Karlsruhe
Um wirtschaftlich konkurrenzfähig zu sein, wurde der Streetscooter für die Effizienzlücke der urbanen Verkehrsumgebung konzipiert, denn dort sei der ‚Straßenroller‘ günstiger als Autos mit Verbrennungsmotor.
Die gesteckten Ziele wurden beim ersten serienreifen Modell, einem Nutzfahrzeug für Postauslieferungen der DHL, das sich zurzeit in der Testphase befindet, erreicht: mit dreieinhalb Jahren eine Halbierung der Entwicklungszeit und mit 30 Mio. € Entwicklungsaufwand ein Zehntel des marktüblichen Wertes. Prof. Dr. Achim Kampker, Geschäftsführer der Streetscooter GmbH und Inhaber des Lehrstuhls für Produktionsmanagement am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) in Aachen: „Derartig anspruchsvolle Vorgaben erforderten nicht nur eine von Grund auf neue Vorgehensweise bei der Technologie, sondern beim gesamten Geschäftsmodell Auto.“
Baukastenprinzip des Fahrzeugs
Grundlage der Struktur des Streetscooters ist das Baukastenprinzip: Die modulare Produktarchitektur soll sicherstellen, dass sich das Elektroauto für die Stadt kontinuierlich erneuern und rekonfigurieren lässt. Das Fahrzeug wurde in neun LEGs (lead-engineering-group) eingeteilt, wie etwa Karosserie, Thermomanagement, Antriebsstrang, Batterieentwicklung und nicht zuletzt die LEG Gesamtfahrzeug. Bewusst wurde die Kompetenz der Partner in Anspruch genommen, die weitestgehend bereits entwickeltes und bewährtes Produkt-Know-how in das Projekt einbrachten.
Produkt und Prozesse sollten möglichst parallel und komplett für den gesamten Produktlebenszyklus entwickelt werden. Prof. Kampker: „Um das hierzu notwendige Kommunikationsmanagement der Daten und Prozesse in den Griff zu bekommen, haben wir sehr früh auf PTC gesetzt und als strategischen Partner mit ins Boot geholt.“ Das Unternehmen sei mit seiner Product-Life- cycle-Management-Lösung Windchill und der CAD-Plattform Creo als einziger in der Lage gewesen, die hohen Anforderungen zu erfüllen. Die Software von PTC wurde und wird im Rahmen des Projektes zum Beispiel eingesetzt für:
- das Basiskonzept, die modulare Produktarchitektur
- die reibungslose Zusammenarbeit zwischen den Partnerunternehmen (Kollaboration)
- die Produktanalysen im Vorfeld (CO2, Environmental, Gewicht und Kosten)
- das Fertigungsprozess-Management
- das Service-Lifecycle-Management.
Um kundenspezifische Derivate in noch kürzerer Zeit und noch geringerem Aufwand als für die Ausgangsplattform erfolgreich entwickeln zu können, war eine Voraussetzung entscheidend: die Erstellung von „konsistenten, mathematisch eineindeutigen Modellen“. Dies habe kein anderer PLM/CAD-Anbieter garantieren können, außer PTC, so Prof. Kampker. Das zentrale Repository von Windchill, auf das man weltweit einfach über Browser zugreift, sichert zudem als die ‚single source of truth‘, dass softwaretechnisch nur eine ‚Datentonne‘ existiert, die den aktuell gültigen Stand der Bauteile abbildet.
PTC war als Mitglied der LEG Gesamtfahrzeug in der Pflicht, im ersten Schritt eine Infrastruktur aufzusetzen, um alle Partner mit ihren unterschiedlichen Autorensystemen, wie NX, SolidWorks, Catia oder PTC Creo zu integrieren. Anschließend wurde die gesamte Struktur in den Kontext einer modularen Produktarchitektur überführt. „Das war ein Meilenstein, denn das versetzte uns in die Lage, sehr schnell neue Fahrzeugvarianten ableiten zu können“, so Markus Hannen, Technischer Direktor bei PTC.
Service-Lifecycle-Management
Im Sinn eines vollständigen Produkt-Lifecycle-Management wird als nächster Schritt das SLM-Modul mit Servicedienstleistungen wie Montageanleitungen, Handbüchern, aber auch die Rückkopplung von etwaigen Qualitätsproblemen integriert. Ein Beispiel, wo der Servicegedanke bereits im ersten Modellentwurf Eingang gefunden hat, sind die jeweils dreigeteilten Stoßstangen: Wegen der im Stadtverkehr häufig vorkommenden Rangiermanöver sind die Ecken der Stoßstangen relativ stark anfällig für Kollisionen.
Prof. Kampker: „PTC hat von Anfang an verstanden, wo wir hinwollten.“ Der heutige Status quo zeige ein Modell in Vorserie, das noch 2014 in einer Größenordnung von 3000 Stück im Jahr in Serie gehen soll. Parallel dazu werden zwei Derivate in die Vorserie geführt, das ist das dreisitzige Modell Compact und das Pedelec, ein E-Bike, bei dem auch die Anforderungen der Post bei der Briefzustellung Pate standen. Die Montage der Vorserienmodelle erfolgt mit ca. 40 Mitarbeitern in einem ehemaligen Werk von Bombardier in Aachen. Im Moment werden die Modelle nur an Flottenkunden abgegeben. I
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