Produktentwicklung mit Berechnungsmanagement

Im heutigen Markt für Industriefahrzeuge geht es für alle Hersteller darum, ihre Produkte noch effizienter weiterzuentwickeln. Diese Verbesserungen können viele Formen annehmen, doch in einer Branche, die mit teuren Prototypen und einem scharfen Wettbewerb leben muss, ist es besonders wichtig, Innovationen zu finden, die sich mit den knappen Margen umsetzen lassen, in kurzen Zyklen zu entwickeln sind und im praktischen Einsatz die geforderte Zuver-lässigkeit bieten. Jede einzelne Innovation verlangt ein gewisses Maß an Berechnungen, um sicherzustellen, dass das Konzept realisierbar ist.

Die Entwicklungsabteilung bei Hitachi Construction Truck Manufacturing (HTM) arbeitet daran, die Konstruktion ihrer Industriefahrzeuge mit starrem Rahmen mit Hilfe von Analyse-werkzeugen zu verbessern. Das Unternehmen hat viele Jahre lang Tabellenkalkulations-software und ältere Programmiersprachen eingesetzt, um technische Probleme zu lösen. Diese heute überholten Ansätze zum Management geistigen Eigentums reichen zwar bisweilen aus, können den Entwicklungsprozess aber durch Redundanzen und Verzögerungen in vielfältiger Weise verzögern. Die Entwicklungsabteilung bei HTM hatte daher entschieden, Maple nach und nach in verschiedenen wichtigen Bereichen einzuführen, um die Entwicklung zu beschleunigen und die Gefahr von Fehlern durch manuelle Berechnungen mit einer Vielzahl verschiedener Werkzeuge zu reduzieren.

Bei den üblichen Analyseaufgaben setzen die HTM-Ingenieure bestimmte Berechnungen ein, um Entwicklungskonzepte durchzurechnen, ihr kinematisches Verhalten zu modellieren und ihre Formbeständigkeit im Lauf der Zeit zu analysieren. In den frühen Entwicklungsphasen der Industriefahrzeuge hat HTM früher selbstentwickelte Tabellenkalkulationen eingesetzt. In letzter Zeit wurde dieser Prozess auf Maple umgestellt, um die Gefahr von Fehlern zu verringern und die Effizienz der Berechnungen zu erhöhen. Zusätzlich wird Maple dazu eingesetzt, während des gesamten Entwicklungsprozesses der Industriefahrzeuge verschiedene Parameter zu optimieren.

„Mit Maple können wir die Berechnungen effizienter durchführen als mit Tabellenkalku-lationen“, bemerkte hierzu Dr. Shen, ein leitender Manager der Gruppe für technische Analysen, zu seinen früheren Erfahrungen mit dem Einsatz von Tabellenkalkulationen für Analysen. Mit Maple können die Ingenieure bei HTM ihre Analysen mit einer intuitiven mathematischen Eingabe versehen und die eingebauten Funktionen nutzen, um ihre Aufgaben automatisch zu lösen und ihre Arbeit zu vereinfachen. So werden viele der Fehler vermieden, die bei der herkömmlichen Lösung von Hand immer wieder aufgetreten sind.

Die bei HTM entwickelten starren Rahmen müssen enorme Nutzlasten von bis zu 300 Tonnen aufnehmen. Um zu gewährleisten, dass diese Rahmen für die Aufgabe geeignet sind, setzt HTM die Finite-Elemente-Analyse (FEA) ein, um die Lebensdauer der geschweißten Verbindungen zu untersuchen und die erforderliche Dimensionierung jeder einzelnen Verbindung zu bestimmen. Die FEA ist zwar ein leistungsfähiges Werkzeug, das aber enorme Ressourcen verschlingt und die Analysen in der Entwicklung erheblich verzögert. Maple liefert den Ingenieuren von HTM erste Einschätzungen der Belastung und damit einen sehr viel besseren Eindruck vom Verhalten ihrer Entwicklung, bevor sie einen hohen Zeitaufwand in FEA-Iterationen investieren. So haben sie einen besseren Ausgangspunkt, bei der die FEA die Feinarbeit übernehmen kann, um schneller zu genauen Lösungen zu gelangen.

Neben einer Verbesserung der Analysefähigkeiten beginnen die Ingenieure von HTM nun auch, Maple für die Berichte einzusetzen, die sie zur Dokumentation regelmäßig erstellen müssen. In der Vergangenheit waren diese Berichte eine eigenständige Aufgabe und die erforderliche Mathematik erschien nur in Form von Screenshots. Dadurch entstand ein Bruch zwischen der eigentlichen Analyse und dem Bericht. Die Dokumentationsschnittstelle von Maple bietet alle Funktionen für professionelle Berichte. Die darin enthaltene Mathematik wird live übernommen, sodass Aktualisierungen sofort in das gesamte Dokument einfließen. Auch wenn all dies noch in den frühen Phasen ist, können die Ingenieure von HTM Maple nun dazu nutzen, mit wenig Aufwand Berichte aus bereits bestehenden Analysen zu erstellen. Mit der Zeit entsteht so für die Ingenieure eine direkte Verbindung zwischen ihrer Analysearbeit und ihren Berichten, um dafür zu sorgen, dass künftige Änderungen in alle relevanten Dokumente übernommen werden.

Mit der Einführung von Maple als Werkzeug für das Berechnungsmanagement stößt HTM zur wachsenden Anzahl der Organisationen, die ihre technischen Berechnungen als einen wichtigen Aktivposten ihres Unternehmens behandeln. In einem Markt mit ständig zunehmendem Wettbewerbsdruck wird HTM künftig erfolgreicher sein, indem sie die vielen Ineffizienzen durch veraltete Berechnungswerkzeuge beseitigen. Der Erfolg, den HTM mit Maple hat, ist das Ergebnis der Tatsache, dass die Berechnungen nun als strukturierter Aktivposten behandelt werden, um zu gewährleisten, dass sie mit Sorgfalt und Aufmerksamkeit erstellt, wiederverwendet und zugänglich gemacht werden. Die Umstellung von den alten auf die neuen Techniken ist noch nicht abgeschlossen, aber die Ingenieure von HTM sehen bereits die Vorteile der Einführung von Maple für eine Reihe von Aufgaben, die bisher mit älteren, wenig spezialisierten Werkzeugen ausgeführt wurden. Mit den richtigen Werkzeugen zum Berechnungsmanagement kann HTM nun leistungsfähige und effiziente Prozesse erstellen, um Entwicklungsrisiken zu reduzieren und ihre Produkte schneller auf den Markt zu bringen.