Mit PLM auf Hochtouren arbeiten

Experten für Elektromotoren

Johnson Electric ist ein chinesischer Konzern, dessen Kerngeschäft die Herstellung von Elektromotoren für verschiedene Anwendungen ist, von kleinen Motoren für Elektrowerkzeuge und PCs bis hin zu größeren Modellen für elektrische Haushaltsgeräte und Automobile. Die Gruppe besteht aus mehreren Unternehmen, darunter Gate S.r.l. (Gate), die mit den großen Erstausrüstern (OEMs) der Automobilindustrie zusammenarbeitet, darunter Ford, BMW, Jaguar, Renault, PSA, GM, VW, Fiat, Mercedes und Ferrari, sowohl direkt als auch über Hersteller von Kühlern, auf denen die Motoren montiert sind. Gate wurde 1978 als italienisches Unternehmen gegründet und wurde 1985 zu einem amerikanischen Unternehmen. Im Jahr 2000 wurde es von Johnson Electric übernommen.

Während dieser gesamten Zeit änderte sich das Geschäft von Gate nicht, obwohl das Unternehmen andere Ansätze verfolgte. „Heute werden bei der Muttergesellschaft in China von Gate konstruierte Motoren gefertigt“, erklärt Marco Davino, der in der Abteilung für Methoden- und Softwareentwicklung des Unternehmens die Produktentwicklung, das Engineering und die Prozessorganisation leitet. „Gate erhält den Auftrag und ist die Schnittstelle zum Kunden für alle Engineering-Aufgaben, Herstellbarkeitsprüfungen für neue Motoren, Änderungsmanagement und Qualitätskontrolle sowie Kostenrevision. Dann montiert die Fabrik in Asti die aus China gelieferten Motoren an den Ventilatoren, die von Zulieferern geliefert oder selbst hergestellt werden. Die Montagephase ist notwendig, um eine angemessene Leistung und Effizienz zu gewährleisten.“

Gate entwickelt jedes Jahr ein Dutzend neue Produkte und stellt Millionen von Teilen her, die strenge Tests in Bezug auf thermische und dynamische Beanspruchung sowie Feuchtigkeits- und Salzsprühnebelbeständigkeit bestehen müssen. „Unser Produktentwicklungszyklus kann zwei bis drei Jahre dauern“, sagt Davino. „Wir müssen den Kühlbedarf jedes Kunden mit maßgeschneiderten Lösungen für Lüftung, Verkabelung und Rohrleitungen erfüllen. „Unser Ziel ist es, die Leistung auf elektromagnetischer, fluiddynamischer und struktureller Ebene zu optimieren und gleichzeitig ein angemessenes Preisziel für einen Markt zu erreichen, der sehr kostensensibel ist“, sagt Davino.

Strukturierter Prozess auf Basis von CAD und PLM

Bei Gate ist die kritischste Phase der frühe Teil des Produktentwicklungszyklus, wenn die meisten Richtlinien, Zeitpläne und Kosten definiert sind und dann erfüllt werden müssen. „Die Kunden geben uns nur sehr wenige Spezifikationen und verlangen kurzfristig eine Machbarkeitsstudie und ein Angebot", erklärt Davino. „Unsere erste Studie basiert auf Erfahrungen und Ähnlichkeiten mit früheren Entwürfen, so dass wir dem Kunden eine ziemlich genaue Machbarkeitsstudie und geschätzte Kosten vorlegen können. Wenn der Kunde die Bestellung aufgibt, wird der eigentliche Liefervertrag unterzeichnet, in dem der Lieferumfang, die Mengen, der Zeitplan und andere Aspekte festgelegt sind.“

Dann geht der Prozess in die zweite Phase über, die wichtigste, die Konstruktionsprüfungsaufgaben umfasst, um Objekte zu definieren, Teile zu zeichnen, Formen und Geometrien zu entwickeln und genaue Tests zur Validierung verschiedener Teile zu starten. „Dieses Verfahren gilt für elektronische Bauteile, Kunststoffe, Objekte mit komplexen Formen und elektromagnetische Teile“, fügt Davino hinzu. „Wir verwenden einen iterativen Testdesign-Prozess, um eine progressive Verfeinerung zu erreichen. Wenn das Produkt den Kundenanforderungen entspricht, werden zudem mehrere Muster am realen Fahrzeug validiert. Schließlich werden die Fertigungsdokumente veröffentlicht, wodurch die Abfolge von Zulieferern über Produktionslinien bis zur Fertigungsvorbereitung aktiviert wird, die zur Herstellung des realen Objekts bis hin zur endgültigen Auslieferung an den Kunden führt.“

Der oben beschriebene Prozess erfordert ein effizientes Änderungsmanagement (wobei Änderungen je nach Lebenszyklusphase, in dem sie durchgeführt werden, unterschiedliche Kosten verursachen) und eine vollständige Rückverfolgbarkeit jedes Teils, einschließlich der Möglichkeit, im Falle von Problemen im Fahrzeug bis zur spezifischen Produktionscharge zurückzuverfolgen. Daher kann Gate nicht auf Computer-Aided Design (CAD) und Product Lifecycle Management (PLM) Technologien verzichten.

Nach den ersten Erfahrungen mit 2D-CAD wechselte das Unternehmen zu 3D und entschied sich für NX-Software™ von Siemens Digital Industries Software. Das Unternehmen wählte diese CAD-Lösung aufgrund der Erfahrungen von Pratt & Whitney und McDonnell Douglas, die zu dieser Zeit zum gleichen Industriekonzern wie Gate gehörten. Nach der Umschulung des Personals von 2D auf 3D und der Umstellung der alten 2D-Datenbank weitete Gate die Informationstechnologie (IT ) auf den Fertigungsbereich für Mechanik aus und führte eine der ersten CAM-Anlagen (Computer Aided Manufacturing) in Italien ein, deren Modul noch heute verwendet wird. „Vor allem“, erinnert sich Davino, „haben wir eine grundlegende Workflow-Struktur mit drei Signaturebenen aufgebaut, um Änderungen zu verwalten und zu verfolgen sowie einen Prozess der Autorisierung, Kontrolle, Verifizierung und Genehmigung von Dateien zu schaffen, der dem Zertifizierungssystem entspricht.“

Eine neue Phase begann im Jahr 2001, als Gate beschloss, alle Dokumente nur noch elektronisch zu veröffentlichen, damit sie für alle Konzerngesellschaften weltweit leicht zugänglich sind. „Bei einem so umfangreichen und diversifizierten System, das verschiedene CAD-Pakete verwendet, um die Anforderungen vieler Automobilhersteller zu erfüllen, sowie CAM-Software, Workflows und Dateien, die in elektronischem Format verteilt werden, brauchten wir einen Qualitätssprung im PLM-gesteuerten Datenmanagement“, sagt Davino. „Wir haben gewartet, bis Teamcenter verfügbar war, weil wir in Teamcenter eine Lösung für alle unsere Bedürfnisse gefunden haben: Kompatibilität mit verschiedenen CAD-Paketen (mit Dateiaustausch), hervorragende Workflows, internationale und lokale Codes zur Verknüpfung von Produkten mit Enterprise Resource Planning (ERP), Veröffentlichung von Produktbildern im PDF-Format und vieles mehr.“

Teamcenter im Kern des Unternehmens

Die Teamcenter-Software®, ebenfalls von Siemens Digital Industries Software, wurde in großem Umfang von Gate eingesetzt. Neben dem Änderungsmanagement wurde diese Lösung auf die Erstellung von Entwürfen ausgeweitet, einschließlich Benachrichtigungen zur Genehmigung von Dateien sowie zur Zugänglichmachung von Dateiinformationen durch automatisierte Veröffentlichungsfunktionen. Gleichzeitig wurden die ECO-Verfahren (Engineering Change Order) standardisiert und die gesamte Datenbankstruktur neu organisiert.

„Wenn wir auch Stücklisten (BOMs) mit dem System verknüpfen“, fährt Davino fort, „erhalten wir eine Engineering-Stückliste, die einen ersten Baustein des ERP-Systems bildet, aus dem die Prozessliste generiert wird. Wir haben auch die Verwaltung von Datenblättern und standardisierten Komponenten implementiert und Klassifizierungs- und Standardisierungsregeln für mechanische und Standardkomponenten angewendet. Da wir Materialien mit einer vollständigen Datenstruktur verwalten können, ist jedes Material tatsächlich ein Element der Stückliste, die absolut vollständig ist.“

Gate hat die Verwaltung von Ordnern in Teamcenter angepasst, um alle technischen Dokumente im System sammeln zu können, nicht nur Engineering-Dateien. Zertifizierungen, Testberichte und Konstruktionsrevisionen fließen nun in ein einziges Repository in Teamcenter ein, das für zwei Zwecke verwendet werden kann: Projektentwicklung und Produktentwicklung. „Ein weiterer Vorteil ist, dass jedes Dokument nicht mehrfach veröffentlicht wird, sondern lediglich einem oder mehreren Projekten zugeordnet wird.“

Vor einigen Jahren ergaben sich neue Bedürfnisse im Bereich des Anforderungsmanagements. Dies war das Ergebnis eines Projekts, das von der Elektronikindustrie, insbesondere dem Spice-Konsortium, vorangetrieben und gesponsert wurde. „Das Anforderungsmanagement ist für das Projektmanagement unerlässlich, daher haben wir die Teamcenter-Anforderungsmanagement-Funktionalität eingeführt und gleichzeitig die ersten Schritte der Elektronikkonstruktion in das System integriert. Mit NX PCB Exchange tauschen wir Daten zwischen Elektronik und CAD aus, importieren elektronische Bauteile, Leiterplattenmerkmale, Bereiche für die Bauteilmontage und andere nützliche Informationen für Mechatronik-Konstrukteure.“

Ein weiterer Aspekt der Implementierung von Teamcenter durch das Unternehmen bezieht sich auf das Mustermanagement, das auf dem spezifischen Wunsch eines Kunden basiert, Änderungen während der Entwicklungsphase und nicht nur während der Postproduktion zu verwalten, um bereits in der Entwurfsvalidierungsphase einen kontrollierten Ablauf zu gewährleisten. „Benachrichtigungen und Änderungen an der Stückliste beginnen nicht am Ende der Konstruktion, sondern am Anfang, direkt nach dem internen Auftrag, der die Codestruktur generiert“, erklärt Davino. „Auf diese Weise beginnen wir, die Datenbank zu organisieren, um auch die Prozessstückliste in Teamcenter zu bringen. Unsere Industrialisierungs-, Logistik- und Verwaltungsabteilungen werden zu vollwertigen Teamcenter-Anwendern, die in der Lage sind, Stücklisten zu generieren und zu prüfen, die in den Produktionszyklus einfließen.“

Kontinuierliche Verbesserungen des PLM

Mit dem Sample Management weitete Gate den Einsatz von Teamcenter über den Engineering-Bereich hinaus aus. Derzeit gibt es von 250 Mitarbeitern in Italien etwa 180 Teamcenter-Anwender bei Gate, während die Zahl weltweit bei fast 250 liegt. Als Nächstes wird Gate das Stücklistenmanagement für die Verpackung hinzufügen, so dass das ERP-System mit der endgültigen Stückliste gefüttert, sauber und bereit für den Import ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der gesamte Prozess IT-gesteuert sein, angefangen bei Codes, die in Teamcenter generiert und vollständig mit Teamcenter verwaltet werden, bis zu dem Punkt, an dem die Informationen an ERP gehen.

„Wir haben noch weitere Projekte in der Pipeline“, fügt Davino hinzu. „Wir übertragen die gesamte OrCAD-Dokumentation an Teamcenter. OrCAD ist die Software, die wir zum Zeichnen von elektrischen Schaltplänen und für die Funktionssimulation und Definition von elektronischen Karten verwenden. Auf diese Weise erreichen wir eine vollständige Integration mit der Mechatronik, die nicht nur das Layout und die Stückliste, sondern auch alle elektronischen Dokumente umfasst. Eine weitere Entwicklung wird das Anforderungsmanagement auf Konstruktionsaufgaben ausweiten, so dass wir Teamcenter nicht mehr nur für elektronische Software nutzen werden. Derzeit hat jeder Konstrukteur eine persönliche Methode zur Verwaltung von Spezifikationen, aber wir brauchen eine geregelte Methode, um die Anforderungen des gesamten Systems zu erfüllen.“

Im Anschluss erwägt das Unternehmen, Teamcenter für das Projektmanagement zu nutzen. „Sobald wir das Systemanforderungsmanagement auf der einen Seite und das Mustermanagement auf der anderen Seite implementiert haben, werden wir in der Lage sein, diese beiden Welten zu einer einzigen Sequenz von Workflows zu verschmelzen, die mit Teamcenter verknüpft sind“, sagt Davino. „Die Projektmanagement-Funktionalität in Teamcenter führt den Zeitparameter ein, den wir noch nicht implementiert haben, obwohl Zeit ein Schlüsselfaktor ist. Wir werden einen Zeitplan für dieses neue Projekt festlegen. Eines ist sicher: Teamcenter ist eine hervorragende Software und wir sind sehr zufrieden. Vor allem in der Automobilindustrie ist Teamcenter sehr beliebt, da es sich effizient in andere CAD-Lösungen integrieren und verwalten lässt.“