Ganz, schön, schnell
Als Weltmarktführer bei Ventilatoren und Motoren für die Luft- und Heiztechnik sind bei ebm-papst effiziente Entwicklungsprozesse unverzichtbar. Kein Wunder, dass Simulationen mit Ansys darin fest verankert sind. Nur die Dokumentation der Ergebnisse galt lange als mühsam und zeitraubend – bis eine Automatisierung den Aufwand dafür halbierte und für ein repräsentatives Design sorgt.
Was sein muss, muss sein. Die Ergebnisse der Simulationen und ihr Zustandekommen im Verlauf der Entwicklungsprozesse der Lüfter und Ventilatoren werden bei ebm-papst detailliert festgehalten und transparent dokumentiert. Schließlich sind sie es, die das Verhalten der einzelnen Komponenten, des Motors, der Elektronik und der Aerodynamik beschreiben und die Wege aufzeigen, wie sie als Gesamtsystem optimal ineinandergreifen.
Ziel und Anspruch des Weltmarktführers aus Mulfingen in Baden-Württemberg ist, innovative und hochwertige Lösungen mit maximaler Performance in kurzen Entwicklungszyklen auf den Markt zu bringen. Ein großer Wert wird außerdem auf eine nachhaltige Herstellung und einen energieeffizienten Betrieb gelegt.
Mit Simulationen werden neue Ideen und Ansätze ausprobiert (Innovation), zusätzliche Leistungspotenziale identifiziert und ausgeschöpft (Nachhaltigkeit und Qualität) und die Produkte wesentlich schneller zur Marktreife (Time-to-Market) gebracht.
Dokumentation muss sein
100 und mehr Entwicklungsprojekte durchlaufen pro Jahr alleine in Mulfingen einen Simulationsprozess. Jedes einzelne erfordert einen aussagekräftigen Bericht nach bindenden ebm-papst Vorgaben. Für dessen Erstellung reicht die Standard-Berichtsfunktion in Ansys meist nicht aus. Das Reporting nimmt daher sehr viel Zeit in Anspruch – Zeit, die bei den eigentlichen Aufgaben, den Simulationen, fehlt.
Mühsam, zeitraubend, unpopulär
Mit dem kontinuierlich zunehmenden Simulationsaufkommen und dem wachsenden Simulationsteam in der Entwicklungsabteilung des Weltmarktführers, rückte die unbefriedigende Situation beim Thema Berichterstellung immer stärker in den Fokus.
„Unsere hochqualifizierten Simulationsprofis verbrachten viel zu viel Zeit mit der Berichterstellung. Insbesondere das Suchen und Einbinden von Bildern, aber auch die manuelle Ergänzung von Texten und das Handling der verschiedenen Datenformate, aus denen sich der Bericht zusammensetzt, war sehr mühsam“, so Martin Baer, der Teamleiter der Berechnungsingenieure im Bereich der Strukturmechanik. „Am Ende blieb oft der Eindruck zurück, dass das Resultat nicht so recht im Verhältnis zum Aufwand stand und die Berichte in ihrer Form unterschiedlich ausgeprägt, aber teilweise deutlich von den Layoutvorgaben abwichen.“
Über ebm-papst
Die ebm-papst Gruppe ist ein Familienunternehmen mit Hauptsitz in Mulfingen, Baden-Württemberg. Weltweit führend bei Ventilatoren und Motoren setzt ebm-papst seit über 60 Jahren mit den Kernkompetenzen Motortechnik, Elektronik, Digitalisierung und Aerodynamik internationale Marktstandards. Die nachhaltigen, intelligenten und passgenauen Lösungen für praktisch jede Anforderung in der Luft- und Heiztechnik sind in vielen Branchen gefragt: von der Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik über Informatik, Maschinenbau und Intralogistik bis hin zur Medizintechnik.
Erleichterung und Freiräume schaffen durch Automatisierung
Hürden abbauen, wertvolle Ingenieurzeit hinzugewinnen und die Ergebnisse durch eine vollständige und attraktive Darstellung im ebm-papst Corporate Design (CD) transparenter machen. Bei Martin Baer reifte die Idee für eine Automatisierungslösung, mit der er sich an CADFEM wandte.
Die Überlegung: Die Berichterstellung ist nichts anderes als ein verpflichtender, standardisierter Vorgang mit einem definierten Ziel. Nur die klare Linie darin ist über die Jahre etwas verloren gegangen, ein gewisser Wildwuchs entstanden, was seine Gründe hat: Aufgaben, Anforderungen und Formate wechseln, Tools veralten, verändern sich oder werden ausgetauscht - und im Tagesgeschäft findet niemand die Zeit, das Ganze von Grund auf zu strukturieren und aufeinander abzustimmen. Und irgendwie geht es ja dann doch – wenn auch mit hohem Zeitaufwand, geringerer Motivation und ausbaufähigem Design.
Die Vision von Martin Baer war ein Bericht, der vollständig, d.h. mit allen relevanten Bildern, Projekt-, Material- und Ergebnisdaten, dazu optisch ansprechend und CD-konform, in wesentlich kürzerer Zeit als gewohnt erzeugt wird. Eine automatisierte Berichterstellung, ganz, schön, schnell!
Intuitiv und automatisiert zum vollständigen Bericht
- Strukturiert: Analysen werden durch Unterkapitel getrennt.
- Transparent: sofort ersichtlich, was in den Bericht einfließt.
- Reproduzierbar: Projektdaten in den Properties gespeichert.
- Wiederverwendbar: Gespeicherte Daten importierbar.
- Datenmanagement: Pro Designpoint wird ein Bericht gespeichert.
Pflichtenheft und Projektplan
Martin Baer und Jürgen Herr vom Standort St. Georgen im Schwarzwald bildeten seitens ebm-papst das Kernteam für dieses Projekt. Um die Transparenz und die Akzeptanz der automatisierten Berichtserstellung zu erhöhen, waren darüber hinaus alle anderen deutschen Standorte eingebunden, von der Zielformulierung bis in die Testphasen. Bei CADFEM leitete Dipl.-Math. Susanne Haase dieses Projekt, unterstützt von Kollegen von CADFEM sowie der inuTech GmbH, einem auf Programmierung und Automatisierung spezialisierten Solution Partner der CADFEM Group.
Dynamische und kooperative Projektumsetzung
Damit die Entwicklung einer kundenindividuellen Lösung erfolgreich wird, müssen die Projektpartner eng zusammenarbeiten. So entstand die Automatisierungslösung in einem iterativen Prozess mit Regelterminen, bei denen Projektstand, Ideen, Detailziele und der weitere Fahrplan besprochen, geprüft und, wenn nötig, dynamisch angepasst wurden. Ein kleines Pilotprojekt hat sich dabei als sehr hilfreich erwiesen, um technische Punkte abzustimmen, bevor die endgültige programmatische Umsetzung erfolgte.
Als Ergebnis entstand nach 20 Manntagen reiner Arbeitszeit eine auf dem Ansys Customization Toolkit (ACT) basierende Extension mit Eingabemaske für übergeordnete Projektdaten wie z.B. Auftragsnummer und Autor, sowie an- und abwählbare Optionen für den Bericht. Wird die Berichtsgenerierung gestartet, werden die Daten und Bilder mit IronPython aus Ansys Mechanical ausgelesen und über ein .NET Framework an PowerPoint gesendet. Eine besondere Herausforderung war die Datenablage im Projektverzeichnis, um die Zuordnung der Berichte zu den unterschiedlichen Analysesystemen auf der Ansys Workbench Projektseite nachvollziehbar zu halten.
Dieses Aufgabenspektrum wurde dank der klaren Vorstellungen und der kooperativen Umsetzung in etwa 5 Monaten realisiert – von der Auftragserteilung bis zu Übergabe der Ergebnisse inkl. Quellcode und Manual.
ERGEBNIS: 50% ZEITERSPARNIS
Die Erwartungen an die Automatisierung wurden komplett erfüllt. Die Ergebnisberichte werden nicht nur in der Hälfte der bisher üblichen Zeit verfasst, sie sind auch optisch aus einem Guss und 100% konform mit dem Corporate Design von ebm-papst. Die Akzeptanz des Tools ist hoch – hier zahlt es sich aus, dass praktisch alle Betroffenen an den deutschsprachigen Standorten im Vorfeld in die Entwicklung mit einbezogen wurden. Im nächsten Schritt werden Versionen in anderen Sprachen erstellt.
Ausblick
Da die Automatisierung auf einer ACT Extension beruht, wird sie auch in den kommenden Ansys Releases stabil laufen. Das bedeutet nicht, dass sie sich nicht mehr verändert: Martin Baer und sein Team sammeln Ideen und Wünsche, um das Tool kontinuierlich besser und noch leistungsfähiger zu machen.
Die positiven Erfahrungen mit diesem Projekt sind darüber hinaus Impulse, wie auch andere Digital Engineering-Prozesse bei ebm-papst simulationsgestützt automatisiert und individualisiert werden können.
Seit 2008 nutzt ebm-papst Ansys. Ausschlaggebend war die Benutzerfreundlichkeit, das breite Anwendungsspektrum inklusive Multiphysik und die gute Anbindung an alle gängigen CAD-Systeme. 10 Vollzeitmitarbeitende beschäftigen sich alleine mit strukturmechanischen Simulationen. Teilweise werden Projekte auch an externe Dienstleister vergeben, neue Themen oft mit Hochschulen bearbeitet. Der Partner von ebm-papst für Ansys ist die CADFEM Germany GmbH, deren Beratungs-, Schulungs-, Support- oder Customization-Angebote regelmäßig genutzt werden.
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Martin Baer
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Autor: Alexander Kunz (CADFEM Germany GmbH)
Titelbilder:
Rechts:© ebm-papst
Links: © ebm-papst
Veröffentlicht: Oktober, 2023
