Automatisierte Konstruktion mit Inventor, Teil 1: Excel, iLogic und ETO

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In der automatisierten Konstruktion liegen riesige Einsparpotenziale, dennoch scheitert in der Praxis oft die Umsetzung bereits im Anfangsstadium. In diesem Artikel beschreiben die Spezialisten von Mann Datentechnik, wie sich Parametrisierungsprojekte erfolgreich planen und durchführen lassen. In einer dreiteiligen Serie werden Grundlagen gelegt und an Kundenbeispielen die verschiedenen Einsatzgebiete gezeigt.

Von Armin Mann

ilogic

Autodesk hat sich intensiv mit dem Thema des regelbasierten Konstruierens auseinandergesetzt. Eine Tech-Clarity-Studie weist nach, dass der Einsatz von parametrischen Modellen zu einer hohen Steigerung der Produktivität und einer damit verbundenen Kostensenkung führt (siehe Studie „Best Practices für die Entwicklung von Industrieausrüstungen“ auf www.autodesk.de). Aus diesem Grund lohnt es sich, einen Blick auf die Optionen zu werfen, die Inventor mit seinen internen Möglichkeiten oder mit Zusatzpaketen bietet. Der erste Teil der Serie beschäftigt sich grundsätzlich mit dem Thema Parametrisierung und zeigt die verschiedenen Werkzeuge ebenso wie Vorgehensweisen auf.

Was bedeutet Parametrik?

Jeder, der mit Inventor arbeitet, kennt zwangsläufig die Parametrik über die Bemaßung der Einzelteile. Durch ein Verändern der Maße verändert sich das Modell, dies ist Alltag. Anspruchsvoller wird Parametrik auf der Ebene der Baugruppen – das eigentlich Interessante an Variantenkonstruktionen.

Im Alltag nimmt jeder Konstrukteur manuelle Veränderungen an seiner Baugruppe vor. Bauteile oder Baugruppen werden ausgetauscht oder verändern ihre Größe, so dass es zu Veränderungen an Bezugskanten- oder Flächen kommt und damit häufig zu Instabilitäten, die man dann mühsam wieder beheben muss. Vor genau dieser Problematik steht auch die regelbasierte Konstruktion, allerdings kommt erschwerend hinzu, dass kein Anwender manuell bei Fehlern eingreifen kann. Trotz dieser Komplexität hat die automatisierte Konstruktion so enorme Chancen, dass sich die nähere Beschäftigung mit diesem Thema lohnt.

Für wen lohnt sich Parametrik?

Die erste Frage, die sich ein Unternehmen stellen sollte, ist die, ob es wiederkehrende Konstruktionen gibt, also Baugrößen und Zusammenstellungen, die sich nach gewissen Regeln verändern.

Generell kann man Angebotszeichnungen, Konstruktionszeichnungen und Bauteilkataloge als große Einsatzbereiche unterscheiden. Das häufigste Einsatzgebiet liegt im Bereich Angebotszeichnungen, da hier schematisierte Modelle mit Grundbemaßungen gefordert werden. Der Vorteil eines parametrischen Modells besteht darin, dass durch reine Dateneingabe eine neue Zeichnung entsteht. Das heißt, der Vertrieb benötigt weder ein eigenes CAD-System noch die Unterstützung durch die Konstruktion. Damit ist auch die Anbindung etwa an ein Katalogsystem oder eine ERP-Schnittstelle möglich, um einen durchgängigen Workflow zu erreichen. Ein eher seltener Einsatz ist in der Konstruktion zu finden. Hier herrscht gerade im Maschinenbau häufig die Meinung, dass die Produkte nicht parametrisierbar seien, weil jede Maschine individuell sei und eben keine wie die andere. Diese Aussage trifft meist auf die gesamte Maschine zu, aber selbst die individuellste Sondermaschine beinhaltet doch zu einem gewissen Teil immer wieder eingesetzte Standardkomponenten, deren Parametrisierung durchaus Kosten einsparen könnte. Der dritte große Bereich sind Bauteilkataloge, die inzwischen meist über das Internet dem Anwender als 2D- oder 3D-Modell zum Einsatz in der eigenen Konstruktion zur Verfügung gestellt werden. Der Kunde entscheidet sich für ein Grundmodell, definiert Größe, Funktionen usw. und ihm wird das fertige Bauteil oder die Baugruppe zum Download angeboten. Aufgrund der Anzahl möglicher Varianten ist es daher erstrebenswert, das Modell erst auf Anforderung rechnen zu lassen, anstatt alle Baureihen fertig modelliert abzuspeichern.

Um eine Baugruppe zu steuern, benötigt man einen Zugang zum Datenmodell. Durch Veränderungen von Parametern wie Maßen, Zusammenbauabhängigkeiten und den generellen Einsatz von Bauteilen und Baugruppen ergibt sich die endgültige Baugruppe. Auf vier typische Arten lässt sich auf das Datenmodell zugreifen: Microsoft Excel, Autodesk iLogic, Autodesk ETO (Engineer to Order) oder über die Programmierschnittstelle API (Application Programming Interface).

Excel fürs Datenmodell

Fast immer der erste Einstieg in die Parametrik. Verlockend ist der schnelle Erfolg mit einer regelbasierten Tabelle, die ein Modell steuert. Die Nachteile ergeben sich allerdings sehr schnell, wenn die Modelle komplexer werden. Excel ist relativ langsam und unflexibel, daher wird man früh an die Grenzen stoßen.

Vorteile:

  • kennt jeder
  • meist im Unternehmen vorhanden
  • einfache Inventor-Anbindung
  • einfache Konfiguration

Nachteile:

  • langsam in der Parametrik
  • für komplexe Modelle nicht geeignet


iLogic fürs Datenmodell

Inventor bringt ein eigenes, kostenfreies Parametrikprogramm mit, das sich an der Programmierlogik von .NET mit VB und/oder C# orientiert. Es wird ein großer Umfang an Funktionsbibliotheken mitgeliefert, die einen komfortablen Zugang zum Inventormodell ermöglichen. Voraussetzung: stabile Baugruppen! Klingt trivial, ist aber ein Kernpunkt für eine erfolgreiche Baugruppenparametrik mit iLogic. Wie schon erwähnt, müssen programmgesteuerte Änderungen vorgenommen werden, ohne dass ein Anwender manuell eingreifen kann. Damit ist klar, dass die Baugruppen gegen Änderungen äußerst robust aufgebaut sein müssen. Dies ist aber auch gleichzeitig ein Vorteil, da in der Konstruktionsabteilung die Modelle unabhängig von der Parametrisierung vorbereitet werden können und erst bei der Varianz die Programmierung zum Einsatz kommt. Richtig aufgebaute Baugruppen sind auch ohne iLogic manuell voll paramatrisch steuerbar.

Vorteile:

  • kostenfrei bei Inventor dabei
  • liefert ein autarkes Modell, was man jederzeit wieder verändern kann (manuell oder maschinell)
  • Unternehmen kann bisherige Arbeit/Modelle nutzen, muss nur Arbeit investieren und sie nach neuen Regeln aufbauen
  • liefert Funktionen für den direkten Zugriff auf das Datenmodell
  • der Anwender kann den Grundkörper selber aufbauen und viel mehr der vorbereitenden Arbeit übernehmen

Nachteile:

  • Modelle müssen richtig zusammenbaut sein
  • für den Einsatz von internetgesteuerten Baureihen nur bedingt einsetzbar

ETO für das Datenmodell

Den flexibelsten Ansatz liefert ein Zusatzpaket von Autodesk, die Erweiterung ETO (Engineer to Order). Dort nämlich wird vom Modell nur der Grundkörper aufgebaut, alle Zusammenbauabhängigkeiten und Varianzen sind komplett programmiert. Dies bedeutet, dass das Modell durch Programmierspezialisten beschrieben wird, die Unterstützung durch die Konstruktion beschränkt sich auf das Bereitstellen der Grundkörper. Mit diesem Ansatz ist ETO natürlich prädestiniert für den Einsatz von Bauteilbibliotheken, die sich aus einer Vielzahl von Varianten zusammensetzen. Die Modelle sind nur in Verbindung mit ETO in der Parametrik änderbar, als Ergebnis kann aber ein eigenständiges Modell ausgegeben werden, das sich in der Konstruktion weiter verwenden lässt. Um ETO-Modelle zu erzeugen, benötigt die Firma mindestens eine Entwicklerlizenz, die kostenpflichtig ist.

Vorteile:

  • extrem flexibler Ansatz
  • praktisch keine Begrenzungen in der Komplexität von Baugruppen
  • große Anzahl von Funktionsbibliotheken für die Umsetzung von Baugruppen
  • sehr gute WEB-Anbindung

Nachteile:

  • hohe Lizenzkosten
  • starke Abhängigkeit von ETO-Spezialisten

Projektierung mit iLogic

Am Beispiel eines iLogic-Projekts soll der prinzipielle Ablauf erläutert werden, wie in der Praxis die Umsetzung von der Planung bis zur Durchführung gelingt. In den meisten Fällen wird eine Firma zumindest bei dem ersten Projekt ein spezialisiertes Systemhaus hinzuziehen, um zusammen die Grundlagen für ein Parametrisierungsprojekt zu erarbeiten. Im Laufe der Zeit würde die Firma dann immer unabhängiger arbeiten bis zum völlig autarken Erstellen neuer Modelle.

Stufe 1: Vorgespräch

Auch wenn es selbstverständlich klingt, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass ein Parametrisierungsprojekt in der Regel über einen längeren Zeitraum läuft. Daher empfiehlt es sich, im Vorgespräch möglichst viele Informationen zwischen den Parteien auszutauschen. Dazu gehört nicht nur eine erste Besichtigung der Modelle, sondern auch ein umfassender Eindruck der Workflow-Kette, in die das Projekt eingebunden ist. Häufig findet bereits an dieser Stelle der erste Abgleich von Wunsch und Wirklichkeit statt.

Stufe 2: Analysetag

Im Rahmen des Analysetags wird mit den Ansprechpartnern in der Firma ein intensiver Blick auf die Modelle geworfen. Ziel sollte sein, die Anforderungen genauer zu verstehen und sich ein umfassendes Bild der bestehenden und künftigen Vorgehensweise bei der Modellerstellung zu verschaffen. Auch hier gehört wieder der Kontext innerhalb der Firma dazu, in der die Modelle später erzeugt werden sollen.

Stufe 3: Machbarkeitsstudie

In der Machbarkeitsstudie werden je nach Aufgabenstellung technische Lösungen erarbeitet, die bei einer Analyse als eventuell kritisch identifiziert wurden. Vor dem Start in ein größeres Projekt ist es zwingend erforderlich, hier absolute Klarheit herbeizuführen, da eventuell auftretende Probleme in einer späteren Phase des Projekts zu wesentlich höheren Kosten führen würden.

Stufe 4: Pilotprojekt durchführen

Ein Pilotprojekt wird in der Regel technisch vom Systemhaus mit fachlicher Unterstützung der Firma durchgeführt. Das Ergebnis eines Pilotprojekts sollte eine konkrete Aufgabenstellung sein, die eine typische Modellerstellung umfasst und die auch sofort produktiv eingesetzt werden kann. Am Pilotprojekt kann die Firma sich einen umfassenden Einblick dazu verschaffen, wie künftige Modelle umgesetzt werden können.

Stufe 5: Schulung der Mitarbeiter in Konstruktionsmethodik

Wie bereits erwähnt, ist für ein iLogic-Projekt ein systematischer Aufbau von Baugruppen wichtig. Diese Konstruktionsmethodik wird auch in der allgemeinen Konstruktion eingesetzt, da auch hier ständig Änderungen an Baugruppen vorgenommen werden und der Vorteil von robusten Baugruppen vorteilhaft ist. Von diesem Zeitpunkt an sind die neuen Baugruppen mit iLogic weiterverarbeitbar.

Stufe 6: Gemeinsame Umsetzung weiterer Projekte

Am Beispiel des Pilotmodells werden weitere Projekte umgesetzt, diesmal aber zusammen mit den verantwortlichen Mitarbeitern, die später iLogic in der Firma umsetzen sollen. An diesem Projekt lernen die Mitarbeiter die generellen Vorgehensweisen und das Programmieren von iLogic. Das Systemhaus wird immer mehr nur unterstützend tätig sein, bis die Firma eigenständig die Modelle erzeugen kann. Das Thema Parametrik kann also beim richtigen Einsatz der Mittel ein äußerst effektives und kostensparendes Werkzeug sein Den weiteren Teile der Artikelserie zum Thema Parametrisierung und automatisierte Konstruktion, dann mit Beispielen aus der Praxis, folgen in den Ausgaben 6 bis 8 des Autocad & Inventor Magazins. (ra)

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