Concurrent Engineering

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1 1 von :38 Concurrent Engineering Redakteur: Karl-Ullrich Höltkemeier Die Lumberg-Unternehmensgruppe hat ihre Entwicklungsprozesse mit CoCreate Modeling und Model Manager von PTC, optimiert. Die Flexibilität und Änderungsfreundlichkeit der expliziten Modellierung erwiesen sich für die Concurrent Engineering-Prozesse des Unternehmens als ideal. 1 Konstruktionsansicht... des Werkzeugs zur Produktion des SIM-Kartenverbinders. Bilder: PTC/Lumberg Modellierung Zum Angebot der Lumberg Unternehmensgruppe gehört neben der Konzeption und Entwicklung elektromechanischer Bauelemente und elektronischer Komponenten im Kundenauftrag auch die Entwicklung der zugehörigen Fertigungs- und Montageanlagen inklusive der erforderlichen Spritz- und Umspritzwerkzeuge bzw. Stanzwerkzeuge für die Produktion. Die Konstruktion des Produkts und der Fertigungstechnologie erfolgen abteilungs- und standortübergreifend daher nahezu zeitgleich. Am Markt gibt es zwei gängige Modellierungsmethoden die parametrische und die explizite Das parametrische Modellieren ist ein äußerst mächtiger Ansatz, wenn

2 2 von :38 vorausschauende Planung und detaillierte Spezifikationen Bestandteil des Modells werden. Die explizite Modellierung wird besonders geschätzt, wenn kundenspezifische Projekte unter hohem Zeitdruck abgewickelt werden müssen und wenn hohe Flexibilität eine wichtige Rolle spielt. Um sämtliche Anforderungen an die kundenspezifische Teilekonstruktion sowie Anlagen- und Werkzeugkonstruktion durchgängig und flexibel abdecken zu können, hat sich Lumberg strategisch für die explizite Modellierungsmethodik und den Einsatz der CoCreate Produktfamilie von PTC entschieden. Gesamtprozess produktiv und flexibel dank der PTC CoCreate Entwicklungsumgebung Die meisten Projekte bei Lumberg sind von Beginn an sehr zeitkritisch. Während für Machbarkeitsanalysen früher häufig einige Wochen und mehr zur Verfügung standen, werden diese heute bereits nach wenigen Tagen erwartet. Die technischen Anforderungen für das neu zu entwickelnde Bauteil werden vom Kunden durch ein Lastenheft spezifiziert. Häufig steht ein 3D-Modell des vorhandenen Bauraums zur Verfügung, in einigen Fällen liegt ein erstes Modell des zu entwickelnden Bauteils vor, das ebenfalls an Lumberg übergeben wird. In Abhängigkeit der jeweiligen Aufgabenstellung wird dieses Modell dann auf Herstellbarkeit geprüft, überarbeitet oder aber komplett entwickelt und anschließend vom Kunden freigegeben.. Ist die importierte Geometrie mathematisch in Ordnung, können wir Kundenmodelle in CoCreate Modeling so bearbeiten, als ob die Daten selbst bereits aus diesem System stammten. Gerade bei den kundenspezifischen Lösungen wie Steckverbindern oder ganzen mechatronischen Systemen lassen sich Volumina sehr effizient korrigieren, indem man einfach direkt auf die Geometrie zugreift, meint Rainer Bien, IT-Verantwortlicher für CAD/CAM/PDM. Der problemlose Datenimport aus den verschiedenen Fremdsystemen unserer Kunden in CoCreate Modeling hat sich schon in vielen Projekten als erfolgskritisch erwiesen. Bei den meisten Projekten sind sämtliche Konstruktionsabteilungen an den verschiedenen Standorten beteiligt Die Mitarbeiter der Artikelentwicklung, des Stanz- und Spritzwerkzeugbaus sowie des Maschinenbaus, der in Montageautomation und Konfektionierautomaten gegliedert ist, arbeiten eng zusammen, um die zeitkritischen Projekte termingerecht fertigzustellen. Bei verspäteter Lieferung drohen Konventionalstrafen. Die Zeit zwischen Auftragserteilung und erster Serienproduktion an einer der Lumberg-eigenen Fertigungsstätten in Deutschland, Polen, Tschechien, China oder Singapur ist meist auf wenige Monate begrenzt. Eine intensive Planungsphase, nach der sich die Vorteile parametrischer Systeme ausschöpfen lassen, steht unseren Konstruktionsteams nicht zur Verfügung. Zudem

3 3 von :38 müssen wir ständig mit meist unvorhersehbaren Änderungen an allen Komponenten umgehen können und das oft bis zur letzten Minute. Sobald die ersten Ideen für ein neues Produkt in 3D konkretisiert sind, beginnt bereits die Entwicklung der Fertigungstechnologie. Wir können dank der Flexibilität der expliziten Modellierung von CoCreate Modeling die Möglichkeiten des Concurrent Engineerings voll ausreizen, sagt Rainer Bien. Ein weiteres Erfolgskriterium für das team- und standortübergreifende Concurrent Engineering ist aber sicher das zentrale Produktdatenmanagement (PDM). Effizientes Änderungsmanagement in dezentralen Entwicklungsteams setzt zentrales Datenmanagement voraus Beim Produktdatenmanagement setzt Lumberg auf CoCreate Model Manager, die integrierte Software für die Produktdatenverwaltung (PDM) für CoCreate Modeling. Die enge Integration in das CAD-System stellt sicher, dass der gesamte Konstruktionsprozess durch automatisiertes Produktdatenmanagement effizient unterstützt wird. Dank der Möglichkeit, die Produktdaten über mehrere Dateisysteme zu verteilen, gewährleistet CoCreate Model Manager eine gute Performance an allen Arbeitsplätzen. Sobald ein Konstrukteur in Schalksmühle sein Modell fertiggestellt hat, greift der Kollege in Cloppenburg bereits darauf zu. Bei dieser Vorgehensweise muss jede Änderung an einem Modell sofort für alle Betroffenen transparent werden, sonst arbeitet man an veralteten Versionen und verliert wertvolle Zeit, sagt Rainer Bien. Die komfortablen und vielfältigen Möglichkeiten der Änderungsverfolgung in Model Manager sind hierbei für uns von großer Bedeutung. Nutzt man aus Performance-Gründen bei besonders großen Modellen die Funktion des partiellen Ladens, wird nur der Teil der Geometrie-Informationen in die Arbeitssession übernommen, der für den Konstrukteur relevant ist. Ergeben sich aber Änderungen im Kontext, in dem gerade entwickelt wird, erhält man sofort eine entsprechende Benachrichtigung und kann diese nachladen. Ändert sich ein Modell, wird das in den zugehörigen Fertigungszeichnungen automatisch sichtbar. Darüber hinaus kann jedes Modell bzw. jede Komponente oder jedes Bauteil in CoCreate Model Manager mit einem -Verteiler versehen werden, sodass sich nachgelagerte Abteilungen wie Einkauf, Fertigung oder Qualitätsmanagement immer auf dem neuesten Stand befinden. Fehler durch veraltete Zeichnungen gehören dank CoCreate Model Manager mittlerweile der Vergangenheit an, freut sich Bien. Die Kollegen außerhalb der Konstruktion werden sofort automatisch informiert und können sich die aktualisierten Zeichnungen über Web Access selbst beschaffen. Zufrieden mit der CAD/PDM-Beratungskompetenz und dem individuellen Support

4 4 von :38 Zufrieden ist Rainer Bien auch mit der CAD/PDM-Beratungskompetenz und dem individuellen Support des CoCreate-Partners ASCAD, der dem Unternehmen als Ansprechpartner bei allen Engineering-Fragen dient. Gerade bei Entwicklungen, bei denen es keine sorgfältig definierten Produktspezifikationen geben kann, ist ein Höchstmaß an Flexibilität erforderlich, da Änderungen im Zuge der Entwicklung unvermeidlich sind. Neue Ideen, neue Lösungsansätze, die erst während des Projektverlaufes auftreten, müssen schnell 1:1 im CAD-Modell umgesetzt werden, um sie dann ggf. auch schnell wieder zu verwerfen, wenn sie nicht den erwarteten Mehrwert bieten. SIM-Card-Verbinder mit integriertem ESD/EMI-Chip: Beispiel des Erfolgs Die Innovationsfähigkeit macht mittelständische Unternehmen wie Lumberg in der schnell-lebigen Elektronikbranche global erfolgreich. Der von Lumberg gemeinsam mit Epcos im Kundenauftrag mit CoCreate Modeling entwickelte SIM-Card-Verbinder mit integriertem ESD/EMI-Chip ist ein typisches Beispiel dafür. Der SIM-Card-Verbinder kann mithilfe eines integrierten Chips elektrostatische Entladungen (electrostatic discharge, ESD) sowie elektromagnetische Störungen (electromagnetic interference, EMI) unterdrücken. Statt wie bis dato üblich diskrete Bauelemente auf der Leiterplatte zu platzieren, um derartige Störungen für empfindliche Bauteile zu minimieren bzw. Störaussendungen zu unterdrücken, integriert die Lösung alle für die ESD/EMI-Funktion erforderlichen diskreten Bauelemente in einem Chip. Dieser Chip wird direkt in das elektromechanische Bauteil integriert, ohne die handelsüblichen Maße für einen SIM-Karten-Verbinder zu verändern. Auch wenn diese vollständige Neuentwicklung keiner Konventionalstrafe unterlag, war sie natürlich seitens des Handyherstellers trotzdem mit sehr engen Terminen versehen, erzählt Stefan Jörgens, Entwicklungsleiter bei Lumberg. Die Chip-Entwicklung bei Epcos und die Entwicklung der Elektromechanik bei uns im Haus verliefen daher parallel, das Layout und Design des Chips wurde laufend als 3D-Modell zwischen Epcos und uns ausgetauscht. Die erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen den SIM-Kontakten und dem Chip wurden mittels eines Stanzgitters realisiert, das wiederum im Fertigungsprozess des SIM-Karten-Verbinders mit einem Kunststoff umspritzt wird. Werkzeug- und Formenbau von Lumberg waren bei der Entwicklung also ebenso gefordert wie das Konstruktionsteam im Maschinenbau, das die zugehörige Montageanlage entwickelte. Spritzen, Stanzen, Löten und Montieren alle Fertigungsschritte des SIM-Card Readers mussten realisiert werden. Jede Änderung am Chip zog entsprechende Änderungen am Reader, am Stanzwerkzeug oder an der Montageanlage nach sich, sagt Jörgens. Dank der expliziten Modellierung waren wir aber jederzeit in der Lage,

5 5 von :38 die anfallenden Änderungen kurzfristig direkt an den verschiedenen Modellen umzusetzen. Diese Flexibilität ist für Concurrent Engineering, wie wir es in vielen Projekten betreiben, absolut unerlässlich. Zufriedene Mienen beim Anwender Zwölf Monate nach Diskussion der ersten Ideen mit dem Kunden wurden im Lumberg-Werk in Cloppenburg die ersten SIM-Card Reader produziert. Das von Lumberg und Epcos gemeinsam entwickelte Lösungskonzept wurde inzwischen patentiert und bietet dem Handyhersteller Vorteile über die gesamte Prozesskette. Während des Designprozesses müssen sich Schaltungsentwickler und Layouter keinerlei Gedanken um die Gestaltung der ESD/EMI-Funktion machen diese wird komplett durch den Chip gelöst. Dadurch wird zum einen Bauraum eingespart, zum anderen werden die Zeiten für Setzprozesse sowie die Ausgaben für die Einzelbauteile reduziert, was zu erheblichen Kostenvorteilen führt. Nicht nur der Kunde war daher mit dem Ergebnis der Lumberg-Entwicklung sehr zufrieden, auch Stefan Jörgens ist begeistert: Ich kann die CoCreate Produktfamilie von PTC wirklich allen empfehlen, die mit kurzen Entwicklungszyklen oder ständigen Neuentwicklungen konfrontiert sind. Bei änderungsintensiven und zeitkritischen Projekten im Kundenauftrag bietet das System ein Maß an Änderungsfreundlichkeit und Flexibilität, das unschlagbar ist. Copyright Vogel Business Media