Anbieter unterstützen verschiedene Ansätze beim Konstruieren und Projektieren

Trends bei ECAD-Systemen

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Viele Unternehmen der Industrieautomation konnten in den vergangenen Jahren gute Wachstumsraten realisieren. Maßgeblich an diesem Erfolg beteiligt ist der Einsatz von IT-Lösungen und speziell auch von Softwaretools für die Konstruktion und Projektierung elektrischer Anlagen.

Dipl.-Ing. Andreas Gees, Redakteur der elektro Automation, Leinfelden-Echterdingen

Die Entwicklung in der Automatisierung ist geprägt von immer komplexeren Produktionsprozessen und Automatisierungskonzepten. Intelligente Industrieprozesse erfordern die Konsistenz elektronischer Daten sozusagen vom Sensor bis zum Fabriknetz und sogar weltweit über das Internet. Diese fast visionären Möglichkeiten werden zu einer weiteren Dezentralisierung industrieller Prozesse führen. Darüber hinaus ermöglicht die Verfügbarkeit leistungsfähiger Industriebus-Systeme einschließlich des Ethernets eine weitere Dezentralisierung. Und gleichzeitig wandert immer mehr Logik von der Hardware in die Software. Waren früher aufwendige Relaissteuerungen üblich, übernehmen heute wenige elektronische Steuerungen ein umfangreiches Aufgabenspektrum. Erfahrungen zeigen, dass sich alle zehn Jahre der Softwareumfang laufender Projekte verzehnfacht. Hinzu kommt die Globalisierung als strategischer Wettbewerbsfaktor. Erforderlich wird damit ein Datenaustausch in weltweiten Datennetzen. Am Beispiel der Automobilindustrie wird deutlich, dass Projekte nur noch auf internationaler Basis und konzernweit durchgeführt werden. Eingeschlossen sind dabei auch die Zulieferunternehmen. Damit kommen auf die Systeme zum Konstruieren und Projektieren elektrischer Anlagen in Zukunft noch höhere Anforderungen zu. Wie sich das „Electrical Engineering“ in den nächsten Jahren weiter entwickeln wird, das diskutierten Fachleute auf dem Systems-CAD-Forum des Konradin-Verlags unter der Leitung von Prof. Dieter Roller von der Uni Stuttgart.
Der objektorientierte Ansatz
Beim objektorientierten Arbeiten ist der Stromlaufplan längst nicht mehr das Maß aller Dinge, meint Albert Achilles, Geschäftsführer von TCS in Süßen. Durch paralleles Arbeiten lassen sich heute Projekte beschleunigen und Wettbewerbsvorteile nutzen. Modellbildung ist die Definition logischer, grafischer und physikalischer Objekte, die in ein zentrales Produktdatenmodell hineingebracht werden müssen. Deshalb werden objektorientierte Datenbanken zum Einsatz kommen, bei denen die Modelle als ganzes gespeichert werden. Daten können so auch von einem Arbeitsplatz zum anderen gelangen. Das unterstützt das Arbeiten an Revisionen oder Varianten, denn Neukonstruktionen sind eher selten. Aufgabe ist es also, die Daten so zu ändern, das alle Änderungen in den einzelnen Dokumenten ausgeführt werden. Der Konstrukteur braucht Dokumente, in denen die Informationen sofort in aktueller Form verfügbar sind. Simultanes Arbeiten führt schneller zum Ergebnis und vermeidet Redundanzen. Voraussetzung ist jedoch, die Objektorientierung ist durchgängig gestaltet.
Bedeutung von Mechatronik
Ganzheitliches Engineering schließt die mechanische Konstruktion sowie die Konfektionierung von Kabelbäumen und die Übergabe von Daten für die Steuerungen mit ein. Thomas Barth, Produktmanager bei Eplan in Monheim, erläutert die Bemühungen seines Un-ternehmens, ein Maschinenbausystem mit einem ECAE-System zu kombinieren. Analysen haben ergeben, das der Anteil der Elektroprojektierung an einem Maschinenbauprojekt genauso bedeutend ist und ähnliche Kos-ten verursacht wie der Maschinenbaupart. Aufgabe sollte es deshalb sein, durch einen so genannten Mechatronik-Ansatz beide Bereiche zu parallelisieren, wobei ein PDM-System übergeordnete Aufgaben wie die funktionale Strukturierung übernehmen sollte. Wichtig dabei ist, die Ergebnisse einzelner Arbeitsschritte immer wieder über das PDM dem jeweils anderen System zur Verfügung zu stellen. In einem elektrischen Schaltplan muss beispielsweise jede Komponente ein eindeutiges Betriebsmittelkennzeichen haben. Deshalb ist es unerlässlich, auch innerhalb des MCAD eindeutige BMK zu vergeben. Ähnliches gilt auch für Zusatzinformationen und Ergänzungen. Durch diesen Ansatz kann das MCAD ansich zwar langsamer werden, aus der Zusammenarbeit ergeben sich insgesamt jedoch enorme Zeitvorteile.
Modularität steht im Mittelpunkt
Dass ein unabhängig arbeitendes CAD-System einen geringeren Vorteil bringt, meint Joachim Frank, Geschäftsführer von CIM-Team in Ulm. Die Produktivitätsgewinne entstehen nach seiner Ansicht erst durch einen CIM-orientierten Einsatz im Gesamtprozess des Unternehmens. Der Geschäftsführer sieht als wesentlichen Trend eine Verschmelzung von Elektrotechnik, Elektronik und Verkabelung. Joachim Frank erachtet es darüber hinaus als bedeutend, dass die Elektronik stärker in den Schaltschrank Einzug hält. Außerdem ist es unerlässlich, eine Rationalisierung in der Fertigung zu erreichen. Kabel und Kabelbäume beispielsweise kommen immer häufiger direkt in den Schaltschrank. Ihre Fertigung und Konfektionierung kann durch Daten aus dem ECAD beschleunigt werden. Ein Beispiel dafür sind industrielle Bussysteme. Die Zahl der intelligenten Bauelemente verdichtet darüber hinaus den Aufbau von Schaltschränken. Die klassische Elektrotechnik wächst mit der Elektronik über die Verkabelung im Schaltschrank zusammen. Benötigt wird deshalb eine Durchgängigkeit der Daten in der Prozess-kette, was eine Integration verschiedener Softwarewerkzeuge oder -module bedingt. Einmal erzeugte ECAD-Daten müssen dem Rest des Unternehmens zur Verfügung stehen und kompatibel sein. Die daraus resultierenden Rationali-sierungseffekte sind beachtlich. Die heute verbreiteten Softwaretechnologien wie Windows NT, objektorientierte Datenbanken oder die Webintegration hält er dagegen für nicht ECAD-spezifisch, sondern sieht sie als Stand der Technik.
Von der Software unabhängige Daten
Dieter Gellrich, Geschäftsführer von Racos in Konstanz, hält es für die wichtigste Aufgabe, den Wettbewerbsvorteil des Kunden sicherstellen, und weist darauf hin, dass sein Unternehmen in der Lage ist, seine ECAD-Tools in die IT-Systeme des Kunden zu integrieren. Moderne ECAE-Systeme können weitaus mehr, als nur die Konstruktion komfortabel und effizient zu unterstützen. Vielmehr optimiert erst ihr Einsatz über Bereichsgrenzen hinaus – vom Angebot für eine Anlage bis hin zu deren Inbetriebnahme – die Arbeitsabläufe.
Große Unternehmen und ihre Zulieferer sind vernetzt. Aufgabe ist es deshalb, beliebige Daten zu übernehmen. Nur wenn die erzeugten Daten unabhängig von der Software sind, haben sie für alle Beteiligten den selben Wert. Dieter Gellrich favorisiert deshalb Standards wie Partslib oder Step, aus deren Einsatz sich neue Perspektiven für den gesamten Unternehmensprozess ergeben. Da-rin eingeschlossen sind auch Möglichkeiten, Daten aus der Mechatronik zu übernehmen. Nicht zuletzt müssen sich auch im Internet in Zukunft Stromlauf-, Kabel- oder Aufbaupläne aus dem CAE-System einsehen lassen, woraus sich völlig neue Möglichkeiten für Service und Support ergeben.
Aktives semantisches Modell
Die Industrie steht nach Meinung von Prof.-Dr. Dieter Roller von der Uni-Stuttgart vor einer Vielzahl von Problemen, die von herkömmlichen Systemen nur äußerst unzureichend unterstützt werden. Durch gezieltes Workflow-Management lassen sich zwar einzelne Arbeitsschritte und durch parallelisiertes Arbeiten das gesamte Projekt beschleunigen. Und Lean-Management führt darüber hinaus dazu, dass die Entscheidungswege kürzer sind. Die Produktivität hängt jedoch auch von der Funktionalität ab. Man müsste deshalb Parameter definieren, aus denen sich Projekte automatisch generieren lassen, um so beispielsweise Familien von Produkten zu konstruieren. Dann könnte man damit eine spezielle Produktaus-prägung speichern und mit verschiedenen Parametern versehen. Die Frage lautet also: Wie kann ein quasi intelligentes Elektro-CAD gebaut werden? Eine Möglichkeit dazu ist sicher der objektorientierte Ansatz. Weiterhin gilt, dass statt Daten- oder Prozessschnittstellen eine Kommunikationspipeline benötigt wird, die die gesamte Wissensbasis eines Unternehmens einschließlich der Zulieferer beinhaltet. Wie kann man also zukünftig einen ganzheitlichen Ansatz realisieren? Die Informationen sind oft unvollständig und in die Projekte sind zunehmend weltweit operierende Teams eingebunden, die oft noch heterogen sind und aus Entwicklern, Produktmanager und Fertigungsfachleuten bestehen. Diese Anforderungen muss das Informationssys-tem unterstützen. Deshalb könnte als weiterer Ansatz hier das so genannte aktive semantische Modell gelten. Mit ihm lassen sich Bereiche definieren, mit denen Modelle durchgerechnet werden können. Die Ergebnisse dienen dann erneut weiteren Berechnungen, so dass optimierte Projekte entstehen. Aufgabe ist es dabei, applikationsorientierte Sichten auf das Modell einzurichten, um so Konstruktionswissen, Kosten-Know-how sowie Qualitätswissen zu modellieren. Diese Wissenseinheiten sollen verknüpft sein, damit Wissen und Zusammenhängen von einer Abteilung zur nächsten „durchpropagiert“ werden können. Ereignisse wiederum triggern weitere Vorgänge wie das Bestellen von Komponenten.
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