Von Stückliste zu CAD: Eine Revolution in der Produktentwicklung

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Essig PLM ist ein geschätzter Aras-Partner und Sponsor der diesjährigen Aras Community Event (ACE). Sie werden im Rahmen der Partnerzusammenarbeit präsentieren: Von der BOM zur CAD: Revolutionierung der Produktentwicklung, Mittwoch, 2. April um 15:35 Uhr.

Was wäre, wenn Sie den Großteil Ihrer Produktdaten und -liefergegenstände aus einem bereits auf den Markt gebrachten Produkt wiederverwenden könnten? Wie viele Tage oder Monate an Aufwand könnten Sie auf Ihrem Weg zur Markteinführung einsparen? Wie stark würde das den gesamten Entwicklungsprozess verkürzen und es Ihnen ermöglichen, Ihre Gewinnmargen zu erhöhen oder Ihre Produkte kostengünstiger anzubieten?

Was sind einige der teuersten Aspekte bei der Entwicklung und Auslieferung Ihrer Produkte an Kunden? Im sich wandelnden globalen Markt ist der Druck, den Prozess von der Konstruktion bis zur Fertigung zu beschleunigen und sich anzupassen, um wettbewerbsfähig zu bleiben, für Unternehmen heute von entscheidender Bedeutung. Technologische Fortschritte anzunehmen ist entscheidend, um nicht nur vorne mitzuspielen, sondern ganz grundsätzlich im Geschäft zu bleiben.

Erleben Sie heute einen der folgenden typischen „Kostenfresser“?

• Kostenschätzung, Beschaffungsplanung, Koordination von Lieferzeiten mit Lieferanten
• Produktdesign – einschließlich Erstellen, Überprüfen und Freigeben von CAD-Modellen und -Zeichnungen
• Analyse neuer Konstruktionen – einschließlich FEA, CFD, Inspektionen, Testverfahren und Validierung
• Erstellung von Produktdokumentationen einschließlich CAD-Dokumenten, Handbüchern sowie Wartungs- und Reparaturanleitungen
• Erreichen von Zertifizierungen – wie z. B. Produktreife oder Konformität mit einer Industrienorm oder einem Handelsabkommen

Die Einführung „wiederverwendbarer Produktstrukturen“ (auch bekannt als modulare Produktentwicklung oder Produktlinien mit Varianten und Optionen) ist eine Strategie, die viele erfolgreiche Unternehmen im heutigen sich rasant entwickelnden Marktumfeld verfolgen.

Ein leistungsstarkes Werkzeug zur Umsetzung eines Rahmens für wiederverwendbare Produktstrukturen ist die Anwendung Connectors for PLM von Essig PLM. Die Connectors for PLM von Essig PLM integrieren Aras Innovator nahtlos in verschiedene mechanische CAD-Anwendungen, darunter SolidWorks, Inventor, AutoCAD, NX und Creo. Zwei durch das Tool aktivierte Funktionen sind: „Create BOM“ und „BOM to CAD“, die zusammenarbeiten, um neue Produkte aus wiederverwendbaren Produktstrukturen zu erstellen – wie sie z. B. über die Anwendung Variant Management oder über die Effektivitätsdienste (Effectivity Services) von Aras Innovator aufgebaut wurden. Die Nutzung wiederverwendbarer Produktstrukturen ermöglicht es Ihnen, sämtliche Produktdaten und Liefergegenstände aus bereits bestehenden Produkten wiederzuverwenden – einschließlich aller oben genannten Punkte und mehr.

Warum CAD mit PLM verbinden?

Unternehmen, die CAD mit PLM integrieren, profitieren von der Sicherstellung der Datenintegrität und dem präzisen Zugriff auf Produktinformationen, während gleichzeitig die Zusammenarbeit und der Informationsaustausch im erweiterten globalen Unternehmen verbessert werden.

Durch die Automatisierung der Datenübertragung zwischen CAD- und PLM-Systemen beseitigt der CAD-Connector die Notwendigkeit, Daten manuell von einem System in ein anderes zu übertragen – ein Vorgang, der oft zeitaufwendig und fehleranfällig ist. Letztendlich werden Produktentwicklungsprozesse gestrafft, Unternehmen arbeiten effizienter und kostengünstiger, und die Freigabe für die Fertigung wird beschleunigt.

Zwei weitere Vorteile der Integration Ihrer CAD- und PLM-Systeme sind die Möglichkeit der 3D-Visualisierung sowie die Stärkung Ihrer Digital Thread.

Die Kernanwendung von Aras beinhaltet ein leistungsstarkes 3D-Viewer-Tool, und 3D-Ansichten können zur Erstellung von Abbildungen für Produktdokumentationen, Fertigungsprozesspläne (MPP) sowie zur Durchführung virtueller Produktinspektionen verwendet werden. Die 3D-Dateien können jedoch ohne CAD-Integration nicht existieren, da sie aus nativen CAD-Dateien generiert werden.

Die Digital Thread wird durch die CAD-Integration insbesondere durch die erhöhte Rückverfolgbarkeit gestärkt – sie verknüpft viele Produktliefergegenstände mit dem Ursprungspunkt im CAD-Modell. Wenn Ihre nativen CAD-Daten in Aras vorhanden sind, können Unternehmen ihre CAD-Konstruktionen zur Erstellung und Aktualisierung von Teilen und Stücklisten nutzen und gleichzeitig die Anwendungen innerhalb von Aras Innovator verwenden – etwa für Anforderungsmanagement, technische Dokumentation, Compliance, Komponentenentwicklung, Simulation, MPP und die Integration mit anderen Systemen. Wird beispielsweise ein Qualitätsmangel in einem Produkt festgestellt, der eine Änderung des Designs erfordert, können Sie alle damit verbundenen Artefakte leicht identifizieren und bei Bedarf entsprechend aktualisieren.

Der Standard – CAD zu PLM BOM

Essig PLM ist seit vielen Jahren Entwicklungspartner von Aras und liefert MCAD-Integrationslösungen für Aras Innovator. Die Connectors for PLM-Software von Essig PLM fungiert als Schnittstelle zwischen CAD und PLM – sie verwaltet kritische CAD-Informationen und bietet direkten Zugriff auf die Aras Innovator PLM-Anwendung.

Die Connectors for PLM-Technologie ermöglicht es, die „as-designed“-CAD-Stücklistenstruktur (BOM) in Aras Innovator zu erstellen und zu speichern und verwaltet die Aras-BOM auf Basis der CAD-Hierarchie. Der Connector erlaubt zudem die Synchronisierung der CAD-Hierarchie mit der vollständigen Engineering-BOM (EBOM). Dieser CAD-zu-PLM-Designprozess war bisher die traditionelle Methode zur Erstellung und Verwaltung von BOMs … bis jetzt.

Game Changer – PLM BOM zu CAD

Moderne Produkte werden immer komplexer, mit zahlreichen Optionen, Komponenten und Varianten. Technologische Fortschritte sind entscheidend, um die Entwicklung dieser komplexen neuen Produkte zu ermöglichen. Als Unternehmen für Produktentwicklung steht Essig PLM ständig vor der Herausforderung, innovative Technologielösungen zu liefern, die Unternehmen helfen, schneller bessere Produkte auf den Markt zu bringen.

Dank umfassender Kenntnisse von Aras Innovator und CAD-Systemen hat Essig PLM das Connectors for PLM-Framework genutzt, um die Lösung „BOM to CAD“ zu entwickeln und damit den sich ständig wandelnden Anforderungen von Produktentwicklungsunternehmen gerecht zu werden. Die Funktionalität „BOM to CAD“ trägt zur Optimierung der Produktentwicklung bei, indem sie die Leistungsfähigkeit von Aras Innovator nutzt und eine effiziente Erstellung von Stücklisten und CAD-Konstruktionen durch direkte Connectors for PLM von Essig PLM ermöglicht. Mit „BOM to CAD“ von Essig PLM wird der traditionelle CAD-zu-PLM-Designprozess im Grunde umgekehrt – hin zu einem PLM-zu-CAD-Prozess.

Hier ist ein kurzes Demonstrationsvideo, das „BOM to CAD“ in Aktion zeigt – beginnend mit einer in Aras erstellten BOM, die dann zur Generierung einer neuen CAD-Baugruppe in SolidWorks verwendet wird:

Die Vorteile, die sich durch „BOM to CAD“ über alle Phasen des Produktentwicklungszyklus ergeben können, sind bemerkenswert:

• Erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen in der Konzept- und Entwicklungsphase
• Engere und zeitgerechtere Zusammenarbeit zwischen Systemingenieuren und CAD-Konstrukteuren
• Verbesserte Qualität und Konsistenz durch Nutzung wiederverwendbarer Produktstrukturen und Standardteile
• Unterstützt Engineer-to-Order (ETO), Configure-to-Order (CTO) und Assemble-to-Order (ATO) Entwicklung und Fertigung
• Steigerung von Produktivität, Effizienz und Rückverfolgbarkeit
• Fördert frühzeitige Beteiligung der Systemtechnik in der Produktentwicklung
• Unterstützt Model-Based Definition (MBD) durch Beschleunigung der CAD-Modellerstellung für neue Produkte

Praxisbeispiele – Unterstützung wiederverwendbarer Produktstrukturen

Aras PLM ermöglicht es, Lifecycle-Iterationen wiederverwendbarer Produktstrukturen kontinuierlich zu pflegen und weiterzuentwickeln. Die folgenden Anwendungsfälle zeigen, wie „BOM to CAD“ den Produktentwicklungsprozess beschleunigen kann.

System Engineering führt die Produktentwicklung

Systemingenieure können eine BOM in Aras Innovator zunächst ohne CAD-Tools erstellen oder ändern – dabei greifen sie auf jahrelang etablierte Regeln und Unternehmenswissen zurück, das in Aras gespeichert ist. Dieser Ansatz kehrt den traditionellen Designprozess um: von CAD-zu-PLM hin zu PLM-zu-CAD.

Instanziierung variantenbezogener BOMs

Die Auflösung und permanente Instanziierung von BOMs kann nun durch Aras‘ Variant Management und/oder Effectivity Services gesteuert werden, um konfigurierte Produkte zu verwalten – und schließlich als CAD-Design direkt aus Aras Innovator in das jeweilige CAD-Tool überführt werden.

Multi-CAD-Unterstützung

Verwaltung von CAD-Daten aus verschiedenen Systemen und Quellen zur Unterstützung der BOM-Entwicklung in Aras Innovator. Mit Essig PLM’s Connectors for PLM können CAD-Modelle erzeugt werden, die z. B. sowohl SolidWorks- als auch Autodesk Inventor-Komponenten enthalten – dank der „BOM to CAD“-Funktion.

Effectivity Rules!

Effectivity (Wirksamkeit) beschreibt die Gültigkeit und den Erfolg von Prozessen und/oder Produktdesigns. Dabei werden Effektivitätsvariablen verwendet, um zu bestimmen, unter welchen Bedingungen (Effectivity Rules) bestimmte Komponenten in einer BOM gelten. Die 150%-BOM enthält alle möglichen Varianten eines Produkts in einer einzigen BOM und bietet so eine ganzheitliche Sicht auf die Produktstruktur. Diese 150%-BOM kann durch Auswahl geeigneter Effektivitätsvariablen in eine gültige 100%-BOM aufgelöst werden. Die resultierende 100%-BOM kann anschließend dauerhaft instanziiert werden – mithilfe der Funktion „Create BOM“ von Essig PLM.

Beispiel: Ein Flugzeughersteller bietet verschiedene Konfigurationen. Jeder neue Kunde hat spezifische Anforderungen – was zu hunderten möglichen BOM-Konfigurationen führen kann, wie in dieser vereinfachten Darstellung eines Flugzeugs gezeigt:

Ein Hersteller möchte nicht alle möglichen BOMs im Voraus erstellen und pflegen – in der Hoffnung, dass sich ein Käufer findet. Eine schnelle, flexible und dynamische „Just-in-Time“-Methodik für die BOM-Erstellung ist wesentlich effizienter.

Der Effectivity Scope in Aras besteht aus einer Reihe vom Hersteller definierter Variablen, die vom Kunden ausgewählt werden können. Die Effectivity Services wenden anschließend die Effectivity Rules an, um exakt die benötigten Komponenten einer BOM zu bestimmen. Das Ergebnis ist eine präzise aufgelöste BOM, spezifisch für die Kundenanforderung. Essig PLM kann diese BOM dann eindeutig in Aras Innovator instanziieren – über die Aktion „Create BOM“. Die Funktionalität „BOM to CAD“ von Essig PLM fügt alle registrierten CAD-Unterbaugruppen zur aktiven CAD-Session hinzu, erzeugt eine neue CAD-Top-Level-Baugruppe und erstellt neue CAD-Dateien für nicht registrierte BOM-Teile. Die Unterbaugruppen werden entsprechend einer Transformationsmatrix oder anhand definierter „dock“- und „anchor“-Koordinatensysteme korrekt positioniert.

Zusammengefasst: Die Funktion „BOM to CAD“ von Essig PLM ermöglicht es, Informationen direkt aus Aras an eine CAD-Anwendung zu übergeben – basierend auf der neu instanziierten BOM-Hierarchie – und sofort ein neues CAD-Modell zu erstellen, das für die weitere Konstruktion verfügbar ist.

PLM zu CAD ist ein grundlegend anderer Konstruktionsansatz als das heute übliche Modell von CAD zu PLM. Jetzt kann PLM direkt genutzt werden, um bestehendes Know-how wiederzuverwenden, eine BOM zu instanziieren und von dort aus die Konstruktion in CAD zu starten – und damit den Designprozess zu transformieren.

Variantenmanagement – Im Detail

Variantenmanagement ist eine spezielle Methode zur Verwaltung von Produktvarianten innerhalb einer Produktfamilie oder -linie. Es ist entscheidend für Unternehmen, die ähnliche Produkte mit unterschiedlichen Optionen anbieten, um diversen Kundenanforderungen und Marktbedürfnissen gerecht zu werden.

Es ist üblich, dass Unternehmen zahlreiche Optionen über viele Produktlinien hinweg anbieten. Mit der Variant Management-Anwendung von Aras können Varianten, Merkmale und Optionen in eine umfassende Struktur überführt werden. Diese Struktur kann über Regeln aufgelöst werden, die jedem Element zugewiesen sind. Dies ähnelt den oben beschriebenen Effectivity Services, ist jedoch auf mehr als eine 150%-BOM anwendbar. Da verschiedene Regeln auf jedes Strukturelement angewendet werden können, lassen sich die verfügbaren Varianten, Merkmale und Optionen sehr präzise kontrollieren. Aus einer aufgelösten Struktur kann anschließend eine vollständige 100%-BOM generiert werden.

Die Aktion „Create BOM“ von Essig PLM wird genutzt, um eine aufgelöste 100%-BOM zu instanziieren – nach Anwendung von Effektivitäts- oder Variantenregeln.

Varianten und Strukturauflösungen gehen Hand in Hand, um eine spezifische Produktvariante – inklusive 100%-BOM – eindeutig zu definieren. Diese BOM kann anschließend zur CAD-Konstruktion verwendet werden – also BOM-gesteuerte CAD – mithilfe der Connectors for PLM von Essig PLM. Die Kombination aus Aras‘ Variantenmanagement und Essigs BOM to CAD ist ein weiterer Ansatz zur Transformation des Designprozesses mit einer PLM-zu-CAD-Lösung.

Wichtigste Erkenntnis – Ein fundamentaler Wandel

Die „BOM to CAD“-Funktion von Essig PLM kann über alle Phasen des Produktentwicklungszyklus hinweg zu erheblichen Zeiteinsparungen, erfolgreicher Zusammenarbeit sowie verbesserter Effizienz, Qualität und Konsistenz führen. Sie ist nicht nur ein Tool-Feature – sondern eine neue betriebliche Strategie.

• Frühzeitig Zeit investieren in die Definition wiederverwendbarer Produktstrukturen
• Effizienz in nachgelagerten Phasen des Produktlebenszyklus steigern
• ROI durch Wiederverwendung – Zeiteinsparung bei jeder abgeleiteten Konfiguration
• Abgeleitete Produktfamilien effektiv verwalten

Die Grundidee: Wie schnell können Sie ein Produkt aus einem anderen ableiten? Sie sollten in der Lage sein, alle oder einen Großteil der verfügbaren Produktinformationen wiederzuverwenden. Wenn Sie es einmal erstellt haben, sollte die zweite Version erheblich schneller sein – und so weiter. Bei der fünften Variante zum Beispiel sollten Sie eine dramatische Reduzierung von Zeit und Kosten für die Markteinführung sehen. Jede Iteration baut auf einem starken Fundament aus wiederverwendbaren Produktdaten und -ergebnissen auf, was wertvolle Zeit und Kosten spart und Ihnen ein effizienteres, profitableres Unternehmen ermöglicht.

Für weitere Details dazu, wie „BOM to CAD“ Ihren Produktentwicklungsprozess revolutionieren kann, sehen Sie sich dieses Webinar an – präsentiert auf der Aras ACE-Konferenz 2024 und fokussiert auf Variant Management BOM to CAD:

Über die Autoren

Dieser Blog entstand in Zusammenarbeit zwischen Jackie Rudolph und Bill Gilchrist, Senior Solutions Consultant bei Essig PLM. Mit über 25 Jahren Erfahrung im Bereich MCAD/PLM verfügt Bill über einen BSME von der University of Maine und einen MSME vom NJIT. Schon früh begeisterte er sich für mechanisches Design und spezialisierte sich auf hochwertige MCAD-Tools. Nach seiner ersten Anstellung ermöglichte ihm ein Value Added Reseller (VAR) Einblick in eine Vielzahl von Technologien und Unternehmen. Diese Station prägte ihn durch unterschiedliche Anwendungsanforderungen und Kundenerfahrungen. Im Laufe seiner Karriere arbeitete Bill mit zahlreichen Firmen im In- und Ausland. Sein Weg führte zur Entwicklung eines direkten CAD-Connectors für Aras Innovator – heute bekannt als Essig PLM CAD Connector. Seit der ersten Demo 2011 war er an Entwicklung, Test und Implementierung beteiligt. Sein Fokus liegt auf Design Engineering, PLM und Enterprise Software.

Über Essig PLM

Seit über 30 Jahren nutzt Essig PLM seine Branchenerfahrung und Umsetzungskompetenz, um Lösungen zu liefern, die CAD direkt mit PLM integrieren. Als Entwicklungspartner und Value Added Reseller von Aras entwickelt Essig PLM integrierte CAD-Connector-Produkte für die Aras Innovator PLM-Suite und bietet Implementierungsservices, die die Unternehmensleistung steigern.