Der KONSTRUKTEUR - CAD/CAM KONSTRUKTIONSBURO

MIT System den Überblick behalten Prozeßkettenoptimierung mit interaktiver Dokumentation bei der Elektrokonstruktion

Ralf Steck

Ohne elektrische bzw. elektronische Bauteile und die zugehörige Verkabelung kommt heute keine Maschine mehr aus. Komplexe Zeichnungen und eine strukturierte Dokumentation sind not wendig, um eine fehlerlose Fertigung und einen ausführlichen Produktsupport zu gewährleisten. Computer-Systeme helfen hier, den Überblick zu bewahren.

Im Sommer 1993 gründete Ulrich Wellermann die WIP Wellermann Industrie Projektierung. Mit vier festen und sechs freien Mitarbeitern bietet das Unternehmen unter anderem CAD-Systembetreuung und Engineering zur Prozeßkettenoptimierung als Dienstleistung an. Darüber hinaus arbeiten die Mitarbeiter als Entwickler und Konstrukteure in Kundenfirmen, die beispielsweise in der Luftfahrt tätig sind, und führen Projekte in der mechanischen und elektrischen 2D/3D-Konstruktion sowie im Produktsupport durch. Wellermann führte MICRO CADAM Plus mit der Zusatzapplikation LDX bei Projekten der DASA ein und entwickelte LDX zusammen mit den Micro CADAM Applikationsentwicklern der Fa. FCI Systems in Los Angeles weiter. Mittlerweile wird das darauf aufbauende Nachfolgesystem, Helix Design System eingesetzt (Bild 1). "Helix mit LDX ist ein Produkt, das sich nahtlos in die betriebsinterne Prozeßkette einfügt. Eine derart komplexe Aufgabenstellung wie die Erstellung und Dokumentation der Schalt- und Leitungspläne sowie der Kabelbündel eines ganzen Flugzeuges erfordert eine durchgängige Softwarelösung. Diese muß die bei der Konstruktion beziehungsweise bei der Änderung entstehenden Daten ohne große Umwege in die Dokumentation überführen. Sonst wird das Verfolgen eines gewünschten Kabelstrangs durch das Flugzeug oder die Planung von Umbauten zu einem Ding der Unmöglichkeit." Im Ingenieurbüro und verschiedenen Außenstellen beim Kunden setzt die WIP eine gut abgestimmte Palette von Softwarewerkzeugen ein. Helix dient dabei als System zur mechanischen und elektrischen 2D/3D-Konstruktion. Mit Hilfe der Zusatzapplikation LDX lassen sich mit dem Konstruktionssystem Schalt- und Leitungspläne sowie Bündelzeichnungen erstellen.

Datenübernahme
Zur Konstruktion sehr komplexer Geometrien und zur Datenübernahme nutzt der Dienstleister eine Catia-Lizenz, für spezielle Kundenprojekte wird auch LCable von Mentor Graphics eingesetzt. Zwei SUN- und eine IBM- Workstation, die zusammen mit einer Reihe von PCs in ein Windows NT-Netzwerk eingebunden sind, bilden die Hardwareplattform. Das CAD/CAM-System hat in dieser Umgebung zwei Aufgaben: Zum einen die Erstellung der 2D-Pläne, zum anderen die 3D-Modellierung für Einbauuntersuchungen: "Wir bauen Geräte, Stecker und Kabel dreidimensional auf und können so analysieren, ob die notwendigen Geräte im Einbauraum Platz haben." Über die STEP AP203- und die IGES- Schnittstellen lassen sich Geometrien aus CAD-Systemen von Kunden übernehmen, so daß sich die Einbauuntersuchungen anhand der schon existierenden 3D-Daten aus der Mechanik-Konstruktion durchführen lassen. Das LDX-Modul spielt eine wichtige Rolle im Konstruktionsprozeß, denn es erweitert Helix um Funktionen zur Bauteil- bzw. Komponentenverwaltung und Schaltplanerstellung. Darüber hinaus kann es zusätzliche Informationen zu den Komponenten einer Zeichnung ablegen, die an andere Softwarepakete übergeben oder von diesen in das System eingelesen werden können. Der Konstrukteur positioniert Symbole für die elektrischen Bauteile beziehungsweise Geräte auf der Zeichnung und verbindet diese mit der Funktion Wire. Das System kann dann Netzlisten und Pin-to-Pin-Listen erstellen, welche in die Proze6datenbank abgelegt werden. Verknüpfungen lassen sich nicht nur innerhalb einer Zeichnung, sondern auch zwischen verschiedenen Zeichnungen systemübergreifend und hierarchisch erstellen. Die gesamte elektrische Ausstattung eines Flugzeuges wird in einer hierarchischen Struktur abgebildet. So kann z. B. ein Gerät oder eine Gerätegruppe in einer Übersichtszeichnung als "Black Box" dargestellt werden und der reale Aufbau des Gerätes, bis hinab zum einzelnen Bauteil, in einer Detailzeichnung. Netzlisten und Pin-to-Pin-Listen lassen sich damit bis in das Gerät hinein verfolgen.

Datenbanken
Alle Daten werden nach der LDX-Extraktion in eine relationale Datenbank geschrieben. Die Konstrukteure arbeiten während des Tages mit Helix an ihren jeweiligen Aufgaben und speichern die abgeschlossenen Systeme auf den Servern ab. Die gesamten Daten der Verkabelung sowie der Schalt- und Leitungspläne auf dem Servern werden mit Hilfe des Verwaltungsmoduls bevorzugt in der Nacht extrahiert und in der Datenbank aktualisiert. Am nächsten Morgen stehen die aktualisierten Daten allen Konstrukteuren zur Verfügung. Damit läßt sich Concurrent Engineering verwirklichen und gleichzeitig die Datenintegrität gewährleisten. Zusammen mit Partnerfirmen bietet die WIP ein Engineering Konzept an, das aus den Teilprozeßgliedern mechanischer und elektrischer Entwicklung, Dokumenten- und Vorgangsmanagement (PDM) sowie Interaktiver Dokumentation eine Prozeßkette bildet. Die im CALS-Standard enthaltenen und nach ISO Norm ausgeführten Formate SGML, CGM und SQL sind dabei eine Grundlage, um über die Dokumentstrukturen eine Grunddatenbank zu erstellen und zu pflegen. Der CALS-Standard entstand in der Luftfahrtindustrie, als klar wurde, da8 es immer weniger möglich ist, eine Maschine auf Papier zu dokumentieren, die so komplex ist wie ein Flugzeug. Verschärft wird das Problem durch die lange Lebensdauer von Flugzeugen und die üblichen, immer wiederkehrenden Modernisierungen, die natürlich ebenfalls dokumentiert werden müssen. Wellermann verdeutlicht: "Bei einem üblichen Fluggerät werden zentnerweise Papierdokumente mitgeliefert. Was es bedeutet, in einer Schrankwand voller Dokumentationen eine bestimmte Zeichnung zu finden, kann sich wohl jeder vorstellen. Durch die Erstellung von strukturierten Daten ist es heute möglich, schnell und effizient den Zugriff auf die gewünschten Informationen, die sich auf einer CD oder im Inter- beziehungsweise Intranet befinden können, zu ermöglichen." "Ein Flugzeug ist kein mit dem Ende der Konstruktionsphase abgeschlossenes Projekt", sagt Wellermann, "sondern es wird andauernd etwas verändert oder modernisiert. Für viele Baugruppen ist eine Höchstlebensdauer vorgeschrieben, nach der die Gruppe ausgetauscht werden muß. Der Austausch muß jederzeit nachvollziehbar sein und die Dokumentation angepaßt werden." Außerdem ist ein Flugzeug kein echtes Serienprodukt, da sehr weitgehende Kundenwünsche berücksichtigt werden müssen. Dies macht eine Dokumentation jedes einzelnen Flugzeuges notwendig. Um diese Aufgabe effizient erfüllen zu können, bietet sich der Einsatz computer- und datenbank- gestützter Lösungen geradezu an.

Schlußbemerkung
Um so weit zu kommen, ist jedoch eine gewisse Vorarbeit notwendig. Wellermann: "Bei Beratungsgesprächen mit unseren Kunden fällt uns immer wieder auf, daß manche Kunden immer noch der Meinung sind, mit dem Einsatz eines neuen CAD-Systems ihre Probleme lösen zu können. Damit sind in den meisten Fällen aber nur ein Teil der Themenkreise, wie die Kosteneinsparungen durch einen schnelleren Produktionsdurchlauf, Erstellen von Fertigungsunterlagen und Dokumentation oder das Einbinden der Materialwirtschaft z. B. SAP, berücksichtigt worden. Eine Metapher aus einer dieser Besprechung war: "Bei der Anschaffung einer neuen CNC Maschine setzen Sie ja auch die entsprechenden neuen Bearbeitungswerkzeuge ein und stellen nicht einen Facharbeiter mit der alten Handraspel an die neue Maschine." Das bedeutet: Zum einen muß eine standardisierte Systemumgebung geschaffen werden, zum anderen muß als Auswahlkriterium für ein neues Tool darauf geachtet werden, daß es die Schnittstellen bietet, mit denen es sich - mit keinem oder geringem Aufwand - auf die Systemumgebung integrieren läßt. Es ist nicht empfehlenswert, die Systemumgebung dem Tool anzupassen. Da dieses Engineering und die Systembetreuung, die zum größten Teil aus Netzwerk- und Bibliotheksverwaltung beziehungsweise -update besteht, eine sehr gute Kenntnis auf sämtlichen Gebieten erfordern, greifen Anwenderfirmen gerne auf unser Know-how und unsere Dienstleistungen zurück." Das Freisinger Ingenieurbüro verläßt sich bei ihren Engineering-Lösungen hauptsächlich auf Standardprogramme und - datenformate: "Es ist unsinnig, beispielsweise den Viewer für HTML- Daten selbst zu schreiben, zu pflegen und dem Kunden unnötige Kosten zu verursachen, wenn die Möglichkeit besteht, die Standard-WWW-Browser von Netscape (Bild 2) oder Microsoft mit den vorhandenen Plugins zu nutzen. Zudem erhalten wir dadurch Plattformunabhängigkeit, da für nahezu jede Rechnerplatfform ein WWW-Browser erhältlich ist." Das Unternehmen sieht seine Stärke in der Zusammenarbeit mit ausgesuchten Partnerfirmen wie Software-Herstellern, Ingenieurbüros, Dokumentations- oder Multimediadienstleistern, mit deren Hilfe Komplettangebote aus einer Hand unterbreitet werden können. Das System Helix paßt mit seiner einfachen Bedienung, den ausgereiften Standardschnittstellen und den flexiblen Datenextraktions-Möglichkeiten gut in diese Philosophie hinein.

Ausführliche Informationen zum Konstruktions- und Datenverwaltungs-System gibt es über: TCM 383
Näheres zum Dienstleistungsspektrum des Ingenieurbüros: WIP 384

Dipl.-lng. Ralf Steck ist freier Fachjournalist in Friedrichshafen.