Die Vorteile der Verknüpfung von Funktionsdesign und Detaildesign

Der Idealzustand für Konstruktionsteams

In einem idealen Produktentwicklungsprozess ist von der ersten Idee bis zur Fertigung alles miteinander verbunden. Die Produkte werden nach funktionalen Gesichtspunkten entworfen, und dieses Funktionsdesign dient dann als Impulsgeber für die Detailkonstruktion. So müssen Produktdaten nicht mehr neu erstellt oder umgeschrieben werden, vielmehr steuert ein gemeinsamer Datensatz verschiedene Darstellungen.

Mit anderen Worten: Jeder Schritt in der Produktentwicklung bedeutet eine Transformation der Daten in eine Darstellungsform, die eine neue Perspektive aufzeigt. Um es kurz zu machen: Ganz so weit sind wir noch nicht. Das Konzept der digitalen Transformation schreitet jedoch mit großen Schritten voran – in Richtung des Digital Engineerings und der Verbindung verschiedener Designdisziplinen durch einen digitalen roten Faden (Digital Thread).

Ein typisches Produktdesign beginnt mit einer guten Idee, die auf einer Serviette gekritzelt, auf Papier gezeichnet oder in einem formalen Dokument festgehalten wird. Selbstverständlich entwickeln sich die Diskussionen im Laufe des Produktentwicklungsprozesses von “können wir” über “was wäre wenn” bis hin zu “wie kann”. Infolgedessen wird die Dokumentation immer umfangreicher und detaillierter.

An diesem Punkt hat der Detailentwurf noch nicht begonnen, daher beschreibt die gesamte Dokumentation bisher die Anforderungen, die Funktionalitäten und die Hauptarchitektur. Der Übergabezeitpunkt an den Detailentwurf variiert von Fall zu Fall. Es ist jedoch zu erwarten, dass erfahrenere Teams ein Dokumentationspaket bereitstellen, das dem Detaildesign-Team als Referenz dienen kann.

Unglücklicherweise bedeutet die Übergabe an die Detailkonstruktion, dass ein Großteil der im Vorfeld geleisteten Arbeit noch einmal aufgearbeitet, in den richtigen Kontext gesetzt und neu erstellt werden muss, um sie der folgenden Detailkonstruktion zur Verfügung zu stellen. Es gibt wenig bis gar keine Verbindung zwischen konzeptionellem Design und detailliertem Design. Das liegt nicht an mangelndem Interesse oder fehlender Initiative. Der häufigste Grund ist schlicht die fehlende Möglichkeit, den Kontext zu wechseln und die zugrunde liegenden Daten mit einem gemeinsamen Toolset zu übertragen.

Funktionsdesign per Definition

Die Definition des Begriffs “Funktionsdesign” unterscheidet sich in verschiedenen Fachbereichen, Branchen und sogar in den einzelnen Konstruktionsteams. Im Wesentlichen konzentriert sich das funktionale Design auf den Einsatzzweck, die Wechselwirkungen, das Verhalten und die Anwender. Manchmal ist Funktionsdesign eine Methode, ein anderes Mal ist es eine eigenständige Fachrichtung. Im Bereich des Elektrodesigns geht es beim Funktionsdesign darum, ein übergeordnetes Systemdesign zu erstellen und dabei mit abstrakten Daten zu arbeiten und diese möglichst eindeutig zu beschreiben. Missverständnisse, entstanden durch Mehrdeutigkeit, gilt es zu vermeiden.

Ein Funktionsdesign verzichtet auf die Bauteilauswahl und konzentriert sich auf die Anforderungserfassung und Umsetzung des geplanten Produkts. Zum Beispiel wäre es wichtig zu wissen, ob eine Kamera zum Einsatz kommt. Außerdem kann es von Vorteil sein, zu wissen, dass die Kamera typischerweise vier Anschlüsse besitzt. Es ist jedoch nicht unbedingt von Vorteil, die Teilenummer des Steckverbinders im Anfangsstadium zu kennen. Der Funktionsentwurf ist die Grundlage für den Feinentwurf und wird letztendlich in einen funktionierenden Schaltplan umgewandelt.

Idealerweise umfasst die weitere Detailarbeit am Schaltplan das Ergänzen von Fertigungsangaben. Die Fähigkeit einer Designumgebung, einen konzeptionellen Entwurf in die Detailphase der Entwicklung von Schaltplan, Kabel- und Schaltschrankaufbau zu überführen, ist sehr attraktiv. Das zeigt auch die derzeitige Marktdynamik in Richtung Verknüpfung von Funktionsdesign und Detaildesign.

Verknüpfung von Funktionsdesign und Detaildesign

Bei Zuken führen wir spürbar mehr Gespräche über die funktionalen Designelemente in E3.series. Diese möglichen es unseren Kunden bereits, konzeptionelle Modelle und detailliertes Design in einem einzigen Paket zu kombinieren. Dieser Prozess umfasst jedoch mehr als Funktionsbeschreibungen. Komplexe Systeme erfordern zusätzlich auch Architekturdefinitionen. Um die Funktionalität eines Systems vollständig auszudrücken, müssen die Funktionen logisch aufgebaut, einem topologischen System zugeordnet und Verbindungspfade zwischen den Systemeinheiten festlegen.

Wenn wir vom Funktionsentwurf sprechen, meinen wir eine ganzheitliche Sicht auf das Produkt, die konzeptionell, funktionell und architektonisch ausgedrückt wird. E3.topology, eine Erweiterung der Möglichkeiten zum Funktionsentwurf in E3.series, bietet diese ganzheitliche Sicht, indem es das Funktionsdesign mit dem Detaildesign verbindet.

Aus der Vogelperspektive

E3.topology ist ein Design-Tool für elektrische Systemarchitekturen, verfügbar als Erweiterung der E3.series Design Suite. Es ist eine Kombination aus Funktionsdesign, Kabelbaum- und maßstabsgerechtem Systemlayout. Einfach ausgedrückt bringt E3.topology das logische Design in die physikalische Welt. Als Teil des gesamten E3.series-Projekts erstellt das Engineering die Topologiezeichnung in beliebigem Maßstab, um die Funktion der Systeme oder Installationsräume darzustellen. Die Verbindung zwischen den Systemen bilden Kabel oder Kabelbäume ab. Teile und Signale lassen sich einfach den Systemblöcken zuordnen, wobei der zugrunde liegende Schaltplan und die Verbindungslogik hierarchisch verknüpft werden.

Die daraus resultierende Konnektivität zwischen den Blöcken überführt die Drähte automatisch in Kabelbäume. Darüber hinaus ermöglicht der hierarchische Designprozesses Berechnungen in Echtzeit und eine komplexe funktionsbezogene Anordnung. Vor allem aber optimiert das Tool schnell die Kabelbaumrouten, die Platzierung der Komponenten und die Anordnung des Gesamtsystems unter Beibehaltung der funktionalen Fähigkeiten.

Zu den wichtigsten Vorteilen dieses weiterentwickelten Prozesses gehören:

• Logische Funktionstrennung ohne Verzicht auf Konstruktionsdetails
• Anwendung und Fortführung der Modularisierung von der Konzeptionsphase bis zur Feinentwurfsphase
• Die vernetzte Umgebung reduziert Konstruktionsfehler
• Potenzial für enorme Zeitersparnis durch Vermeidung von Nacharbeit
• Eine unübertroffene Möglichkeit, den Designprozess von Anfang bis Ende zu optimieren

Fazit

Viele Branchen bewegen sich schnell auf ein ganzheitliches Design- und Produktionsmodell zu. Eine echte digitale Transformation erfordert eine tragfähige Verbindung über alle Phasen des Produktdesigns hinweg. Die Designteams sind jedoch derzeit noch nicht in der Lage, alle Vorteile der Best Practices zu nutzen. Ein ganzheitlicher Blick auf Tools, Prozesse und Ziele ist unerlässlich, um den optimalen Weg zu finden.

E3.topology ist ein bewährtes Werkzeug für den Übergang vom Funktions- zum Detaildesign. Es eröffnet den Weg zur Erstellung belastbarer Funktionsdesigns und treibt die Detailentwicklung von Produkten in einer gemeinsamen Designumgebung voran.

Zusammen mit unseren Partnern ist Zuken führend bei der Gestaltung eines Ökosystems, das einen nahtlosen Übergang vom Konzept über das Design bis hin zur Fertigung mit optimalen Resultaten ermöglicht. Die Fähigkeit, die Design-Intention zu erfassen und sie auf jeden Aspekt des Entwurfs anzuwenden, ist ein transformativer Prozess.