Intelligente Administration für effiziente Entwicklungsprozesse

Tools für die Optimierung der Konstruktionsumgebung

Große Baugruppen sind der Alptraum vieler CAD-Anwender – wenn man morgens erst das CAD-System startet, das Modell aufruft und dann erst einmal eine halbe Stunde Kaffee trinken gehen kann, ist das nicht gerade effizient. Dabei gibt es viele Möglichkeiten, die Ladezeiten drastisch zu verkürzen – wie die CAD/PLM-Administratoren bei Krauss-Maffei-Extrusion bewiesen haben. Was es dazu braucht? Klar definierte Methoden und Vorgaben, die entsprechende Konfiguration von CAD- und PLM-Installation und das Knowhow eines etablierten Softwarehauses.

Die in Laatzen bei Hannover beheimatete KraussMaffei Extrusion GmbH stellt Extrusionsanlagen her, die in der Kunststoff- und Kautschukindustrie genutzt werden. Die Maschinen bestehen aus einem Verfahrensteil, einer oder zwei darin eingebauten Extrusionsschnecken und einem Antriebsstrang, der die Schneckenwelle dreht. Im Extruder werden Kunststoffe aufgeschmolzen, vermischt und entgast. Die Extruder dienen zur Herstellung von Kunststoff- und Gummi-Vorprodukten und -Endmaterialien, können aber auch direkt mit Hilfe formgebender Werkzeuge zur Extrusion von Folien, Profilen, Platten oder anderer Fertigprodukte eingesetzt werden. Außer Extrudern entwickelt und fertigt Krauss-Maffei Anlagen und Komplettlösungen für die kunststoff- und gummiverarbeitende Industrie.

Extruder-Know-how steckt in der Schneckengestaltung

Das Knowhow steckt bei den Extrudern in der Gestaltung der Schnecke im Zusammenspiel mit dem Verfahrensteil. Diese teils mehrere Meter langen Bauteile sind über die Länge oft unterschiedlich geformt, um unterschiedliche Funktionen zu vereinigen, etwa das Aufschmelzen, Vermischen, Entgasen und schließlich Ausstoßen des Materials. Geht es um die Herstellung von Materialien, entstehen am Ende des Extruders beispielsweise Pellets, die in weiteren Prozessen in einem anderen Extruder oder in anderen Anlagen, zum Beispiel Spritzgussmaschinen, aufgeschmolzen und in Form gepresst werden. Immer wichtiger wird auch in diesem Bereich das Recycling, indem etwa kleingehäckselte Folien im Extruder zu neuem Material verarbeitet werden, das wiederum für neue Produkte verwendet werden kann.

Im Extrusionsbereich von Krauss-Maffei arbeiten etwa 700 Mitarbeiter, weitere etwa 100 in weiteren Standorten in Deutschland, Slowakei, China und den USA. Die Kunden finden sich weltweit unter Kunststoff- und Kautschukproduzenten und -verarbeitern. Lea Baum, Teamleiterin CAD/PLM-Prozess bei Krauss-Maffei Extrusion, erläutert: „Wir kommen eigentlich aus dem Sondermaschinenbau, wo sehr individuelle Anlagen für die Anforderungen eines einzelnen Kunden entwickelt und gefertigt werden. Heute sind wir dabei, verschiedene Serien zu etablieren, die als Grundlage für die kundenspezifischen Lösungen dienen. So können wir effizienter entwickeln und fertigen und nutzen bewährte Lösungen in weiteren Projekten.“

„Wir sorgen für Performance“ beschreibt Baum die Zielsetzung ihres vierköpfigen Teams, das aus zwei CAD/PLM-Spezialisten und zwei Mitgliedern der allgemeinen IT-Abteilung besteht. Das PTC-CAD-System Creo wird schon seit vielen Jahren in der Konstruktionsabteilung eingesetzt, ebenso das PLM-System Windchill desselben Anbieters. Baum erinnert sich: „Spätestens im Jahr 2018 waren die Ausfallzeiten bei Creo zu hoch und die Performance der Entwicklungsumgebung sehr niedrig. In einem ersten Team analysierten wir das Problem und suchten Möglichkeiten, die Performance zu erhöhen. INNEO unterstützte uns hierbei mit dem CAD-Checkup als Initialzündung. Nachdem wir erste Erfolge hatten, wurde das Team fest etabliert und wir begannen, die Entwicklungs- und Konstruktionsprozesse ganzheitlich zu betrachten.“

Beim CAD-Checkup handelt es sich um eine standardisierte Analyse der Hard- und Software sowie der Prozesse in der Konstruktionsabteilung. Auf deren Basis werden dann Maßnahmen und Vorschläge erarbeitet, um die Entwicklungsumgebung zu optimieren.

In etwa zeitgleich kam ein neuer Kollege in die IT-Abteilung, der das Potenzial der bereits eingesetzten GENIUS TOOLS von INNEO erkannte und sie zur Vereinfachung der Administration einsetzte. INNEO war zu diesem Zeitpunkt als Lieferant der CAD/PLM-Umgebung bereits bei Krauss-Maffei Extrusion etabliert.

Baum sagt: „Es zeigte sich, dass die über 120 Konstrukteure im Haus keine einheitliche Arbeitsmethodik verfolgen, was es nicht nur schwierig macht, die Modelle eines Kollegen zu verstehen und weiterzunutzen, sondern auch die Performance lähmt.“ Im Jahr 2020 erarbeitete Baum mit ihrem Team deshalb Arbeitsrichtlinien, in die die Erkenntnisse aus dem CAD-Check einflossen. Stück für Stück wurden dazu mit Keyusern Best Practices erarbeitet und den Kollegen nähergebracht. Das zahlte sich aus, wie Baum erklärt: „Die Ladezeiten sind von durchschnittlich 25 Minuten auf 2 bis 5 Minuten zurückgegangen – allein aufgrund der besseren Datenqualität!“

Leistungsfähigere Hardware ist nicht immer die Lösung

„Es nutzt nichts, einfach kräftigere Hardware zu beschaffen“, verdeutlicht die Teamleiterin, „man muss die Logik von Creo verstehen. Die Kniffe sind gar nicht so komplex, es ist beispielsweise wichtig, keine Flächenmodelle zu verwenden, weil diese wesentlich aufwendiger zu berechnen sind als Volumina. Ebenso sollten Fasen und Rundungen erst ganz zum Schluss an einem Modell angebracht werden, weil sie sonst immer wieder neu berechnet werden, während sich das Modell aufbaut. So lassen sich auch zehntausende von Bauteilen schnell auf den Schirm bringen.“ Viele dieser Kniffe waren einzelnen Konstrukteuren schon lange bekannt gewesen, in der Arbeitsanweisung wurden sie nun erstmals zusammengefasst und allgemein verfügbar gemacht.

„Wir entwickeln bis heute in Zusammenarbeit mit den Mitarbeitern weitere Methodiken“, so Baum weiter, „beispielsweise wurden die Schnecken früher aufgrund ihrer komplexen Geometrie nur zweidimensional als Profil und in 3D vereinfacht konstruiert. Inzwischen sind auch die Schnecken in 3D modelliert – ohne Performanceverluste. Und dank der 3D-Schneckenmodelle können wir in Zukunft Simulationen direkt am 3D-Modell durchführen, die bisher langwierige Vorbereitungen erfordert hätten.“

Voraussetzung für diese Performancegewinne ist eine optimale Konfiguration der Systeme. Diese wird durch den Einsatz der GENIUS TOOLS stark vereinfacht: Statt die Konfiguration auf jedem Rechner einzeln einzustellen, ermöglicht der GENIUS TOOLS Starter, dass bei jedem Start von Creo eine aktuelle Konfigurationsdatei vom zentralen Server gezogen wird. So sind die Grundeinstellungen aller Systeme identisch – trotzdem lassen sich bestimmte Teile der Einstellungen der Benutzeroberfläche individuell anpassen.

„So können wir heute bei Problemen die zentrale Konfiguration anpassen, alle starten Creo neu und die Änderung ist ausgerollt“, verdeutlicht Baum die Vorteile der GENIUS TOOLS. „Hat es früher Tage gedauert, all die Rechner zu aktualisieren, sind solche Updates heute in 15 Minuten ausgerollt. Bei Fehlern zeigt es sich zudem sofort, ob dieser durch eine Individualeinstellung verursacht wird oder bei allen auftritt. Das vereinfacht die Suche und Behebung erheblich.“

Datenorganisation verbessert die Datenqualität

Ein wichtiger Schritt hin zu besserer Datenqualität ist nach Baums Aussage die Einführung von WTparts. Dies sind Businessobjekte im PLM-System Windchill, die neben einer Geometrie viele andere Informationen zu einem Teil beinhalten können, etwa Berechnungen oder Datenblätter. „So sind alle Informationen zu einem Bauteil in einem WTpart verfügbar, vom 3D-Modell im Creo- und STEP-Format auch Zeichnungen, Daten und Berechnungen“, erklärt Baum. „So steigt die Datenqualität, weil die Daten organisiert, vollständig und miteinander verknüpft sind.“ Durch den Einsatz von WTparts lässt sich die Windchill-Erweiterung Options [&] Variants nutzen, die die Ableitung von Varianten aus einem Standardmodell erleichtert. „Das ist die Grundlage für die Schaffung freier Kapazitäten, um bei individuellen Lösungen die Effizienz zu steigern und damit gezielter auf den Kunden eingehen zu können“, ergänzt Baum.

Seit August 2022 überarbeitet Baums Team nun sämtliche Prozesse im Konstruktionsbereich: „Wir hinterfragen alles: Was machen wir, warum machen wir es so, ist der Grund für eine Vorgehensweise noch gegeben und wichtig? Ist es möglich, den Prozess schlanker zu gestalten? So können wir Stück für Stück das System und gleichzeitig unsere Arbeitsabläufe verschlanken und damit effizienter gestalten.“ Auch dabei helfen die GENIUS TOOLS, beispielsweise lassen sich beim Erstellen von Normteilen unnötige Felder ausblenden und die Bedienung so vereinfachen.

Mit Hilfe des Model Processor aus den GENIUS TOOLS lassen sich Altdaten schneller anpassen. In dem Tool sind Routinen hinterlegt, die sich per Knopfdruck auf ein Altmodell anwenden lassen und dieses automatisch auf den aktuellen Standard bringen: Folien werden passend erstellt beziehungsweise gelöscht, Parameter angepasst, Beziehungen überarbeitet, Schriftrahmen und Symbole ausgetauscht. Was früher 15 Minuten manueller Arbeit erforderte, wird jetzt in 5 Sekunden automatisch abgearbeitet. „Model Processor arbeitet zudem besser als viele manuelle Prozesse“, ergänzt Baum, „beispielsweise ist es möglich, Symbole so zu löschen, dass sie zwar nicht mehr sichtbar, aber in der Zeichnung noch vorhanden sind. Die tauchen dann plötzlich wieder auf, wenn man es nicht erwartet. Die automatische Routine löscht diese Symbole zuverlässig.“

Gute Daten führen zu guten Prozessen

„Die Vorteile solcher Automatismen auch auf die Administration sind nicht zu unterschätzen“, verdeutlicht Baum, „da so weniger Nachfragen notwendig sind. Auf Knopfdruck ist alles erledigt, man vergisst nichts und muss sich keine Abläufe merken. Die Datenqualität wird besser, was oft nicht unmittelbar in der Konstruktion zu spüren ist, aber weitere Prozesse stark verbessert. Gute Daten sind die Grundlage für gute Prozesse.“

Im Jahr 2022 wurde die Entwicklungsumgebung zudem virtualisiert, die CAD-Instanzen laufen im Rechenzentrum, die Anwender verbinden sich über ihren Laptop mit den virtuellen Workstations. Auch diese Änderung zahlt in der Administration ein, denn so lassen sich Systemupdates zentral durchführen und verwalten. Die Krauss-Maffei-Administratoren bauen soweit möglich immer auf Standardlösungen auf, was Updates massiv vereinfacht und Fehlerquellen vermeidet.

„INNEO veranstaltet unter dem Namen ‚Engineering Dialog‘ regelmäßig Kundentreffen, bei denen wir intensiv miteinander sprechen und Best Practices austauschen“, sagt Baum. „Da nimmt man immer gute Ideen mit nach Hause. Insgesamt ist INNEO ein wertvoller und zuverlässiger Partner. Wir werden unsere Umgebung international ausrollen und sind uns sicher, durch INNEOs Hilfe die Administration dieser stark wachsenden Installation im Griff zu behalten.“