Engineering-Software verkürzt die Produktentwicklungszeit um durchschnittlich 20-40 %, wenn CAD, CAE und PDM als einheitliches System zusammenarbeiten. Anstelle von manuellen Zeichnungen nutzt das Team 3D-Modellierung, und integrierte Berechnungen ermöglichen die Überprüfung von Festigkeit, Erwärmung oder Belastung, ohne das Modell in separate Programme übertragen zu müssen. Die Daten können zudem automatisch an ein CAM-System übertragen werden, um CNC-Steuerungsprogramme zu erstellen.
Der traditionelle Zyklus „Entwurf – Prototyp – Test – Überarbeitung“ kann je nach Komplexität des Produkts mehrere Wochen bis zu mehreren Monaten dauern. Am meisten Zeit geht durch manuelle Änderungen an Zeichnungen, die Suche nach aktuellen Dateiversionen und die erneute Abstimmung von Änderungen verloren. Die Produktionsautomatisierung beseitigt diese Verzögerungen: Modell, Zeichnungen, Berechnungen und Fertigungsdaten werden in einer einzigen digitalen Umgebung aktualisiert.
Ohne Produktionsautomatisierung verlangsamt sich der Entwicklungszyklus bei jedem Übergang zwischen Konstrukteur, Berechnungsingenieur und Fertigungstechniker. Manuelle 2D-Zeichnungen erschweren schnelle Änderungen an der Geometrie, und das Fehlen einer einheitlichen digitalen Umgebung zwingt dazu, Daten immer wieder neu zu übertragen und zu überprüfen. Am häufigsten treten Verzögerungen an folgenden Stellen auf:
In einer typischen Fertigung können solche Arbeitsschritte etwa 20 bis 30 Mannstunden pro Produktiteration in Anspruch nehmen. Beispielsweise entfallen 8 Stunden auf die Überarbeitung der Zeichnungen, 6 Stunden auf die Vorbereitung des Modells für Berechnungen, weitere 4 Stunden auf die Suche und den Abgleich der Versionen sowie bis zu 8 Stunden auf die Aktualisierung des CNC-Programms. Dies ist zwar nur ein rechnerisches Beispiel, verdeutlicht jedoch sehr gut, wo genau Zeitverluste entstehen.
Technische Systeme verkürzen die Entwicklungszeit dank der Verknüpfung zwischen Modell, Zeichnungen, Berechnungen und Fertigungsdaten. Die parametrische 3D-Modellierung ermöglicht es, die Geometrie zu ändern, ohne jedes Dokument manuell bearbeiten zu müssen. Den größten Effekt erzielen dabei drei Mechanismen:
Dieser Ansatz macht physische Kontrolltests zwar nicht überflüssig, reduziert jedoch die Anzahl unnötiger Iterationen. Der Ingenieur kann die Konstruktion schneller überprüfen, überlastete Bereiche identifizieren und noch vor der Materialbeschaffung Änderungen vornehmen. Zur Analyse von Spannungen, Verformungen und Temperaturverläufen können folgende Tools verwendet werden: SOLIDWORKS Simulation für technische Berechnungen.
PDM ist Teil der Produktionsautomatisierung und nicht nur ein Ort zur Speicherung von Dateien. Das System verwaltet die Versionen automatisch, sodass der Konstrukteur stets mit dem aktuellen Modell des Bauteils arbeitet. Genehmigungswege ersetzen lange E-Mail-Ketten, und die Stückliste wird mit Verknüpfung zum 3D-Modell erstellt und nach Änderungen aktualisiert.
Ohne PDM kann die Freigabe einer neuen Revision aufgrund von Dateiübertragungen, Unterschriften und manueller Dokumentenprüfung 5-7 Tage dauern. In einem optimierten digitalen Prozess lässt sich dieser Schritt auf einen Arbeitstag verkürzen. Die umfassenden Lösungen von Dassault Systèmes für Industrieunternehmen helfen dabei, Konstruktionsdaten, Änderungen und die Produktstruktur in einer einheitlichen Umgebung zu verwalten.
Den größten Nutzen aus Engineering-Software ziehen Unternehmen, in denen Konstruktionen regelmäßig geändert werden und Produkte aus einer großen Anzahl von Bauteilen bestehen. In solchen Prozessen reduzieren parametrische Modellierung, PDM und digitale Prüfungen manuelle Arbeitsschritte und vereinfachen die Wiederverwendung von Daten. Am häufigsten führt die Automatisierung in folgenden Fällen zu spürbaren Ergebnissen:
Ein geringerer Effekt ist in der Kleinserien- oder Einzelfertigung möglich, wo jedes Produkt einzigartig ist und fast keine wiederkehrenden Elemente enthält. Doch selbst in diesem Umfeld verringern Versionskontrolle und eine zentralisierte Datenspeicherung das Fehlerrisiko. Bei der Auswahl der passenden Tool-Suite helfen Branchenlösungen von GEO-MENTOR für den Maschinenbau.
Produktionsautomatisierung durch CAD, CAE und PDM verkürzt den Entwicklungszyklus, da die manuelle Datenübertragung zwischen verschiedenen Tools entfällt. Das digitale Prototyping hilft dabei, die Konstruktion vor der Herstellung eines Musters zu überprüfen, und automatisierte Workflows beschleunigen die Freigabe von Änderungen.
Eine einheitliche digitale Umgebung verknüpft Modelle, Berechnungen, Zeichnungen und Fertigungsunterlagen. In einem solchen Prozess vereinfacht die 3D-Modellierung die Durchführung von Änderungen, das PDM-System gewährleistet die Aktualität der Dateien und CAE ermöglicht eine vorausschauende Bewertung des Verhaltens der Konstruktion.
Branchenstudien (Dassault Systèmes, PTC) zufolge verkürzt die Einführung von CAD/CAE/PDM den gesamten Entwicklungszyklus um 20-40 %, je nach Komplexität des Produkts und dem aktuellen Automatisierungsgrad. Der größte Effekt zeigt sich in den Phasen der Änderungsumsetzung und Abstimmung: Hier kann sich der Zeitaufwand um das 3- bis 5-Fache reduzieren. Bei der Kleinserienfertigung mit einzigartigen Bauteilen ist der Effekt geringer als bei der Serienfertigung.
Nein, die Einführung lässt sich in Phasen unterteilen. In der Regel beginnt man mit CAD (3D-Modellierung) und fügt dann CAE (Simulation) und PDM (Datenmanagement) hinzu, sobald der Bedarf und das Team wachsen. Ein solcher schrittweiser Ansatz entlastet das Budget und ermöglicht es dem Team, sich an jedes Tool anzupassen, bevor es zum nächsten übergeht.
Die grundlegende Einführung von CAD und die Schulung der Konstrukteure dauern je nach Anzahl der Arbeitsplätze und Komplexität der typischen Produkte 2 bis 6 Wochen. Die Einbindung des CAE-Moduls (Simulation) dauert zusätzlich 1-2 Wochen. Die Einführung von PDM für das Datenmanagement dauert 4-8 Wochen, da die Einrichtung von Zugriffsrechten und Arbeitsabläufen sowie die Migration des bestehenden Archivs erforderlich ist.
Die Umstellung kann schrittweise erfolgen: Neue Projekte werden in 3D-CAD erstellt, während das alte Archiv mit 2D-Zeichnungen erhalten bleibt und bei Bedarf importiert werden kann. SOLIDWORKS unterstützt DWG/DXF, sodass der Import vorhandener 2D-Zeichnungen als Grundlage für 3D-Modelle ohne zusätzliche Konvertierung möglich ist.
Es werden drei Kennzahlen erfasst: die Zeit vom Entwurf bis zur freigegebenen Zeichnung (Vergleich „vorher“ und „nachher“), die Anzahl der nach Produktionsbeginn vorgenommenen Änderungen (Mängel aufgrund von Fehlern in der Dokumentation) sowie die Zeit für die Abstimmung der Konstruktionsunterlagen. Eine Reduzierung dieser Kennzahlen um 30-50 % innerhalb von 3-6 Monaten nach der Einführung ist ein typisches Ergebnis für die Serienfertigung.
