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PLM-TechnologieExtreme Variantenvielfalt sicher im Griff

Mit einem intelligenten Produktkonfigurator kann der Motorenbauer Deutz bei Bedarf für jedes kundenspezifisch zu fertigende Dieselaggregat eine Step-Datei mit allen Anschlussmaßen liefern. Keine einfache Aufgabe angesichts der rund 15.000 Bausätze, aus denen Deutz solch ein ‚Einzelstück in Serienprozessen’ fertigt – denn aufgrund der in die Millionen gehenden möglichen Varianten kann die Konstruktion diese Daten nicht vorhalten. Mit dem Konfigurator, den der IT-Spezialist Kisters nach Vorgaben von Deutz programmierte, legt der Motorenhersteller zudem gleichzeitig die Basis für durchgängige 3D-Prozesse.
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PLM-Technologie: Extreme Variantenvielfalt  sicher im Griff

„Wir sind einer der wenigen unabhängigen Motorenlieferanten“, sagt Dirk Rehder, Leiter Sales & Service Information Systems bei der Deutz AG in Köln-Porz, zuständig für Service- und Dokumentationsthemen rund um die Dieselmotoren-Baureihen, die an den Standorten Porz und Ulm gefertigt werden. Unabhängig heißt, dass sich der Deutz-Kunde nicht nur für eine der zahlreichen Baureihen entscheiden kann, sondern dass er seinen Motor spezifisch an seine Belange anpassen kann. „Für die 50 bis 80 Bauabschnitte unserer Dieselmotoren bieten wir in der Summe zirka 15.000 Bausätze an“, fährt Rehder fort. Verschiedene Abgassysteme – wahlweise nach vorne oder hinten weggeführt – lassen sich beispielsweise mit unterschiedlichen Ölwannen oder Turboladern kombinieren. „Die Varianz ist extrem hoch – mehrere Millionen Varianten können wir so fertigen und damit den Wünschen unserer Kunden entgegenkommen.“
Trotz dieser hohen Varianz verlassen je nach Wirtschaftslage zwischen 150.000 und 250.000 Motoren pro Jahr das Werk Porz. Die Kölner haben dazu eine entsprechend leistungsfähige IT-Landschaft aufgebaut, um „Einzelstücke in Serienprozessen fertigen zu können“, wie Rehder erläutert. Neben der Fertigung sind aber auch Vertrieb, Ersatzteil-Service und Dokumentation gefordert. Über das Serpic-System (Service Parts Identification by Computer) lassen sich etwa rund 6 Millionen gebaute Deutz-Motoren bis auf die Ersatzteilebene hinab genau identifizieren. Aufgaben wie diese werden allerdings anspruchsvoller, da immer mehr Bauteile hinzukommen. Moderne Motoren enthalten 40 bis 60 Prozent mehr Teile, etwa Anlagen zur Abgasrückführung oder Einspritzsysteme mit entsprechender Sensorik sowie Rußfilter, Katalysatoren und vieles mehr.

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1.400 3D-CAD-Modelle pro Jahr

Für Dirk Rehder und sein Team ergibt sich aufgrund der hohen Varianz ein ganz besonderes Problem bezüglich der 3D-Dokumentation. „Wir können nicht für jede Variante einen 3D-Datensatz erstellen und diesen bei Bedarf abrufen – das geht nicht!“ Die Entwicklungsabteilung, die mit dem 3D-CAD-System NX von Siemens PLM Software arbeitet, kann das zu vertretbaren Kosten ebenfalls nicht leisten. Dennoch wünschen sich beispielsweise immer mehr Kunden einen 3D-CAD-Datensatz, um die Montage des Aggregats vorab abzusichern. Dass Deutz diesen Wunsch erfüllen kann – immerhin rund 1.400 CAD-Modelle liefert das Unternehmen pro Jahr dazu aus – verdankt man einer besonders ausgeklügelten Konfiguratoren-Lösung, dem Desec (Deutz Engine Sales Configurator). Der Trick dabei: Auf Basis der Bausatz-CAD-Daten erzeugt die Dokumentationsabteilung vereinfachte Modelle, die sich dann im Konfigurator zusammensetzen lassen. Idee und Logik dieser Lösung entstanden bei Deutz, für die Programmierung engagierte man die Visualisierungs- und Programmierspezialisten des langjährigen Partners Kisters.

Ein Punkt ist Dirk Rehder dabei besonders wichtig: Er will das ganze System weitestgehend unabhängig von speziellen Software-Lösungen halten, um nicht von einem bestimmten Programm abhängig zu sein. Denn der Aufwand, um die Daten für den Konfigurator bereitzustellen, ist erheblich. Seit dem Start des Projektes 2007 sind bereits 13.000 der insgesamt rund 15.000 Baugruppen in den Konfigurator übernommen worden, ein weiteres halbes Jahr ist für den Rest eingeplant. „Wir hatten massive Probleme mit den NX-Daten der Entwicklung“, erläutert der Dokumentations-Profi. „Was in der NX-Umgebung ein völlig unauffälliges Modell war, erwies sich beim Export als Step-Datei häufig als unbrauchbar.“ Der Grund dafür war, dass beim Qualitäts-Check zwar die Einhaltung der Normen, nicht aber die zeichnerische Qualität geprüft wurde. „Deswegen mussten wir die Modelle nacharbeiten und unter anderem offene Kanten reparieren, bevor wir eine Step-Datei besaßen, mit der wir in unserem Konfigurator weiterarbeiten konnten.“ Im Rahmen des Konfigurators ebenfalls NX zu verwenden, kam für Deutz aus Kostengründen nicht in Frage, zumal man mit dem System ja nur fertige Bausätze zusammensetzen und nicht konstruieren will.

Kernelement von Desec ist derzeit der 3D Reviewer von Adobe, eine eigenständige Anwendung, die früher standardmäßig mit Acrobat Pro Extended installiert wurde. „Damit haben wir alles, was wir zum Konfigurieren benötigen“, berichtet Rehder. „Wir können Bausätze verschieben, sogar drehen und zu einem Motor zusammenfügen, zudem lassen sich Explosionsansichten erstellen.“ Außerdem gehörten zu der Software alle erforderlichen Im- und Exportfilter. Adobe hat den 3D Reviewer allerdings Ende Mai dieses Jahres an Tech Soft 3D verkauft. Bislang ist zur weiteren Zukunft der Anwendung nur bekannt, dass Tech Soft 3D weitere Service-Packs herausbringen und den 3D Reviewer zum Bestandteil seines Acrobat-3D-Plug-ins machen will – was nach Angaben von Kisters ab Acrobat 10 der bisherigen Erweiterung von Acrobat Professional zu Acrobat Pro Extended entspricht. Tech Soft 3D will weitere Details gegen Ende des dritten Quartals veröffentlichen.

Logik nur mit kleiner Mannschaft konsequent abbildbar

Im Ergebnis kann Deutz mit der gefundenen Lösung seinen Kunden eine Step-Datei des individuell zu fertigenden Motors liefern. Dazu werden in Desec die Bausätze zusammengefügt und das Step-Modell exportiert. Darüber hinaus wird zur Vertriebsunterstützung ein 3DVia-Modell erzeugt. „Eine Step-Datei lässt sich damit auf ein Hundertstel komprimieren“, betont Rehder. Will heißen: Ein Step-Datei, die zuvor 100 bis 500 MB groß ist, lässt sich mit der Dassault-Systèmes-Software 3DVia auf 1 bis 5 MB reduzieren. „Für den Vertrieb ist das ein sehr gutes Werkzeug, da zur Ansicht keine Software installiert werden muss und sich das Modell dennoch manipulieren lässt.“

Einer der großen Pluspunkte des Desec-Konfigurators ist die durchdachte Definition der Verknüpfungspunkte. Alle Bausätze müssen sich miteinander kombinieren lassen, was nur geht, wenn beispielsweise jeder Lüfter einen einheitlichen Punkt L1 zugewiesen bekommt, mit dem er am Motor platziert wird. „Ein solches System ist die Voraussetzung, um den Konfigurator nutzen zu können“, betont Rehder. Da sich aber bei den vielen Konstrukteuren kein eindeutiges Verknüpfungs-Koordinatensystem durchsetzen lässt, übernimmt diese Aufgabe die sechs Mitarbeiter starke Gruppe in der Dokumentation bei der Übernahme der Bausatzdaten. „Nur in einem solch kleinen Team lässt sich das durchgängig abbilden – weil jeder weiß, wozu das wichtig ist.“

Auch andere Probleme lassen sich nur auf diese Weise lösen. So gibt es beispielsweise Bausätze mit vier Motorfüßen, die sowohl für 4- als auch 6-Zylindermotoren gedacht sind. Obwohl es sich nur um einen Bausatz handelt – was in der Montage dank der dortigen Mitarbeiter kein Problem ist – lässt sich das im automatisch arbeitenden Konfigurator nur über so genannte Multi-Bausätze lösen. Neben einem Punkt L1 für das erste Fußpaar muss dazu ein Punkt L2 für das zweite Paar bei 4-Zylinder- und entsprechend ein Punkt L3 bei 6-Zylinder-Motoren definiert werden. „Ein weiterer Aspekt sind Bauteile, die zusätzlich auch noch gedreht werden müssen“, so Rehder weiter. Etwa ein Turbolader, der um 10 Grad gedreht anzubauen sei. „All diese Punkte mussten bei der Programmierung des Konfigurators berücksichtigt werden, was in unserem Fall dann Kisters übernahm.“ Zudem hätten die Aachener auch das entsprechende Know-how, die erforderlichen Schnittstellen zu programmieren – etwa zu 3DVia.

Der Nutzen der Konfiguratoren-Lösung geht heute für Deutz weit über das Erstellen von kundenspezifischen CAD-Daten hinaus. Auch die Ersatzteildokumentation oder das Erstellen der Werkstatthandbücher lässt sich damit vereinfachen. „Eines der Probleme bei Werkstatthandbüchern ist es, Fotos zu bekommen“, berichtet Dirk Rehder. Dazu käme, dass man teilweise die Unterlagen schon vorab liefern müsse. „Mit anderen Worten: Bereits vor dem eigentlichen Produktionsbeginn mussten wir mit dem Erstellen des Werkstatthandbuchs beginnen, nachfolgende Änderungen konnten deswegen nicht mehr mit aufgenommen werden.“ Mit Desec kann Deutz hier heute stets mit den neuesten Daten arbeiten, und auf diese Weise termingerecht ein aktuelles Werkstatthandbuch liefern. „Da wir zudem auch Explosionszeichnungen und anderes in 3D erstellen können, benötigen wir nicht länger Fotos oder Grafiken.“
Auch in Richtung Vertrieb ist Potenzial zu erkennen. „Früher konnten unsere Mitarbeiter das CAD-Modell vorab nicht sehen“, erläutert der Deutz-Mitarbeiter. Das 3DVia-Modell können dagegen Kunde und Vertriebs-Mitarbeiter leicht einsehen. Darüber hinaus arbeitet Deutz auch an der Umsetzung eines Vertriebstools auf Basis des Konfigurators, was dann eine Verbindung zum ERP-System verlangt. „Desec ist allerdings nicht an unser SAP-System gekoppelt – weil unsere Anforderungen ja über die eines reinen Vertriebs-Programms hinausgehen.“ So soll sich beispielsweise mit Desec klären lassen, welche Lüfter in einen vorgegebenen Bauraum passen – unabhängig von der Frage, ob diese Variante überhaupt baubar ist.

Für die Arbeit mit dem Konfigurator selbst wünscht sich Dirk Rehder vor allem noch ein Tool, mit dem sich die Nacharbeit bei der Übernahme der Bausatzdaten reduzieren lässt. Hintergrund ist, dass man beispielsweise wegs Know-how-Schutz keine Angaben zu den Zylindern weitergeben will – zumal der Kunde die für die Einbauraum-Untersuchung auch gar nicht benötigt. „Hier müssen wir immer noch manuell eingreifen, was für uns einen großen Arbeitsaufwand bedeutet.“ -co-

Deutz AG, Köln-Porz Tel. 0221/822-0, http://www.deutz.com

Kisters AG, Aachen Tel. 0241/9671-171, http://www.kisters.de

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