Digital Mock (DMU) ist heute unbestrittene Grundlage für die Produkt- und Prozessentwicklung. Es verbessert die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen den Entwicklerteams. Es unterstützt die Entscheidungsphase vom ersten Entwurf über den Prototypenbau, die Produktion bis hin zum Produktrecycling. Die konventionell im „Serienreifmachungs“-Zyklus zu beseitigenden Fehler werden bereits in der Planungsphase unterdrückt, das Time-to-market verkürzt und die Entwicklungskosten gesenkt. Das erfordert aber leistungsfähige Werkzeuge.
Der Autor Ralf Heimberg ist Geschäftsführer der Tecnomatix Automatisierungssysteme GmbH, Neu-Isenburg
Dreidimensionale Produktmodellierung ist heute Standard vieler Entwicklungsabteilungen. So liegt es nahe, die Anordnung und Orientierung einzelner Produktkomponenten in einem digitalen Geometriemodell zu überprüfen und freizugeben. Dieses zentrale und verbindliche Referenzmodell ermöglicht den Konstrukteuren, jederzeit einzelne Baugruppen und deren Varianten auf die geometrische Verträglichkeit mit dem Gesamtmodell zu untersuchen. Die komplette digitale Abbildung aller im Entwicklungs- und Fertigungsprozess relevanten Aspekte eines Produktes, also einer „Digitalen Fabrik“, eröffnet eine Vielzahl von Vorteilen. Für diese gesamtheitliche Betrachtung und das konsequente Nutzen gemeinsamer Daten ist Tecnomatix Automatisierungssysteme GmbH, Neu-Isenburg, mit seinen Cape-Tools (Computer Aided Production Engineering) und dem Konzept der „Digitalen Fabrik“ Vorreiter und Marktführer auf diesem Gebiet und hat mit seinen Lösungen die Basis dafür geschaffen.
Einzelteile und Gesamtobjekt
Immer mehr Hersteller reduzieren physikalische Prototypen und Modelle durch „Digitales Mock-up”. Das für alle erschwinglichen Cape-Tools „Dynamo“ ist eine Software, die es ermöglicht, dynamische Studien vom Produkt-Zusammenbau, von Montageprozeß-Planungen und Service-Abfolgen durchzuführen.
Seine CAD-Integration ermöglicht direkten Zugriff auf das Master-Produkt-Modell füh-render CAD-Systeme. Der Anwender kann frühzeitig Konstruktionsfehler erkennen und Fertigungsbedingungen berücksichtigen, bevor der Produktentwurf die Konstruktionsabteilung verläßt.
Die Software analysiert Kollisionen, Freiraumverletzungen, Abstände zwischen Komponenten und errechnet Misfits mittels eines statistischen Analysewerkzeuges.
Mit der interaktiven Bahnplanung läßt sich überprüfen, ob ein Teil ein- oder ausgebaut werden kann. Dafür erstellt der Anwender einen Pfad, indem er das Teil virtuell bewegt.
Kollisionen werden während des Verlaufes angezeigt. So lassen sich manuelle Montageabläufe, robotergestützte Vorgänge und komplette Fertigungszellen testen.
Cape-Tool Dynamo bei Renault VI
Nach Aussagen von Renault VI, führender französicher LKW-Hersteller, werden damit:
– CAE-Technologien integriert, Designfehler bereits bei den Zusammenbaustudien erkannt
– etliche Änderungszyklen in der Design- und Konstruktionsphase eingespart
– Design- und Konstruktionsprozesse verkürzt, Entscheidungen früher getroffen
– das Arbeiten in Realtime und in verschiedenen Standorten ermöglicht
– Produktentwurf und Produktionsplanung parallel durchführbar, Montageabläufe frühzeitig simulierbar
– besseres Produkt- und Produktionsmanagement von verschiedenen Fahrzeugprogrammen verwirklicht
RVI hat 1998 etwa 4,5 Millionen Francs (ca. 1,5 Millionen DM) in Software sowie Service investiert und sieben Silicon Graphics Workstations (SGI) mit den Tecnomatix-Applikationen Robcad/Man und Dynamo ausgerüstet. Die Renault-Bilanz nach einem Jahr: „Dank Cape-Tools konnte die Anzahl der physikalischen Prototypen um die Hälfte reduziert werden“ kommentiert Christian Stackler, Verantwortlicher der Abteilung Montagemethoden. „Die Dauer mancher Projekte konnte sogar von achtzehn auf zwölf Monate verkürzt werden.“
So wurde z.B. durch Dynamo der Armaturenbrett-Einbau optimiert, was u.a. zur Reduzierung der Werkzeugabmaße führte. Weitere Einsparen erfolgten durch die optimierte Anordnung von Produktionsmitteln und das Verbessern der Arbeitsplatzergonomie. Gerard Amiel, Werksleiter bei RVI in Venissieux: „Durch die Simulation des Arbeitsprozesses und speziell der menschlichen Tätigkeiten und die anschließende Optimierung, konnten wir Einsparungen von ca. 1 Million Francs (ca. 350 000 DM) erzielen.“
Prozeßorientiertes DMU
Das neue Cape-Tool Dynamo/Pad unterstützt die Konstrukteure beim prozessorientierten Konstruieren auf einfache Weise und schließt die Lücke zwischen Konstruktion und Produktion. Die Software ermöglicht dynamische und statische Kollisions- und Freiraumanalysen, 2D- und 3D-Schnitte sowie die Erzeugung und Simulation des Ein- und Ausbaupfades. Zusätzlich liefert sie umfassende Analysewerkzeuge für die Montage- und Demontageplanung. Die Ergebnisse können im Stereo-Modus betrachtet werden und in VRML- und HTML-Format exportiert werden, so daß diese im Intra-/Internet veröffentlichbar sind.
Die von Tecnomatix entwickelte Cleo-Schnittstelle (CAD Linked and Embedded Objects) ermöglicht direkten Zugriff auf Master-CAD-Daten aus verschiedenen CAD-Systemen wie Unigraphics (Unigraphics Solutions), Cadds (Computervision), Catia (Dassault), I-Deas (SDRC), Pro/Engineer (PTC) und Cadds 5. Der Konstrukteur kann damit einfache Packaging-, Montage- und Wartungsstudien am digitalen Prototypen (Digital Mock-up) durchführen sowie das Produkt unter Berücksichtigung des Produktions- und Montageprozesses validieren. Das läßt kostenintensive Konstruktionsfehler vermeiden und garantiert die Produktions- und Montageeffizienz. Während Konstruktions- und Teamleiter mit Dynamo/Pad Ergebnisse überprüfen können, verwenden Montageplaner sowie Service- und Wartungsingenieure das Tool zum Anfertigen von Montage- und Wartungsstudien.
Strategisch implementieren
Schwerpunkte der prozessorientierten Nutzung des „Digitalen Mock-Ups“ sind
– Anwendungsfunktionen: Einzelkomponenten-Geometrie-Plazierung (Karosserie, Aggregate, Leitungen, …), Freiraum- und Toleranzbetrachtung, Einbausimulation, Handling großer Datenmengen (Tool Box) und Visualisierung
– Datenhaltung z.B. der Geometrie- und Strukturdaten: Vollständigkeit/ Verfügbarkeit der Geometriedaten, Berücksichtigung von Varianten, Entwicklungsständen, Reifegraden, einfacher Zugriff auf aktuelle Geometrie, Kopplung von Geometrie und Stückliste und einfaches Handling geschachtelter Zusammenbauten
– Bearbeitungsprozesse: Erzeugung und Weitergabe von CAD-Daten (3D), Festlegungs-Freigabe (Packaging, usw.)
Unter diesem Rahmen sollte die Cape-Strategie realisiert werden. Die Idealvorstellung der Entwickler, alle sitzen zusammen und schauen auf ein gemeinsames Produkt, an dem jede Entwicklungsaktivität sofort deutlich wird, ist dabei so weit wie möglich zu berücksichtigen. Dabei ist der Einsatz eines „Digital-Mock-Ups“ ein entscheidender Baustein, in dem dieser die Rolle des „virtuellen Produktes“ übernimmt, auf das alle schauen und an dem alle simulieren können.
Ausführliche Informationen
Cape-Tools Dynamo
KEM 463
Werkersimulation
Robcad/Man
KEM 464
Internet
Gleiche Information für Alle
Durch die nahtlose Integration der Cpape-Tools von Technomatix in CAD-Systeme kann jeder am Produktentwicklungszyklus Beteiligte in allen Phasen der Fertigungs- und Produktionsplanung auf die gleichen, zeitaktuellen CAD-Modelle zugreifen. Produkt-Änderungen sind so schnell realisierbar, was den Aufwand für Fehlerkorrektur und Nacharbeit spürbar senkt.
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