Success Story

Mecalac (vordem Terex GB) verkürzt Entwicklungszeit für Kabelbäume für Baumaschinen

Mecalac logo

Mecalac Construction Equipment UK ist ein weltweit tätiger Hersteller von Baumaschinen. Die Produkte des Unternehmens zeichnen sich durch ein hohes Maß an Kundenorientierung und Rentabilität aus.

Mecalac entwickelt und fertigt innovative Baumaschinen für innerstädtische Baustellen. Die drei Hauptfahrzeugtypen Baggerlader, Kipper und Verdichtungswalzen werden jeweils in verschiedenen Ausführungen angeboten, die alle in anspruchsvollen Umgebungen bestehen müssen. 2016 entschied sich Mecalac (damals Terex GB), seinen beliebten Baggerlader TLB990 einer umfangreichen Modellpflege zu unterziehen. Für die Entwicklung der vier Kabelbäume kamen verschiedene E3.series-Tools von Zuken zum Einsatz. Mecalac schätzt, dass sich die Entwicklungszeit auf diese Weise um die Hälfte verkürzen ließ. Der OEM-Hersteller plant, künftig noch weitere Zeiteinsparungen zu realisieren.

Carl WorthingtonDurch den Umstieg auf E3.formboard, E3.Routing Bridge und E3.eCheck können wir als Ingenieure produktiver arbeiten und sind als Baumaschinenhersteller deutlich wettbewerbsfähiger.

Carl Worthington, Leitender Elektroingenieur

Die Ergebnisse

  • Mecalac TLB900 Backhoe LoaderFertigungsgerechte Erstellung und Bearbeitung von Kabelbäumen
  • Zeiteinsparungen durch automatische Auswahl von Anschluss- und Steckertabellen
  • Weniger und kürzere iterative Prozessschritte mit geringerem Fehlerrisiko
  • Bessere Zusammenarbeit zwischen Mechanik- und Elektroingenieuren
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Mecalac-Baumaschinen sind Auftragsfertigungen. Das Vertriebsteam nutzt einen Konfigurator, um den Kunden die verschiedenen Konfigurationsmöglichkeiten vorzustellen, z.B. Motor- und Getriebevarianten sowie Fahrzeugaus-rüstung und -eigenschaften. Bei der Kabelbumentwicklung arbeitet Mecalac Construction Equipment UK nach dem 150-Prozent-Prinzip: Alle Optionen sind in den Schaltplänen angelegt, werden jedoch nur in individuellen Konfigurationen im gefertigten

Kabelbaum implementiert. So enthält der Schaltplan des Chassis-Kabelbaums rund 150 Drähte, und der Kabelbaum für die Fahrerkabine ca. 350. Im Einzelfall werden jedoch nur etwa 80% der Verbindungen tatsächlich realisiert. Gibt es für ein Modell eine neue Funktion, kommt es häufig vor, dass ein Kunde diese Funktion auch in einem anderen Modell wünscht.

 Vehicle harness

Fig. 1: Die Fahrzeug-Kabelbäume sind so ausgelegt, dass sie für mehrere Fahrzeugtypen passen. Sie werden regelmäßig um neue Funktionen ergänzt.

Dazu, Carl Worthington, leitender Elektroingenieur: „Das Ändern von Kabel-bäumen ist bei uns gängige Praxis. Es ist deshalb wichtig, dass Design und Form auf Anhieb richtig angelegt werden. Im Fall von Schaltplänen dauert das in der Vorserie nur wenige Sekunden. Ist der Kabelbaum aber erst einmal im Fahrzeug verbaut, kann der Aufwand in der Werkstatt durchaus mehrere Stunden betragen.“

Mecalac nutzt E3.series von Zuken seit 2010. Damals erhielt das Unter-nehmen von seiner deutschen Schwesterfirma Unterstützung bei der Elektrokonstruktion. Die deutschen Kollegen verwendeten E3.schematic zur Erstellung der elektrischen Schaltpläne und E3.cable für Design, Layout und Dokumentation von Kabelplänen und Kabelbäumen.

In Deutschland wurde E3.cable hauptsächlich zur Entwicklung von Kabelbäumen für Schaltpulte genutzt. Für Fahrzeuge ist das 3D-Routing besser geeignet. Außerdem ist bei Fahrzeugen eine größere Flexibilität gefragt. Bei Montage und Service muss ein Kabelbaum oft von einer Seite auf die andere verschoben werden, ohne zu viele Clips zu öffnen, um bestimmte Teile oder Komponenten im Fahrzeug zu erreichen. Worthington fügt hinzu: „Wir haben mit E3.cable fast alles noch einmal neu gezeichnet. Hauptsächlich haben wir bestimmte Kabelbaumbereiche verlängert, um unserer 3D-Umgebung gerecht zu werden.“

Für die Lieferung und den Support von E3.series bei Mecalac zeichnet die Firma High Peak Systems verantwortlich, ein führender Reseller und Supportpartner für MCAD- und ECAD-Softwarelösungen im Vereinigten Königreich.

 Dashboard and chassis harnesses

Fig. 2: Ansicht der Kabelbäume für Armaturenbrett und Chassis. Hier wird die Komplexität des 3D-Objekts deutlich.

Eine neue Generation

Ende 2015 erhielt Mecalac Informationen über ein neues Lenksystem, das für die hergestellten Fahrzeugtypen in besonderer Weise geeignet erschien. “Wir haben auch ergonomische Trends und andere technische Entwicklungen identifiziert, die sich für künftige Fahrzeugtypen verwenden lassen. Das neue Lenksystem war ausschlaggebend dafür, dass wir uns entschlossen haben, unseren Baggerlader TLB990 zu überarbeiten. Von unseren Kunden haben wir wertvolles Feedback erhalten, anhand dessen wir detaillierte Spezifikationen für das neue Modell entwickeln konnten“, so Worthington weiter.

Zudem sah das Unternehmen die Weiterentwicklung des TLB990 als ideale Möglichkeit an, weitere E3.series-Lösungen von Zuken zu testen, um so die Produktivität zu steigern und Designs auf Anhieb fehlerfrei zu erstellen. E3.schematic wurde so verwendet, wie bisher. Hinzu kamen eine Reihe von neuen Werkzeugen:

  • E3.cable wurde durch E3.formboard ersetzt. Dies ist ein Werkzeug für die Erstellung von maßstabsgerechten Kabelbaum-Zeichnungen und den dazugehörigen Fertigungsausgaben.
  • Mit E3.3D Routing Bridge konnte eine bessere Zusammenarbeit zwischen den Mechanik- und Elektroingenieuren von Mecalac realisiert werden.
  • Mit E3.eCheck kann Mecalac jetzt Schaltpläne auf fehlerfreie Auslegung untersuchen.

Im TLB990 kommen vier Kabelbäume für Chassis, Armaturenbrett, Dach und Motor zum Einsatz, die durch mehrere kleinere Kabelbäume ergänzt werden. Für das neue Modell wurden zunächst die elektrischen Verbindungen aller Kabelbäume in E3.schematic definiert.

Cab harness

Fig. 3: Screenshot des Kabelbaums der Fahrerkabine in der CAD-Umgebung. Daten zur From-To-Konnektivität (und Steckernamen) werden aus E3.schematic importiert. Anschließend werden die Kabelverläufe defi niert. Die Kabel in der 3D-Umgebung haben mechanische Eigenschaften (z. B. Drahtdurchmesser) und der Kabelbaum weist Clips auf.

cable diagram

Fig. 4: Teil eines E3.formboard-Kabeldiagramms mit Kabellängen (z.B. U83), zwei abgedeckte Anschlüsse (grüne Dreiecke im Kreis) und Position der Tannenbaum-Clips. Zeichnungen im Maßstab 1:1 mit Schlüsseln und Herstellerhinweisen werden als PDF an den Lieferanten von Mecalac geschickt, um ein Angebot einzuholen. Dieser Prozess soll demnächst digitalisiert werden, um den Angebotsprozess zu vereinfachen und die Kabelbäume vom Lieferanten schneller zu erhalten.

 Connector information

Fig. 5: Steckerinformationen in E3.formboard. Alle Stecker sind maßstabsgetreu, und die Auswahl von Anschlagteilen erfolgt automatisch.

TLB900 backhoe loader. 

Figure 6: The TLB900 backhoe loader.

Die Verbindungen und die Namen der Steck¬verbindungen wurden im Anschluss mit E3.3D Routing Bridge in das CAD-System des Mechanikkonstrukteurs exportiert. Dazu Worthington: „Ich kann nur dazu raten, eine einheitliche Namenskonvention zu verwenden.

Wir haben die Teilenummern des Herstellers genutzt. So wissen unsere Mechanik- und Elektroingenieure und auch die Lieferanten immer, dass sie über dieselben Stecker spre¬chen.“

In der 3D-Umgebung des Mechanik-konstrukteurs werden die Kabelverläufe für die Kabelbäume festgelegt (die jetzt mechanische Eigenschaften wie Draht-und Paketdurchmesser aufweisen), um die Verbindung zu den passenden Steckern herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Kabelbäume mit Clips versehen.

Die Kabelbäume werden dann mit der fest¬gelegten Drahtlänge über E3.3D Routing Bridge in E3.formboad importiert, um dort die 3D-Kabelbaum-Zeichnungen zu erstellen. Worthington fügt hinzu: „Dieser Schritt nimmt nur noch etwa ein Viertel der Zeit in Anspruch, die wir mit E3.cable benötigt haben.“

Das Design wurde im gesamten Prozess mithilfe von E3.eCheck simuliert und verifiziert.

„Man kann sich vorstellen, dass es sich dabei um einen iterativen Prozess handelt“, erklärt Worthington. „Manchmal ist der kürzeste Weg bei einem Kabelbaum nicht immer unbedingt der beste. Beispielsweise müssen Abstände zu Wärmequellen eingehalten werden; bei Einspritzdüsen werden Abstandsvorgaben aus Gründen aufgrund der elektromagne¬tischen Störungssicherheit erforderlich. In manchen Kabelbaumbereichen ist auch eine gewisse Flexibilität bei der Montage gefragt. In diesen Fällen ist die 3D-Ansicht mit den Biegeprofilen der Kabel durchaus hilfreich. Ebenso von Vorteil ist die Tatsache, dass alle vorgenommenen Änderungen in E3.formboard dargestellt werden können.“

Mecalac Construction Equipment UK lässt die Kabelbäume bei einem externen Lieferanten fertigen, der zunächst PDFs und Stücklisten erhält. Vor der Fertigung bringt der Lieferant meist noch eigene Vorschläge ein und äußert mögliche Bedenken. Ein bestimmter Stecker kann z. B. eine längere Lieferzeit haben, während ein gleichwertiger Stecker in einer anderen Farbe sofort verfügbar ist.

Entwicklung

Die Kabelbäume wurden im August 2016 an Mecalac ausgeliefert. Die Kabelbäume haben insgesamt über 700 Drähte, die Anzahl der Stecker beim TLB990 beträgt mehr als 200.

In der Produktionsplanung wurde anschlie¬ßend die beste Montagereihenfolge für das Fahrzeug festgelegt und definiert, wann die Kabelbäume eingebaut und angeschlossen werden – was nicht immer gleichzeitig der Fall ist. Worthington erläutert: „In einigen Fällen haben wir festgestellt, dass einige Kabelbaumteile länger sein konnten, um den Einbau in die Produktionsmodelle zu erleich¬tern.

Im Oktober haben wir den Prototyp an einen Kunden ausgeliefert, der ihn über mehrere Hundert Stunden im Praxiseinsatz getestet hat. Im Januar 2017 kam das Feedback, das bestätigte, dass der überarbeitete TLB990 absolut zuverlässig ist. Daraufhin wurde eine Pilotserie mit den neuen Kabelbäumen gefertigt. Bei diesen Kabelbäumen wurden alle Änderungsanforderungen (gegenüber dem Prototypen) der Produktionsplanung berücksichtigt.

Die Pilotserie des TLB990 befindet sich derzeit in der Testphase, und die Montage¬prozesse werden abgestimmt. Falls nötig, können Änderungen an den Kabelbäumen auch jetzt noch berücksichtigt werden.

„Wie erwähnt, handelt es sich um einen itera¬tiven Prozess. Es kann immer mal vorkommen, dass ein Draht versehentlich gelöscht oder getrennt und nicht mit einem neuen Stecker verbunden wird. Früher mussten wir die Arbeit unserer Kollegen immer sorgsam überprüfen. Das war sehr mit einem hohen manuellen Aufwand verbunden. Durch die Design-Prüfung mit E3.eCheck können wir uns all das jetzt ersparen. Und nicht zuletzt ist die Stückliste immer auf dem aktuellen Stand des Designs.“

Carl Worthington schätzt, dass die Entwick¬lungszeit für Kabelbäume um mindestens die Hälfte reduziert werden konnte – von der ersten Bearbeitung eines Schaltplans (aufbauend auf einem vorhandenen Schaltplan) bis hin zur Abnahme aller Kabelbäume.

Weitere Zeiteinsparungen sind durchaus möglich, da der Kabelbaumhersteller zurzeit noch den 2D-Plan in seinem System nach¬zeichnen muss, um ein Angebot erstellen zu können. „Das kann Wochen dauern“, so Worthington. „Als nächster Schritt steht die digitale Durchgängigkeit auf dem Plan. Damit wird eine weitere Fehlerquelle ausge¬schaltet, da keine Überprüfung mehr nötig ist. Wir können dann Angebote mit zuverläs¬sigen Vorlaufzeiten innerhalb von wenigen Tagen einholen.“

Fazit

Der TLB990-Baggerlader soll im September 2017 in Serie gehen. Andere Modelle sollen eine ähnliche Überarbeitung erhalten.

„Wir mussten viel lernen, aber am Ende hat es sich gelohnt“, freut sich Worthington. „Die neuen E3.series-Werkzeuge haben unsere Arbeitsabläufe deutlich verbessert und zudem den Zeitaufwand für Änderungen an Kabelbäumen deutlich verringert. Außerdem sind wir sicher, dass alles zu 100% stimmt.“

Wenn also ein Kunde ein Fahrzeugmodell mit Funktionen bestellt, die eine Änderung am Kabelbaum erforderlich machen, „können wir künftig viel schneller liefern als bisher. Damit sind wir nicht nur in Sachen Preis und Qualität, sondern auch bei den Liefer¬zeiten absolut wettbewerbsfähig,“ lautet Carl Worthingtons Fazit.

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