Produktionssysteme

Erfolgreiche Migration nach 3D-CAD und PDM

Je länger die Produktlebenszyklen sind, desto schwieriger gestaltet sich bei einem CAD-Systemwechsel die Übernahme der Bestandsdaten. Um vorhandene Konstruktionen mit möglichst wenig Aufwand weiter verwenden zu können, hat sich die Firma Jürgens Maschinenbau GmbH & Co. KG für den Umstieg auf Autodesk Inventor entschieden. Verwaltet werden alte und neue CAD-Daten zentral mit dem PDM-System Autodesk Productstream Professional.

Die Firma Jürgens in Emsdetten ist ein klassischer Familienbetrieb, dessen Leitung mittlerweile in Händen der dritten Generation liegt. Gegründet im Jahr 1921, begann die Firma kurz nach dem Zweiten Weltkrieg mit der Produktion von mechanischen Webstühlen für die in der Region weit verbreitete Jute-Industrie. Daneben produzierte sie schwere Webmaschinen für die Herstellung von Sisal- und Kokosgeweben, die damals schon in alle Welt exportiert wurden. Seit den 1970er Jahren konzentriert sie sich als einer von weltweit drei Anbietern auf die Entwicklung und Fertigung von Breitwebmaschinen, mit denen Feinsiebe, Filztuche und Trockensiebe für die Papierherstellung gewebt werden. Aus diesen Geweben bestehen die Förderbänder, auf denen die Papiermasse transportiert, gepresst und getrocknet wird.

Die Herstellung von Papiermaschinenbespannungen ist ein Nischenmarkt. Abnehmer der Breitwebmaschinen, die bis zu 80 Tonnen wiegen können, ist eine überschaubare Zahl von großen, global operierenden Konzernen. 90 Prozent der Maschinen gehen in den Export, vornehmlich nach Europa, aber zunehmend auch nach China und in andere asiatische Länder. In einem guten Jahr installiert Jürgens zehn bis fünfzehn Webmaschinen mit Webbreiten zwischen acht und dreißig Metern. Das Geschäft ist allerdings starken Schwankungen unterworfen, die nicht notwendigerweise mit dem Konjunkturzyklus im Maschinenbau übereinstimmen.

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Um die vorhandenen Kapazitäten gleichmäßiger auszulasten, wurde der Produktbereich Sondermaschinenbau deshalb vor vier Jahren durch den Zukauf einer Produktlinie von schweren Verpackungsanlagen um ein zweites Standbein erweitert. Die Verpackungstechnik steuert derzeit etwa 20 Prozent zum Umsatz bei, während 80 Prozent auf das Geschäft mit Webmaschinen entfallen. Insgesamt erwirtschaftet Jürgens im Sondermaschinenbau mit etwa 100 Mitarbeitern einen Jahresumsatz zwischen 15 und 20 Millionen Euro. Daneben betreibt das Familienunternehmen erfolgreich eine Gießerei, die auf die Herstellung von anspruchsvollen Sphäro-Gussteilen spezialisiert ist.
Breitwebmaschinen sind keine Maschinen von der Stange, sondern werden ausgehend von einem robusten Grundkörper entsprechend den Kundenanforderungen aus Modulen zusammengesetzt und hinsichtlich Webbreite und Zubehör angepasst. Jedes Projekt ist mit einem erheblichen Projektierungsaufwand und zum Teil auch mit kundenspezifischen Entwicklungen verbunden, wie Mechtild Haasmann, Leiterin der Konstruktion erläutert. »Noch größer ist der Projektierungs- und Entwicklungsaufwand in der Verpackungstechnik. Das ist absoluter Sondermaschinenbau, weil praktisch jede Anlage an die baulichen Gegebenheiten des Kunden und das zu verpackende Schwergut angepasst werden muss.«

Der absolute Sondermaschinenbau

Eine große Herausforderung im Sondermaschinenbau ist die Einhaltung der Liefertermine, die in der Regel bei der Unterzeichnung des Auftrags festgelegt werden, obwohl der Aufwand für Projektierung und Entwicklung zu diesem Zeitpunkt noch nicht in vollem Umfang abschätzbar ist. Die Durchlaufzeit von der Auftragsvergabe bis zur Auslieferung einer komplexen Maschine oder Anlage beträgt nicht mehr als ein Jahr. Für Stammkunden mit bekannten Anforderungen kann sich die Zeit auf wenige Monate reduzieren. In dieser Zeit muss die Anlage nicht nur projektiert, sondern auch gefertigt und montiert werden, was unter Umständen eine intensive Abstimmung mit Zulieferern erfordert. Die Fertigungstiefe schwankt von Projekt zu Projekt, wie Mechtild Haasmann erläutert. Insbesondere in der Verpackungstechnik werden manchmal bis zu 80 Prozent der Bestandteile zugekauft.

Im Verpackungsbereich herrscht außerdem ein starker Preisdruck, da es im Unterschied zum Markt für Webmaschinen relativ viele Mitbewerber gibt und Jürgens als »Newcomer« möglichst kostengünstig anbieten muss, um mit Neukunden ins Geschäft zu kommen. Dass die Qualität der Anlagen den Kunden auch überzeugen muss, versteht sich von selbst. Nur so ist gewährleistet, dass der Kunde bei Folgeprojekten wieder kauft.

Eine heterogene CAD-Systemlandschaft

Um ihre Webmaschinen einfach und schnell projektieren und modifizieren zu können, setzten die Konstrukteure bereits seit einigen Jahren Autodesk Mechanical Desktop in Verbindung mit einer Produktdatenverwaltung ein. Der 3D-Einsatz machte es ihnen leichter, Kollisionen zu erkennen und Konstruktionsfehler zu vermeiden. Die Kollegen im Verpackungsbereich brachten mit der neuen Produktlinie ein zweites 3D-System in die Firma ein. Daraus ergab sich die Notwendigkeit, nicht nur ein geeignetes Nachfolgesystem für das inzwischen nicht mehr ganz aktuelle 3D-CAD-System zu finden, sondern gleichzeitig auch die Systemlandschaft zu vereinheitlichen, um die personellen Ressourcen bei Kapazitätsengpässen flexibel einsetzen zu können.

Die Konstrukteure bei Jürgens nahmen verschiedene andere CAD-Systeme in Augenschein, die aber alle bis auf Autodesk Inventor an einer entscheidenden Hürde scheiterten: »Ausschlaggebend war für uns die Frage der Übernahme der Bestandsdaten«, sagt Mechtild Haasmann. »Unsere Maschinen sind 30 Jahre und mehr im Einsatz und werden im Laufe ihres Lebens immer wieder umgerüstet und modernisiert. Die Verwendung vorhandener Zeichnungen und Modelle auf Bauteilebene ging relativ problemlos. Allerdings ist es selbst mit Inventor manchmal schwierig, komplexe Baugruppen vollständig automatisch zu konvertieren. Bei einer Datenübernahme sind einfach gewisse Nacharbeiten erforderlich.«

Bei der Weiterverwendung von vorhandenen 3D-Modellen muss berücksichtigt werden, dass Autodesk Inventor als parametrisches Konstruktionssystem eine andere Datenstruktur aufweist. Beim Datenimport von 3D-Modellen kommt nur »dumme« Geometrie an, die zwar in neuen Konstruktionen verbaut, aber mangels Konstruktionshistorie nur für das Umfeld beziehungsweise für die Kollisionskontrolle genutzt wird. Mechtild Haasmann schätzt, dass derzeit erst etwa zehn Prozent des lebenden Datenbestands in Inventor verfügbar ist. Für die Verpackungstechniker ist der Systemwechsel insofern einfacher, als sie bei neuen Projekten nur wenige Komponenten und Normteile von bestehenden Anlagen wieder verwenden.

Gute Zusammen- arbeit mit Cideon

Im Zuge der Systemauswahl wechselte Jürgens den Dienstleistungspartner und beauftragte die Firma Cideon Systems mit der Implementierung des neuen 3D-CAD-Systems. Der Autodesk-Partner beeindruckte nicht nur durch die Stärke seiner Mannschaft, sondern auch durch seine Referenzen, wenngleich nicht so viele Sondermaschinenbauer darunter waren, wie Mechtild Haasmann sagt. »Wir haben eine größere Firma gesucht, die uns auch dann noch unterstützen kann, wenn der zuständige Mitarbeiter mal nicht da ist. Die Zusammenarbeit mit Cideon hat bislang gut funktioniert. Wenn es mal Probleme gab, wurden sie immer prompt gelöst.«

Die Mitarbeiter des Autodesk-Vertriebspartners aus der Niederlassung Düsseldorf schulten die insgesamt zwölf Konstrukteure auf das neue System um und brachten ihnen auch bei, wie sie ihre Modelle unter Nutzung der Parametrik so aufbauen, dass sie möglichst einfach und flexibel geändert werden können. Die Schulungsinhalte wurden in einem Handbuch zusammengefasst, das gewissermaßen als Konstruktionsrichtlinie dient. »Weil alle Anwender ihre Konstruktionen nach demselben Schema aufbauen, können sie Modelle von Kollegen ohne Probleme weiter entwickeln und verändern«, erläutert Mechtild Haasmann.

Nach anfänglicher Skepsis haben sich selbst »alte Hasen«, die das Vorgängersystem wie ihre Westentasche kannten und bis an die Grenzen ausreizten, von den Vorzügen von Autodesk Inventor überzeugt. Speziell bei Änderungs- und Anpassungskonstruktionen sind sie mit der Parametrik deutlich schneller. »Die neue Software erlaubt ein wesentlich komfortableres Arbeiten, beispielsweise durch Funktionen wie das Kopieren und Spiegeln von Baugruppen, welche bei der Konstruktion der Webmaschinen relativ häufig genutzt werden«, berichtet Mechtild Haasmann.

Autodesk Inventor läuft bei Jürgens derzeit auf 13 PC-Arbeitsplätzen unter dem Betriebssystem Windows XP. Der Umstieg auf das neue 3D-System machte gleichzeitig die Einführung eines neuen Produktdaten-Management-Systems erforderlich, da die bestehende Anwendung nicht in der Lage war, die 3D-Daten mit allen Strukturen und Attributen effizient zu verwalten. Deshalb führte Jürgens in der Konstruktion die Autodesk-Lösung Productstream Professional ein. Außerdem wurden 30 PC-Arbeitsplätze in anderen Abteilungen des Unternehmens mit Productstream Office ausgerüstet, mit dem die Mitarbeiter sowohl 3D-Modelle, als auch 2D-Zeichnungen und andere Dokumente visualisieren können.

Die Ablösung des alten PDM-Systems

Cideon implementierte das neue PDM-System und bereitete die Migration des riesigen Altdatenbestands vor, der neben 3D-Modellen auch AutoCAD-Zeichnungen und zum Teil noch gescannte Papierzeichnungen umfasst. Die Datenbank-Umstellung verlief absolut reibungslos. Außerdem passten die PDM-Experten aus Düsseldorf die Software an die vertraute Arbeitsweise der Anwender an. Die Konstrukteure waren es gewohnt, in einer Explorer-ähnlichen Struktur durch die Daten zu navigieren, die dem Aufbau des (sprechenden) Zeichnungsnummernschlüssels entsprach. Dies konnte in Productstream nachgebildet werden.
Das PDM-System bietet ihnen darüber hinaus die Möglichkeit, die Daten projektbezogen zu verwalten, was sich bei der Teamarbeit als sehr vorteilhaft erweist, zumal immer mehr Dokumente in elektronischer Form vorliegen. Alle projektrelevanten Unterlagen können in Projektordnern abgelegt beziehungsweise im Falle der CAD-Daten mit den Ordnern verknüpft werden und stehen damit allen Projektmitarbeitern zur Verfügung. Aber nicht nur die Konstrukteure, sondern auch die Kollegen in Einkauf, Arbeitsvorbereitung, Produktion, Verkauf und Service können über die Office-Version auf die Modelle und Zeichnungen sowie alle anderen Dokumente zugreifen, sofern sie freigegeben sind.

Productstream unterstützt das elektronische Freigabe- und Änderungswesen dadurch, dass die aktuellen Revisionsstände bei Änderungen mit einem entsprechenden Index und einer Änderungsmitteilung versehen werden. Alte Zeichnungsstände werden archiviert und sind dann nur noch für die Konstrukteure sichtbar. Parallel dazu werden die geänderten Dokumente allerdings immer noch ausgedruckt und an die verschiedenen Abteilungen geschickt, weil nicht alle Bereiche gänzlich auf das Papier verzichten wollen. »Großformatige Zeichnungen mit dem Viewer auf einem 17-Zoll-Schirm zu betrachten, ist nicht besonders komfortabel«, erklärt Mechtild Haasmann dazu. Die Visualisierung am Bildschirm ist das Ziel, aber zur Zeit wird eher mehr Papier als früher verbraucht, weil neben den 2D-Zeichungen auch 3D-Ansichten ausdruckt werden, damit sich die Kollegen in Fertigung und Montage ein besseres Bild von komplexen Werkstücken machen können und somit effizienter arbeiten.

»Der Umstieg auf Inventor und Productstream war für uns eine Verbesserung, obwohl wir auch vorher schon Datenbank-gestützt 3D-Konstruktionen erzeugt haben, denn die neue CAD/PDM-Lösung erlaubt in der Kombination ein produktiveres Arbeiten«, stellt Mechtild Haasmann abschließend fest. »Hauptvorteil des PDM-Systems ist die projektorientierte Arbeitsweise, weil sie die Zusammenarbeit schneller und komfortabler macht. Bei uns arbeiten meist drei oder vier Mitarbeiter an einem Projekt, die ihre Daten früher in separaten Verzeichnissen ablegten. Entsprechend aufwändig war die Suche nach den Informationen, wenn ein Mitarbeiter mal nicht da war.«

Die Zeitvorteile lassen sich zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht quantifizieren, weil die neue CAD/PDM-Lösung im Bereich der Webmaschinen gerade mal eineinhalb Jahren im produktiven Einsatz ist, so dass noch nicht viel Erfahrung gesammelt werden konnte. Die Verpackungstechniker haben erst mit der Umstellung begonnen. »Wir sind sicher, dass wir mit Inventor und Productstream besser und schneller werden«, betont Mechtild Haasmann, »und zunächst bin ich damit zufrieden, dass die Umstellung so gut geklappt hat. Das ist ein erster wichtiger Erfolg.« -we-

www.juergens.net http://www.cideon.de

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