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3D-Master-LeitungssatzKonzept zur Entwicklung von Leitungssätzen als 3D-Master

in einem realis schen, vollständigen DMU-Modell

Disserta onzur Erlangung des Grades

des Doktors der Ingenieurwissenscha ender Naturwissenscha lich-Technischen Fakultät

der Universität des Saarlandes

von

Jonas Neckenich

Saarbrücken

2017

Tag des Kolloquiums: 19.12.2017Dekan: Univ.-Prof. Dr. rer. nat. G. KickelbickMitglieder desPrüfungsausschusses: Univ.-Prof. Dr.-Ing. D. Bähre

Univ.-Prof. Dr.-Ing. M. VielhaberProf. Dr.-Ing. K. PaetzoldDr.-Ing. L. Klein

Kurzfassung

Die Fokussierung auf eine 3D-orien erte Produktentwicklung und einen durch-gängigen 3D-Prozess wird in der heu gen Industrie immer wich ger. Im Entwick-lungsprozess des Kabelbaums tri dabei die bauraumorien erte 3D-Entwicklungauf die produktorien erte 2D-Entwicklung. Die unsaubere Trennung zwischen be-stehenden Defini onssystemen im heu gen Entwicklungsprozess führt dabei zuDatendiskrepanzen, Zeitverzug und Fehlern. Im Digital Mock-Up, welcher zur digi-talen Absicherung des Fahrzeugs benö gt wird, sind nur wenige Daten über denLeitungssatz als eine der größten und schwersten Einzelkomponenten des Fahr-zeugs verfügbar.Diese Arbeit beschreibt dazu das Konzept des 3D-Master-Leitungssatzes, bei demalle notwendigen Informa onen des Kabelbaums direkt im 3D-Modell verfügbarwerden. Basierend auf einer umfassendenAnalyse des Stands der Technik zu Tech-nologie und Methodik werden die Defizite im 3D-2D-Bereich der heu gen Ent-wicklung abgeleitet. Im Modellierungsteil der Arbeit werden dazu notwendigeEingangsparameter sowie die einzelnen Prozessschri e in einem 3D-Master-Mo-dell des Leitungssatzes detailliert beschrieben und definiert. Neben der Defini -on des Ausgangsdatensatzes werden dabei wesentliche Methodenbausteine wieEinzeladerrou ng, Modulbildung und die Berechnung des maximalen Bauraum-bedarfes im Digital Mock-Up sowie ausgewählte, begleitende Prozesse erläutert.Abschließend wird das vorgestellte Konzept für den 3D-Master-Leitungssatz an-hand eines Industriebeispiels validiert.

Abstract

Focusing a 3D-oriented product design and an integrated 3D-process becomes in-creasingly important in today’s industry. In the development process of the au-tomo ve wiring harness, installa on space-oriented 3D-design meets product-oriented 2D-design. Undefined boundaries between exis ng authoring systemsin today’s development process lead to discrepancies in data, delays, and errors.Only poor data of the wiring harness is available in the digital mock-up (DMU),which is needed for the digital verifica on of the car, although it is one of theheaviest and biggest individual parts inside the car.This disserta on derives a concept for the 3D-Master wiring harness, which con-tains all needed informa on of the harness inside the 3D-model. Based on an ex-tended analysis of the state of the art of technology andmethodology, the deficitsin the area of 3D-2D-development are shown. In themain part of the disserta on,the needed input parameters, as well as the single process steps in a 3D-master-model of an automo ve wiring harness, are described and defined in detail. Fur-thermore, the defini on of the output parameters and significant methods suchas 3D-wire-rou ng, module forma on and the calcula on of the maximum de-mand of space reserva on for the DMU are specified. In the end, the presentedconcept for a 3D-Master wiring harness is validated in an industrial prototype ap-plica on.

Vorwort

Die vorliegende Arbeit ist währendmeiner Tä gkeit als Doktorand in der Leitungs-satzentwicklung von Mercedes-Benz in Sindelfingen von Mai 2014 bis Mai 2017entstanden.Wissenscha lich betreutwurde diese Arbeit durch Professor Dr.-Ing.Michael Viel-haber als meinen Dokotorvater am Lehrstuhl für Konstruk onstechnik in Saarbü-cken, dem ich herzlich für seine methodische und wissenscha liche Begleitungder Arbeit danke, ohne die es mir nie möglich gewesen wäre, die Arbeit zu verfas-sen. Ein weiterer Dank gilt Professor Dr.-Ing. Kris n Pätzold, die sich als Inhaberindes Ins tuts für Technische Produktentwicklung an der Universität der Bundes-wehr in München zur Übernahme des Koreferats bereit erklärt hat.Mein besonderer Dank gilt Dr. Rainer König, Abteilungsleiter der Leitungssatzent-wicklung bei Mercedes-Benz Cars, für die gewährten Freiheiten, die guten Diskus-sionen und die fortwährende Unterstützung. Ein herausragender Dank geht anmeinen fachlichen Betreuer und Teamleiter Roland Winter ohne dessen Vision,strategisches Denken, Unterstützung, fachliche Diskussionen und Ansporn dieseArbeit nie entstanden wäre. Auch allen Kollegen im Team Leitungssatz DMU &Tools sei aufs herzlichste für den regen Austausch und die fachlichen Diskussio-nen gedankt, insbesondere Hans Redinger, Miroslav Juric, Uwe Zielbauer, Sebas-an Rentsch und Hajnalka Cernea sowie aus anderen Abteilungen die Kollegen

Helge Schminke und Deepak Sivaprakash. Nicht vergessen möchte ich die vielenfleißigen Studenten, die wesentliche Beiträge geliefert haben, vor allemOnur Tas,Daniel Metzger, Ali Kilic, Philipp Leutz, Franziska Seehuber und Selina Müller.Diese Arbeit wäre nicht ohne die große Unterstützungmeiner Familie undmeinerFreundemöglich gewesen, die mir während Studium und Promo on stets mit Ratund Tat zur Seite standen. Vor allem meinen Eltern Sabine und Thomas möchteich von ganzemHerzen Danke sagen – ohne sie und ihre Unterstützung stünde ichjetzt nicht an diesem Punkt des Lebens.Ein letzter Dank geht an meine Frau Lisa, die mir während der gesamten Zeit derDisserta on stets den Rücken freigehalten hat, auf viele gemeinsame Stunden zu-gunsten dieser Arbeit verzichtet undmich bei vielen anderen Tä gkeiten entlastethat.

I Inhaltsverzeichnis

I Inhaltsverzeichnis V

II Abbildungsverzeichnis IX

III Abkürzungsverzeichnis X

1 Einleitung 1

1.1 Mo va on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Ziele dieser Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3 Methode und Struktur der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.4 Defini onen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 Stand der Technik: Technologie 9

2.1 Der Kabelbaum als Lebensader des Fahrzeugs . . . . . . . . . . . . . 9

2.1.1 Geschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.1.2 Daten & Fakten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.1.3 E/E-Architekturkonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.1.4 Au au eines Kabelbaums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.1.5 Fer gung & Montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.1.6 Op mierungspoten ale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.1.7 Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.2 Leitungssatz-Entwicklungsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.1 Herausforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.2 Allgemeine Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.2.3 Beispielha e Entwicklungsprozesse . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.2.4 Eingrenzung des Problemfeldes . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3 Stand der Technik: Methodik & Daten 32

3.1 2D-Zeichnung als Haup nforma onsträger . . . . . . . . . . . . . . . 32

3.1.1 Herausforderungen und Probleme . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.1.2 2D-Zeichnung im Kabelbaum-Entwicklungsprozess . . . . . 34

3.1.3 Zusammenfassung der Kernprobleme . . . . . . . . . . . . . 36

II I Inhaltsverzeichnis

3.2 3D-Master-Methodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3.2.1 Einordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.2.2 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3.2.3 Product Manufacturing Informa on (PMI) . . . . . . . . . . 42

3.2.4 Datenformate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

3.2.5 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

3.2.6 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.3 Assembly-oriented Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.3.1 Assembly-oriented Design in der Literatur . . . . . . . . . . 52

3.3.2 Assembly-oriented Design im automobilen Leitungssatz . . 57

3.4 Datenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

3.4.1 Datenformate im Leitungssatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

3.4.2 Einteilung der Informa onsa ribute . . . . . . . . . . . . . . 61

3.4.3 Datenfluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71


4 Defizite und Ableitung des Zielprozesses 73

4.1 Defizite des derzei gen Prozesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

4.2 Präzisierung der Forschungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

4.3 Defini on des Zielprozesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

4.3.1 Ableitung des abstrakten Zielprozesses . . . . . . . . . . . . 76

4.3.2 Defini on des Ziel-Datenflusses . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5 Modellierungsansatz 3D-Master-Leitungssatz 79

5.1 Defini on der Eingangsparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

5.1.1 Datenbank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

5.1.2 Schaltplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

5.1.3 Modularisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

5.1.4 Bauraummodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84


5.2 3D-Master-Modell Leitungssatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

5.2.1 Modellstruktur des 3D-Master-Leitungssatzes . . . . . . . . 91

5.2.2 Prozessschri e im 3D-Master-Modell . . . . . . . . . . . . . 95

I Inhaltsverzeichnis III

5.2.3 Visualisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105


5.3 Defini on der Ausgangsparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

5.3.1 Visualisierungsdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

5.3.2 Metadaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

5.3.3 Kombina on der Datenelemente . . . . . . . . . . . . . . . . 112

6 Methodenbausteine 113

6.1 Methodenbaustein Einzeladerrou ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

6.1.1 Analogien zur Pfadplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

6.1.2 Prozessbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

6.1.3 Op mierungsalgorithmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

6.1.4 Einzeladerrou ng im CAD-System . . . . . . . . . . . . . . . . 120

6.1.5 Querschni sberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

6.2 Methodenbaustein Konfigura onsermi lung . . . . . . . . . . . . . . 126

6.2.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

6.2.2 Konzept zur Berechnung des maximalen Bauraumbedarfs 131


6.3 Methodenbaustein Modulbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

6.3.1 Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

6.3.2 Durchführungsschri e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

6.3.3 Gesamtergebnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

7 Begleitende Prozesse 140

7.1 Qualitätsabsicherungsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

7.1.1 Datenbank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

7.1.2 Schaltplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

7.1.3 Modularisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

7.1.4 Bauraummodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

7.1.5 3D-Master-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

7.1.6 3dHCV-Container . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

IV I Inhaltsverzeichnis

7.2 Langzeitarchivierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

7.2.1 Die Rolle der Langzeitarchivierung im Produktdokumen-ta onsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

7.2.2 Archivierungsprozess für 3D-Modelle . . . . . . . . . . . . . 147

7.2.3 Prozessentwurf für den 3D-Master-Leitungssatz . . . . . . . 150

7.3 Änderungsmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

7.3.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

7.3.2 Analysen im Leitungssatzumfeld Mercedes-Benz Cars . . . 155

7.3.3 Entwurf eines durchgängigen Änderungsmanagements . . 157


8 Ableitung von Tool-Anforderungen 160

8.1 Resul erende Toolke e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

8.2 Defini on der Tool-Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

8.2.1 Verwaltungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

8.2.2 Autorensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

9 Validierung 168

9.1 Beschreibung der Toollandscha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

9.2 Defini on des Validierungsumfangs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

9.2.1 Defini on des Validierungsobjektes . . . . . . . . . . . . . . . 169

9.2.2 Defini on der Validierungsschri e . . . . . . . . . . . . . . . 170

9.3 Durchführung der Validierungsschri e . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

9.3.1 Einzeladerrou ng (V1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

9.3.2 Berechnung des maximalen Bauraums (V2) . . . . . . . . . . 174

9.3.3 Integra on weiterer Bauteilinforma onen (V3) . . . . . . . 176

9.3.4 Modulbildung (V4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

9.3.5 Datenvalidierung (V5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

9.4 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse . . . . . . . . . . . 183

10 Zusammenfassung und Fazit 186

10.1 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

10.2 Beantwortung der Forschungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

10.3 Fazit und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

I Inhaltsverzeichnis V

Literaturverzeichnis 199

Glossar 221

Anhang 225

II Abbildungsverzeichnis

1.1 Struktur dieser Arbeit nach DRM (in Anlehnung an [Blessing undChakrabar 2009]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.1 Vergleich des Kabelbaums verschiedener Baureihen vonMercedes-Benz (in Anlehnung an [Bauer 2012], [Docter 2015]) . . . . . . . . 11

2.2 Beispielha e Verteilung verschiedener Leitungen (Rot: Energie-bereitstellung, Blau: Masserückführung, Schwarz: Signalübertra-gung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3 Bild eines realen Leitungssatzes [DP 2017] . . . . . . . . . . . . . 152.4 Verlegebereiche von KSL- und NON-KSL-Umfängen . . . . . . . . 162.5 Prozessschri e bei der Fer gung undMontage eines Kabelbaums

(in Anlehnung an [Aguirre u. a. 1997]) . . . . . . . . . . . . . . . 182.6 UnterschiedlicheVerfahren für die Kabelbaum-Vormontage (in An-

lehnung an [Aguirre u. a. 1997]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.7 Herausforderungen bei der Kabelbaumentwicklung . . . . . . . . 242.8 Allgemeiner Kabelbaum-Entwicklungsprozess . . . . . . . . . . . 252.9 Gesamtübersicht VOBES [Siebel 2015] . . . . . . . . . . . . . . . 272.10 VOBESPLUS Toolke e [Kyriazis 2013] . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.11 Abstrakter Entwicklungsprozess bei Mercedes-Benz Cars . . . . . 282.12 Toolke e der Leitungssatz-Entwicklung bei Mercedes-Benz Cars . 29

3.1 Prozessdarstellung von Master-Zeichnungen im Leitungssatz . . . 353.2 Einordnungder 3D-Master-Methodik imSpannungsfeldMBD,MBE,

KBE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373.3 Au eilung des Produktmodells in Prozess- und Beglei ormat (in

Anlehnung an [Sindermann 2014]) . . . . . . . . . . . . . . . . . 443.4 Vergleich verschiedener 3D-Visualisierungsformate . . . . . . . . 463.5 Strukturierungsmethoden für Produkte und Komponenten (ange-

lehnt an [Vielhaber u. a. 2004]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543.6 Gruppierung der einzelnen Bauteilbeschreibungen auf Basis von

KBL 2.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623.7 Leitungssatz-Bauteile und ihre Elementarbeschreibungen . . . . . 63

II Abbildungsverzeichnis VII

3.8 Datengrundlage und Elementarbeschreibung im LIC . . . . . . . . 643.9 Bauteilzuordnung im Informa onscluster (Ausschni ) . . . . . . . 653.10 Kategorisierung der Bauteile im Leitungssatz . . . . . . . . . . . . 663.11 Kategorisierung der Informa onen der Gruppe Logik . . . . . . . 683.12 Kategorisierung der Informa onen der Gruppe Konfigura on . . . 693.13 Kategorisierung der Informa onen der Gruppe Zusammenbau . . 703.14 Analyse der Datenverteilung in den Systemen anhand des LIC . . . 71

4.1 Bausteine des 3D-Master-Konzeptes für den Leitungssatz . . . . . 764.2 Zielprozess des 3D-Master-Leitungssatzes . . . . . . . . . . . . . 774.3 Notwendiger Datenfluss zwischen des Systemen im 3D-Master-

Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

5.1 Elementarinforma onen der Datenbank . . . . . . . . . . . . . . 805.2 Elementarinforma onen des Schaltplans . . . . . . . . . . . . . . 825.3 Elementarinforma onen der Modularisierung . . . . . . . . . . . 835.4 Bauraummodell eines Leitungssatzes . . . . . . . . . . . . . . . . 855.5 Elementarinforma onen des Bauraummodells . . . . . . . . . . . 865.6 Darstellung verschiedener Sichten eines Bauraummodells . . . . . 895.7 Ausschni des befüllten Leitungssatz-Informa onsclusters . . . . 905.8 Modellierungsarten zur Defini on des Masterumfanges . . . . . . 915.9 Überblick über die verschiedenen Modellbeziehungen . . . . . . 935.10 Modellbeziehungen Teilmodell-zu-Teilmodell . . . . . . . . . . . 945.11 Modellbeziehungen Teilmodell-zu-Master . . . . . . . . . . . . . 955.12 Übersicht der Prozessschri e des 3D-Master-Leitungssatzes . . . 965.13 Ausgangs-Datenfluss zur Aktualisierung der Bauraummodelle . . . 1005.14 Ermi lung der Anschlagteile durch Datenbank-Anbindung . . . . 1025.15 Anreicherung des 3D-Masters mit Bauteilinforma onen . . . . . . 1045.16 Visualisierung darstellungswürdiger Dateninhalte . . . . . . . . . 1065.17 Finales Leitungssatz-Informa onscluster mit Umsetzungsschri en 1095.18 Ausgangsdatensatz des 3D-Master-Modells für den Leitungssatz . 112

6.1 Abstraktes Netz mit Knoten, Kanten und Gewichten . . . . . . . . 1146.2 Minimalkonfigura on einer Netzliste . . . . . . . . . . . . . . . . 116

VIII II Abbildungsverzeichnis

6.3 Netzliste mit erweitertem Umfang . . . . . . . . . . . . . . . . . 1176.4 Übersicht über verschiedene Topologiestrukturen im Automobil . 1186.5 Prozessdarstellung Einzeladerrou ng . . . . . . . . . . . . . . . . 1206.6 Übersicht über verschiedene Formeln zur Berechnung runder Bün-

delquerschni e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1226.7 Einflussfaktoren auf die Querschni sberechnung runder Bündel . 1236.8 Bewertungsmatrix zur Sensi vitätsanalyse der Bündelberechnung 1246.9 Formel zur Querschni sberechnung runder Bündel . . . . . . . . 1256.10 Ableitung zur Berechnung ellip scher Bündelquerschni e und re-

sul erender Mindestabmaße des Kabelkanals . . . . . . . . . . . 1266.11 Systemansicht des par ell gewichteten MaxSAT-Problems am An-

wendungsfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1316.12 Übersicht über den Ansatz zur Berechnung des maximalen Bau-

raumbedarfes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1336.13 Darstellung der notwendigen Eingangsparameter zur Modulbildung1356.14 Ablaufplan der Modulzuweisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

7.1 Qualitätsabsicherungsprozess im 3D-Master-Ansatz . . . . . . . . 1417.2 Grundprozess einer Langzeitarchivierung . . . . . . . . . . . . . . 1487.3 Prozess der Langzeitarchivierung mit JT-Daten (in Anlehnung an

[Trinkel u. a. 2015]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1497.4 Entwicklung des Kernmodells für die LZA Leitungssatz . . . . . . . 1527.5 Langzeitarchivierungsprozess für den 3D-Master-Leitungssatz . . . 1537.6 Ablauf einesÄnderungsdurchlaufes im Leitungssatz (in Anlehnung

an [PDM4VES 2017]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1557.7 Quan ta ve Auswertung der Änderungen im Leitungssatzumfeld

MBC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1567.8 Qualita ve Auswertung der Änderungen im Leitungssatzumfeld

MBC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1577.9 Prozessentwurf eines durchgängigen Änderungsmanagements . . 158

8.1 Resul erende Toolke e des 3D-Master-Leitungssatzes . . . . . . 160

9.1 Toollandscha der Validierung bei MBC . . . . . . . . . . . . . . 168

II Abbildungsverzeichnis IX

9.2 Übersicht über das Validierungsobjekt der ausgewählten Baureihe 1709.3 Übersicht der Validierungsschri e im 3D-Master-Ansatz . . . . . . 1719.4 Extrak on der Topologieinforma onen am Beispiel einer Spline . 1739.5 Erstellung der relevanten Netzlisteninforma onen . . . . . . . . . 1739.6 Erzeugung der logisch-geometrischen Bündelinforma onen . . . 1749.7 BerechnungdesmaximalenBauraumbedarfs des Validierungs-Lei-

tungssatzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1759.8 Anpassung des Bauraumbedarfs in den Bauraummodellen . . . . 1769.9 Anschlagteilermi lung an einem Kontaktgehäuse . . . . . . . . . 1779.10 Stammdaten-Zuweisung an die Bauteilinstanzen . . . . . . . . . . 1789.11 Modulbildung am Beispiel eines Kontaktgehäuses . . . . . . . . . 1789.12 Stücklistenvergleich am Beispiel des Moduls V31 . . . . . . . . . 1799.13 Überblick über das Ergebnis der Gül gkeisprüfungen . . . . . . . 181

III Abkürzungsverzeichnis

AP Applica on Protocol

BREP Boundary Representa on

CAD Computer Aided Design

COC Cockpit

DMU Digital Mock-Up

ELA Einzeladerdichtung

EMV Elektromagne sche Verträglichkeit

GPS Global Posi oning System

GUID Globally Unique Iden fier

HCV Harness Container for Viewing

HV Hochvolt

ID Iden fier

JT Jupiter Tessella on

KBE Knowledge-Based Engineering

KBL Kabelbaumliste

KSL kundenspezifischer Leitungssatz

LIC Leitungssatz-Informa onscluster

LOTAR Long Term Archiving and Retrieval

LZA Langzeitarchivierung

MBC Mercedes-Benz Cars

MBD Model-Based Defini on

MR Motorraum

III Abkürzungsverzeichnis XI

NON-KSL nicht kundenspezifischer Leitungssatz

PDM Produktdatenmanagement

PMI Product Manufacturing Informa on

PÜF Produktübersichtsformel

RBA Rahmenbodenanlage

SA Sonderaussta ung

SASIG Strategic Automo ve Product Data Standards Industry Group

STEP Standard for the Exchange of Product Model Data

SVG Scalable Vector Graphics

TIFF Tagged Image File Format

VDA Verband der Deutschen Automobilindustrie

VEC Vehicle Electrical Container

VOBES Volkswagen-Bordnetz-Entwicklungssystem

XML Extensible Markup Language

3dHCV 3D Harness Container for Viewing

1 Einleitung

Kapitel 1 liefert eine kurze Einführung in das Spannungsfeld der Herausforderun-gen im heu gen Entwicklungsprozess moderner Automobile, aus dem die Mo-va on und Ziele dieser Disserta on abgeleitet werden. Nach einem Überblick

über die Methode und Struktur der Arbeit folgen wesentliche Defini onen, wel-che zum Verständnis der folgenden Kapitel notwendig sind.

1.1 Mo va on

„Nichts ist so beständig wie der Wandel“ – so meinte es vermutlich bereits dergriechische Philosoph Heraklit von Ephesus um 500 v. Chr., dem dieses Zitat zu-geschriebenwird. Auch heute hat diese Aussageweiterhin Bestand. Die Industrie,insbesondere die Automobilindustrie, ist seit Jahren einem beständigen Wandelausgesetzt. Neben der klassischen Domäne eines Fahrzeugherstellers muss sieden immer schneller wandelnden Anforderungen der Gesellscha entgegentre-ten. Gefragt ist nicht mehr nur der Verkauf eines einfachen Fahrzeuges mit demder Kunde von A nach B kommt – immer stärker scheint der Wunsch nach ei-nem umfassenden Mobilitätsangebot, am besten gemeinsam mit anderen ge-nutzt, umweltverträglich, elektrisch, effizient und voll vernetzt. Namha e Auto-mobilhersteller reagieren auf dieseMarktanforderungen. So fasstMercedes-Benzseine strategischen Zukun sfelder unter dem Begriff „CASE“ zusammen: „Con-nected, Autonomous, Shared & Service und Electric Drive“ [o.V. 2016a].Nicht nur als Folge des Diesel-Skandals um manipulierte Abgaswerte werden ge-setzliche Rahmenbedingungen weiter verschär . Die Umstellung der relevantenPrüfzyklen vom Labor-Zyklus zu realen Testbedingungen auf der Straße erfordernumso mehr eine detaillierte Aus- und Vorhersage aller relevanten Fahrzeugda-ten wie Gewicht, Verbrauch und Emissionen. Immer strengere Vorgaben hinsicht-lich Verbrauchs- und Abgaswerten führen zu immer komplexeren Fahrzeugen mitneuen Sensoren, Aktoren und Steuergeräten. Gerade der Diesel-Skandal hat da-bei den Druck auf die Automobilhersteller nochmals deutlich erhöht. Gleichzei-g muss den weiter steigenden Kundenerwartungen in Bezug auf Sicherheit und

Komfort Rechnung getragen werden. Das Auto soll nicht nur noch reines Trans-portmi el sein, der Kunde möchte dabei unterhalten werden, Emails bearbeiten,

2 1.1. Mo va on

über die Neuigkeiten der Welt informiert werden, im Stau die Kontrolle des Fahr-zeuges an den Fahrzeugcomputer übergeben oder auf kurvigen Strecken auchselbst sportlich ins Geschehen eingreifen. Der Weg zum autonomen Fahren, dasheutzutage in aller Munde ist, bringt dabei weitere Erfordernisse und Herausfor-derungen mit sich: relevante Fahrfunk onen müssen redundant ausgelegt undentsprechend redundant elektrisch angeschlossen werden. Die Folge ist eine zu-nehmende Vernetzung der Fahrzeuge, der Bedarf an Signal-, Energie- und Mas-seleitungen im Automobil steigt rapide. Um jüngere oder neue Käufergruppenanzusprechen, wandelt sich dabei auch ste g das Design eines Fahrzeugs, jedochgeht dies nicht unbedingtmit einemgrößeren Platzangebot für Komponenten undLeitungen einher.Der Automarkt wird immer globaler, neue Baureihen werden nicht mehr nur fürund auf einem Kon nent gebaut, sondern weltweit auf allen Kon nenten lokalgefer gt, teilweise in mehreren Werken parallel. Neben den globalen Entwick-lungszentren finden auch direkt lokal in den Zielmärkten zunehmend dezentraleEntwicklungstä gkeiten sta . Zahlreiche neue Derivate ergänzen die Produktpa-le e der großen Automobilhersteller, dem Kunden soll ein breites Angebot anindividueller Mobilität zur Verfügung gestellt werden. Um we bewerbsfähig zubleiben, werden Entwicklungszeiten verstärkt verkürzt und Kosteneinsparungs-maßnahmen gesucht und umgesetzt. Die Entwicklungsabteilungen müssen kurz-fris g auf die Anforderungen des Marktes reagieren können. Techniktrends müs-sen in kurzer Zeit in die eventuell fast abgeschlossene Entwicklung eines Fahrzeugsintegriert werden.Parallel schreitet die Digitalisierung der Gesellscha voran – auch in der Industriewerden großeDigitalisierungsoffensiven ausgerufen. SchlagwortewieDigitale Fa-brik, Industrie 4.0, Digital Twin und Digitale Transforma on machen die Runde.Interne Prozesse werden auf den Prüfstand gestellt, hinterfragt und op miert.Auch auf die Leitungssatz-Entwicklung hat dieser Wandel einen großen Einfluss.Die steigende Anzahl an umzusetzenden Änderungen in einer nur kurzen zur Ver-fügung stehenden Zeitspanneerhöht das Risiko von Fehlern unddamit vonKosten-und Zeitverzug. Durch parallele Ak vitäten in der 2D- und 3D-Systemwelt schlei-chen sich Diskrepanzen und Fehler in die Daten ein. Gleichzei g wird die Zahl anphysikalischen Prototypen dras sch reduziert und durch virtuelle Prototypen er-

1.2. Ziele dieser Arbeit 3

setzt – die virtuelle Absicherung erfordert schnellere und genauere Angaben überdie verbauten Einzelteile der Baugruppen. Die Umstellung auf einen 3D-basiertenEntwicklungsprozess, bei demalleDatendirekt am integrierten 3D-Produktmodellabru ar und verfügbar sind, scheint dabei die rich ge Strategie zu sein. Nebendem eigentlichen Einführungs- und Umstellungsszenario und den organisatori-schen Anpassungen in der Praxis erfordert eine solche Strategie ein umfassen-des Konzept, welches die einzelnen Bestandteile eines sogenannten 3D-Master-Leitungssatzes erörtert, beleuchtet und definiert.

1.2 Ziele dieser Arbeit

Diese Disserta on steht unter dem Titel 3D-Master-Leitungssatz – Konzept zurEntwicklung von Leitungssätzen als 3D-Master in einem realis schen, vollstän-digen DMU-Modell. Ziel des Konzeptes ist dabei ein intelligentes 3D-Modell zugenerieren, das den gesamten Leitungssatz als digitales Produkt beschreibt unddessen Inhalte datennutzerspezifisch visualisieren kann, alle Freigabe- und Doku-menta onsanforderungen erfüllt und auf automa sierte Methoden zurückgrei .Grundbestandteil eines jeden Konzeptes ist in Anlehnung an [Burr u. a. 2007] dieIntegra on von Daten, Prozessen,Methoden und Tools. Daten bezeichnen hierbeijegliche Art von Informa onen, die im Entwicklungsprozess des Kabelbaums ge-nutzt werden. Prozesse repräsen eren jedwede sich beeinflussende Tä gkeitenoder Vorgänge zwischen definierten Systemgrenzen. Methoden sind Bestandteilevon Prozessen und stehen für Handlungsweisen, standardisierte Vorgehenswei-sen und Verfahren. Tools leisten unterstützende Wirkung und helfen Daten mitHilfe definierter Methoden innerhalb eines Prozessschri es zu verarbeiten undzu nutzen.Die übergeordneten Fragestellungen dieser Arbeit können daher wie folgt defi-niert werden:

• F1: Welche Daten werden für einen 3D-Master-Leitungssatz benö gt?

• F2: Welche Methodenbausteine sind zur Entwicklung eines 3D-Master-Lei-tungssatz-Modells notwendig?

• F3: Auf welche begleitenden Prozesse in der derzei gen Entwicklung des Lei-tungssatzes hat eine Umstellung auf den 3D-Master den größten Einfluss?

4 1.3. Methode und Struktur der Arbeit

• F4: Welche Anforderungen ergeben sich aus dem Konzept des 3D-Master-Leitungssatzes an eine mögliche Tool-Implemen erung?

1.3 Methode und Struktur der Arbeit

Die Vorgehensweise in dieser Arbeit ist an die von [Blessing und Chakrabar 2009]vorgeschlageneMethodik „DesignResearchMethodology (DRM)“ angelehnt. Nach[Blessing und Chakrabar 2009] sollte sich das Vorgehen in vier Teile gliedern: Inder ersten Phase, der „Research Clarifica on“, wird die Thema k eingeordnet undder Fokus des Forschungsvorhabens herausgearbeitet. In der darauf folgenden„Descrip ve Study I“ sollen der Stand der Technik durch die Analyse bestehenderAnsätze sowie das Aufzeigen eines Handlungsbedarfs integriert sein. Auf Grundla-ge dieser Betrachtung soll darauf in der „Prescrip ve Study“ ein Ansatz oder eineMethodik erarbeitet werden, welche die aufgezeigten Defizite adressiert. In derletzten Phase, der sogenannten „Descrip ve Study II“, erfolgt die abschließendeValidierung, in der die entwickelte Methodik auf ihre Wirksamkeit und Tauglich-keit überprü wird sowie mögliche offene Poten ale des erarbeiteten Konzeptesaufgezeigt werden.

Die Gliederung der vorliegenden Arbeit orien ert sich entsprechend an dieserMethodik (siehe Abbildung 1.1): Dieses Einleitungskapitel hat zur Research Cla-rifica on bereits die Mo va on und Ziele dieser Arbeit beschrieben und wird mitder Defini on und Klärung wich ger Begriffe des betrachteten Themenfeldes be-endet. Es folgt in Kapitel 2 als Beginn der Descrip ve Study I die Erläuterung desStands der Technik zur Technologie durch eine Einführung in das Themenfeld desLeitungssatzes mit zahlreichen Hintergrundinforma onen zu Architekturen, Auf-bau und Fer gung sowie die Erläuterung des Leitungssatz-Entwicklungsprozesses,welcher zu Beginn allgemein und im Anschluss anhand zweier Beispiele erklärtwird. In Kapitel 3 werden dann die wesentlichen Grundlagen der Literatur zurMethodik und den verwendeten Daten vorgestellt. Dazu wird zunächst der Standder Technik zu 2D-Zeichnungen im Entwicklungsprozess und anschließend der 3D-Master-Methodik aufgezeigt. Daran schließt sich eine kurze Einführung in das so-genannte Assembly-oriented Design sowie eine Datenanalyse auf Grundlage derim Leitungssatz genutzten Datenformate und den daraus abgeleiteten notwendi-gen Informa onen zur Produktbeschreibung eines Leitungssatzes an. Dabei wird

1.3. Methode und Struktur der Arbeit 5

Abbildung 1.1: Struktur dieser Arbeit nach DRM (in Anlehnung an [Blessing und Chakrabar2009])

als Datenmodell und Grundlage für alle weiteren Ausführungen ein Leitungssatz-Informa onscluster aufgebaut. Anhand der im Stand der Technik zusammenge-tragenen Informa onen bildet Kapitel 4 den Übergang von der Descrip ve Study Izur Prescrip ve Study. Hierzu zeigt es zuerst die Defizite des derzei gen Prozessesauf und entwickelt anhand der präzisierten Forschungsfragen den Zielprozess fürdas Konzept des 3D-Master-Leitungssatzes. Kapitel 5 bildet den eigentlichen Kerndieser Arbeit und stellt den Modellierungsansatz für den 3D-Master-Leitungssatzvor. Hierzu werden zunächst notwendige Eingangsparameter beleuchtet und an-schließend das 3D-Master-Modell mit den integrierten Prozessschri en vorge-stellt. Das Kapitel schließt mit der Defini on der Ausgangsparameter. Im sich an-schließendenKapitel 6werdendrei ausgewählteMethodenbausteine (Einzelader-rou ng, Konfigura onsermi lung, Modulbildung), auf welche im Modellierungs-

6 1.4. Defini onen

ansatz zurückgegriffen wird, im Detail vorgestellt. Es folgt eine kurze Betrachtungbegleitender Prozessewie des Qualitätsabsicherungsprozesses der Produktdaten,der Langzeitarchivierung und des Änderungsmanagements in Kapitel 7. Bei bei-den zuletzt genannten Kapitelnwird teilweise auf begleitende thema sche Litera-tur zurückgegriffen, welche nicht im Stand der Technik enthalten ist.Mit Hilfe allerdefinierten Eigenscha enwerden imAnschluss beispielha e Tool-Anforderungenan die verschiedenen beteiligten Systeme abgeleitet (Kapitel 8). Auf diesen Ab-schluss der Prescrip ve Study folgt die Descrip ve Study II: Anhand einer umfas-senden Validierung in Kapitel 9 wird der definierteModellierungsansatz an einemausgewählten Beispiel eines realen Leitungssatzes beurteilt. Das anschließendeKapitel 10 aggregiert als Zusammenfassung und Fazit wesentliche Inhalte und Er-gebnisse dieser Arbeit und gibt einen Ausblick auf weitere Poten ale und Folge-ansätze aus den gewonnenen Erkenntnissen.

1.4 Defini onen

In diesem Abschni werden die wesentlichen Begriffe, die für das Verständnis derweiteren Ausführungen notwendig sind, eingeführt und definiert. Hierzu sind dieBegriffe alphabe sch sor ert. Weitere Defini onen finden sich im Glossar (sieheSeite 221).

150%-Darstellung Unter 150%-Darstellung oder 150%-Umfang versteht man laut[Bogner u. a. 1998] „die Gesamtheit aller möglichen, auch der einander ausschlie-ßenden, Verbindungen“.

150%-DMU-Modell Das 150%-DMU-Modell ist dasjenige Modell im Digital Mock-Up, das alle theore schmöglichen Elemente darstellt, auch die, die einander aus-schließen.

3D-Master Der 3D-Master beziehungsweise das 3D-Master-Modell bezeichnendas Modell, das alle vorhandenen Informa onen zur Umsetzung der 3D-Master-Methodik enthält. Das 3D-Master-Konzept signifiziert dabei das Konzept zur Um-stellung von einem zeichnungsbasierten auf einenmodellbasierten Entwicklungs-prozess, also das Konzept zur Einführungder 3D-Master-Methodik. Die 3D-Master-Methodik beschreibt das Vorgehen zur modellbasierten Defini on eines Produk-

1.4. Defini onen 7

tes.

Assembly-oriented Design Mit Assembly-oriented Design wird im Rahmen dieserArbeit der Ansatz analog zu [Vielhaber u. a. 2004] verstanden, nicht nur das reinzusammenbauorien erte Produktdesign zu betrachten, sondern darüber hinausdie „zielgerichtete, konsistente Fokussierung [...] des Produktentstehungsprozes-ses [...] auf Zusammenbau-Aspekte“.

Bordnetz Unter Bordnetz wird in dieser Arbeit die komple e Elektrik/Elektronikdes Fahrzeuges verstanden, welche aus Steuergeräten, Aktoren, Sensoren sowiedem verbindenden Kabelbaum besteht.

Digital Mock-Up Das Digital Mock-Up (DMU) ist nach [DIN 199–1] der „virtuelle[...] Zusammenbau von Baugruppen mit Hilfe eines CAD-Systems“.

Eltern- und Kind-Modelle Zur Iden fika on von Vererbungshierarchien in Produkt-strukturen wird im Kontext dieser Arbeit von Eltern- und Kind-Modellen gespro-chen. Mit Kind-Modellen werden dabei Teilmodelle bezeichnet, welche Eigen-scha en,Objekte oderGeometrien voneinemanderen Teilmodell (Eltern-Modell)vererbt bekommen.

Kabelbaum Der Kabelbaum, Kabelsatz oder Leitungssatz ist das zentrale Nerven-bündel des Fahrzeugs. Er ist die Gesamtheit aller vorhandenen Leitungen, die inBündeln zusammengefasst und bandagiert sind. Ein Kabelbaum baut sich in derRegel durch einen Hauptstrang und mehrere kleinere Nebenstränge auf, die ansogenannten Ausbindungen aus dem Hauptstrang austreten [Aguirre u. a. 1997].[Glaas 1992] bezeichnet ihn als „vormon erte elektrische Baugruppe [...], de-ren Aufgabe [...] die signaltechnische oder energe sche Verbindung räumlich ge-trennter elektrischer Bauteile [ist]“.

kundenspezifischer Leitungssatz Der kundenspezifische Leitungssatz (KSL) / kunden-spezifische Kabelbaum (KSK) bezeichnet den für den spezifischen Kunden mit sei-nem spezifischen Fahrzeug und seinen spezifischen Sonderaussta ungswünschengefer gten Kabelbaum [Bortolazzi u. a. 2004]. Somit deckt jeder kundenspezifi-sche Leitungssatz „genau die Aussta ung des Fahrzeugs ab, die der jeweilige Kun-de bestellt hat“ [Kellermann u. a. 2008].

8 1.4. Defini onen

Modularisierung Unter Modularisierung versteht man die Defini on von einzel-nen Modulen, die zusammenfassbare Bauteilumfänge in sinnvoller Weise kombi-nieren [Schneider 1998].

PMI Product Manufacturing Informa on (PMI) werden einem CAD-Modell imRahmen der 3D-Master-Methodik hinzugefügt, um Fer gungsinforma onen undandereMetadaten zu transpor eren und visuell darzustellen. Sie werden im CAD-Umfeld genutzt, um Oberflächenmerkmale, Prozess- und Materialinforma onenund insbesondere Toleranzen und Schweißsymbole in CAD-Modellen zu hinterle-gen. [Feeney u. a. 2015]

Rou ng Unter Rou ng wird in dieser Arbeit analog zu [o.V. 2009] das „Mappingdes Schaltplans auf die Geometrie“ verstanden. Hierbei wird der Verlauf der Ver-bindungsleitungen nach dem Zusammenführen von logischen Informa onen undtopologischen Informa onen bes mmt.

2 Stand der Technik: Technologie

DieBegriffeKabelbaum, LeitungssatzoderKabelsatz erscheinendenmeistenMen-schen zunächst befremdlich beziehungsweise unbekannt, auch wenn sie täglichAuto fahren. Die Rolle und Aufgabe des Leitungssatzes im Fahrzeug ist nur sel-ten bekannt, da dieser im Regelfall nicht sichtbar im Fahrzeug hinter Abdeckun-gen verbaut ist. Zur Vernetzung aller Sicherheits-, Entertainment- und Komfort-funk onen im Fahrzeug und zur Sicherstellung des Bordnetzes ist ein Kabelbaumnö g, der alle verlegten Leitungen im Fahrzeug zusammenfasst. Er bildet die „In-frastruktur der Automobilelektronik“ [Elgert und O’Brien 2002] und ist durch denhohen Anteil an manueller Arbeit sowie auf Grund der metallischen Grundwerk-stoffe eine der teuersten Einzelkomponenten im Gesam ahrzeug. Aus diesemGrund führt dieses Kapitel 2 in das Umfeld des Kabelbaums ein und beleuch-tet zunächst den Stand der Technik aus technologischer Sicht zum Produkt Lei-tungssatz als solches. Im Anschluss widmet sich das Kapitel dem Leitungssatz-Entwicklungsprozess mit seinen Herausforderungen und grenzt das Problemfelddes heu gen Entwicklungsprozesses ein. Diese Eingrenzung ist Grundlage für dieweitere Betrachtung des Stands der Technik zu Methodik und Daten in Kapitel 3.

2.1 Der Kabelbaum als Lebensader des Fahrzeugs

Der Kabelbaum ist zentraler Bestandteil eines jeden Automobils. Dieser Abschnibefasst sich daher mit verschiedenen Grundlagen zum Leitungssatz. Zur besse-ren Einordnung wird zunächst ein Kurzabriss der historischen Entwicklung des Ka-belbaums gegeben, im Anschluss werden einige Daten und Fakten zusammenge-tragen. Es folgt eine kurze Einführung in unterschiedliche Bordnetz-Architektur-ansätze, welche einen großen Einfluss auf den Kabelbaum besitzen, sowie einegrundlegende Beschreibung des Au aus und der Bestandteile eines Leitungssat-zes. Zum Ende des Abschni s werden die technologischen Randbedingungen beiFer gung und Montage sowie Op mierungspoten ale und Trends im Leitungs-satz aufgezeigt.

10 2.1. Der Kabelbaum als Lebensader des Fahrzeugs

2.1.1 Geschichte

Die Anzahl der elektrischen und elektronischen Komponenten im Automobil hatin den letzten Jahren rasant zugenommen. Während zu Beginn des automobi-len Zeitalters allein mechanische Verbindungen den Fahrbetrieb sicherstellten,exis eren heute vollausgesta ete Elektromobile, bei denen sich der Anteil dermechanischen Verbindungen auf die aus Produktha ungsgründen notwendigenreduziert. Den Startpunkt der Elektrifizierung bildete laut [Cankut 2010] die Tat-sache, „dass man für die Zündung des Gasgemisches an einem O omotor Stromfür die Zündkerzen bereitstellen musste“. Die steigenden Anforderungen an Kom-fort und Entertainment von Seiten des Kunden führte dazu, dass vermehrt Lei-tungen im Fahrzeug verlegt wurden. Da sich die Verlegewege der Leitungenmeisthinter Verkleidungen oder im Karosserieblech befinden, werden sie vom Kundennicht wahrgenommen. Dies ha e anfangs zur Folge, dass entsprechende Leitun-gen nicht ausreichend befes gtwurden und durch Vibra onen und KontaktstellenGeräusche verursachten. In der Anfangsphase der Elektrifizierung wurde ein ein-ziger Kabelbaum für alle Aussta ungsvarianten einer Baureihe verwendet, nichtgenutzte Verbindungen wurden mitgeführt, allerdings nicht kontak ert. Dies istsowohl aus Kosten- als auch aus Bauraumsicht heutzutage nicht mehr durchführ-bar. (vgl. [Cankut 2010], [Heurung 2000])

2.1.2 Daten & Fakten

Die Anzahl an enthaltenen Leitungen und das Gewicht eines Kabelbaums im Fahr-zeug ist von vielen Einflussfaktoren abhängig. Zum einen exis eren verschiede-ne Architekturansätze, die im folgenden Abschni detaillierter beschrieben wer-den. Hinzu kommen die Abhängigkeit von der gewählten Aussta ung und diebaureihen- beziehungsweise sogar derivatabhängige Posi onierung der Steuer-geräte und der Ba erie, diemit Leitungen verbundenwerdenmüssen. Zum ande-ren bedingen Querschni und Material der verbindenden Leitungen Unterschie-de in Gewicht, benö gtem Bauraum und Kosten.

[Bracke 2002] spricht von „etwa 1500 Leitungen und hunderte[n] Komponenten“in einem Fahrzeug, [Erich 2007] nennt eine ähnliche Größenordnung mit „600Steckverbindungen, bis zu 1500 Einzelkabeln und einer gesamten Leitungslängevon bis zu 4000 Metern“ sowie einem Gesamtgewicht von „bis zu 60 Kilogramm“.

2.1. Der Kabelbaum als Lebensader des Fahrzeugs 11

Für die Luxuslimousine des VW-Konzerns nennen [Kille u. a. 2002] eine Größen-ordnung von „2000 Leitungen, 450 Steckgehäusen und 3200 m Gesamtlänge“.[Kellermann u. a. 2008] beschreiben die Anzahl der Leitungen für das Oberklasse-Segment von BMWnur für die Karosserie bereitsmit etwa 800 sowie für das Cock-pit mit etwa 350. [Schloms und Lausch 2015] nennen 1600 Leitungen bei einerGesamtleitungslänge von 4000m und einem resul erenden Gewicht von etwa 45Kilogramm. Für typischeMi elklassewagen von heute sind laut [Reinold 2011] et-wa 600 Stecker mit ungefähr vier Kilometer Leitungslänge verbunden. Durch diehier anhand der genannten Beispiele verdeutlichte Menge an Leitungen und Ste-ckern ist der Kabelbaum laut [Kim u. a. 2014] „nach dem Motor [...] heute dasschwerste Einzelsystem eines modernen Pkw“.Eine Analyse des zeitlichen Verlaufes von Kontak erungsanzahl sowie der Anzahlder Leitungen und deren Gesamtlänge am Beispiel verschiedener Baureihen vonMercedes-Benz verdeutlicht das starke Wachstum (siehe Abbildung 2.1).

Abbildung 2.1: Vergleich des Kabelbaums verschiedener Baureihen von Mercedes-Benz (inAnlehnung an [Bauer 2012], [Docter 2015])

Die Einführung von elektrischen Schaltern und Anzeigen (1959), ABS (1978) undAirbag (1981), ESP (1995), PRE-SAFE®-Bremse (2006) und MAGIC BODY CONTROL(2013) sind nur einige der vielen Wachstumstreiber. Die zunehmende Integra onvon Innova onen erfordert Leitungen, Kontak erungen und dementsprechendauch Bauraum. (vgl. [Docter 2015])


DieseWerte liegen im Flugzeugbau noch deutlich höher als im Automobilbereich.Beispielha verweisen [van den Berg u. a. 2013] auf eine Gesamtlänge von 274-530 km Leitungen, je nach Flugzeugtyp. [Zhu u. a. 2011] nennen für den AirbusA380 eine Gesamtzahl von 100.000 Leitungen, die auf insgesamt 530 km etwa40.300 Kontaktgehäuse miteinander verbinden.Generell können Leitungen anhand ihrer Funk on im Fahrzeug in drei verschiede-ne Kategorien eingeteilt werden: Leitungen zur Signalübertragung, Leitungen zurEnergiebereitstellung und Leitungen zur Masserückführung. In Abbildung 2.2 istein Teil der in einem Fahrzeug verbauten Leitungen verschiedenfarbig dargestellt.

Abbildung 2.2: Beispielha e Verteilung verschiedener Leitungen (Rot: Energiebereitstellung,Blau: Masserückführung, Schwarz: Signalübertragung)

Klar erkennbar ist, dass sich das Bordnetz des Fahrzeuges zunehmend in ein „um-fassende[s], feinnervige[s] Gebilde“ [Erich 2007] verwandelt hat. Die Verwendungder Leitungen ist dabei stark von der Topologie abhängig, welche aus der E/E-Architektur abgeleitet wird und im Folgenden kurz dargestellt wird.

2.1.3 E/E-Architekturkonzepte

Um die Vernetzung im Fahrzeug durchzuführen und die verschiedenen Steuerge-räte, die Ba erie sowie Sensoren und Aktoren entsprechend zu verbinden, bedarfes eines Anordnungsprinzips von Elektrik und Elektronik. Diese sogenannte E/E-Architektur wird im Folgenden näher erläutert. Die Beschreibung orien ert sichdabei an [Erich 2007] und [Traub und Streichert 2012].


2.1.3.1 Randbedingungen

Unabhängig von der Auslegung der Architektur müssen alle in diesem Abschnivorgestellten Ansätze verschiedene Randbedingungen erfüllen. So ist es erfor-derlich, Umgebungsbedingungen sowie Auswirkungen wie etwa auf die Elektro-magne sche Verträglichkeit (EMV) und die maximale Leitungslänge zu beachten.Ebenso gilt es, die Sicherheit „im Sinne des Schutzes von Angreifern von außen“sowie die Sicherheit „im Sinne des Schutzes von Personen vor Risiken“ zu gewähr-leisten [Traub und Streichert 2012].

2.1.3.2 E/E-Architekturansätze

Der sogenannte funk onale Ansatz war übliches Gebrauchsmi el in den 1970er-und 1980er-Jahren. Für jede Funk on wird ein eigenes Modul gefer gt. Dies be-deutet, dass „für jede Funk on eine separate Komponente mit ihren Sensorenund Aktoren integriert werden muss“ [Traub und Streichert 2012]. Neue Funk-onen können auf diese Weise pla ormübergreifend als neues Modul zum be-

stehenden Kabelbaumergänztwerden. Jedes Einzelmodul ist somit in seiner Kom-plexität und Dimension gut verwendbar, allerdings ist der Aufwand der Verdrah-tung entsprechend hoch.

Der zentrale Ansatz verringert den Elektronikaufwand durch den Einsatz eineszentralen Rechners (Body-Controller), der die gesamte Steuerung und Regelungübernimmt. Laut [Traub und Streichert 2012] ist dieser Ansatz „typisch für kleineFahrzeuge oder für standardmäßige Funk onsumfänge“. Durch diese Kostenop-mierung steigen allerdings Verdrahtungsaufwand und thermische Anfälligkeit.

Der Ausbau neuer Varianten (Skalierbarkeit) ist mit dem zentralen Ansatz nur un-flexibel zu handhaben.

Im zonenbezogenen Ansatz orien ert sich die Verkabelung an der Montage undverringert so denAufwandder Verdrahtung. Die Elektronik einer bes mmten Funk-onalität des Fahrzeugs wird durch eine definierte Zone (Baugruppe) ausgeführt.

Die Verbindung über standardisierte Trennstellen ermöglicht die Au eilung desFahrzeugs inwesentlicheModule. Die Flexibilität der Anordnung führt zur leichtenErweiterungsmöglichkeit, getrennter Produzierbarkeit und niedrigem Bauraum-bedarf, macht allerdings das Management von Energie und Netzwerkfunk onennotwendig.


Beim verteilten Ansatz wird der Funk onsumfang für die verschiedenen Bauräu-me jeweils auf mehrere Module verteilt. [Traub und Streichert 2012] sprechenhier von einem „Master-Slave-Konzept“, bei dem ein Zentralsteuergerät (Mas-ter) je Bauraum seine untergeordneten Komponenten (Slaves) kontrolliert. Ana-log zum zonenbezogenen Ansatz bedingt dies ein ausgeklügeltes Energie- undNetzwerkmanagement, führt allerdings dazu, dass die Einzelmodule genügendkomprimiert ausgelegt sind.In den Automobilen der heu gen Zeit findet sich eine Kombina on verschiede-ner Ansätze wieder. So werden beispielsweise Funk onalitäten trotz zonenbe-zogenem Architekturansatz von Einzel- auf Zentralsteuergeräte verlagert, um dieKomplexität imHauptnetzwerk zu verringern [Mencher u. a. 2011]. Durch die Auf-teilung der Funk onen in verschiedene Bereiche (Telema k/Infotainment, Fah-rerassistenz/Fahrwerk, Antriebsstrang, Innenraum) ist ein zentrales Gateway zurVerbindung notwendig. Während der Fokus im Innenraum meist auf einem ver-teilten Ansatzmit zwei Zentralsteuergeräten (vorne und hinten) liegt, wird für ein-zelne Baugruppen wie Türen und Sitze der zonenbezogene Ansatz genutzt.Die aktuelle Forschung geht über die reine Fokussierung der bekannten Architek-turansätze hinaus und versucht Ansätze der Bionik in die E/E-Fahrzeugarchitekturzu übernehmen (vgl. u.a. [Langhoff und Ernst 2014]).

2.1.3.3 Bewertungsmetriken

Jeder der beschriebenen Ansätze weist verschiedene Vor- und Nachteile auf. Umdiese zu evaluieren, exis eren verschiedene Bewertungsmetriken wie beispiels-weise die Kosten des Gesamtsystems, das Gewicht des Gesamtsystems oder dieaus dem Ansatz resul erenden Querschni e der Leitungssatzbündel, die je nachBaureihe oder Derivat gewählt werden. Ebenso können die Anzahl der benö gtenund verbauten Steuergeräte sowie die damit verbundene Kommunika onslast alsBewertungskriterium herangezogen werden. [Traub und Streichert 2012]

2.1.4 Au au eines Kabelbaums

Bevor imnachfolgendenAbschni auf die Fer gung und dieMontage eines Kabel-baums eingegangen wird, folgt zunächst die Beschreibung des allgemeinen Auf-baus eines Kabelbaums sowie die Erläuterung des Unterschiedes zwischen einemStufenleitungssatz und einem kundenspezifischen Kabelbaum.


Jeder Leitungssatz besteht aus einem oder mehreren Segmenten und Anbautei-len (vergleiche Abbildung 2.3). Als Anbauteile gelten Kontaktgehäuse, Kabelschu-he, Sicherungsdosen, Sicherungen und andere elektrische Elemente, die wieder-um spezifische Eigenscha enmit sich bringen. In einemKontaktgehäuse befindensich eine odermehrere Kammern. Innerhalb der Kammerwird durch Kontakte, dieauf den Leitungsenden aufgebracht sind, die elektrische Verbindung hergestellt.Zusätzlich exis ert bei Kontaktgehäusenmit Dich gkeitsanforderungen entwedereine Einzeladerabdichtung oder ein sogenannter Blindstopfen, die Kontakte be-ziehungsweise unbelegte Kammern vor Umgebungseinflüssen schützen.

Abbildung 2.3: Bild eines realen Leitungssatzes [DP 2017]

Leitungssatzsegmentewerdendurch Leitungen, Leitungsschutz- undBefes gungs-elemente gebildet. Leitungenwiederum können in Einzelleitungen und Sonderlei-tungen unterteilt werden, wobei Sonderleitungen aus einer oder mehreren Ein-zelleitungen aufgebaut sein können. Leitungsschutzelemente sind entweder Ban-dagierungen, wie Isolier- oder Adhäsionsband, oder Schläuche, wie beispielswei-se Schrumpf- oderWellschläuche. Elemente zur Leitungsführung und -befes gungsind Clips, Halter, Kabelbänder, Schellen, Tüllen und Kabelkanäle.Ähnlich zu vielen anderen Gewerken ist auch das Fer gungskonzept des Leitungs-satzes modular aufgebaut, um den Anforderungen der Produk on zu begegnen.In der Automobilindustrie werden zwei Arten von Leitungssätzen anhand der ab-


bildbaren Varianz und ihrer Anwendung unterschieden: Stufenleitungssätze undkundenspezifische Leitungssätze. Kundenspezifische Leitungssätze (KSL) fassen al-le Module eines Verlegebereiches in einem Leitungssatz zusammen und werdennach Kundenwunsch hergestellt. Die Fer gung erfolgt somit als Einzelfer gung(Unikat) beim Leitungssatz-Lieferanten. TypischeVerlegebereiche für KSL-Umfängesind Motorraum (MR), Cockpit (COC) und Rahmen-Boden-Anlage (RBA), da hiereine große Varianz von bis zu 1000Modulen abzudecken ist (siehe Abbildung 2.4).Der typische KSL-Umfang umfasst dabei in der Regel zwischen zehn und 50 Mo-dule und wird über die Fahrzeug-Produk onsnummer gesteuert. Stufenleitungs-sätze werden beim Leitungssatz-Lieferanten in Losgrößen gefer gt und könneneinstufig oder modular aufgebaut sein. Somit ergeben sich je Verlegebereich einoder mehrere Leitungssätze. Durch die Vorrüstung von Funk onen kann die Va-riantenvielfalt reduziert werden. Sie werden vor allem bei einer geringen Anzahlvon Varianten eingesetzt, da sich durch die Losgrößenfer gung Kostenersparnisseergeben. Alle Nicht-KSL-Umfänge (NON-KSL)werden als Stufenleitungssatz ausge-führt.

Abbildung 2.4: Verlegebereiche von KSL- und NON-KSL-Umfängen

Kundenspezifische Leitungssätze ermöglichen das Handling eines hohen Ange-bots an Sonderaussta ungen (SA), also Umfängen, die zusätzlich zur Serien- be-ziehungsweise Basisaussta ung vom Kunden in nahezu beliebiger Kombina onbestellt werden können. Diese durch sogenannte Grundumfangs- beziehungswei-se Basismodule ausgeprägten Varianten bündeln alle Bauteile des Leitungssatzes,


die in einer Serienaussta ung vorhanden sind. Die einzelnen Leitungssatzmodu-le des KSL-Umfangs sind meist keine vollständig funk onsfähigen Kabelbäume.Ohne die Benutzung des KSL-Konzeptes wäre die Varianz und die daraus resul-erende Komplexität im heu gen Produktentstehungsprozess des Leitungssatzes

nicht mehr zu bewäl gen. Stufenleitungssätze erfordern einen geringen Umfangan Sonderaussta ungen und somit eine größere Anzahl vorgegebener Ausstat-tungspakete. Die so definierten Varianten sind jedoch autark vollständig funk -onsfähig. (vgl. [Bortolazzi u. a. 2004], [Kille u. a. 2002], [Kyriazis 2013], [Schneider1998], [Traub und Streichert 2012])Der Vorgang zur Defini on der modularen Strukturierung der verschiedenen Lei-tungssätze in einzelne Module wird Modularisierung genannt. Neben der Auf-gliederung in die verschiedenen Verlegebereiche auf Grund des modularen Fer -gungskonzeptes der Produk on ist das Angebot der oben genannten kundenspe-zifischen Leitungssätze wesentlicher Variantentreiber. Zusätzlich zu dieser funk-onalenVarianz haben auch vertriebs- oder fer gungstechnische sowiewirtscha -

liche Gründe einen Einfluss auf die Modularisierung, gleichzei g fließen die stei-gende Anzahl anMotorisierungen, Au au- und Ländervariantenmul plika vmitein. Laut [Docter 2015] hat sich die Anzahl der Module der Mi elklasse innerhalbvon 15 Jahren mehr als verfünffacht, [Glaas 1992] ha e dies bereits 1992 pro-gnos ziert.Weitere Details zur Ver efung in den Au au und die einzelnen Bestandteile desLeitungssatzes können [Abel u. a. 2016] entnommen werden.

2.1.5 Fer gung & Montage

Nach der grundlegenden Einführung in den Kabelbaum eines Fahrzeugs wird derFokus im folgenden Abschni auf die Fer gung und Montage eines Fahrzeugka-belbaums gelegt. Hierzu werden zunächst Herausforderungen erörtert, bevor imAnschluss die einzelnen Prozessschri e der Fer gung kurz dargestellt werden.

2.1.5.1 Herausforderungen

Die Fer gung eines automobilen Kabelbaums ist bis heute eines der am wenigs-ten automa sierten Fer gungsverfahren der Industrie. Durch die vielfäl gen An-forderungen und die große Varianz an Kontaktgehäusen, Kontakten und Leitun-gen sowie den Variantenreichtum möglicher kundenspezifischer Kombina onen


ist eine durchgehend automa sierte Fer gung und Montage bis heute nicht voll-ständig durchführbar. Als Grundproblem gelten die physikalischen Eigenscha envon Leitungen, da sie als biegeschlaffe Komponenten nicht gänzlich eingespanntwerden können. So bedingen neben der Lu feuch gkeit sowohl die Temperaturder Umgebung als auch der Leitung die Posi on des Leitungsendes und erschwe-ren damit das automa sierte Handling. Die meisten Ansätze zur Automa sierungder Leitungsmontage in der Automobilindustrie beruhen lediglich auf dem Ab-greifen einer einzelnen Leitung, die im Anschluss auf demNagelbre verlegt wird.Durch die Individualität bei fahrzeugspezifischen Kabelbäumen ist der Wert desgesamten Leitungssatzes durch Materialkosten, Fer gungskosten, Entwicklungs-aufwand und Know-How heutzutage mit dem Wert der Rohkarosse vergleichbarund bildet damit die zwei euerste Komponente im gesamten Fahrzeug. Eine wei-tere Folge der fahrzeugspezifischen Leitungssätze sind lange Lieferzeiten und hier-durch ein aufwändiges Qualitätsmanagement. (vgl. [Aguirre u. a. 1997], [Cankut2010], [Cankut 2011], [Corban 2012], [Lo er und Wiendahl 2006])

2.1.5.2 Prozessschri e

Bei der Fer gung und Montage können drei Prozessschri e unterschieden wer-den (siehe Abbildung 2.5), die im Folgenden kurz erläutert werden. Die Beschrei-bung orien ert sich dabei – sofern nicht anders angegeben – an [Aguirre u. a.1997].

Abbildung 2.5: Prozessschri e bei der Fer gung und Montage eines Kabelbaums (in Anlehnungan [Aguirre u. a. 1997])

Die Konfek onierung und Vormontage des Kabelbaums erfolgt meist bei Zulie-ferern in Niedriglohnländern. Dort werden fast ausschließlich manuell Leitungenzu Kabelbündeln gruppiert und im Anschluss mit Befes gungselementen verse-hen. Hierzu werden die einzelnen Drähte und Kabel zunächst konfek oniert, also


auf die rich gen Längen geschni en und an den Leitungsenden mit Kontaktenelektrisch leitend verbunden. Im Anschluss erfolgt die Verlegung auf einem Na-gelbre , bei dem die verschiedenen Leitungen aussta ungsabhängig kombiniertund mit Bandagierungen, Schläuchen und Befes gungselementen versehen wer-den. Für einen großen Leitungssatz kann dieser Produk onsvorgang über elf Per-sonenstunden in Anspruch nehmen [Cankut 2011].Anhand des Automa sierungsgrades der Konfek onierung und Vormontage kön-nen verschiedene Verfahren unterschieden werden (siehe Abbildung 2.6).

Abbildung 2.6: Unterschiedliche Verfahren für die Kabelbaum-Vormontage (in Anlehnung an[Aguirre u. a. 1997])

Bei der komple manuellen Fer gung erfolgt die gesamte Konfek onierung durcheinzelne Arbeiter, die sich jeweils nur mit einem Kabelbaum befassen und ledig-lich kleine Handwerkzeuge benutzen. Diese Art der Vormontage ist durch den fle-xiblen Einsatz vonArbeiter undWerkzeug für alle Leitungsarten und Komplexitäts-grade einsetzbar. Die halbautoma sche Fer gung dagegen setzt zur Konfek o-nierung Kleingruppen mit halbautoma schen Maschinen ein, der Zusammenbauerfolgt manuell mit Nagelbre ern. Die häufigste Verwendung findet heutzutagejedoch die automa sche Fer gung. Hier werden die Abläng- und Crimpvorgän-ge vollautoma sch an entsprechendenMaschinen durchgeführt. Die Vereinigung


der vorkonfek onierten Leitungen zu einem Kabelbaum findet anschließend aneiner Mehrstufenanlage in Handarbeit sta . Bei nicht-kundenspezifischen Kabel-bäumen mit großem Au ragsvolumen und geringer Komplexität kommt auch dieautoma sierte Fer gung zum Einsatz. Hierbei werden alle Vorgänge durch eineSpezialmaschine durchgeführt. Allerdings wird dieses Verfahren auf Grund seinerhohen Kosten und Inflexibilität nur in speziellen Branchen genutzt.

Nach Fer gstellung der VormontagebeimZuliefererwird der Leitungssatz insMon-tagewerk transpor ert, wo er anschließend im Endprodukt mon ert wird. Hierwird der Leitungssatz in mehreren kleinen Arbeitsschri en an den vorgesehe-nen Stellen durch Clips oder andere Halter befes gt. Bei Fahrzeugen der Mi el-und Oberklasse kann allein dieser Montagevorgang bereits einen Linienabschnimit fast zwanzig Arbeitssta onen in Anspruch nehmen. (vgl. [Enriquez Dias u. a.2012], [Paffenholz 2009])

Um die sichere und zuverlässige Funk onsweise des gesamten Kabelbaums unddamit des Bordnetzes zu gewährleisten, werden die Verbindungen sowohl beimZulieferer als auch im verbauten Zustand im Montagewerk auf ihre Funk on ge-prü . Hierzu werden Standard-Prüfrou nen durchlaufen, die falsche Kontak e-rungen oder Pinnings aufdecken sollen. (vgl. [Lo er und Wiendahl 2006], [Paf-fenholz 2009])

2.1.6 Op mierungspoten ale

Der Leitungssatz in modernen Kra fahrzeugen zählt neben dem Antriebsaggre-gat zur schwersten Komponente. Die zunehmende Komplexität des Bordnetzeswürde das Gesamtgewicht der Verdrahtung ohne entsprechende Op mierungs-maßnahmen steigen lassen. Zentrale Op mierungskriterien bei der Leitungssatz-Entwicklung bilden Gewicht, Kosten und Bauraum, zwischen denen ein Gleichge-wicht herrschen muss. Unterschiedliche Op mierungsansätze für die jeweiligenKriterien werden im Folgenden kurz erläutert.

Maßnahmen zur Gewichtsreduk on finden sich zum einen bei den Materialien.Durch die Wahl alterna ver Isolier- oder Leiterwerkstoffe kann Gewicht einge-spart werden. In vielen Fällen wird heutzutage für Versorgungsleitungen schonAluminium sta des klassischen Kupfers als Leitermaterial eingesetzt. Dies hatden Vorteil, dass neben demGewicht auch dieMaterialkosten sinken, da der Preis


von Aluminium deutlich güns ger als der von Kupfer ist. Um allerdings denselbenStrom übertragen zu können, bedarf es im Vergleich zur Kupferleitung eines grö-ßeren Querschni s. Durch den steigenden Platzbedarf und den notwendigen Ein-satz alterna ver und deutlich aufwendigerer Kontak erungsmöglichkeiten kanndieses Poten al nur in Fällen genutzt werden, in denen genügend Bauraum vor-handen ist und die Risiken undAuswirkungen der raschenOxidierung des Alumini-ums bereinigt werden können. Der Einsatz von Aluminiumleitungen auch für klei-nere Leitungsquerschni e nimmt durch die Entwicklung neuer Kontak erungs-systeme weiter zu. [Piyush u. a. 2015] stellen einen Entscheidungskatalog für diealterna ve Auswahl von Aluminium oder Kupfer bereit. Grundsätzlich gilt, dassbei besserer Lei ähigkeit des Metalls ein kleinerer Leitungsquerschni und da-mit weniger Bauraum notwendig wird. (vgl. [Bauer 2012], [Reinold 2011], [Rin-ortner 2015], [Rudolph und Beuscher 2008], [Scheidhammer und Himmel 2014],[Schloms und Lausch 2015], [Wichmann 2008])DesWeiteren können inmanchen Fällen andere Leitungstypenwie beispielsweiseLichtwellenleiter eingesetztwerden, die zusätzlich eine höhereUnempfindlichkeitgegenüber elektromagne scher Störstrahlung besitzen. Sie haben allerdings denNachteil, dass für ihre Verlegung große Biegeradien nö g sind. (vgl. [Jung 2002],[Scholz 1999])Auch die Überarbeitung der Verlegewege durch die Verwendung einer anderenBordnetzarchitektur, das Zusammenfassen von Funk onen oder die geschicktePlatzierung von Komponenten wie Ba erie und HV-Komponenten, die große Lei-tungsquerschni e bedingen, kann BauraumundGewicht deutlich reduzieren. Ne-ben der möglichst genauen Auslegung von Leitungsquerschni en und Antriebs-strang führt auch das Überdenken der klassischen Übertragungsformen zu einerGewichtsreduk on. So wäre es grundsätzlich denkbar, sta über Leitungen draht-los via Bluetooth oderWLAN zu kommunizieren und Energie beispielsweise induk-v zu übertragen. [Erich 2012], [Weikert 2009]

Die Beobachtung, dass Signalleitungen etwa der Häl e aller verlegten Leitungenentsprechenundnicht für hohe Stromstärkendimensioniertwerdenmüssen, führtimmer mehr zu einer Miniaturisierung. Der Querschni von Signalleitungen wirdzunehmend verringert und liegt aktuell bei Querschni en von 0,13 mm2. Diesspart nicht nur direkt an der Leitung Gewicht und Bauraum ein, sondern führt


auch bei den Kontak erungselementen wie Steckern und Kontakten zu einer Mi-niaturisierung. Hierdurch kann wiederum die Pinzahl an einem Steuergerät er-höht und dadurch eventuell parallel arbeitende Komponenten en allen. Gleich-zei g wird durch den verringerten Querschni die Flexibilität der Einzelleitungerhöht. Der Einsatz kleinster Leitungsquerschni e hat also vor allem bei schwie-rigen Platzverhältnissen sowie hochpoligen Komponenten seine Vorteile, bringtaber durch die Bruchgefahr der kleinen Leitungen neue Anforderungen hinsicht-lich der Verlegung mit sich. (vgl. [Bauer 2012], [Cankut 2011], [Kim u. a. 2014],[Rinortner 2015], [Paour 2011], [Vontavon 2010])

Der benö gte Bauraum wird wie oben genannt auch durch die Bordnetzarchi-tektur und seine Komponenten bes mmt. Durch den Einsatz sogenannter PPTC-Bausteine (selbstrückstellende Sicherungen) als dezentrale Sicherungsblöcke kön-nen Kabelstränge zur zentralen Sicherungsbox en allen. [Paour 2011] sieht beieinem solchen Einsatz „signifikante [...] Einsparungen hinsichtlich Größe, GewichtundKosten sowie zu einer Reduzierungder Anzahl der Anschlüsse, Kontakte, Schal-ter und elektronischen Treiberschaltungen“.

Durch die Erhöhung der Bordnetzspannung lässt sich dieselbe elektrische Leistungbei kleinerer Stromstärke übertragen. Da zur Berechnung des benö gten Leiter-querschni bei gleichem Leiterwiderstand die Stromstärke propor onal einfließt,führt dies automa sch zu einer Reduk on des Leiterquerschni es. Eine Erhöhungder Bordnetzspannung sowie die Einführung zusätzlicher Spannungsebenen führtfolglich sowohl bei Bauraum als auch im Gewicht zu Einsparungen. (vgl. [Erich2012], [Scheidhammer und Himmel 2014], [Weikert 2009])

[Wetzel 2010] sieht in der Überarbeitung der Funk onalität große Möglichkeitender Komplexitätsreduk on. Durch die funk onale Entkopplung sei es möglich, ei-ne addi ve sta einer mul plika ven Varianz zu schaffen und somit die Implika-onen dezentraler Funk onen auf den Hauptleitungssatz zu besei gen.

2.1.7 Trends

Der Ans eg und die Anforderungen von und an elektrischen und elektronischenKomponenten wird auch in Zukun weiter voranschreiten und durch neue For-schungsergebnisse im Bereich der alterna ven Antriebe noch komplexer werden.Verschär e Sicherheitsrichtlinien für hoch- oder vollautoma siertes Fahren, zu-

2.2. Leitungssatz-Entwicklungsprozess 23

nehmende Globalisierung und Kohlenstoffdioxid-Reduk on werden ihren Anteilam Einfluss auf das elektrische Bordnetz und damit auf den Kabelbaum mit sei-nen Querschni en und seinem Gewicht haben. [Erich 2012] prognos ziert einenAns eg des „Anteil[s] von Kabelsatz, Steuergeräten und Ba erien im gesamtenFahrzeuggewicht auf etwa ein Viertel [...] – von etwa sechs Prozent bei aktuellenKra fahrzeugen“.

Die Bordnetzspannung wird in Folge der immer größeren Anzahl an Verbrauchernund der zunehmenden Platzknappheit im Fahrzeug in Zukun deutlich erhöhtwerden. Zusätzlich werden in steigendemMaßeNebenaggregate in das Hochvolt-Netz (HV-Netz) des Fahrzeugs integriert. Die hierdurch erforderlichen Anpassun-gen in allen Bereichen des Leitungssatzes und der Umgebungskomponenten istaktuelles Forschungsgebiet der Automobilkonzerne. So ist ein Wechsel vom der-zei gen Zweispannungsbordnetz (12 V/48 V) in ein Dreispannungsbordnetz (12V/48 V/HV) denkbar. (vgl. [Erich 2012], [Nalbach 2015])

Die Forschung beschä igt sich weiterhinmit der Op mierung der Kabelbaumkon-fek on und sucht nach Möglichkeiten zur Vollautoma sierung der Herstellung.Ansätze hierzu finden sich bei [Cankut 2010], [Cankut 2011] und [Vontavon 2010].

Maßnahmen zur Kostenreduk on und die Verkürzung der Entwicklungszeit fürneue Baureihen undDerivatewerden neue Konzepte für den Entwicklungsprozesserforderlich machen. Weitere Fortschri e im Bereich der Computertechnologiewerden neue Möglichkeiten zur genauen numerischen Vorhersage von Kabelkol-lisionen schaffen, sodass auch komplexe Kabelbäume mit vertretbarem Aufwandso vollständig numerisch untersucht werden können, wie es heute nur bei Proto-typen wie [Goebbels u. a. 2007] möglich ist – und das zu einem Zeitpunkt, zu demnur rein digitale Daten vorhanden sind.

2.2 Leitungssatz-Entwicklungsprozess

Im Folgenden wird nun der Entwicklungsprozess von Kabelbäumen betrachtet.Hierzuwerden zunächst Einflussfaktoren und Herausforderungen an den Entwick-lungsprozess analysiert. Anschließend wird die allgemeine Vorgehensweise be-schrieben, bevor am Ende beispielha e Entwicklungsprozesse erläutert werdenund das Problemfeld in heu gen Entwicklungsprozessen eingegrenzt wird.

24 2.2. Leitungssatz-Entwicklungsprozess

2.2.1 Herausforderungen

Bei der Entwicklung des Fahrzeug-Leitungssatzes muss vielfäl gen Herausforde-rungen begegnet werden (siehe Abbildung 2.7). Dabei muss gleichzei g immerein Op mum zwischen Gewicht, Bauraum und Kosten gefunden werden.

Abbildung 2.7: Herausforderungen bei der Kabelbaumentwicklung

Verlegewege müssen an die Umgebungsanforderungen angepasst werden, die jenach Bauraumunterschiedlich sind.Während imMotorraum vor allem chemischeund thermische Beständigkeit, EMV, Feuch gkeit und Vibra onen zu speziellenAnforderungen führen, muss im Innenraum eine breite Varianz an kundenspezi-fischen Wunschaussta ungen abgedeckt sein. Zudem müssen im Laufe des Pro-duk onszeitraums eintreffende und damit neue elektronische Funk onalitäteneinfach in den bestehenden Strang integrierbar sein. Durch die mögliche Varianzan Aussta ungsmerkmalen, Steuergeräteposi onen und Bordnetzarchitekturensteigt die Komplexität des Gesamtsystems. Darüber hinaus beeinflussen nö geKosteneinsparungen und eine gewünschte Reduzierung der Entwicklungszeit denProzess. Sicherheits- und Umweltaspekte sowie Zer fizierungsvorschri en, die je


nach Markt unterschiedlich sind, müssen zusätzlich berücksich gt werden. (vgl.[Bauer 2012], [Elgert und O’Brien 2002], [Erich 2007], [Frank u. a. 2011], [Hag-mann 1996], [Jung 2002], [Kille u. a. 2002])

2.2.2 Allgemeine Vorgehensweise

Grundlage eines jeden Entwicklungsprozesses von Kabelbäumen bildet die Spezi-fika on der elektrischen und elektronischen Komponenten (siehe Abbildung 2.8).

Abbildung 2.8: Allgemeiner Kabelbaum-Entwicklungsprozess

In dieser wird die E/E-Architektur sowie die Kontak erung der Komponenten de-finiert. In allgemeinen Blockschaltbildern werden die elektrischen Systeme be-schrieben, um einen Anhaltspunkt für die daraus resul erende Vernetzung zu er-halten (System-Design). Auf Grundlage dieser Informa onen folgt im Anschlussdie Entwicklung der fahrzeugspezifischen Schaltpläne, in denen neben der Au ei-lung auf die verschiedenen Leitungssätze im Fahrzeug auch Durchmesser, Quer-schni und Farbe der Leitungen festgelegt werden (Logik-Design). Parallel hierzuwerden im 3D-Layout die Posi onen der Komponenten sowie die Verbindungs-pfade definiert. Über Leitungsrouten wird der überschlägig berechnete Bauraumreserviert, der im weiteren Verlauf kon nuierlich angepasst und detailliert wird(3D-Layout). Unter Berücksich gung der im obigen Abschni genannten Heraus-forderungen wird darau in eine Topologie des Kabelbaums erstellt. Hierzu wer-den die Kontaktgehäuse zur Verdrahtung festgelegt und neben dem Verlegeweg


die Haupteigenscha en der einzelnen Verbindungen zwischen den Komponentendefiniert (2D-Zeichnung). Der erste Entwurf erfolgt dabeimeist allein auf Grundla-ge von Erfahrungen des Konstrukteurs. In einem konsequenten Abgleich zwischenden Systemen werden Verlegewege, Drahtlängen und Anbauteile op miert. Abeinem gewissen Entwicklungsstadium werden in Abhängigkeit der logischen undtopologischen RandbedingungenModule erstellt, die den für den Kunden bestell-baren Umfang eines Leitungssatzes enthalten. Diese Bündelung orien ert sich anden bestellbaren Aussta ungsmerkmalen, die einen Einfluss auf die verwendetenelektrischen und elektronischen Komponenten im Fahrzeug haben (Varianten-Design). Am Ende wird aus all diesen Informa onen die fer ge Freigabezeich-nung generiert, während dieselben Informa onen parallel in Form einer Nagel-bre zeichnung für die Fer gung und Produk on bereitgestellt werden (Produk -on). (vgl. [Bardehle u. a. 1998], [Bracke 2002], [Corban 2012], [Elgert und O’Brien2002], [Jay 2004], [Ng u. a. 2000])

2.2.3 Beispielha e Entwicklungsprozesse

Nachdem im vorhergehenden Abschni eine allgemeine Vorgehensweise zur Ent-wicklung des Kabelbaums beschrieben wurde, werden nun beispielha zwei rea-le Entwicklungsprozesse näher erläutert. Hierzu wird zunächst das Volkswagen-Bordnetz-Entwicklungssystem beschrieben, im Anschluss wird der aktuelle Ent-wicklungsprozess bei Mercedes-Benz Cars analysiert.

2.2.3.1 Volkswagen-Bordnetz-Entwicklungssystem

Das Volkswagen-Bordnetz-Entwicklungssystem (VOBES) beschreibt ein Gesamt-system, das alle Bereiche von Bauteilbibliothek bis hin zur Leitungssatzerstellungabdeckt (siehe Abbildung 2.9). Es ist weltweit bei allen Marken des Volkswagen-Konzerns im Einsatz.Der Startpunkt von VOBES findet sich in der Bauteilbibliothek, in der die Informa-onen aller leitungssatzrelevanten Bauteile durch die Fachabteilungen hinterlegt

werden. Die logischenVerbindungenwerden in 2D zunächstmit einemSchaltplan-So warepaket auf Grundlage der Spezifika on au ereitet und im Anschluss mitdreidimensionalenBaurauminforma onen zusammengeführt. Nach Fer gstellungder 3D-Kabelbaumkonstruk on erfolgt dieMessung der digitalen Drahtlängen so-wie die Berechnung des Bündeldurchmessers, die wiederum ins 3D zurückge-


Abbildung 2.9: Gesamtübersicht VOBES [Siebel 2015]

speist werden. Um die zweidimensionale Nagelbre zeichnung für die Fer gungzu erstellen, werden die Längenkalkula onen beider Tools kombiniert und dieZeichnungmit allen fer gungsrelevantenDaten ergänzt. Durch eine virtuelle Qua-litätsabsicherung wird versucht alle fehlerbeha eten Komponenten zu iden fi-zieren. Durch diese Vorgehensweise sollen teure Musterleitungssätze eingespartunddie Kommunika on zwischenden verschiedenenBereichen sichergestelltwer-den. (vgl. [Bogner u. a. 1998], [Bracke 2002], [Hagmann 1996], [Siebel 2015])

Abbildung 2.10: VOBESPLUS Toolke e [Kyriazis 2013]

Tooltechnisch ist durch VOBES die Nutzung spezifischer Tools für die einzelnenEntwicklungsstufen vorgeschrieben. So setzt die VOBESPLUS Toolke e (siehe Ab-bildung 2.10) für die Elektrologik auf EB-Cable und im Bereich der Topologie auf


CATIA V5. Durch spezifische KBL-Schni stellen werden diese in das Tool ELENAübertragen, in dem die Kombina on beider Informa onsstränge sta indet. NachÜberarbeitung und Erweiterung werden die Daten im kombinierten KBL-Format(eine 3D-Logik-KBL) an LDorado übergeben, in dem die Leitungsstrang- sowie diedigitale Änderungsdokumenta on erfolgt. [Kyriazis 2013]

2.2.3.2 Entwicklungsprozess bei Mercedes-Benz Cars

Der Leitungssatz-Entwicklungsprozess bei Mercedes-Benz Cars startet mit demDokumenta ons- und Spezifika onssystem für elektrischeundelektronische Kom-ponenten. In diesem werden Systeme, Komponenten sowie Steuergerät-Schalt-bilder durch die Komponentenverantwortlichen beschrieben und dokumen ert.Im Rahmen eines Datenbereitstellungsprozesses werden die für den Leitungssatzrelevanten Informa onen wie Pinning und Kontak erung der zentralen Entwick-lungsdatenbank (ComponentManagement) übergeben und dort au ereitet. Die-seDatenbank ist das zentrale Bindeglied des gesamten Prozesses (sieheAbbildung2.11) und dient neben der Dokumenta on der Bauteile, Komponenten und Lei-tungssätze auch zur Recherche sowie als zentrale Änderungsverwaltung. Die auf-bereiteten Daten sowie Leitungsinforma onen werden dem Schaltplan über eineSchni stelle zur Verfügung gestellt.

Abbildung 2.11: Abstrakter Entwicklungsprozess bei Mercedes-Benz Cars

Anhand der System- und Blockdiagramminforma onen wird ein fahrzeugspezifi-scher Gesamtschaltplan entwickelt, der keine Angaben über die konkret verwen-deten Komponenten sowie die Länge der Verlegewege enthält. Parallel hierzu


werden im CAD-Tool die Verlegewege anhand der Posi onen der Steuergeräteermi elt und Befes gungselemente definiert. Die notwendigen Bauraummodellewerden in einemProduktdatenmanagement-Systemgespeichert und sind so auchfür andere Entwicklungsabteilungen sichtbar. Die topologischen Informa onenaus dem 3D-Layout sowie die logischen Informa onen des Schaltplans werdenbei der 2D-Zeichnungserstellung zusammengeführt und mit zusätzlichen Bauteil-informa onen aus der zentralen Datenbank angereichert. Im Rahmen der Zeich-nungserstellung werden die vorhandenen Komponenten, Leitungen und sons -gen Bauteile des Leitungssatzes in einzelne Pakete (sogenannte Module) gebün-delt, welche im Folgeprozess einen bestellbaren Umfang repräsen eren. DieseGesamtdaten werden zur Prüfung und Freigabe an das Dokumenta onssystemsowie die zentrale Datenbank zurückgeführt und archiviert. Der gesamte Prozesswird dabei durch ein integriertes Änderungsmanagement unterstützt.

Abbildung 2.12: Toolke e der Leitungssatz-Entwicklung bei Mercedes-Benz Cars

Im Gegensatz zum VOBES sind im Entwicklungsprozess von Mercedes-Benz Carsnicht alle Tools vorgeschrieben (siehe Abbildung 2.12). Durch die Verwendungstandardisierter Schni stellen ist es möglich verschiedene Leitungssatz-Entwick-lungswerkzeuge zu nutzen. So kann jeder Lieferant das auf seinen internen Pro-zess op mierte Tool einsetzen. Die Schaltplanerstellung erfolgt in E3.Cable undschreibt in einem generischen Export im XML-Format alle im Schaltplanprojektvorhandenen Informa onen heraus, welche einerseits in der zentralen Daten-bank archiviert und andererseits demLeitungssatz-Entwicklungswerkzeug zur Ver-


fügung gestellt werden. Die topologischen Daten aus dem Leitungsbauraummo-dell werden in Form einer sogenannten GEO-KBL, einem standardisierten XML-Formatmit rein geometrischen Informa onen, extrahiert. Gleichzei gwerden dieBauteilinforma onen der zentralen CONNECT-Datenbank ebenfalls in Form einesfest definierten XML-Formats (COMP) den Folgeprozessen bereit gestellt. Die fina-le Dokumenta on der Leitungssätze erfolgt erneut über die standardisierte KBL-Datei und in Form einer TIFF-Zeichnung.

2.2.4 Eingrenzung des Problemfeldes

DiewesentlichenDatenquellen im Leitungssatz-Entwicklungsprozess sind Kompo-nentendatenbank, Schaltplan, 3D-Layout sowie die resul erende 2D-Zeichnung.Singulär betrachtet erscheint der Prozess durchgängig und logisch. Der gesamteLeitungssatz-Entwicklungsprozess ist auf die 2D-Freigabezeichnung fokussiert.

Zentrales Problem in der heu gen Leitungssatz-Entwicklung ist, dass Änderungenauf Grund von Zeitdruck o nur in der freizugebenden 2D-Zeichnung dokumen-ert werden. Die parallele Einarbeitung ins DMU erfolgt manchmal parallel, meist

jedoch zeitlich versetzt oder wird auf Grund von Termindruck schlicht vergessen.Hierdurch tri eine zunehmende Diskrepanz der Datenstände in den beiden Ent-wicklungswelten auf. Durch die Komplexität des Leitungssatzes werden nur infrühen Phasen Ableitungen der Geometrie vorgenommen, spätere Änderungenwerden in beiden Systemwelten parallel gepflegt und dokumen ert. Ein erneutesZusammenführen der Datenstände wird dadurch zusätzlich erschwert. Die Ent-wicklung des 3D-Layouts des Leitungssatzes beruht zwar auf gewissen Richtlini-en, ein ganzheitlicher, standardisierter Ansatz ist jedoch nicht vorhanden, sodassdie Nachfolgeprozesse je nach Konstrukteur mit einer anderen Datenqualität undeinem anderen Datenumfang versorgt werden.

Die zunehmendeDigitalisierung, Verblockungundenge Integra on aller Fahrzeug-komponenten und -daten sowie die steigende Vernetzung der elektrischen undelektronischenKomponenten erfordern parallel zusätzliche Schni stellen zwischenden verschiedenen Fachabteilungen. Der Bedarf an vollständigen digitalen Ent-wicklungsdaten zur Visualisierung, frühzei genMessungundAbsicherungdes Fahr-zeuges ist entsprechend ges egen. Der Austausch dieser Daten geschieht im Ent-wicklungsprozess desGesam ahrzeugs vor allemüber dasDigitalMock-Up (DMU).


Diese Anforderungen und Herausforderungen erfordern ein Umdenken des aktu-ellen Leitungssatz-Entwicklungsprozesses sowie eine Verlagerung der Defini onund Integra on der bauteilbeschreibenden Informa onen des Leitungssatzes inprozesstechnisch vorangestellte Systeme.

3 Stand der Technik: Methodik & Daten

Wie sich aus dem vorangehenden Kapitel 2 zum Stand der Technik der Techno-logie herausstellt, bedarf es eines Überdenkens der aktuellen Prozesse und Me-thoden. In einer zunehmend digitalenWeltmüssen Schni stellen vereinfacht undRedundanzen vermieden werden. Am Ende des vorigen Kapitels wurde ein Pro-blemfeld aktueller Entwicklungsprozesse im Leitungssatz bereits auf den Bereichzwischen 3D- und 2D-Entwicklungswelt eingegrenzt. Aus diesem Grund wird indiesem Kapitel 3 der für dieses Problemfeld relevante Stand der Technik bezüglichMethodik und Daten adressiert. Hierzu wird einerseits die aktuelle Verwendungvon 2D-Zeichnungen und andererseits der Ansatz der 3D-Master-Methodik fürden Entwicklungsprozess erarbeitet und analysiert. Im Anschluss werden die we-sentlichen methodischen Grundlagen der aktuellen 3D-Konstruk on vorgestelltund mit dem Anwendungsfall des Leitungssatzes verglichen. Am Ende des Kapi-tels werden die Daten zur Abbildung und Dokumenta on der Leitungssatzinhaltedetailliert analysiert und das im Rahmen dieser Arbeit entstandene Leitungssatz-Informa onscluster aufgebaut, welches Grundlage für die Ausarbeitung des Mo-dellierungsansatzes in Kapitel 5 ist. Einige Bereiche des Kapitels entstammen denVeröffentlichungen [Neckenich u. a. 2015] und [Neckenich u. a. 2016].

3.1 2D-Zeichnung als Haup nforma onsträger

Zeichnungen in 2D auf Papier werden auch heute noch in vielen Bereichen der In-dustrie eingesetzt. Dazu werden im Folgenden Herausforderungen und Problemeder 2D-Zeichnungen sowie ihre Rolle im Kabelbaum-Entwicklungsprozess erläu-tert. Am Ende des Abschni s werden die wesentlichen Kernprobleme von 2D-Zeichnungen zusammengefasst.In der Industrie dienen 2D-Zeichnungen als Haup nforma onsträger und sindmaßgebliches Dokument im Entwicklungs- und Produktdokumenta onsprozess.Ihr zentraler Nachrichtengehalt liegt in der Bereitstellung von Maßgebung, To-leranzen, Anmerkungen, Stücklisten, Verweise auf Standards und anderer fer -gungsrelevanter Informa onen. Bei intensiver Analyse der Zeichnung kann einVerständnis gewonnenwerden, wie das abgebildete Erzeugnis in seinem späterenLebenszyklus eingesetzt und wie es hergestellt werden wird. Somit ist die detail-

3.1. 2D-Zeichnung als Haup nforma onsträger 33

lierte Darstellung des zu fer genden Produktes für alle nachgelagerten Vorgängein Fer gung, Qualitätssicherung, Lieferke e undMontage unabdingbar. (vgl. [o.V.2012b], [o.V. 2013], [Paffenholz 2009])

3.1.1 Herausforderungen und Probleme

In den zunehmend digitalen Entwicklungsprozessen bringt die Konstruk on undFreigabe mit 2D-Zeichnungen einige Herausforderungen mit sich. So ist es not-wendig, dass neben dem digitalen CAD-Modell eine zugehörige technische Zeich-nung entwickelt und parallel zum Lebenszyklus des Erzeugnisses gepflegt wer-den muss [Kitsios und Haslauer 2014]. Die rich ge Interpreta on und Anwen-dung der Zeichnungsinhalte beeinflussen die fehlerfreie Erzeugung des Produk-tes. Zusätzlich bilden technische Zeichnung und Stückliste den zentralen Bausteinder technischen Produktdokumenta on. Sie dokumen eren nicht nur komplexeÄnderungs- und Freigabeprozesse, sondern sind auch alsWissensbasis und für dieBelange der Produktha ung nicht zu vernachlässigen. [Paffenholz 2009]

Durch die reine zweidimensionale Darstellung komplexer geometrischer Sachver-halte und die Integra on zahlreicher Informa onen für die verschiedenen Schri eder Fer gung können Zeichnungen allerdings zu Missverständnissen führen, diein Fehlern im Design und höheren Fer gungs- und Fehlerkosten resul eren kön-nen [Jackson 2014], [o.V. 2010a], [o.V. 2013]. Gründe hierfür finden sich sowohlin der Komplexität der dargestellten Informa onen, als auch in der teils unzu-reichenden oder redundanten Darstellung sowie der Missinterpreta on der ge-zeigten Ansichten und Schni e [Alemanni u. a. 2011], [Feuchthofen 2015], [Zhangu. a. 2013]. [Jackson 2014] führt alsweiteres Argument die Herausforderungen fürPersonen „ohne eine hohe visuell-räumliche Intelligenz“ an. Das in zweidimensio-nalen Zeichnungen enthaltene Wissen kann bei reiner 2D-Abbildung nicht auto-ma siert weiterverarbeitet werden, denn es ist keine Filterung oder Au ereitungdes enthaltenen Nachrichtengehalts möglich und eine Auswertung kann nur reinvisuell erfolgen [Kitsios und Haslauer 2014], [Paffenholz 2009], [Wan u. a. 2014].

Der für Änderungen notwendigeWechsel zwischen 3D-CAD-Umgebung und zwei-dimensionaler Abbildung begründet sich auf einer o mals vorliegenden Inkom-pa bilität zwischen beiden Darstellungen. Der duplizierte Aufwand zur Pflege vonentkoppeltem 3D-Modell und 2D-Zeichnung erhöht die Au retenswahrschein-

34 3.1. 2D-Zeichnung als Haup nforma onsträger

lichkeit von Fehlern und führt zu höherem Zeit- und Kostenbedarf in der Ent-wicklung. Insbesondere die hierdurch möglichen unterschiedlichen Datenständein den beiden Bereichen tragen dazu bei. (vgl. [Knoche 2006], [o.V. 2013], [Paffen-holz 2009], [Wan u. a. 2014])

3.1.2 2D-Zeichnung im Kabelbaum-Entwicklungsprozess

Im Kabelbaum-Entwicklungsprozess sind zweidimensionale Zeichnungen Kernele-ment der technischen Produktdokumenta on und somit Haup nforma onsträ-ger. Alle freigaberelevanten Informa onen sind in den Zeichnungen enthalten.

In der 2D-Zeichnung werden geometrische und logische Informa onen zusam-mengeführt. Aus demCAD-Modellwird der Verlegewegextrahiert, aus demSchalt-plan erhält die Zeichnung die elektrologischen Informa onen und damit die Ver-drahtungsliste. Im weiteren Verlauf werden die geometrischen und logischen In-forma onen weiter au ereitet und detailliert. Ergänzend werden Anmerkungen,Fer gungs- und Montagehinweise hinzugefügt (siehe Abbildung 3.1).

Im Leitungssatz-Entwicklungsprozess der automobilen Oberklasse wird seit eini-gen Jahren auf sogenannte 2D-Master-Zeichnungen zurückgegriffen.Während frü-her für jedes verwendete Modul eine eigene Zeichnung benutzt und freigege-ben wurde, werden bei Master-Zeichnungen alleModule eines Bauraums in einerZeichnung zusammengefasst. Dieses Vorgehen ermöglicht das zentrale Abgreifenaller Informa onen zum Kabelbaum eines Bauraums, unabhängig von einer spe-zifischen Aussta ung. Nachteil des Vorgehens ist, dass die Kombina on aller ab-gebildeten Module einen überpropor onalen Umfang darstellt, der so nie realverbaut werden wird.

Durch die Zentralisierung der Informa onen in einer Master-Zeichnung wird dieNutzung eines Haup nforma onsträgers je Bauraum ermöglicht. Parallel zur Da-tenhaltung im Zweidimensionalen wird im CAD-Modell eine Bauraumreservie-rung dargestellt, die neben den geometrischen Informa onen zum Verlegewegallerdings keine weiteren Daten enthält. Der hierdurch notwendige Abgleich zwi-schen 2D- und 3D-Welt führt fortwährend zu einer Diskrepanz der Daten. Dendurch die Bauraumreservierung freigehaltenen Durchmessern fehlt die notwen-dige Nachvollziehbarkeit und o mals der Realitätsbezug, da sie neben der über-propor onalen Darstellung weitere Zuschläge für mögliche Änderungen bei Mo-

3.1. 2D-Zeichnung als Haup nforma onsträger 35

Abbildung 3.1: Prozessdarstellung von Master-Zeichnungen im Leitungssatz

dellpflegen bereithalten. Weiterhin ist der DMU-Kabelbaum weder konfigurier-bar, noch werden alle relevanten Komponenten vollständig digital dargestellt.

Die Komplexität des Leitungssatzes mit seinen vielfäl gen Varianten und notwen-digen Informa onen spiegelt sich auch in der freizugebenden 2D-Zeichnung wi-der. Durch die Abbildung eines komple en Bauraums mit allen freigaberelevan-ten Daten ergibt sich eine Vielfalt an Informa onen, die einen schnellen Überblickunmöglich machen. So kann die ausgedruckte 2D-Papierzeichnung eines ausge-wählten Bauraums einer Oberklasselimousine schnell über 30 Meter breit undetwa zwei Meter hoch werden [Docter 2015].

Zur Komplexitätsreduk on sowie zur digitalen Informa onsverarbeitung wird inder Kabelbaumentwicklung bei MBC daher auf den sogenannten Harness Con-tainer for Viewing (HCV) zurückgegriffen. Dieser enthält alle notwendigen Infor-ma onen eines Bauraum-Leitungssatzes, unter anderem eine Zeichnung im SVG-Format sowie die zugehörige Kabelbaumliste (KBL). Ein entsprechendes So ware-Tool kombiniert KBL- und SVG-Datei und ermöglicht so die intelligente Visualisie-rung der vorhandenen Informa onen, sodass einzelne Module oder Verbindun-gen selek ert und die zugehörigen Informa onen direkt visualisiert werden kön-nen.

36 3.2. 3D-Master-Methodik

3.1.3 Zusammenfassung der Kernprobleme

Zweidimensionale Zeichnungen sind in denmeisten industriellen BereichenHaupt-informa onsträger. Die zentralen Probleme, die in Verbindung mit der Nutzungvon 2D-Zeichnungen au reten, können wie folgt zusammengefasst werden:

• Durch die doppelte Datenhaltung in 2D-Zeichnung und 3D-CAD-Modell ent-steht ein erhöhter Pflegeaufwand sowie ein höheres Fehlerpoten al.

• Die Komplexität der dargestellten Informa onen führt zu Unübersichtlich-keit und Missinterpreta onen.

• Die Fülle der enthaltenen Daten kann nicht anwendungsspezifisch gefiltertwerden. Ebenso ist eine automa sierte Weiterverarbeitung der integriertenInforma onen nicht möglich.

• Begleitende 3D-CAD-Modelle enthalten o entweder keine oder nicht nach-vollziehbare Informa onen undweisen eine Diskrepanz zur zugehörigen 2D-Zeichnung auf.

• Durch den Fokus auf die 2D-Zeichnung als Haup nforma onsträger fehlenden 3D-CAD-Modellen wich ge Eigenscha en wie Konfigurierbarkeit undAktualität.

3.2 3D-Master-Methodik

Im vorgehenden Abschni wurden die Grundlagen für die Darstellung und Re-präsenta on von Objekten in 2D-Zeichnungen erläutert. Nun wird die sogenann-te 3D-Master-Methodik näher betrachtet. Hierzu erfolgt zunächst eine Einord-nung der Methodik, bevor deren Grundlagen sowie Ziele, Anforderungen undNutzen beschrieben werden. Daran schließt sich eine Betrachtung der hierzu re-levanten Product Manufacturing Informa on sowie genutzter Datenformate an.Im Anschluss werden konkrete Anwendungsfälle der Methodik näher betrachtetund analysiert und die wich gsten Grundlagen der 3D-Master-Methodik am Endenoch einmal zusammengefasst.

3.2. 3D-Master-Methodik 37

3.2.1 Einordnung

Die Digitalisierung des Produktentstehungsprozesses ist auf dem Vormarsch undwird auf immer mehr Anwendungsfelder ausgeweitet. In diesem Spannungsfeldentlang der gesamten Entwicklungs- und Produk onske ewerden diverse Begrif-fe genutzt, die Prozessschri e oder Methoden beschreiben, welche Rela onenzueinander besitzen – so beispielsweisemodel-based defini on,model-based en-gineering, model-based enterprise, digital product descrip on, knowledge-basedengineering, et cetera. Um das Umfeld der 3D-Master-Methodik einzugrenzen,wird zunächst ein kleiner Überblick über die Grenzen, Schni stellen und Gemein-samkeiten gegeben. Zur visuellen Verdeutlichung sind die Zusammenhänge zu-sätzlich in Abbildung 3.2 gezeigt.

Abbildung 3.2: Einordnung der 3D-Master-Methodik im Spannungsfeld MBD, MBE, KBE

Model-Based Engineering beschreibt allgemein die Vorgehensweise Modelle als„Datenquelle für alle Engineering-Ak vitäten innerhalb des Produktlebenszyklus“[Hedberg u. a. 2016] zu nutzen, welche als Steuerungsobjekt und einzige Daten-quelle für alle Nachfolgeprozesse dienen. Die Idee vonModel-based Engineeringschließt dabei eine große Anzahl verschiedener Anwendungsgebiete wie modell-basierteDefini on (model-based defini on),modellbasierteQualitätskontrolle (mo-del-based quality control), modellbasierte Fer gung (model-based manufacutu-ring) sowie auch modellbasiertes Systems Engineering (model-based systems en-


gineering) und modellbasiertes Testen (model-based tes ng) mit ein [Lubell u. a.2012], [Weilkiens 2011].

Innerhalb eines modellbasierten Unternehmens (model-based enterprise) wer-den die verschiedenen modellbasierten Schri e des Produktlebenszyklus nach-einander abgehandelt. Im Anwendungsfall eines Fer gungsunternehmens folgtder modellbasierten Defini on die modellbasierte Qualitätskontrolle und im An-schluss die modellbasierte Fer gung. All diese Schri e nutzen dabei Methodendes Knowledge-Based Engineering (KBE), um Automa sierung und Anwenderun-terstützung in allen Phasen des Produktlebenszyklus zu ermöglichen [La Rocca2011]. Eine vollständige Defini on von KBE zu treffen ist laut [La Rocca 2011] nichtohne Weiteres möglich, da die Defini onen der Literatur „typischerweise die un-terschiedlichen Sichten auf KBE durch unterschiedliche ’KBE-Kunden’ [wiederge-ben]“.

Die 3D-Master-Methodik entspricht der modellbasierten Defini on, die in man-chen Literaturquellen wie [Mi u. a. 2014] und [o.V. 2010b] auch als Digital ProductDescrip on beschrieben wird. Das 3D-Master-Modell ist entsprechend ein Daten-satz, der „die präzise 3D-Geometrie des Modells und Anmerkungen“ [Lubell u. a.2012] enthält.

3.2.2 Grundlagen

Die 3D-Master-Methodik ermöglicht die vollständig digitale Produktbeschreibungund damit das zeichnungslose Konstruieren und Dokumen eren in der Entwick-lung. Alle Informa onen, die in der zeichnungsabhängigen Entwicklung auf denKernelementen der technischen Produktdokumenta on wie zweidimensionalerPapierzeichnung und Stückliste integriert waren, werden so im 3D-Modell gespei-chert. Dieser Datensatz enthält folglich neben der Geometrie alle seman schenDaten bezüglich Eigenscha en und Funk onalität der enthaltenen Objekte, die inNachfolgeprozessen genutzt und benö gt werden. Maßangaben, Toleranzanga-ben, Geometriedesign, Anmerkungen, Fer gungsinforma onen und Stücklistensind direkt dem erstellten Körpermodell angehangen. (vgl. [Camba u. a. 2014a],[Feuchthofen 2015], [Kitsios und Haslauer 2014], [Mbang u. a. 2003], [Mi u. a.2014], [o.V. 2013], [Paffenholz 2009], [Quintana u. a. 2010], [Ruemler u. a. 2017],[Wan u. a. 2014])


Kerngedankeder 3D-Master-Methodik ist die Zusammenfassung aller produk ons-und freigaberelevanten Angaben in einer Quelle. Das 3D-Master-Modell ist somitHauptdatenquelle und steuert den gesamten Fer gungs- und Engineeringprozess[Camba u. a. 2014a]. [Feuchthofen 2015] betont, dass 3D-Master kein spezifischesTool sei, sondern „eine Kombina on von Strategie und Methodik“.

Um die durch den Single-Source-Gedanken entstehende Vielfalt und Komplexitätan Informa onen zu bündeln, werden verschiedene Schichten der Informa onengebildet. Diese Schichten ermöglichen eine bedarfsgerechte Strukturierung derInforma onen und bedingen so deren bestmögliche Verwendung in nachgelager-ten Prozessen. Eine erste Ebene wird durch die geometrischen Informa onen ge-bildet. Diese beschreiben das Erzeugnis in seinen Abmessungen und Toleranzen.Zusätzlich sind Ansichten und Schni e enthalten, die für nachgelagerte Prozesseentscheidend sind. Die technologischen Informa onen ergeben die zweite Ebeneder produktbeschreibenden Informa onen. Durch Hinweistexte, grafische Dar-stellungen, Fer gungsergänzungen oder andere zweidimensionale Komponentenwerden qualitäts-, werkstoff-, oberflächenbezogene oder sons ge mitgeltendeInforma onen integriert. Die letzte Schicht enthält organisatorische Informa o-nen wie sach- und teilebezogene Angaben. Diese prozessrelevanten Daten wer-den in der Regel in einem PDM-System archiviert und verwaltet. (vgl. [Kitsios undHaslauer 2014], [Paffenholz 2009])

Der Nutzen bei Einführung einer 3D-Master-Methodik ist vielschich g. Zunächstist ersichtlich, dass alle relevanten Informa onen gesammelt in einer Hauptda-tenquelle allen Prozessbeteiligten verfügbar gemacht werden können. Durch diebedarfsgerechte Strukturierung kann jeder Datenkunde exakt die Informa onenerhalten, die er benö gt. Die Nutzung als Referenzquelle fordert das 3D-Modellals alleinigen Träger aller relevanten Daten zum Produkt. Alle spezifizierenden In-forma onen des Erzeugnisses werden lediglich direkt am 3D-Modell verwaltetund geändert, das 3D-Modell wird „das eine und einzige Referenzdokument“ [Ale-manni u. a. 2011] beziehungsweise die „einzig authorisierte Datenquelle“ [Mi u. a.2014] für alle Prozesse. Alle Informa onen können unmi elbar am 3D-Datensatzuntersucht werden, da sie digital und durch die Nutzung von standardisierten undtoolunabhängigen Formaten maschinenlesbar für Nachfolgeprozesse verfügbarsind. Die zweidimensionale Zeichnung ist somit überflüssig und kann en allen.


(vgl. [Biahmou u. a. 2016], [Camba u. a. 2014b], [Feuchthofen 2015], [Kitsios undHaslauer 2014], [Quintana u. a. 2010])Durch den digitalen Master können Folgeprozesse nicht nur auf die digitalen In-forma onen zugreifen, sondern besitzen dieMöglichkeit zur Reproduk on der Er-zeugnisspezifika on für Varianten. Der jeweilige Datennutzer kann die vorhande-nen Informa onen ohne Mehraufwand nutzen und ableiten. (vgl. [Biahmou u. a.2016], [o.V. 2010a], [o.V. 2013], [Kitsios und Haslauer 2014])Die Abbildung des Produkts im dreidimensionalen Raum und in mehreren Infor-ma onsschichten ermöglicht es, durch die wirklichkeitsnähere Darstellung Fer -gungsinforma onen intui ver auszudrücken und somit Missverständnisse zu ver-meiden [Jackson 2014], [Wan u. a. 2014]. Das dreidimensionale Modell ist durchdie Nutzung von Zoom- und Transforma onsfunk onen übersichtlicher und istvermessbar [Anderl u. a. 2013]. Spezialkenntnisse zum Herausfiltern der Informa-onen sind nicht erforderlich [Quintana u. a. 2010]. [Paffenholz 2009] verweist

auf eine Studie, wonach „3D-Informa onen je nach Bauteiltyp 20-30% schnelleraufgenommen werden als 2D-Informa onen“.Eine durchgängige Entwicklung nachder 3D-Master-Methodik reduziert durch denEn all des notwendigen Abgleichs zwischen 2D-Zeichnung und 3D-Modell dennö gen Pflegeaufwand für mehrere Quellen und Versionen und somit das Fehler-poten al im Entwicklungsprozess. Die Assozia on der Daten und Prozesse wirdgebündelt und damit verkleinert, redundante Datenhaltung vermieden und dieDaten konsistent gehalten. (vgl. [Alemanni u. a. 2011], [Hedberg u. a. 2016], [Kit-sios und Haslauer 2014], [o.V. 2008], [Paffenholz 2009], [Schmelzle 2014])[Kitsios und Haslauer 2014] nennen als größten Beitrag zur Aufwandsreduk on,dass „technische Zeichnungen nicht mehr Bestandteil des Freigabeumfangs sind“und somit die Datenerstellung beschleunigt und die Bauteilfreigabe erleichtertwird.Dies führt zu einer Einsparung auf Aufwand- und Kostenseite und erhöht die Qua-lität und Effizienz des Entwicklungsprozesses. Der Aufwand zur Erstellung von tech-nischen Zeichnungen en ällt, die Anstrengungen bei der technischen Beschrei-bung des Produktes werden reduziert, da benö gte Daten meist schneller im 3D-Modell erstellt werden können. Die Mühen zur Darstellung von Ansichten undSchni en sind nicht mehr notwendig und die Geometriedefini on sowie das Er-


stellen von Fer gungsinforma onen können parallelisiert werden. (vgl. [Kitsiosund Haslauer 2014], [Knoche 2006], [Paffenholz u. a. 2008])

Konstrukteure müssen sich nicht in den Details der Zeichnungserstellung verlie-ren und nicht zuletzt kann der Druck- und Ablageaufwand von Papierzeichnungenvermiedenwerden [o.V. 2012b]. [Schmelzle 2014] führt als weiterenwesentlichenFaktor die „verbesserte Kommunika on und Zusammenarbeit von Konstruk on,Fer gung und aller Projekt-Stakeholdern“ an, die durch das Single-Source-Prinzipbedingt sind und verweist auf zusätzliche geldwerte Vorteile in Form von realisier-ten Einsparungen an einem Pilotprojekt. [Jackson 2014] kommt in einer umfas-senden Studie zu dem Ergebnis, dass die Nutzung einer modellbasierten Defini -on den Aufwand für die technische Produktdokumenta on deutlich reduziert unddas Fehlerpoten al verringert. Laut [Drexler und Schmitzer 2016] ist ohne eineUmstellung auf eine modellbasierte Produktdefini on eine „Verzahnung der in-dustriellen Produk on mit modernster Informa ons- und Kommunika onstech-nik“ vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 nicht erreichbar.

Die Umstellung eines zeichnungsbasierten auf einen zeichnungslosen Entwick-lungsprozess muss gewissen weiteren Anforderungen begegnen. Das entstehen-de 3D-Master-ModellwirdHaup rägermediumder technischenProduktdokumen-ta on und ersetzt damit 2D-Zeichnung und Stückliste. Hierzu ist nach [DIN ISO16792] die Inklusion aller Produktdefini onsdaten (Stücklisten, Maße, Toleran-zen) sowie die Einbindung vonDatenelementendes Zeichnungsformatswie Schutz-kennzeichnungen und weiteren Schri kopfinforma onen in den Datensatz erfor-derlich. Des Weiteren müssen neben der detaillierten Analyse von Dateninhaltund -verfügbarkeit auch begleitende Prozesse wie Visualisierung, Änderungspro-zess, Freigabe, Zer fierung und Langzeitarchivierung sowie ihre Auswirkungen aufdas Produktdatenmanagementsystem und die Qualitätssicherung betrachtet undangepasst werden. Zudem müssen Zulieferer am Prozess beteiligt werden kön-nen und zumindest für einenÜbergangszeitraumeine Kompa bilität und automa-sierte Ableitung zum zeichnungsabhängigen Entwicklungsvorgang gewährleis-

tet sein. Gleichzei g müssen vorhandene Toolstrukturen erweitert werden undvorhandene Filter- und Suchfunk onen zur Steuerung von funk onsorien ertenAnsichten, Merkmalskennzeichen und Stammdaten genutzt oder ausgebaut wer-den. (vgl. [Fecht 2015a], [Fecht 2015b], [Feuchthofen 2015], [o.V. 2008], [Paffen-


holz 2009], [Quintana u. a. 2010], [Quintana u. a. 2011])

3.2.3 Product Manufacturing Informa on (PMI)

PMI sind Informa onen, die einem 3D-Objekt zugefügt werden, um Produkt- undFer gungsinforma onen digital anzulegen und zu verwalten. Mit ihrer Hilfe kön-nen3D-Objektemit zusätzlichen Informa onenoderAnmerkungenwieMaß- oderToleranzangaben bestückt werden, indem PMI-Daten direkt an entsprechendeGeometrien gehe etwerden. Sie sind vergleichbarmit den entsprechenden Funk-onalitäten bei der Zeichnungserzeugung, stellen dabei jedoch einen Datencon-

tainer dar, in demnicht nur die reine Geometrie, sondern alle weiteren relevantenDatenwieMaterialeigenscha en oder Prozessspezifika onen, die von Nachfolge-prozessen benö gt werden, verankert sind. Diese Informa onen erlauben somiteinen konsistenten Gebrauch von digitalen Werkzeugen im gesamten Produkt-entstehungsprozess. Durch die Integra on von PMI in neutralen Datenformatenbieten diese dieMöglichkeit, toolunabhängig Informa onen undDaten sowiemo-dellspezifisches Wissen zu dokumen eren und auszutauschen. (vgl. [Camba u. a.2014b], [Camba u. a. 2016], [Feeney u. a. 2015], [Feuchthofen 2015], [Katzenbach2015], [o.V. 2012b], [Ricci u. a. 2014])

Die Verwendung von digitalen Annota onen bildet damit den Grundstein des Da-tensatzes einer modellbasierten Defini on und des Übergangs zur digitalen Fer-gung [Lipman und Lubell 2015], [Quintana u. a. 2010], [Weilguny und Gerhard

2009].

Um die durchgängige Nutzung der durch PMI repräsen erten Informa onen si-cherzustellen, ist nicht nur die visuelle, sondern auch die datentechnische Ab-bildung der Daten essen ell. Die Literatur unterscheidet hier zwischen PMI re-presenta on (datentechnische Abbildung) und PMI presenta on (grafische Ab-bildung). Die datentechnische Abbildung betrachtet die maschinenlesbare Trans-forma on der erzeugten Annota onen (datentechnische Bezugsobjekte), ohneInforma onen über die grafische Beschaffenheit zu enthalten. Diese wird durchdie visuelle Abbildung dargestellt, die anhand geometrischer Elemente die exak-te Darstellung und Visualisierung der PMI beschreibt und in vielzähligen Normendefiniert ist. Beide Bereiche sind für einen durchgängigen Prozess unabdingbar.(vgl. [Hedberg u. a. 2016], [Lipman und Lubell 2015], [Witherell u. a. 2016])


[DIN ISO 16792] unterscheidet darüber hinaus zwischen allgemeinen Anmerkun-gen, die keinem Element zugeordnet sein müssen, sowie lokalen Anmerkungen,die „mit den entsprechenden digitalen Elementen imModell assoziiert sein [müs-sen]“.

Die Möglichkeiten zur Darstellung von Informa onen mit Hilfe von PMI sind viel-fäl g. Neben den bereits erwähnten geometrischen Bemaßungs- und Toleranz-informa onen (Längen, Breiten, Bezugspunkte, Toleranzsymbole) bieten nicht-geometrische Fer gungsinforma onen (Oberflächenbeschaffenheit,Materialspe-zifika onen,Maßpunkte, Schweißsymbole, No zen) sowie Gruppierungsinforma-onen (Referenzgeometrien, benutzerdefinierte A ribute, Stücklisten,Wartungs-

anweisungen) weitereMöglichkeiten der Beschreibung. (vgl. [Camba u. a. 2014b],[Feeney u. a. 2015], [Hedberg u. a. 2016], [Lipman und Lubell 2015])

Die Vielfalt an vorhandenenDatenundderenVisualisierungsmöglichkeiten in kom-plexen 3D-Master-Modellen verursacht jedoch in manchen Fällen auch Proble-me. Die gleichzei ge Darstellung aller vorhandenen Informa onen kann zu ei-nem „visuellem Durcheinander“, Verwirrung und „Informa onsüberlastung“ füh-ren [Camba u. a. 2014b]. Zusätzlich muss sichergestellt sein, dass die grafischeAbbildung der Daten eindeu g und unmissverständlich ist.

Daher ist eine effiziente Visualisierung durch die Nutzung verschiedener Sichten,Gruppen und Schichten notwendig. DesWeiteren ist ein hoher Automa sierungs-grad bei der Erzeugung vondigitalenAnnota onen anzustreben, umauch inNach-folgeprozessen einemöglichst automa sche Ableitung der Informa onen ermög-lichen zu können. Die Art der Darstellung hinsichtlich Gruppierung, Form und Far-be und der daraus resul erende Einfluss auf Verständlichkeit, Effizienz und Ein-deu gkeit sowie die Verwendung von PMI in der Qualitätskontrolle zur Ini ierungeines geschlossenen Regelkreises ist aktueller Untersuchungsgegenstand der For-schung. (vgl. [Camba u. a. 2014b], [Camba u. a. 2016], [DIN ISO 16792], [Fang u. a.2016])

3.2.4 Datenformate

Die Erzeugung eines 3D-Master-Modells erfolgt proprietär im jeweilig genutztenAutorentool. Die gesamte Historie der Konstruk onsschri e und Funk onalitätendes Modells sind im na ven Modell enthalten. Um die enthaltenen Informa o-


nen auch in Folgeprozessen und für den systemübergreifenden Datenaustauschnutzbar zumachen, muss eine Transforma on in ein offenes, standardisiertes Da-tenformat erfolgen.Dabei kann eine Kapselung von Geometrie und Metadaten sinnvoll sein. [Quinta-na u. a. 2011] empfehlen den Datensatz des 3D-Master-Modells in einen Visuali-sierungsdatensatz (Prozessformat) und in einen Datensatz zum Transport derMe-tadaten (Beglei ormat) aufzuteilen (vgl. auch [Sindermann 2014]). Wie in Abbil-dung 3.3 gezeigt, kann die Geometrie damit unabhängig sowohl exakt als auchleichtgewich g als Prozessformat bereit gestellt werden, während im Beglei or-mat Produktstruktur, Metadaten oder Kinema k dokumen ert werden.

Abbildung 3.3: Au eilung des Produktmodells in Prozess- und Beglei ormat (in Anlehnung an[Sindermann 2014])

Aus diesemGrundwerden im Folgenden zunächst Prozessformate betrachtet undmiteinander verglichen, bevor der Fokus im Anschluss kurz auf Beglei ormate ge-legt wird.

3.2.4.1 Prozessformate

Auf dem Markt exis ert eine große Bandbreite verschiedener Visualisierungsfor-mate. Eine kleine Auswahl an offenen, standardisierten Formatenwird nun vorge-stellt. Die Auswahl beschränkt sich dabei auf offene Standards, da deren Nutzungeine Toolunabhängigkeit, Kostenreduk on sowie die Sicherstellung einer konsis-tenten und iden schen Datenstruktur bedeutet [Christ und Anderl 2014], [Kat-zenbach 2015].

STEP AP242 Das STEP AP242-Format (Standard for The Exchange of Product mo-del data) ist als ISO 10303 [ISO 10303–233] standardisiert und ist eines der „amweitesten verbreiteten Neutralformate[...] für den Austausch von Produktmodell-daten“ [Sindermann 2014]. Der Fokus des CAD-Datenformates liegt nicht nur aufder Visualisierung der Produktdaten, sondern gleichzei g auf der Dokumenta on


des gesamten Produktmodells aus allen Phasen des Produktlebenszyklus. Durchdie daraus resul erende Komplexität exis eren verschiedene, branchenspezifi-sche Applika onsprotokolle (AP). Das Applika onsprotokoll zur modellbasiertenDefini on ist dabei STEP AP242 (ISO 10303 AP242) „Managedmodel based 3D en-gineering“. Mit der erweiterten Version dieses Standards (ed2) soll das Format fürdie Belange der Elektrikdomäne ausgeweitet werden [o.V. 2014]. Eine Umsetzungdieser Erweiterung steht jedoch noch aus. Der Datenaustausch im STEP-Formaterfolgt mit unkomprimierten ASCII-Dateien. Dies führt bei CAD-Modellen mit ei-ner hohenKomplexität zu bedeutendenDateiumfängen. (vgl. [Fröhlich 2013], [Sin-dermann 2014])

Detaillierte Ausführungen zur Formatspezifika on finden sich in [ISO 10303–233].

3D-PDF Mit 3D-PDF können 3D-CAD-Modelle inklusive Annota onen in ein PDFeingebe et werden [Anderl u. a. 2013]. Es ist als [ISO 24517–1] interna onaleNorm. Verschiedene Beschreibungsformen ermöglichen die Verwendung entwe-der tesselierter oder exakter Geometriedaten sowie die Integra on von PMI [Be-ckers u. a. 2011], [Fröhlich 2013], [Huber 2016], [Katzenbach 2015].

Neben den Visualisierungs- und Dokumenta onseigenscha en kann das Format3D-PDF zur Kombina on von Produkt- und Managementdaten oder ähnlich wienormale PDF-Dateien zur vertraulichen Kommunika on genutzt werden. Es bietetsich insbesondere für die Einbindung externer Fer gungspartner an, welchen derZugriff auf unternehmensinterne PDM-Systeme fehlt [o.V. 2012b]. Eine Weiter-verarbeitung eines 3D-PDF-Datencontainers ist laut [Sindermann 2014] allerdingsnicht zweckmäßig.

Weitere Details zur Spezifika on können [ISO 24517–1] entnommen werden.

JT Das vor allem in der Automobilindustrie genutzte JT-Format (Jupiter Tessela-on) ist als [ISO 14306] veröffentlicht. Neben der tessellierten Darstellung kann

auch auf eine genauere Repräsenta on der Geometrie (BREP, XT) zurückgegriffenund zusammen im Datencontainer hinterlegt werden. Es wurde ursprünglich reinzu Visualisierungszwecken entwickelt, kann durch die Integra on von PMI jedochauchMetadaten darstellen. (vgl. [Katzenbach u. a. 2013], [Katzenbach 2015], [Sin-dermann 2014], [Stjepandić u. a. 2010])


[Katzenbach 2015] sieht für die Automobilindustrie vor allem im JT-Format dieMöglichkeit vom zeichnungsbasierten Entwicklungsprozess zur modellbasiertenDefini on zu kommen. Im Vergleich zum STEP AP242 Datenformat ist JT laut [Kat-zenbach u. a. 2013] flexibler, schneller und kosteneffizienter. Aus der Sicht von[Paffenholz 2009] lassen sich alle notwendigen Daten zur modellbasierten Defini-on im JT-Format dokumen eren und visualisieren.

Ähnlich wie bei den Applika onsprotokollen von STEP werden auch für JT die ver-schiedenen Anwendungsfälle zusammengetragen und branchenspezifisch analy-siert. Für die Automobilindustrie geschieht dies vor allem in einer Arbeitsgruppedes Verbands der deutschen Automobilindustrie (VDA).

Nähere Informa onen zur Formatspezi a on können unter anderem [ISO 14306]entnommen werden.

Vergleich ausgewählter Visualisierungsformate Wie aus den Beschreibungen der dreigenannten Formate bereits ersichtlich ist, haben alle Formate ihren eigenen An-wendungsschwerpunkt. Zur besseren Vergleichbarkeit definieren [Beckers u. a.2011] die sieben Vergleichskriterien Viewing (Darstellung mit 3D-Viewern), Da-tenaustausch (Austausch der exakten Geometrie), DMU (Prüfung mechanischerZusammenhänge), Dokumenta on und Archivierung (exakter Informa onsinhaltinklusiver aller PMI- undMeta-Informa onen), zeichnungslose Fer gung (vollstän-dige PMI-Funk onalität),Design imKontext (Konstruk onmit Umgebungsgeome-trie) und Normung (Standardisierung). In einem etwas anderen Detailgrad findensich diese Kriterien auch bei [Friedewald u. a. 2011] und [Fröhlich 2013] wieder.

Abbildung 3.4: Vergleich verschiedener 3D-Visualisierungsformate


Anhand dieser Kriterien führen [Beckers u. a. 2011] einen Vergleich durch, dessenErgebnisse erweitert mit den Daten aus [Friedewald u. a. 2011], [Fröhlich 2013],[Huber 2016], [Katzenbach 2015], [Sindermann 2014] und [Stjepandić u. a. 2010]in Abbildung 3.4 dargestellt sind. Die unterschiedliche Eignung ist dabei mit + (po-si v), o (neutral) und - (nega v) bewertet.

3.2.4.2 Beglei ormate

Zum Transport prozessspezifischer Struktur- und Metadaten, die nicht zwingendTeil der Visualisierungsdaten sein müssen, können Beglei ormate herangezogenwerden. Grundsätzlich kann jedes Format als Beglei ormat dienen, die Verwen-dung eines offenen Standards birgt allerdings erneut deutliche Vorteile. Im Fol-genden werden die beiden am meisten verbreiteten Beglei ormate kurz darge-stellt.

PLMXML Das PLMXML-Datenformat kann neben Metadaten auch Geometriean-teile tragen. In seiner Verwendung als Austausch- und Beglei ormat dient es derUnterstützung der „Interoperabilität im Produktlebenszyklus“ [Sindermann 2014]und kann Informa onen direkt enthalten oder auf externe Daten referenzieren.Es kann neben Strukturdaten auch Bewegungsinforma onen transpor eren [Hu-ber 2016]. Anwendung findet es beispielsweise in der Kombina on mit 3D-PDFoder JT [Huber 2016], [Sindermann 2014].

STEP AP242 XML Das Datenformat STEP AP242 XML ist ein reines Beglei ormatohne Geometrieanteile, welches Schemabereiche des STEP AP242 nutzt. Die Re-ferenzierungsmöglichkeiten auf externe Geometrien jeglicher Formate machenes zu einem vielfäl g eingesetzten Format. Im Au au und der Funk onalität äh-nelt es PLMXML. Als Bestandteil von STEP AP242 bildet die Kombina on aus STEPAP242 und STEP AP242 XML die Hauptverwendung, allerdingswird es auch als Be-glei ormat zu JT oder anderen na ven CAD-Formaten genutzt. (vgl. [Christ undAnderl 2014], [Sindermann 2014])

3.2.5 Anwendung

Durch den zunehmenden Vormarsch der digitalen Entwicklung in den vergange-nen Jahren wurden neue Methodiken auch in unterschiedlichen realen Anwen-dungsfällen erprobt. Der Ansatz der zeichnungslosen Entwicklung und Dokumen-


ta on wird dabei zunehmend genutzt, wie an der Vielzahl von Projekten deutlichwird, die sichmit demÜbergang vonder zeichnungsbasierten zur zeichnungslosenDokumenta on auseinandersetzen [Camba u. a. 2014a]. Namha e Toolherstellervon CAD-Tools haben diesen Trend erkannt und bieten immer weitere Funk o-nalitäten zur Unterstützung der modellbasierten Defini on an [o.V. 2010a], [o.V.2016d]. Im folgenden Abschni wird ohne Anspruch auf Vollständigkeit ein Über-blick über aktuelle oder abgeschlossene Projekte gegeben, bei denen auf Basisder 3D-Master-Methodik gearbeitet wurde.

3.2.5.1 Der e3D-Prozess

[Paffenholz 2009] hat den von ihm benannten e3D-Prozess konzep oniert. Die-ser entspricht im Wesentlichen einem Entwicklungsprozess nach der 3D-Master-Methodik. Zur Validierung seines Konzeptes wurden kleine Prototypen geschaf-fen, anhandderer die Anwendbarkeit von Teilaspekten derMethodik erprobtwur-de. Im Ergebnis hält [Paffenholz 2009] fest, dass „ein erster Nachweis für die Rea-lisierbarkeit des Konzeptes und die grundsätzliche Funk onsfähigkeit des entwi-ckelten e3D-Produktentstehungsprozess“ erlangt werden konnte.Im Rahmen einer Fallstudie validiert [Paffenholz 2009] die Prototypen anschlie-ßend am Beispiel des Kabelbaum-Entwicklungsprozess. Als grundlegende Zieleder Fallstudie nennt er die Aufnahme von Fer gungsinforma onen insModell so-wie die Administra on von zu Baugruppen gehörenden Komponenten im PDM-System. Durch die Integra on der mechanischen und elektrischen Elemente undInforma onen soll ein mechatronisches Gesamtsystem analysiert werden. Hierzuführt [Paffenholz 2009] eine theore sche Betrachtung des Kabelbaum-Lebenszy-klus durch und teilt die Betrachtungsweisen in Entwicklung und Produk on. Erkommt zu dem Ergebnis, dass eine generelle Anwendung der zeichnungsfreienKonstruk onsmethodik auf den Kabelbaummöglich ist, nennt die Umsetzung fürdas Zusammenbauteil Kabelbaum imVergleich zu Einzelteilen jedoch deutlich auf-wendiger, wenn auch mit höherem Nutzen verbunden.

3.2.5.2 Original Equipment Manufacturer (OEM)

Namha e Automobilhersteller arbeiten bereits mit der 3D-Master-Methodik. BeiBMW wird die zeichnungslose Konstruk on und Freigabe im Rahmen eines Pro-jektes für die Bereiche Antrieb und Fahrwerk sowie die komple e Karosserie aus-


gerollt [Kitsios und Haslauer 2014]. Bereits 2009 ha e man dort die zeichnungs-lose Produktdefini on als ersten Meilenstein zum 3D-Master umgesetzt. EinigeErgebnisse dieser Nutzung sind bereits in die obige Ausführung derMethodik ein-geflossen.Volkswagen nutzt 3D-Master-Modelle im Rahmen der Konzeptentwicklung [Rias-cos u. a. 2015]. Johnson Control testete die Anwendung der Methodik im Form-bau und Punktschweißen sowie zur Qualitätskontrolle. In diesem Projekt sind laut[Fecht 2015a] die ersten Erfahrungen vielversprechend, auch wenn einige An-strengungen zur Implemen erung notwendig seien.Auch in der Lu - und Raumfahrt wird der Ansatz bereits produk v genutzt. Airbusverwendet digitale CAD-Modelle als Haup nforma onsträger für alle Datenkun-den im Produktentstehungsprozess. Nach [Klauke 2006] werden „alle Entschei-dungen auf Basis des Digitalen Mockup [gefällt]“. Boeing nutzt verstärkt intel-ligente, digitale dreidimensionale CAD-Modelle anstelle von zweidimensionalenZeichnungen [o.V. 2010b]. Unter anderem wurden in einem umfassenden Projektzur Überarbeitung von Flügeln eines Kamp ets klare Kostenreduk onen undQua-litätssteigerungen erzielt [NBPC 2015]. Gleichzei g exis ert ein Patent zur Fer -gung von Flugzeugteilen auf Basis einer modellbasierten Defini on [APN 2016].[Höltkemeier 2012] berichtet von einem Projektbeispiel im Flugzeugbau, bei demdurch die Einführung der neuen Methodik alle zweidimensionalen Papierzeich-nungen durch intelligente Modelle ersetzt werden konnten und gleichzei g derzeitliche Aufwand in Konstruk on und Formenbau deutlich reduziert wurde. [o.V.2010a] nennt neben einem Hersteller für Helikopter ein Projekt eines Flugzeug-herstellers, bei dem erstmalig der gesamte Innenausbau als reines 3D-Master-Modell durchdie zuständigen Zer fizierungsbehörden abgenommenwurde. [Kno-che 2006] verweist auf die langjährige Nutzung der Methodik zur Fer gung undmi lerweile auch zur Qualitätskontrolle im Flugzeugbau, bei der automa schePrüfabläufe auf Grundlage einer modellbasierten Defini on ausgeführt werden.Auch im chinesischen Flugzeugmarkt hat der Trend zur Nutzung der 3D-Master-Methodik begonnen [Zhu u. a. 2016]. Laut [Li u. a. 2015] fehlen in China jedochnoch notwendige offizielle Standards.NebendenAutomobil- und Flugzeugherstellern beginnt sich dieNutzungder kom-ple digitalen Produktbeschreibung auch in anderen Bereichen der Industrie zu


etablieren. [o.V. 2012a] verweist auf dieNutzung des Konzepts zur Dokumenta onvon Sitzsystemen bei Futuris Automo ve, was die Reduk on von physikalischenPrototypen zur Folge habe. Auch [o.V. 2010a] führt weitere Zulieferer der OEMsan, bei denen der Formen- und Werkzeugbau 3D-Master-Modelle nutzen. [ITPN2015] berichtet von der Veröffentlichung eines Patents zur modellbasierten Defi-ni on für Wasserkra projekte. Beispiele für die Anwendung im Schi au liefern[Li u. a. 2015] und [Zhang u. a. 2013].

3.2.5.3 Mercedes-Benz Cars (MBC)

Mercedes-Benz Cars setzte die zeichnungslose Konstruk on und Entwicklung vonBauteilen erstmals 1998 ein. Im Rahmen eines Pilotprojektes wurde im Rohbaudie vollständig digitale Entwicklung erprobt. Mi lerweile ist die Entwicklung nachder 3D-Master-Methodik zusätzlich in ausgewählten Bereichen des Exterieur &Interieur sowie des Powertrains eingeführt.

Bei der zeichnungslosen Konstruk on des Rohbaus wird ein strukturiertes Start-modell genutzt, das für alle Fer gungsverfahren und mit Beachtung des Fabrika-onsablaufes angewandt wird. Wesentliche Kernbereiche bilden hier das Stamm-

datenund Gewichtsmanagement sowie die Erzeugung und Dokumenta on vonVerbindungselementen. Durch programmierteMakroswird eine individuelle Sich-tensteuerung ermöglicht, die je nach Fachbereich die benö gten Informa onenvisualisiert. PMI werden genutzt, um Toleranzen im digitalenModell darzustellen.Die 3D-Master-Methodik ist zwischenzeitlich für alle Rohbau-Bereiche ausgerollt,lediglich Anbauteile von Lieferanten werden noch über Zeichnungen freigegeben.[Feuchthofen 2015]

Ziel der Pilotprojekte im Bereich des Powertrains war die Realisierbarkeit der 3D-Master-Methodik an ausgewählten Bauteilenmit komplexen Geometrie- und Fer-gungsinforma onen. Im Produk veinsatz orien ert sich die Nutzung der 3D-

Master-Methodik anderDarstellungsart der technischen Zeichnung. Zur Konstruk-on werden eine große Menge an Schni en, Teilschni en und PMI zur Visuali-

sierung der notwendigen Inhalte genutzt, welche Informa onen über Maße, To-leranzen und die Oberflächenqualität enthalten. Dieses Vorgehen ermöglicht ei-nerseits eine automa sche Zeichnungsausleitung, andererseits scha diese Artder Produktdokumenta on eine größere Anwenderakzeptanz beim Ums eg von

3.3. Assembly-oriented Design 51

einem zeichnungsbasierten zu einem digitalen Produktdokumenta onsprozess.[Feuchthofen 2015]

3.2.6 Zusammenfassung

Die 3D-Master-Methodik verfolgt den Ansatz der vollständigen digitalen Produkt-beschreibung. Das 3D-Master-Modell wird als Haup nforma onsträger für allenachfolgenden Prozesse eingesetzt und ersetzt Stückliste und 2D-Zeichnung alsKernelement der technischen Produktbeschreibung. Durch eine bedarfsgerechteStrukturierung der Informa onen ist es allen nachfolgenden Prozessen möglich,die für sie benö gten Daten anforderungsgerecht zu extrahieren. Durch die Ver-folgung des Single-Source-Prinzips wird eine redundante Datenhaltung vermie-den. Die digitale Bereitstellung aller Informa onen bedingt eine automa sierteWeiterverarbeitung der implemen erten Informa onen durch nachfolgende Pro-zesse. Durch denWegfall der 2D-Zeichnung wird die Komplexität des Gesamtpro-zesses sowie der Aufwand für Pflege und Änderung deutlich reduziert. Zusätz-lich bietet sich Datennutzern ein intui verer Zugang zumModell, da dieses durchdie dreidimensionale Visualisierung realis scher dargestellt ist als auf einer Zeich-nung.

Die Verwendung von PMI ermöglicht die Integra on von Fer gungsinforma onenins 3D-Modell. Diese werden auch in zahlreichen Anwendungsbeispielen der 3D-Master-Methodik bereits zur vollständigen digitalen Informa onsintegra on und-darstellung genutzt.

3.3 Assembly-oriented Design

Assembly-oriented Design (zusammenbauorien ertes Design) ist in der Industrieheute Stand der Technik. Um die Randbedingungen, Face en und ihre Auswir-kungen dieser Konstruk onsmethodik auf einen 3D-Master-Leitungssatz zu be-leuchten, wird zunächst auf Basis der vorliegenden Literatur ein kurzer Überblicküber zusammenbauorien ertes Design gegeben, bevor im Anschluss das aktuel-le Vorgehen im Entwicklungsprozess des Leitungssatzes anhand der Kriterien desAssembly-oriented Design analysiert wird. Diese bilden die Grundlage für die spä-tere Ableitung der Modellierung des eigentlichen 3D-Master-Modells.

52 3.3. Assembly-oriented Design

3.3.1 Assembly-oriented Design in der Literatur

Bevor eine ver e e Betrachtung des Assembly-oriented Design (zusammenbau-orien ertes Design) erfolgt, besteht die Notwendigkeit einer allgemeinen Defini-on der beteiligten Faktoren. In der Literatur finden sich mehrere Defini onen

von Baugruppen und Produktstrukturen. In dieser Arbeit wird ein Zusammenbaubeziehungsweise eine Baugruppe analog zu [Vielhaber u. a. 2004] betrachtet als„die Summe aller Beziehungen zwischen zwei oder mehren Produktbestandtei-len, d.h. eine Baugruppe ist ein Produkt, das aus mehr als einer Komponente be-steht“. Baugruppen selbst repräsen eren eine Art der Produktstruktur, welcheals „hierarchische Klassifizierung der Teile[,] die ein Produkt bilden“ [Brière-Côtéu. a. 2010] angesehen werden kann und zusätzlich Teilmodelle, Rohmaterialienund Teile beinhalten. Mit dem Begriff der obersten Baugruppe bezieht sich dieseArbeit auf die gruppierten Elemente, die das finale Produkt in der obersten Ebenebeschreiben.

Die meisten industriellen Produkte sind Baugruppen: Produkte, die aus mehr alseiner Komponente bestehen. Ihre Produktstruktur besteht aus mehreren Stufen,bei der jede Stufe eine Teilbaugruppe (o auch Teilmodul genannt) beschreibt.Die Abfolge posi onierter Baugruppen und Komponenten innerhalb eines Pro-duktes folgt meist einer logischen Struktur, die beispielsweise die inneren Bezie-hungen zwischen den Teilen zeigt [Hirz u. a. 2013]. Aus diesem Grund ist die Pro-duktstruktur die Haup nforma onsquelle, um die Stückliste des Produktes aus-zuleiten. [Brière-Côté u. a. 2010] definieren die Stückliste daher parallel zur Pro-duktstruktur.

3.3.1.1 Organisa on von Produktstrukturen

Komplexe mechanische Produkte sind vielschich g, das heißt, sie enthalten meh-rere Teilbaugruppen,welchewiederumaus unzähligen Teilmodulenbestehen kön-nen. Module werden im Kontext dieses Unterkapitels analog zur Defini on von[Robert u. a. 2011] angesehen, dieModule als eine Baugruppe von Komponentenbezeichnen, die „unabhängig von anderen Modulen“ ist. Dies ist auf die meistenFälle übertragbar, da Module und Teilmodule normalerweise akzeptable Konfi-gura onen von Elementen beschreiben [Hirz u. a. 2013]. [Li und Xie 2015] unter-scheiden zwei Arten derModularisierung. EineMöglichkeit ist die strukturbasierte


Modularisierung, die Elemente in Abhängigkeit ihrer physikalischen Beziehungenkombiniert. Funk onsbasierte Modularisierung beschreibt eine weitere Möglich-keit, bei der Elemente in Abhängigkeit ihrer Funk on gruppiert werden. Bezogenauf die Automobilindustrie liefern [Robert u. a. 2011] drei verschiedene Arten derModularität. Sie unterscheiden zwischen der Modularität im Design, welche dieProduktarchitektur betont, der Modularität im Gebrauch, deren Fokus die Kun-denanforderungen sind sowie der Modularität der Produk on, deren Hauptau-genmerk die Einfachheit der Baugruppen ist. Eine Modularisierung der Produkteermöglicht eine externe Produktvarianz bei gleichzei ger Reduk on der internenTeilevielfalt [Chu u. a. 2014].

In denmeisten industriellenAnwendungen könnenModule undBaugruppeneben-so wie Teilmodule und Teilbaugruppen als dieselben Objekte angesehen werden.

3.3.1.2 Methoden der Posi onierung

Heutzutage bieten alle gängigen CAD-Werkzeuge Möglichkeiten zum zusammen-bauorien ertenKonstruieren. BaugruppenundModulewerden genutzt, ummeh-rere Bauteile oder Teilbaugruppen zu organisieren. Um eine Baugruppe zusam-menzubauen, das heißt um Elemente innerhalb der Baugruppe zu posi onieren,exis eren unterschiedliche Strategien. In kleinen Teilmodulen werden Bauteilenormalerweise mit Hilfe geometrischer Zwangsbedingungen wie beispielsweiseKoinzidenz oder Parallelität posi oniert. DieseMethodewird naturgemäßbei viel-schich gen Produktstrukturen aufwändig, da eine großeMenge an Zwangsbedin-gungen integriert werden müssen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, diePosi on aller Bauteile innerhalb einer Baugruppe rela v zu einem vordefinier-ten Hauptkoordinatensystem festzulegen. Dieses Koordinatensystem ist norma-lerweise das Hauptkoordinatensystem des gesamten Produktes, welches entwe-der das Weltkoordinatensystem oder ein produktspezifisches Hauptkoordinaten-system ist. Die Vorgehensweise zur Posi onierung innerhalb des Produkts ist ver-hältnismäßig einfach, da alle Baugruppen bereits rela v zum Hauptkoordinaten-system des Produkts platziert sind. Der dri eWeg der Posi onierung von Elemen-ten innerhalb einer Baugruppe ist die Nutzung sogenannter Skeleton-Modelle.Spezifische geometrische Elemente innerhalb von Teilmodulen (die sogenann-ten Skeletons) liefern Posi onierungsinforma onen rela v zu anderen geometri-


schenObjekten der obersten Baugruppe oder des Hauptkoordinatensystems. AlleKomponenten innerhalb der einzelnen Teilmodule werden daher rela v zum Ske-leton platziert. [Hirz u. a. 2013]ImautomobilenUmfeldwird eine Kombina onder beschriebenen dreiMethodeneingesetzt. Im Gesam ahrzeugkontext sind alle Teilbaugruppen der ersten Ebenerela v zumHauptkoordinatensystem des Fahrzeugs posi oniert. Die innere Struk-tur der Baugruppen besteht wiederum aus Elementen die durch verschiedensteMethodiken platziert wurden. [Hirz u. a. 2013]

3.3.1.3 Methoden zur Strukturierung von Produkten und Komponenten

In der Literaturwerden zwei verschiedene Ansätze zur Strukturierung von Teilbau-gruppen innerhalb eines Produktes beschrieben: der Top-Down und der Bo om-Up Ansatz. Nachdem der Fokus der Industrie früher mehr auf dem Bo om-UpDesign lag, hat er sich heutzutage zum Top-Down Design verschoben, auch wennebenso eine Mischung der beiden eingesetzt wird (siehe Abbildung 3.5). Laut[Amadori u. a. 2012] stammen die unterschiedlichen Ansätze aus der So ware-Entwicklung.

Abbildung 3.5: Strukturierungsmethoden für Produkte und Komponenten (angelehnt an[Vielhaber u. a. 2004])

Bo om-Up Ansatz Bei Nutzung des Bo om-Up Ansatzes wird mit der Defini oneines einzelnen Bauteils gestartet, welches im Fokus der Vorgehensweise steht.Teile oder Teilbaugruppen, die eine komplexe geometrische oder funk onale Dar-stellung besitzen, werden zuerst modelliert. Die Produktstruktur wird von derniedrigsten zur höchsten Stufe zusammengefügt und aufgebaut. Den unterschied-lichen Elementen fehlt jedoch eine Kontextabhängigkeit zueinander, die dazu führt,dass eine Modifizierung der finalen Geometrie nur schwer möglich ist [Amadoriu. a. 2012], [Vajna u. a. 2009], [Vahid 2016]. Die verschiedenen Bausteine wer-


den hauptsächlich durch die Nutzung geometrischer Zwangsbedingungen posi-oniert. [Qin u. a. 2011] sehen den Bo om-Up Ansatz als eine Implemen erung

von „familienbasiertemProduktdesign durch das Redesign oder dieModifizierungder einzelnen Komponenten des Produkts“. [Vielhaber u. a. 2004] empfehlen denBo om-Up Ansatz „nur auf Ebene eines stabilen Produktkonzeptes“, da sie denAnsatz als ein Hindernis für „Design als krea ven Prozess“ sehen.

Top-Down Ansatz Die Verwendung des Top-Down Ansatzes stellt die ganzheitlicheDarstellung des Produkts in denMi elpunkt der Betrachtung. Den Startpunkt bil-den die geforderten Funk onalitäten und Rahmenbedingungen, bevor mit die-sem Wissen die globale Struktur, das heißt die Au eilung in granulare Teilbau-gruppen und Basiskomponenten für jede Produktstrukturstufe, definiert wird. Eskann als eine Adap on des „pla ormorien erten Produk amiliendesigns“ [Qinu. a. 2011] angesehen werden. Zur Verarbeitung und Abwicklung komplexer Pro-dukte ist eine Au eilung in spezifische Bauräume notwendig, welche eine modu-lare Struktur liefert. Diese Bauräume benö gen klar definierte Schni stellen zuihren Nachbarbauräumen. Die Spezifizierung der Teilmodelle erfolgt im Anschlussinnerhalb der jeweiligen Bauräume. (vgl. [Amadori u. a. 2012], [Chen u. a. 2012],[Vajna u. a. 2009], [Vahid 2016])Die Schni stellen zwischen den Modellen müssen klar definiert sein. Dies kannentweder durch die Nutzung verschiedener Koordinatensystem innerhalb der in-dividuellenModelle geschehenoder durch die Posi onierung jedesModells durchdie Skeleton-Methode. (vgl. [Vajna u. a. 2009], [Vielhaber u. a. 2004])Als spezifische Charakteris k des Top-Down Ansatzes kann die Eigenscha ange-sehen werden, dass das Produkt ohne jegliche detaillierte Teiledefini on exis e-ren kann [Vielhaber u. a. 2004]. Darüber hinaus bietet es eine Struktur, in derAnforderungen an die oberste Baugruppe bis hin zur untersten Baugruppe trans-por ert werden können, trotz der unzureichenden Implemen erung dieses Me-chanismus des Datentransportes in den kommerziellen CAD-Systemen [Chen u. a.2012], [Chu u. a. 2014].

3.3.1.4 Vererbungshierarchien in Produktstrukturen

Ein erster Schri von Vererbungshierarchien in Produktstrukturen wird durch dieNutzung von Skeletons implemen ert, welche die geometrische Transforma on


innerhalb von Baugruppen sicherstellen und o durch ein PDM-System verwal-tet werden [Vielhaber u. a. 2004]. [Hirz u. a. 2013] unterscheiden zusätzlich zwi-schen „direkt geometrischer Abstammung“ und der „Erstellung geometrischerReferenzen“. Sie beziehen sich auf die Skeleton-Methode als eine „Implemen-erung von Adaptermodellen“. Durch die Verwendung dieser Art von Beziehun-

gen zwischen Bauteilen und Baugruppen innerhalb komplexer Produktstrukturensteigt deren effiziente Erstellung, auch wenn die Modellstabilität sinkt [Hirz u. a.2013], [Vielhaber u. a. 2004]. Der Einsatz von Vererbungshierarchien in Produkt-strukturen gründet auf „parametrisch-assozia ven Beziehungen zwischen den re-levanten Geometrien“ [Hirz u. a. 2013].

3.3.1.5 Parametrische Modelle

[Stan u. a. 2013] definieren ein parametrisches Modell als „ein intelligentes Bau-teil, das Parameter zur Steuerung von Geometrie nutzt“. Laut [Vahid 2016] sindParameter „nicht-geometrische Komponenten“, die spezifische Eigenscha en ei-nesModells kontrollieren. Dies ermöglicht eine einfacheModellanpassung in Fol-ge von Änderungen.

Die Produktstruktur kann als sta sche Struktur angesehen werden, sofern mansie als eine Aggrega on von Elementen innerhalb einer Baugruppe betrachtet.Alle Teilbaugruppen und Komponenten sind in einer logischen Abfolge angeord-net. Ebenso kann die Modellstruktur, die ein einzelnes Bauteil beschreibt, als sta-sch angesehen werden [Anderl und Mendgen 1998]. Sobald jedoch Parame-

ter zum Gesamtsystem hinzugefügt werden, wandelt sich die gesamte Modell-struktur in ein parametrisches System. Folglich wird aus der sta schen eine dy-namische Struktur. Laut [Anderl und Mendgen 1998] wird „ein dynamisches Mo-dell durch die Defini on einer parametrischen (algorithmischen) Struktur, welchedem gegenwär gen Modell zugrunde liegt, gebildet“.

Im Allgemeinen exis eren zwei Arten des Modellierens: direkte und parametri-sche Modellierung. Beim direkten Modellierenwerden Bauteile ohne jegliche Pa-rameter oder Referenzen zu anderen Stufen der Baugruppe definiert. Im Gegen-satz dazu beruht das parametrische Modellieren darauf, dass Elemente mit einerspezifischen Logik erstellt werden, welche mit Hilfe geometrischer, topologischer,physikalischer oder prozessualer Parameter im Modell gespeichert werden. Dar-


aus folgt, dass eine konkrete Instanz eines Bauteils nur durch die Defini on kon-kreter Parameter gebildet werden kann. [Anderl undMendgen 1998], [Vajna u. a.2009]

3.3.1.6 Zusammenfassung

Zur Beschreibung von Zusammenbauten und Teilbaugruppen innerhalb einer Pro-duktstruktur können mehrere Ausdrücke verwendet werden, abhängig vom De-taillierungsgrad. Die Modularisierung von Produkten ist unabdingbar, um eine ex-terne Produktvielfalt zu ermöglichen. In den meisten industriellen Anwendungenstehen Module und Baugruppen für dieselben Instanzen.Die Posi onierung innerhalb einer Baugruppe kann durch geometrische Zwangs-bedingungen, rela v zu einem vordefinierten Koordinatensystem oder durch Ske-leton-Modelle erfolgen. Die Modellstruktur kann dabei dem Top-Down, dem Bot-tom-UpDesign oder einerMischung der beiden folgen. Insbesondere bei Verwen-dung des Top-Down Ansatzes sind klar definierten Schni stellen zwischen deneinzelnen Modellen gefordert. Vererbungshierarchien in Produktstrukturen sindein weiterer Aspekt des zusammenbauorien erten Ansatzes und werden häufigdurch ein unterstützendes PDM-System verwaltet. Parametrische Modelle basie-ren auf geometrischen, topologischen, physikalischen oder prozessualen Parame-tern, welche das sta sche Modell in ein dynamisches wandeln.

3.3.2 Assembly-oriented Design im automobilen Leitungssatz

Die meisten Konstruk onen im heu gen industriellen Umfeld folgen den Regelnund begleitenden Aspekten des obigen Abschni s. Eine physikalische Baugrup-pe wird durch ihre CAD-Baugruppe dargestellt, das heißt, für jedes Hardware-Element findetman eine zugehöriges CAD-Modell und umgekehrt. Das Assembly-orientedDesign des automobilen Leitungssatzes unterscheidet sich in diesemPunktdavon grundlegend. Zu einem Hardware-Modul oder einer Hardware-Baugruppefindet sich meist kein direkt zuzuordnendes CAD-Modell. Die Teilbaugruppen ei-nes Leitungssatzes werden „in Anlehnung an aussagekrä ige Konfigura onen inden relevanten Modulen“ [Hirz u. a. 2013] aufgebaut. Folglich können Moduleund Baugruppen im Umfeld des automobilen Leitungssatzes nicht als dasselbeangesehen werden.CAD-Modelle des Leitungssatzes sind eine sta scheAbbildungdermaximalenBau-

58 3.4. Datenanalyse

raumreservierung innerhalb eines spezifischen Bauraums für einen spezifischenphysikalischen Leitungssatz, die keine weiteren Informa onen über deren innereStruktur enthalten. Die Strukturierung des Leitungssatzes in verschiedene Bau-räume steht im Fokus der Bauraummodelle. Daher zeigen sie einen Umfang, derin Realität niemals gebaut wird, das heißt, es gibt keinen zugehörigen Hardware-Zusammenbau zu einemCAD-Modell. Zur Komplexitätsreduk onundRedundanz-vermeidung wird die Anzahl der Teilbaugruppen so gering wie möglich gehaltenund iden sche Umfänge innerhalb eines Teilmodells dargestellt. Solange sich dieVerlegewege der verschiedenen Module des physikalischen Leitungssatzes nichtunterscheiden, wird auch das CAD-Modell nicht weiter unterteilt.Sowohl die Posi onierung von Elementen als auch die Strukturierung der ver-schiedenen Leitungssatz-Modelle sind vonder Produktstrukturstufe abhängig. Teil-baugruppen der obersten Strukturstufe werden im Top-Down Ansatz definiertund stellen dabei den Umfang eines spezifischen Leitungssatzes in einem spe-zifischen Bauraum dar. Elemente der zweiten Strukturstufe (das heißt innerhalbeines Teilmodells der obersten Strukturstufe) werden über den Bo om-Up Ansatzerstellt.Die Posi onierung der verschiedenen Bauteilinstanzen ist zusätzlich vom Bauteil-typ abhängig. Die Teilmodelle selbst besitzen keine Posi on innerhalb des Produk-tes.Die genutzten Skeletons stellen das Zwischenglied der verschiedenen Bauräumedar und dienen als Kopplungspunkt für Leitungsbündel. Daher werden sie inner-halb eines Teilmodells in Abhängigkeit zum globalen Koordinatensystem definiertund anschließend an die benachbarten Teilmodellen gekoppelt. Diese Vorgehens-weise stellt sicher, dass der Leitungssatz als Gesamtprodukt der verschiedenenTeilmodelle immer aus verbundenen Leitungsbündeln besteht.

3.4 Datenanalyse

Daten spielen im Entwicklungsprozess eine entscheidende Rolle. Sie enthalten dienotwendigen Informa onen zur Beschreibung, Freigabe und Dokumenta on vonBauteilen. Im Umfeld des automobilen Leitungssatzes fällt eine Vielfalt an ver-schiedenen Daten an, die in den unterschiedlichen Prozessschri en benutzt oderzur Dokumenta on verwendet werden. Um einen Überblick hierüber zu geben,

3.4. Datenanalyse 59

führt dieser Abschni zunächst in die verschiedenen bekannten Datenformate imLeitungssatz ein. Im Anschluss folgt eine Detailanalyse zu den vorhandenen Be-schreibungen für die einzelnen Teile und Zusammenbauten eines Leitungssatzesauf Grundlage des Datenformats KBL mit denen ein Leitungssatz-Cluster aufge-baut wird, bevor danach der Datenfluss innerhalb des Prozesses betrachtet wird.

3.4.1 Datenformate im Leitungssatz

Für die Dokumenta on und Freigabe von Leitungssätzen im automobilen Umfeldexis eren verschiedene Datenformate, die spezifische Informa onen tragen. Ei-ne Auswahl dieser Formate wird in diesem Abschni näher erläutert. Nach einerEinführung zur standardisierten Kabelbaumliste (KBL) folgt die Betrachtung vonZeichnungen im TIFF-Format und die Erläuterung des sogenannten Harness Con-tainer for Viewing (HCV). Zum Schluss des Abschni s wird der derzeit im VDA-Arbeitskreis in der Entwicklung befindliche Vehicle Electrical Container (VEC) prä-sen ert.

3.4.1.1 Kabelbaumliste (KBL)

Die Kabelbaumliste (KBL) ist ein standardisiertes XML-Format, das deutschland-weit bei allen Automobilherstellern zur Beschreibung ihrer Leitungssatzdaten ein-gesetzt wird. Das Format beruht auf einer Empfehlung der Projektgruppe Fahr-zeugelektrik imVerbandderDeutschenAutomobilindustrie e.V. (siehe [VDA4964])und wurde zuletzt im November 2014 im Schema erweitert. Die KBL ist ein elek-tronisches Abbild der Leitungssatz-Zeichnung und beschreibt Leitungen, Verbin-dungen, Einzelteile, Topologien, Längen und Quelldokumente. Das KBL-Formatstandardisiert denDatenaustausch zwischenAutomobilherstellern, Zulieferern undweiteren Entwicklungspartnern und unterstützt die Beschreibung der Leitungs-satzdaten, die von verschiedenenQuellsystemen zusammengefahrenwerden. Zielder VDA-Empfehlung ist eine klare, standardisierte Spezifika on für die notwen-digen Informa onen im Leitungssatz-Entwicklungsprozess zur Verfügung zu stel-len. Hierzu zählt die detaillierte Beschreibung,welcher StammanPflichta ributenein Bauteil zur eindeu gen Iden fika onmindestens beschreibenmuss sowie dieDefini on op onal verfügbarer A ribute zur genaueren Detaillierung. Die spezifi-zierten Elemente umfassen dabei ebenso die integrierte Abbildung von Topologieaus CAD-Systemen sowie elektrologische Verbindungen aus CAE-Systemen. Die


Verwendung modularer Strukturen ermöglicht die Abbildung einzelner Module,Varianten und Op onen.

Als unabhängiges, standardisiertes Datenformat dient das KBL-Format vor allemdem Austausch zwischen unterschiedlichen Systemen, die sich je nach Automo-bilhersteller und Lieferant unterscheiden können.

3.4.1.2 Tagged Image File Format (TIFF)

Das Tagged Image File Format (TIFF) wird nicht nur im Umfeld des Leitungssat-zes zur Langzeitarchivierung von Zeichnungen genutzt. Es dient der Beschreibungund Speicherung von Rastergrafiken und damit hochauflösenden Zeichnungen.Neben der möglichen Nutzung verschiedener Komprimierungsverfahren zeichnetsich das TIFF-Format durch seine Toolunabhängigkeit aus und ist damit nicht pro-prietär [o.V. 1992]. Seine Möglichkeiten hinsichtlich der Aufnahme großer Daten-mengen haben es gerade im Hinblick auf die immer größer werdenden Leitungs-satz-Zeichnungen zu einem bis dato unverzichtbaren Mi el der Dokumenta onwerden lassen.

3.4.1.3 Harness Container for Viewing (HCV)

Der Harness Container for Viewing (HCV) ist ein deutschlandweit verbreitetes For-mat zum Austausch von Leitungssatzdaten. Der HCV Datencontainer dient demTransport aller notwendigen Dateien, die einen gesamten Leitungssatz inklusiveder verschiedenen Varianten beziehungsweise Module beschreiben. Er enthältgenaueine KBL-Datei als Abbildungder Leitungssatzinhalte sowie die Leitungssatz-Zeichnung sowohl als TIFF-Datei und als auch als skalierbare Vektorgrafik (SVG).Die Verwendung der SVG-Datei ermöglicht die Kopplung von Elementen der KBLund der Zeichnung und somit eine Suche bei gleichzei ger Visualisierung in ent-sprechenden Viewern (siehe [o.V. 2016b]). Zusätzlich enthält der HCV Containereine Stückliste in Form einer Index-XML mit entsprechender Zuordnung der Tei-le zu den jeweiligen Modulen. Durch den variablen und offenen Au au des HCVContainers können weitere op onale Dateien und Informa onen integriert wer-den. Als ZIP-Container aller enthaltenen Daten dient das HCV-Format als toolun-abhängiges Austauschformat zwischen Lieferant und Entwicklung.


3.4.1.4 Vehicle Electrical Container (VEC)

Der Vehicle Electrical Container (VEC) ist ein im VDA-Arbeitskreis erarbeitetes,standardisiertes XML-Format, das sich auf die Abbildung des gesamten elektroni-schen Systems des Fahrzeugs fokussiert (siehe [VDA 4968]). Die Empfehlung derProjektgruppe Fahrzeugelektronik soll vor allem den Datenaustausch zwischenden verschiedenen Entwicklungspartnern in Bezug auf das elektrische Bordnetzdes Fahrzeugs vereinfachen, ein übergreifendes Änderungsmanagement ermög-lichen und die Blickrichtung hin zur modellbasierten Defini on lenken. Im Ge-gensatz zum KBL-Format ist nicht der einzelne Leitungssatz im Mi elpunkt derBetrachtung, sondern das ganze elektrische System des Fahrzeugs. Der Defini-onsumfang des Formats entspricht folglich nicht nur dem Fokus des Produkts

Leitungssatz, sondern enthält unter anderem auch die detaillierte Beschreibungder einzelnen Komponenten des Kabelbaums. Der VEC ist noch nicht final vali-diert, da bislang kein Beteiligter den komple en Entwicklungsprozess auf diesesFormat umgestellt hat.

3.4.2 Einteilung der Informa onsa ribute

Wie im oberen Abschni beschrieben, exis ert eine Vielzahl an verschiedenenBeschreibungs- und Dokumenta onsformen für den automobilen Leitungssatz.Die in dessen Entwicklungsprozess verwendeten Daten sollen im Folgenden de-tailliert analysiert und ihr Datenfluss zwischen den verschiedenen Systemen be-trachtet werden.

Da alle in dieser Arbeit betrachteten Systeme bereits auf das standardisierte For-mat der KBL abges mmt sind, bildet dieses die Grundlage für die weitere Betrach-tung. Der zuletzt präsen erte VEC wird dabei nicht näher betrachtet, da er einer-seits noch nicht komple ausgerei ist, der Fokus des Formates für diesen Anwen-dungsfall zu weit gefasst ist und andererseits die im konkreten Anwendungsfallbeteiligten Systeme dieses Format nicht weiterverarbeiten können.

Auf Basis der Schema-Defini on der KBL 2.4 sowie weiteren spezifischen Eigen-scha en der verschiedenen Bauteile im Leitungssatz wird im Folgenden schri -weise ein Leitungssatz-Informa onscluster (LIC) aufgebaut, das amEnde eine voll-ständige Übersicht über die Daten in den verschiedenen Prozessschri en zeigensoll und im Rahmen dieser Arbeit entwickelt wurde.


Das Schemades standardisierten XML-Formats Kabelbaumliste sieht einzelne Klas-sen für die verschiedenen Beschreibungsobjekte vor. Eine detaillierte Analyse die-ser Klassen führt zur Einteilung in sechs verschiedene Gruppen (siehe Abbildung3.6). In der Gruppe Bauteile werden die unterschiedlichen Einzelteile des Lei-tungssatzes mit ihren spezifischen Ausprägungen beschrieben. Sie tragen dem-entsprechenddie Stamminforma onender verschiedenenElemente des Leitungs-satzes. Die Topologie und Verlegung des Leitungssatzes können unter Verwen-dung der Bauteilinstanzen in der Gruppe Zusammenbau zusammengefasst wer-den. Des Weiteren bestehen Klassen, die die elektrologische Verschaltung reprä-sen eren undderGruppe Logik zugewiesenwerden können. ImBereich derKonfi-gura onwird die fer gungs- und kundenspezifische Pake erung des Leitungssat-zes definiert, welche den abschließenden Baustein zur Beschreibung des ProduktsLeitungssatz bildet. Die verbleibenden Gruppen Dokumenta on und Varia fasseneher verwaltungstechnische Klassen zusammen, welche im Folgenden nicht nä-her erläutert werden.

Abbildung 3.6: Gruppierung der einzelnen Bauteilbeschreibungen auf Basis von KBL 2.4

Die vier beschriebenen Hauptgruppen mit den enthaltenen Defini onen werdennun einer näheren Betrachtung unterzogen und analysiert. Hierzu wird zunächstdie Gruppe der Bauteile betrachtet, im Anschluss folgen Logik, Konfigura on undZusammenbau.


3.4.2.1 Bauteile

Im Leitungssatz kommen unterschiedliche Bauteile zur Anwendung, welche wie-derum neben gleichen Stamma ributen spezifische Eigenscha en besitzen. Ab-bildung 3.7 stellt die Hauptgruppen der verwendeten Bauteile dar. Neben Kon-taktgehäusen (mehrpolige Stecker, Verbinder, Sonderkontak erungen) sind diesKabelschuhe (DIN-Kabelschuhe, Ba erieklemmen, Sonderkabelschuhe), Leitun-gen (Einzelleitungen, Mantelleitungen, verdrillte Leitungen, geschirmte Leitun-gen), Befes gungselemente (Halter, Clip, Kabelband, Kabelkanal, Schelle, Tülle),Zusatzteile (Kappen, Dichtma en, Kabelführungen, Verriegelungen, Halter, Leer-gehäuse, E ke en, Textbänder), elektrische Komponenten (Poten alverteiler, Si-cherungsboxen), Schutzelemente wie Bandagierung (Sparbandage, Vollbandage,Längsbandage,Montagehilfsbandage, Farbmarkierer) und Schläuche (Wellschlauch,Schrumpfschlauch, Geflechtschlauch, Schutzschlauch) sowie Sicherungen, Relais,Kontakte, Einzeladerdichtungen und Blindstopfen.

Abbildung 3.7: Leitungssatz-Bauteile und ihre Elementarbeschreibungen

Bei näherer Betrachtung der Ausprägung einzelner Bauteilbeschreibungen im Lei-


tungssatz-Informa onscluster könnendie Elementareigenscha en analysiertwer-den (siehe Abbildung 3.8). So wird beispielsweise ein Kontaktgehäuse neben sei-nen Stamma ributen wie Teilenummer, Lieferantenname, Lieferantenteilenum-mer, Version, Posi onsnummer, Beschreibung, Vorgängerteilenummer, Reifegrad-status, Gewichts- und Materialinforma onen sowie Zeichnungsverweisen durchweitere spezifische Eigenscha en wie Steckerfarbe, Steckercodierung, Stecker-typ, der Anzahl der Kontaktreihen, Kontak orm, Kontak amilie, Dich gkeitsklas-se, Dichtungsart und die Ausprägungen der einzelnen Kammern beschrieben.

Abbildung 3.8: Datengrundlage und Elementarbeschreibung im LIC

Der beschriebene Detaillierungsgrad gilt ebenso für alle weiteren Bausteine desInforma onsclusters. An jeder Bauteilbeschreibung werden neben den Stammat-tributendie klassenspezifischenAusprägungendokumen ert. Alsweitere Beispie-le seien Farbe und der Toleranzbereich des Kammerdurchmessers für Blindstop-fen oder Dichtungstyp, Farbe und die Toleranzbereiche von Leitungs- und Kam-merdurchmesser für Einzeladerdichtungen genannt. Sicherungen können unterAngaben von Sicherungstyp, Schlüssel, Referenzsystem, Nennstromund Farbe nä-her spezifiziert werden, während die verschiedenen Befes gungselemente aufspezifische Blechdicken, Bohrungs- und Leitungsdurchmesser oder im Falle vonTüllen auf die Anzahl an Befes gungspunkten und Durchtri en bauen. Zur Be-schreibung von Schläuchen können neben den Stamma ributen weitere geome-trische Größen wie Nennweite, Außendurchmesser, Biegeradius und Wandstärke


genutzt werden, Bandagierungen verwenden analog Bandstärke sowie den To-leranzbereich der Bandagierungsbreite. Einzel- und Sonderleitungen nutzen defi-nierteWerte für Biegeradius, elektrische Querschni sfläche, Außendurchmesser,Widerstand und Isola onsfarbe zur vollständigen Beschreibung.Um die Vielzahl der verschiedenen Bauteile dem Informa onscluster hinzuzufü-gen und die spezifischen Informa onen leicht abru ar zu machen, wird das Lei-tungssatz-Informa onscluster umdie Ebene der Bauteilzuordnung erweitert. Die-se ermöglicht einen schnellen Zugriff auf alle Informa onsa ribute mit denen eineinzelnes Bauteil beschrieben werden kann (siehe Abbildung 3.9). Hierzu ist eineeindeu ge Zuordnung der Bauteile zu den einzelnen Klassen der KBL notwendig.

Abbildung 3.9: Bauteilzuordnung im Informa onscluster (Ausschni )

Mit der Klasse Connector_housing werden alle Verbindungspunkte zwischen Lei-tungen beziehungsweise zwischen Leitungen und elektrischen Komponenten be-schrieben, hierzu zählen Kontaktgehäuse, Kabelschuhe und Splices. Die Klasse Fi-xing bezeichnet alle Bauteile, die den elektrischen Leitungssatz am Rohbau be-fes gen, entsprechend werden dieser Klasse die Bauteile Clip, Halter, Kabelkanal,Schelle und Tülle zugeordnet. Zusatz- und Anbauteile ohne elektrische Funk onwie Kabelbänder, Einzel- und Normteile, die sich am Leitungssatz oder einer sei-ner Komponenten befinden, aber keine direkte Verbindung vom Leitungssatz zumRohbau herstellen, werden der Klasse Accessory zugewiesen. Sicherungsboxenund Poten alverteiler werden durch die Klasse Component_box abgebildet. Die


hieran angeschlossenen Komponenten wie Relais, Sicherungen und weitere elek-trische Komponenten entsprechen Instanzen der Klasse Component. Die weite-ren Zuordnungen sind weniger vielfäl g gestrickt: Blindstopfen werden durch dieKlasse Cavity_plug abgebildet, Einzeladerdichtungen durch Cavity_seal, Kontaktedurch General_terminal, Bandagierungen und Schläuche durch Wire_protec onund Einzel- und Sonderleitungen durch die Klasse General_wire.Für die weitere Bearbeitung ist eine detaillierte Analyse der einzelnen Bautei-le notwendig, um Gemeinsamkeiten herauszufiltern und mögliche Implemen e-rungsschri e zur vollständigen Abbildung im DMU abzuleiten.Eine nähere Betrachtung der verschiedenen Bauteile, die im Leitungssatz Anwen-dung finden, führt zur Defini on von vier verschiedenen Kategorien, die übergrei-fend die Dokumenta on, Anwendung und Abbildung der Teile beschreiben (sieheAbbildung 3.10).

Abbildung 3.10: Kategorisierung der Bauteile im Leitungssatz

Bauteile mit Volumenausprägung, die über eine Teilenummer und entsprechendmit ihrer 3D-Geometrie definiert sind, bilden die Kategorie A. Ihre 3D-Geometrieist im PDM-System abgrei ar, ihre Stammdaten befinden sich in der Teiledaten-bank. Dieser Kategorie können alle Bauteile der KBL-Klassen Fixing, Accessory,Connector_housing, Component und Component_box zugewiesen werden. DieKategorie B bezeichnet Bauteile mit Volumenausprägung, die zwar über ihre Tei-


lenummer, aber ohne 3D-Geometrie definiert sind. Im PDM-System sind die Tei-lenummern zwar aufzufinden, allerdings exis eren keine 3D-Modelle der Bau-teile. Diese Defini on wird durch Elemente der KBL-Klassen Cavity_plug, Cavi-ty_seal und General_terminal erfüllt. Bauteile, die zwar über Teilenummern frei-gegeben werden, aber deren Volumenausprägung erst über ihre Verbauung de-finiert werden, bilden die Kategorie C. Hierzu zählen die Bauteile der KBL-KlasseWire_protec on. Erst durch die spezifischenAnwendung amLeitungssatzwird de-finiert, wie groß die zu schützende Fläche ist, wie viel Material benö gt wird unddamit auch, welchen Anteil die eingebauten Elemente zum benö gten Gesamt-bauraum beitragen. Die Kategorie D bildet schließlich Bauteile mit Volumenaus-prägung ab, die als sogenannte Meterware definiert sind und deren Länge erstdurch die Verbauung bes mmt wird. Dieser Kategorie werden entsprechend alleBauteile der KBL-Klasse General_wire zugewiesen. Leitungen werden beim Kon-fek onär auf Rollen angeliefert und entsprechend der notwendigen Verbauungauf die spezifische Länge zurechtgeschni en und eingebaut.

Im Leitungssatz werden die unterschiedlichsten Bauteile eingesetzt, welche spezi-fische Eigenscha en besitzen. Diese Bauteile werden durch eindeu ge KBL-Klas-sen abgebildet und können verallgemeinert einer bes mmten Kategorie von Bau-teilen zugewiesen werden, welche die generelle Abbildung und Dokumenta onder Bauteile beschreibt. Je nach Kategorie des Bauteils können Informa onen zuA ributen undGeometrien an klar definierten Schni punkten abgerufenwerden.

3.4.2.2 Logik

Die Informa onsa ribute der Gruppe Logik befassen sich mit den notwendigenDetails zur Beschreibung der elektrologischen Elemente des Leitungssatzes. Sche-ma sche Verbindungen (Klasse Schema c Connec on) stellen abstrakte Verbin-dungsinforma onen dar, die durch konkrete Verbindungen (Klasse Connec on)instanziiert werden können. Einzelne Leitungen, die eine gemeinsame Verarbei-tung erfahren (beispielsweise Verdrillung), können durch die KlasseWiring Groupdargestellt werden.

Eine schema sche Verbindung wird durch die abstrakte Beschreibung eines Si-gnals, Signaltyps sowie einer Nennspannung gekennzeichnet. Verbindungen tra-gen zusätzlich neben ihrem eindeu gen Iden fier und ihrer Beschreibung den


Verweis auf externe Referenzen, die genutzte Leitung sowie die Anschlussinfor-ma onen der Verbindung. Elemente der Klasse Wiring Group tragen selbst ein-deu ge Bezeichner und einen Hinweis (Typ der Verkabelungsgruppe) zur Verar-beitung der zugewiesenen Leitungen.Eine nähere Betrachtung der durch die Gruppe Logik beschriebenen Daten lässteine Kategorisierung in die Bereiche geometrische Informa onen, Verwaltungs-informa onen, Verbindungsinforma onen und Beziehungskenner zu, die in Ab-bildung 3.11 dargestellt ist.

Abbildung 3.11: Kategorisierung der Informa onen der Gruppe Logik

Geometrische Informa onen repräsen eren Daten, die die Platzierung oder denAnschluss von Verbindungen beschreiben. Daten, die die Logik beschreiben undfür ihre Verwaltung notwendig sind, werden in der Kategorie Verwaltungsinfor-ma onenbeschrieben. Verbindungsinforma onen enthaltenwich ge logische Ei-genscha en, die keine geometrischen Abhängigkeiten repräsen eren. Daten, diedie Beziehung des Objekts zu anderen Objekten kennzeichnen, bilden die Katego-rie Beziehungskenner. Die konkrete Zuordnung der Defini onsa ribute zu diesenKategorien kann dem Auszug des LIC im Anhang entnommen werden.

3.4.2.3 Konfigura on

Die Gruppe Konfigura on ist für die Pake erung der Leitungssätze verantwortlich.In ihr sind die definierten Teilumfänge des Leitungssatzes dokumen ert. Je nachArt des abgebildeten Leitungssatzes (KSL- oder Stufenleitungssatz) beschreibendieModule sich ergänzende oder sich ausschließende Pakete an Bauteilen, die imStücklistensystem dokumen ert und vom Kunden abgerufen werden können. Zurweiteren Strukturierung können die enthaltenenModulfamilien (Module_family)


genutzt werden, welche sich ausschließende Modulumfänge zusammenfassen.Konkrete Konfigura onen, die im KSL-Anwendungsfall eine spezifische Auswahlan Modulen darstellen, können mi els Harness_configura on beschrieben unddokumen ert werden.Innerhalb der KlasseModule erfolgt die Zuweisung der einzelnen Elementarbau-teile zu Fer gungsgruppierungen anhand spezifischer Konfigura onsinforma o-nen (Logis sche Kontrollinforma on, Konfigura onstyp). Sich ausschließende Zu-weisungen werden über sogenannte Modulfamilien unterschieden. Da die Pake-erung der einzelnen Bauteile des Leitungssatzes ein neues Zusammenbauteil

ergibt, enthalten auch Elemente der Klasse Harness_configura on und Moduledie gängigen Stamma ribute eines Bauteils (Teilenummer, Bezeichnung, Version,Freigabestand, etc.). Erweiterte A ribute dienen der Zuordnung zu spezifischenFahrzeugen, Derivaten und Fahrzeugphasen.Eine abstrakte Analyse der in der Gruppe Konfigura on definierten Daten führtzu der in Abbildung 3.12 dargestellten Einteilung in die Kategorien Verwaltungs-informa onen, Konfigura onsinforma onen und Beziehungskennner.

Abbildung 3.12: Kategorisierung der Informa onen der Gruppe Konfigura on

Informa onsa ribute,welchedie Konfigura onenundVariantenbeschreibenundfür ihre Administra on notwendig sind, bilden die Kategorie Verwaltungsinfor-ma onen. Konfigura onsinforma onen umfassen wich ge konfigura onstechni-sche Eigenscha en zur Beschreibung der Inhalte. Daten, die die Beziehung einesInforma onsobjekts zu anderen Objekten kennzeichnet, fasst die Kategorie Be-ziehungskenner zusammen. Die konkrete Zuordnung der Defini onsa ribute zudiesen Kategorien kann dem Auszug des LIC im Anhang entnommen werden.


3.4.2.4 Zusammenbau

Innerhalb der Gruppe Zusammenbau liegt der Fokus auf der Beschreibung derkonkreten Ausprägung des Leitungssatzes. Neben der Instanziierung der einzel-nen Bauteile durch Platzierung wird die Topologie im Raum durch die Beschrei-bung von Segmenten (Segment), Knoten (Node) und kartesischen Koordinaten(Cartesian_point) definiert. Ein Segment baut auf Knoten auf, welche sich wie-derum auf spezifischen kartesischen Koordinaten befinden undweitere definierteEigenscha besitzen. Die Klasse Rou ng verbindet diese Segmente mit Objektender Gruppe Logik.Die Instanziierung der einzelnen Bauteile innerhalb des Zusammenbaus erfolgtdurch sogenannte Occurrence-Klassen (Verwendungsklassen). Sie besitzen einePlatzierung (entweder direkt im Raum oder indirekt an einem Segment), eineneindeu gen Iden fier sowie den Verweis auf das genutzte Bauteil. Weitere De-taila ribute sorgen für die Verknüpfung aller relevanten Elemente. Segmente ha-ben klare Start- und Endknoten im Raum und besitzen spezifische Längen, einenQuerschni sowie zugeordnete Befes gungs- und Schutzelemente.

Abbildung 3.13: Kategorisierung der Informa onen der Gruppe Zusammenbau

Die Daten der Gruppe Zusammenbau lassen sich nach der Art der Informa onkategorisieren (siehe Abbildung 3.13). Daten, die die Platzierung beziehungswei-se den Au au von Objekten innerhalb des Zusammenbaus direkt oder indirektbeschreiben, können der Kategorie der geometrischen Informa onen zugeord-net werden. Verwaltungsinforma onen werden durch Daten gebildet, die das zu-gehörige Objekt beschreiben und für seine Verwaltung zuständig sind. Wich gephysikalische Eigenscha en, die keine geometrischen Abhängigkeiten repräsen-


eren, können in der Kategorie Zusatzinforma onen zusammengefasst werden.Beziehungskenner fassen die restlichen Daten des Zusammenbaus in einer Kate-gorie zusammen. Sie enthalten Daten, die die Beziehung eines Objektes zu ande-ren Objekten kennzeichnen und den Verfolgbarkeitsstatus repräsen eren.Die konkrete Zuordnung der Defini onsa ribute zu diesen Kategorien kann demAuszug des LIC im Anhang entnommen werden.

3.4.3 Datenfluss

Nachdem im vorgehenden Abschni die verschiedenen Daten, die zur Beschrei-bung des Leitungssatzes verwendet werden, detailliert erläutert wurden, wirdnun deren Vorkommen im Entwicklungsprozess beziehungsweise in den beteilig-ten Systemen analysiert. Dies stellt die Ausgangssitua on der weiteren Bearbei-tung dar. Anhand des erstellten Leitungssatz-Informa onsclusters wird dokumen-ert, welches Informa onsa ribut in den verschiedenen Systemen vorhanden ist

(siehe Abbildung 3.14). Dabei wird zwischen der 2D-Zeichnung, demBauraummo-dell, dem Stücklistensystem, dem PDM-System, der Datenbank und dem Schalt-plan unterschieden. Zusätzlich wird das XML-Format KBL als System geführt, daeinige A ribute zwar in manchen Systemen vorhanden, nicht jedoch direkt imstandardisierten Format abbildbar sind.

Abbildung 3.14: Analyse der Datenverteilung in den Systemen anhand des LIC

Zur detaillierten Beschreibung der Ausgangssitua on wird auf den Auszug des


Leitungssatz-Informa onsclusters im Anhang (ab Seite 226) verwiesen.Die Analyse der Ausgangslage zeigt, dass viele Daten in vielen Systemen vorhan-den sind, die genaue Autorenscha und die genaue Abbildung im Datenformatjedoch teilweise unklar scheint. Es ist keine klare datenstrukturelle Trennung derInforma onen erkennbar. Dies führt vor dem Hintergrund der zunehmenden In-terna onalisierung und der damit einhergehenden Zusammenarbeit verschiede-ner Lieferanten mit jeweils eigenen Dialekten der Daten zu großen Herausforde-rungen und Problemen. Insbesondere imBauraummodell sind nicht ausreichendeInforma onen zur vollständigen Beschreibung des Leitungssatzabschni es oderder verwendeten Teile vorhanden. Daher scheint es notwendig, für jedes Infor-ma onsa ribut ein klares, eindeu ges Autorensystem zu definieren und diesesüber klar definierte Schni stellen zu übertragen.


Zur Dokumenta on von Leitungssätzen exis eren verschiedene Datenformate,insbesondere das standardisierte Format Kabelbaumliste (KBL) ist dabei von gro-ßer Bedeutung. Eine detaillierteAnalyse diesesDatenformats sowieweiterermög-licher Informa onsa ribute der verwendeten Elemente eines Kabelbaums ergibteine Au eilung in die Gruppen Bauteile, Logik, Konfigura on und Zusammenbau.Alle diese Informa onen können in einem Leitungssatz-Informa onscluster sys-tema sch abgerufen und dokumen ert werden und bilden ein geeignetes Daten-modell zur vollständigen Beschreibung von Leitungssatzinforma onen. Die De-tailanalyse der verschiedenen Daten sowie die Betrachtung des Datenflusses ver-deutlicht die Notwendigkeit eines strukturierten, durchgängigen Datenflusses.

4 Defizite und Ableitung des Zielprozesses

In den beiden vorhergehenden Kapiteln 2 und 3 wurde der Stand der Technik zuTechnologie, Methodik und Daten erarbeitet. Dabei wurden bereits bestehendeProbleme und Herausforderungen hervorgehoben. Im Folgenden werden dieseDefizite des derzei gen Prozesses noch einmal strukturiert zusammengefasst unddarauf basierend im Anschluss die eingangs in Kapitel 1 aufgestellten Forschungs-fragen präzisiert. Das Kapitel schließt mit der Defini on des Zielprozesses, derGrundlage für den in den Folgekapiteln entwickelten 3D-Master-Modellierungs-ansatz ist.

4.1 Defizite des derzei gen Prozesses

Im derzei gen Leitungssatz-Entwicklungsprozess sind zweidimensionale Master-ZeichnungenKernelement der technischenProduktdokumenta onund somitHaupt-informa onsträger. Alle freigaberelevanten Informa onen sind in den Zeichnun-gen enthalten. Alle bestellbaren Module eines physikalischen Leitungssatzes sindin einer Zeichnung dargestellt, welche eine dementsprechende Komplexität auf-weist. Die Kombina on aller abgebildeten Modulen stellt einen überpropor o-nalen Umfang dar, der so nie real verbaut werden wird. Die Freigabezeichnungenthält alle notwendigen und möglichen Informa onen für die verschiedenenDatenkunden und kann im Änderungsprozess durch ihre Komplexität schnell un-übersichtlich werden.Eine direkte Zuweisung eines dargestellten Leitungssatzelements zum zugehöri-gen 3D-CAD-Modell ist nicht möglich. Änderungen werden vornehmlich in denZeichnungen dokumen ert, was zu einer Diskrepanz der Daten zwischen 2D- und3D-Welt führt. Automa scheAktualisierungenundAbleitungen zwischendenbei-den Dokumenta onssystemen finden meist nicht sta . Die beidsei ge manuelleDokumenta on führt zu einem hohen Pflegeaufwand und entsprechendem Feh-lerpoten al.Eine durchgängigeÄnderungsprozesske e, die sicherstellt, dass Änderungennichtnur auf der Zeichnung, sondern auch im CAD-Modell durchgeführt werden, istnicht vorhanden. Den durch die Bauraumreservierung im DMU freigehaltenenDurchmessern fehlt die notwendige Nachvollziehbarkeit und o mals der Reali-

74 4.2. Präzisierung der Forschungsfragen

tätsbezug, da sie neben der überpropor onalen Darstellung weitere, nicht doku-men erte Zuschläge für mögliche Änderungen bei Modellpflegen bereithalten.Weiterhin ist der DMU-Kabelbaum weder konfigurierbar, noch werden alle rele-vanten Komponenten vollständig digital dargestellt. Die vorhandenen CAD-Mo-delle enthalten abgesehen von den topologischen Informa onen keine weiterenDaten über den Au au des Leitungssatzes. Es fehlt ein realis sches CAD-Produkt,das das Hardware-Produkt repräsen ert, da die derzei gen Bauraumreservierun-gen in den Bauraummodellen rein bauraum- und nicht produktorien ert sind.Die zur Defini on des Leitungssatzes genutzten Daten sind in vielen Systemen vor-handen, die genaue Autorenscha und die genaue Abbildung im Datenformat je-doch teilweise unklar. Es ist keine klare datenstrukturelle Trennung der Informa-onen vorhanden, notwendige Prinzipien wie das Ein-Quellen-Prinzip exis eren

nicht durchgängig.

4.2 Präzisierung der Forschungsfragen

Die Verwendung der 3D-Master-Methodik zur Unterstützung des Leitungssatz-Entwicklungsprozesses bietet eine mögliche Lösung zur Behebung der im obe-ren Abschni genannten Defizite. Viele au retende Probleme können durch dieEinführung eines umfänglichen, durchgängigen 3D-Master-Konzeptes gelöst wer-den. Ziel des Konzeptes ist dabei ein intelligentes 3D-Modell, das den gesamtenLeitungssatz als digitales Produkt beschreibt und dessen Inhalte datennutzerspe-zifisch visualisieren kann, alle Freigabe- und Dokumenta onsanforderungen und-richtlinien erfüllt und auf automa sierte Methoden zurückgrei .Die grundlegenden Fragestellungen dieser Arbeit wurden bereits in Abschni 1.2genannt:

• F1: Welche Daten werden für einen 3D-Master-Leitungssatz benö gt?

• F2: Welche Methodenbausteine sind zur Entwicklung eines 3D-Master-Lei-tungssatz-Modells notwendig?

• F3: Auf welche begleitenden Prozesse in der derzei gen Entwicklung des Lei-tungssatzes hat eine Umstellung auf den 3D-Master den größten Einfluss?


4.2. Präzisierung der Forschungsfragen 75

Basierend auf dieser vierstufigen Au eilung und den im Stand der Technik ge-wonnenen Informa onen ergeben sich für diese Arbeit die folgenden präzisiertenForschungsfragen:

• F1-1:Welche Informa onenmüssen zur Einführungdes 3D-Master-Leitungs-satzes im 3D-Master-Modell verfügbar sein?

• F1-2: In welchem Datensystem und zu welchem Prozessschri werden diebenö gten Informa onen definiert?

• F1-3: Wie kann der derzei ge bauraumorien erte Ansatz in der DMU-Ent-wicklung des Leitungssatzes mit dem produktbezogenen Ansatz in der 2D-Entwicklung kombiniert werden?

• F2-1: Wie können die elektrologischen Verbindungsinforma onen des Lei-tungssatzes in das CAD-Modell integriert werden?

• F2-2:Wie kann die durch den kundenspezifischen Leitungssatz abzubildendeProduktvarianz erzeugt und dokumen ert werden?

• F2-3: Wie kann der heute manuell abgeschätzte Bauraumbedarf automa -siert berechnet werden?

• F3-1: Welche Auswirkung hat die Umstellung auf 3D-Master für den Quali-tätsabsicherungsprozess der Produktdaten in den verschiedenen Systemen?

• F3-2: Welche Auswirkungen hat die Umstellung auf den Prozess der Lang-zeitarchivierung?

• F3-3:Welche Randbedingungen und Einflüsse ergeben sich in Bezug zumÄn-derungsmanagement?

Zusätzlich zu diesen präzisierten Forschungsfragen bleibt die vierte zu Beginn de-finierte Fragestellung bestehen:


Die Bausteine dieser Arbeit, die aus den Forschungsfragen resul eren, sind in Ab-bildung 4.1 visualisiert:

76 4.3. Defini on des Zielprozesses

Abbildung 4.1: Bausteine des 3D-Master-Konzeptes für den Leitungssatz

4.3 Defini on des Zielprozesses

Zur Beantwortung der Forschungsfragen und als Grundlage für die folgenden Aus-führungen dieser Arbeit wird nun zunächst der abstrakte Zielprozess für einen 3D-Master abgeleitet, bevor im Anschluss basierend auf den Erkenntnissen aus demStand der Technik der Ziel-Datenfluss definiert wird.

4.3.1 Ableitung des abstrakten Zielprozesses

Derzeit ist der gesamte Leitungssatz-Entwicklungsprozess auf die Freigabezeich-nung fokussiert. Ein Wechsel zu einem 3D-Master-Ansatz wie in Abbildung 4.2dargestellt rückt das 3D-Layout in das Zentrum des Entwicklungsprozesses.

2D-Zeichnung und 3D-Layout tauschen ihre Rollen im Entwicklungsprozess – im

4.3. Defini on des Zielprozesses 77

Abbildung 4.2: Zielprozess des 3D-Master-Leitungssatzes

3D-Layout werden alle relevanten Informa onen definiert und von dort an alleNachfolgesysteme verteilt. Übergangsweise kann aus den im 3D-Modell vorhan-denen Daten weiterhin eine Zeichnung generiert werden. Durch die Umstellungdes Prozesses en ällt das Zeichnungserstellungssystem als zusätzliches Autoren-system. Somit reduziert sich die Anzahl benö gter Systemschni stellen.

4.3.2 Defini on des Ziel-Datenflusses

In der Datenanalyse in Abschni 3.4 wurden die einzelnen Informa onsantei-le des Leitungssatzes verschiedenen Gruppen zugeordnet. Auf Grundlage dieserGruppenzuordnung könnendie einzelnen Informa onen in großen Teilen entspre-chenden Systemen zugeordnet werden. Dazu wird im Folgenden festgelegt, wel-che Daten in welchem System zu definieren sind. Die hauptsächlichen Autoren-systeme sind dabei Datenbank, Schaltplan,Modularisierung, Bauraummodell und3D-Master. Der in Abbildung 4.3 definierte Datenfluss orien ert sich an dem imvorigen Abschni präsen erten Zielprozess.Auf abstrakter Ebene können die einzelnen Anteile des Datenflusses in die Be-reiche Eingangsparameter, Modellierung und Ausgangsparameter unterteilt wer-den. Als Eingangsparameter dienen die Informa onen der Systeme Datenbank,Schaltplan, Modularisierung und Bauraummodell, wobei letzteres ebenso einenDatenzufluss aus der Datenbank erhält. Die Datenau ereitung und Informa -

78 4.3. Defini on des Zielprozesses

Abbildung 4.3: Notwendiger Datenfluss zwischen des Systemen im 3D-Master-Konzept

onsanreicherung sowie die notwendigen Berechnungen ergeben das vollständigdefinierte 3D-Master-Modell. Als Ausgangsparameter dient ein 3dHCV-Container,der diewesentlichenDokumenta onsergebnisse enthält und an die Folgesystemeverteilt werden kann.

5 Modellierungsansatz 3D-Master-Leitungssatz

Dieses Kapitel präsen ert den Modellierungsansatz für den 3D-Master-Leitungs-satz. Hierzu werden zunächst auf Grundlage des in Kapitel 4 festgelegten Daten-flusses und dem in Kapitel 3 aufgebauten Leitungssatz-Informa onsclusters (LIC)die Eingangsparameter ins 3D-Master-Modell definiert. Im Anschluss folgt die ei-gentliche detaillierte Erläuterung des 3D-Master-Modells des Leitungssatzes mitModellstruktur, Prozessschri en und Visualisierung. Am Ende des Kapitels wer-den die Ausgangsparameter des 3D-Master-Modells bes mmt und vorgestellt.

5.1 Defini on der Eingangsparameter

Auf Grundlage der detaillierten Analyse der verwendeten Leitungssatzdaten wer-den nun die entsprechenden Eingangsparameter des 3D-Masters definiert. Hier-zu wird je System beschrieben, welche Informa onen in welcher Qualität zur voll-ständigenBeschreibung vorliegenmüssen. Der Fokus liegt imGegensatz zumStandder Technik nun nicht auf den einzelnen Informa onsblöcken, sondern auf denkonkreten Systemen, welche Teile der Informa onsblöcke definieren, transpor-eren und auswerten. Die Bauteile der beiden KBL-Klassen Component und Com-

ponent_box werden dabei nicht näher betrachtet, da für diese zum Erstellungs-zeitpunkt der Arbeit keine eindeu ge Visualisierungsspezifika on vorhandenwar.

5.1.1 Datenbank

Die Datenbank ist Quelle aller wesentlichen Informa onen der Leitungssatzbau-teilewie StammdatenundDatenqualität und verwaltet zusätzlich individuelle Ver-wendbarkeits- und Verwendungsregeln sowie Rela onen zwischen den verschie-denen Elementen (siehe Abbildung 5.1).

Alle Bauteile tragen als Stammdaten zunächst die allgemeinen Bauteileigenschaf-ten, die übergreifend für alle verschiedenen Elemente notwendig sind. Hierzu ge-hören neben der Teilenummer und einer Beschreibung in Deutsch und Englischdie Angabe der Version, das Gewicht, die Posi onsnummer, Zeichnungssachnum-mer sowie das Material. Spezifisch für die verschiedenen Arten von Bauteilenkommen weitere A ribute wie Steckerfarbe, Steckercodierung, Kammerzuschlag(Kontaktgehäuse), Kammer- und Maßzuschlag (Kabelschuh) oder Teiletyp (Befes-

80 5.1. Defini on der Eingangsparameter

Abbildung 5.1: Elementarinforma onen der Datenbank

gungselement, Zusatzteil) hinzu. Für Schläuche sind zusätzlich die Angabe vonSchutztyp, Schlauchfamilie, Farbe, Außendurchmesser, Wandstärke und Nenn-weite, für Bandagierungen die Defini on von Schutztyp, Bandagierungstyp, Far-be, Bandagierungsbreite, Bandstärke undÜberlappungsgrad notwendig. DesWei-teren ist die Defini on von Leitungstyp, Biegeradius, elektrischer Querschni sflä-che, Außendurchmesser, innerem Au au und Isola onsfarbe (Leitungen), Dich-tungstyp, Farbe, minimaler/maximaler Leitungs- und Kammerdurchmesser (Ein-zeladerdichtung), Farbe und Kammerdurchmesser (Blindstopfen), Sicherungstyp,Schlüssel, Referenzsystem, Nennstrom und Farbe (Sicherung) sowie Kontak yp,Oberflächenmaterial, Anschlussquerschni sfläche und Außendurchmesser (Kon-takt) essen ell. Um ein Bauteil vollständig zu beschreiben und im Gesamtprozessnutzen zu können, müssen jeweils die gesamten genannten A ribute definiertsein. Eine entsprechende Datenqualität muss sichergestellt sein. Hierzu ist jedesBauteil mit einem Datenqualitätsstatus versehen, der die vorhandenen A ributebewertet. Verschiedene Abstufungen ermöglichen die Unterscheidung zwischenEntwicklungs- und Freigabestatus. Nur ein vollständig beschriebenes Bauteil mitentsprechender Datenqualität und vollständig befüllten Stammdaten darf im Lei-tungssatz verbaut werden.

Nicht alle Bauteile können in allen Anwendungen verwendet werden, manchesind Spezialanfer gungen andere sind Altbauteile oder können nicht in entspre-chend großer Stückzahl für alle Baureihen produziert werden. Um diese Bauteile

5.1. Defini on der Eingangsparameter 81

steuern zu können, ist für jedes Bauteil ein Verwendbarkeitsstatus definiert, an-hand dessen die Zusteuerung zu verschiedenen Baureihen und Einsatzzeiträumenmöglich ist. Bauteile können frei zur Verfügung stehen, nichtmehr für Neuanwen-dungen zur Verfügung stehen oder generell gesperrt beziehungsweise verbotensein.

Neben der reinen A ributbeschreibung der Bauteile finden sich in der DatenbankVerwendungsbeschreibungen, mit denen die Rela onen zwischen den verschie-denen Bauteilen definiert sind. Rela onen finden sich beispielsweise zwischenverschiedenen Kontaktgehäusen (Stecker und Gegenstecker) oder zwischen Kon-taktgehäusen und passenden Kontakten für die einzelnen Kammern. Diese Kam-mern besitzen zusätzlich eine Dreiecksbeziehung zu passenden Blindstopfen undder Kombina on von Kontakten, Einzeladerdichtungen und passenden Leitungs-typen für denAnwendungsfall eines gedichtetenKontaktgehäuses. Ergänzend kannein Kontaktgehäuse als Zusammenbau verschiedener Einzelteile eine Rela on zuden verwendbaren oder den zu verwendenden Einzelteilen besitzen.

5.1.2 Schaltplan

Die logischen Elemente des Leitungssatzes haben ihren Ursprung im Schaltplan.Hierwerden alle elektrologischenBeziehungen zwischenden verschiedenenKom-ponenten definiert und dargestellt. Der Fokus der Defini on liegt rein in der elek-trologischen Verschaltung, sodass keinerlei Zuweisung zu einer konkreten Teile-nummer erfolgt. Der Schaltplan besteht dabei aus den in Abbildung 5.2 gezeigtenTeilbausteinen.

Als Startpunktwerdendie elektrischenKomponentenbeschrieben, die sich haupt-sächlich in Steuergeräte, Aktoren, Sensoren, Sicherungen,Massestellen und Schal-ter au eilen. Diese tragen neben ihren allgemeinen Eigenscha en wie Benen-nung eine sogenannte Referenz, die im gesamtem Prozess als eindeu ger Iden -fier verwendet wird. Als weitere A ribute werden die Klemmenbezeichnung so-wie die Pinbelegung definiert, in Sonderfällen wie Massestellen zusätzlich die zu-gehörige Spannungslage. An die Komponente schließen sich die jeweiligen An-schlussstecker an, die die Referenzbezeichnung vonder Komponente erben.Gleich-zei g werden auch sie mit einem Iden fier definiert, der im Gesamtprozess ein-deu g ist und neben der Komponenten-Referenz den Steckernamen und die An-


Abbildung 5.2: Elementarinforma onen des Schaltplans

schlussform definiert. Neben der Pinart, dem zugehörigen Oberflächenmaterialund der Anzahl der Pins sind weitere spezifische Eigenscha en wie die Anschluss-form, die Anzahl der Kontaktreihen und die Pinnummerierung hinterlegt. DenAnschluss und Signalfluss zwischen den verschiedenen Komponenten und Ste-ckern bilden die definierten Verbindungen. Diese tragen erneut einen Iden fierund charakterisieren die verwendete Leitung durch den Leitungstyp, den elektri-schen Querschni , die Leitungsfarbe, die Aderkennzeichnung, die Signalbezeich-nung und die spezifischen Eigenscha en wie Leitungssatz-Code, Leitungssatz-Zu-ordnung (Systemgruppe) und beimAnschluss anMassestellen zusätzlich die Span-nungslage.

Der Schaltplan enthält die logischen Informa onen des Leitungssatzes und defi-niert die Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten sowie deren Zu-ordnung zu den einzelnen Leitungssätzen des Fahrzeuges. Zur Verwaltung wer-den alle elektrologischen Verschaltungen einer Baureihe in einem gemeinsamenSchaltplanprojekt definiert, das entsprechend der unterschiedlichen Systeme inentsprechende Schaltplanblä er mit einer klaren Kennzeichnungsnummer undeinem Datenstand unterteilt ist.

5.1.3 Modularisierung

Die Modularisierung beschreibt den Vorgang der Gliederung eines Leitungssat-zes in verschiedene modulare Bestandteile, die in verschiedenen Kombina onen


variiert werden können. Eine kurze Einführung in die Hintergründe der Modula-risierung erfolgte bereits in Abschni 2.1.4, sodass diese an dieser Stelle nichtnäher betrachtet werden.

Die Modularisierung legt die Au eilung des späteren Leitungssatzes in verschie-dene Zusammenbau-Bausteine fest und gliedert sich in die beiden in Abbildung5.3 gezeigten Bausteine Modulvariante und Modulfamilie.

Abbildung 5.3: Elementarinforma onen der Modularisierung

Modulvarianten sind als Ausgangsglied der Dokumenta on als leere Datencontai-ner definiert. Jede Modulvariante wird dabei durch ihre Teilenummer, ihre mehr-sprachige Benennung, eine Abkürzung zur besseren Lesbarkeit sowie ihrer spezi-fischenGül gkeit für Baureihe, Derivat, Lenkungsart, Fahrzeugphase und Verlege-bereich spezifiziert. Weitere wesentliche Eigenscha en sind die Stücklistenverco-dung sowie die abgeleitete Schaltplanvercodung, die für eine spätere Zuordnungder Leitungen notwendig ist.

Modulfamilien dienen als abstrakte Zusammenfassung der Modulvarianten. Siegruppieren und beschreiben gleichar ge Modulumfänge und sind durch eineneindeu gen Iden fier sowie eine Beschreibung gekennzeichnet. In einem realenFahrzeug kann entsprechend nur eineModulvariante einerModulfamilie vorkom-men. Im Falle von Stufenleitungssätzen gehören alle Stufenmodulvarianten der-selben Modulfamilie an.


5.1.4 Bauraummodell

Bauraummodelle des Leitungssatzes sind eine sta sche Abbildung dermaximalenBauraumreservierung innerhalb eines spezifischen Bauraums des Fahrzeugs füreinen spezifischen physikalischen Leitungssatz, die keine weiteren Informa onenüber deren innere Struktur enthalten. Der Fokus der CAD-Modelle liegt nicht aufder Produktstruktur des Leitungssatzes, sondern auf der Strukturierung in ver-schiedene Bauräume und physikalische Leitungssätze, sie sind also in erster Liniebauraum- und topologieorien ert. Wesentlicher Grund ist die Verblockung vonBauräumen und Leitungssätzen über verschiedene Derivate und Baureihen hin-weg, da die gesamte Fahrzeugentwicklung bauraumgetrieben ist und auf andereWeise die Varianz der Derivate nicht zu bewerkstelligen wäre. Diese Einteilungermöglicht zusätzlich ein verteiltes Arbeiten. Die Bauraummodelle zeigen dahereinen Umfang, der in Realität niemals gebaut wird, das heißt, zu einem Bauraum-modell exis ert kein zugehöriger Hardware-Zusammenbau.

Jedes Modell hat eine eindeu g referenzierbare Modellnummer sowie eine Be-zeichnung und trägt seine spezifische Gül gkeit, die hauptsächlich auf Baureihe,Ausführungsart und Lenkungsart beruht. Um die Komplexität zu reduzieren, wirddie Anzahl der Bauraummodelle so gering wie möglich gehalten. Iden sche Um-fänge werden innerhalb eines Modells dargestellt, wodurch Redundanzen ver-mieden werden. Solange sich die Verlegewege der verschiedenen Module desphysikalischen Leitungssatzes nicht unterscheiden,wird auchdas CAD-Modell nichtweiter unterteilt (sieheAbbildung 5.4). Ein Bauraummodell repräsen ert also folg-lich immer den maximalen Bauraumbedarf für seine spezifische Gül gkeit, beidem die definierten Verlegewege für diese Gül gkeit der Ausführungen iden schsind.

Um die teilweise parallelen Arbeiten für verschiedene Fahrzeugphasen zu ermög-lichen, wird in unterschiedlichen Versionske en des Bauraummodells gearbeitet.Dazu wird die spezifische Gül gkeit, die für alle Ke en vom Stammmodell vererbtwird, durch eine zusätzliche zeitliche Gül gkeitszuordnung erweitert. Änderun-gen in einer jeweiligen Versionske e erhöhen die Version des Bauraummodellsin der entsprechenden Ke e, beeinflussen jedoch nicht die Modelle in allen an-deren zugehörigen Versionske en.


Abbildung 5.4: Bauraummodell eines Leitungssatzes

Da die Erstellung der Bauraummodelle bauraum- und nicht produktorien ert ist,kann es vorkommen, dass derselbe Abschni desselben physikalischen Leitungs-satzes in einem Bauraum durch mehrere Bauraummodelle beschrieben werdenmuss, da sich der Verlegeweg in Abhängigkeit von einer bes mmten Randbe-dingung verändert. Sofern sich der Inhalt der Bauräume nicht wandelt wird dasOriginal-Modell als Elternteil gesetzt und entsprechende Kinder von diesem ab-geleitet. Hierbei müssen folgende Regeln beachtet werden:

• Die logische Topologie muss iden sch sein. Die Segmente starten also aneinem gemeinsamen, iden schen Skeleton und enden entweder an einemKontaktgehäuse/Kabelschuh/Splice oder an einem weiteren gemeinsamenSkeleton.

• Die Segmentlängen müssen iden sch sein.

• Esmüssen sich die iden schenKontaktgehäuse/Kabelschuhe/Splices hinsicht-lich Anzahl, Teilenummer und Referenz in den Modellen befinden.

• Befes gungselemente und Anbauteile müssen die iden sche Posi on in Be-zug zu den jeweiligen Segmenten und Bauteilen aufweisen.

• Die Bauraummodelle dürfen sich nicht im Voraus auf Grund ihrer Gül gkeitausschließen.

• Das Elternmodell kann weitere Anbauteile (Skeletons, Befes gungselemen-te, Zusatzteile) besitzen, die für das Kindteil nicht gül g sind. Das Elternmo-


dell wird folglich durch das Bauraummodell gestellt, dasweitere, nurmit ihmgül ge Elemente enthält.

Eltern-Kind-Beziehungender Bauraummodelle beschreiben immer alterna veVer-legevarianten, die denselben Inhalt des physikalischen Leitungssatzes beschrei-ben und nur auf Grund äußerer Randbedingungen einen alterna ven Bauraumreservieren müssen. Dabei kann es vorkommen, dass in Kindmodellen lediglichein Teil der Befes gungselemente und Zusatzteile des Elternmodells abgebildetsind.Im Bauraummodell mit seinen spezifischen Eigenscha en werden Bauteilinstan-zen, Bauraumreservierungen und Verlegewege definiert (siehe Abbildung 5.5).

Abbildung 5.5: Elementarinforma onen des Bauraummodells

Innerhalb des Bauraummodells werden die in diesem Bauraum verbauten Bau-teilinstanzen der in Abschni 3.4.2.1 erläuterten Kategorien A und C definiert,instanziiert und posi oniert. Bei der Instanziierung erhält jedes Bauteil eine so-genannte GUID, also einen eindeu gen Kennzeichner. Die Posi onierung der ver-schiedenen Bauteile hängt vom Bauteiltyp ab. Die Teilmodelle selbst besitzen kei-ne Posi on innerhalb des Produktes, da die meisten Objekte rela v zum globa-len Fahrzeugkoordinatensystem erstellt werden. Bauteilinstanzen der KategorieA werden direkt als 3D-Objekt im Bauraummodell mit globalem Koordinatensys-tem sowie durch sogenannte Skeletons definiert. Diese Skeletons stellen das Zwi-schenglied der verschiedenen Bauräume dar und dienen als Kopplungspunkt fürLeitungsbündel. Instanzen der Kategorie C werden rela v zur Bauraumreservie-


rung beziehungsweise entlang des darunter liegenden Verlegeweges definiert. Je-des angeschlossene Bauteil vom Typ Kontaktgehäuse, Kabelschuh oder Leitungs-verbinder erhält einen eindeu gen Iden fier samt deutscher und englischer Be-nennung, der im Gesamtkontext des physikalischen Leitungssatzes eindeu g ist.Dieser Iden fier (die sogenannte Referenz) muss dem im Schaltplan für eine elek-trische Verschaltung definierten Iden fier entsprechen, um eine spätere Zuord-nung der beiden Elemente zu ermöglichen. Befes gungselemente des Leitungs-satzes erhalten ebenfalls einen eindeu gen Iden fier, der je Verlegebereich undBaureihe eindeu g ist. Dieser ermöglicht im Änderungsprozess eine eindeu geZuordnung und schnellere Orien erung innerhalb des komplexen Produkts Lei-tungssatz. Zusatz- und Anbauteilen wie beispielsweise Kappen oder Umgehäusenwird der Verweis auf ihr Referenzobjekt hinzugefügt. Die Geometrien der Bau-teilinstanzen der Kategorie C werden direkt im Bauraummodell als Aufdickungauf den Bauraumreservierungen erzeugt. Die notwendigen Bauteilinforma onenstammen dazu aus einer Bibliothek des CAD-Systems. Diese erhält die notwendi-gen Stamm- und Erzeugungsa ribute zur vollständigen Beschreibung von Banda-gierungen und Schläuchen automa sch durch einen Export aus der Datenbank.

Innerhalb des Bauraummodells werden die topologischen Informa onen des Lei-tungssatzes generiert, das heißt, die Verlegewege im Fahrzeug werden festgelegt.Verlegewege werden als Spline definiert, die neben einem Startpunkt und einemStartvektor einen Endpunkt und Endvektor sowie Stützpunkte zur Defini on nut-zen. Stützpunkte können freie Punkte im Raum oder Befes gungselemente sein,zu denen über sogenannte Constraints ein Bezug hergestellt wird. Um einen sau-beren Übergang zwischen verschiedenen Bauraummodellen zu ermöglichen undsicherzustellen, dass die Splines an den Bauraumgrenzen differenzierbar bleiben,wird an diesen Stellen auf sogenannte Skeleton-Modelle zurückgegriffen, die so-wohl die Lage im Raum als auch den Übergabevektor zwischen zwei Bauräumenvererben. Dieses Vorgehen gewährleistet, dass Splines nie ein offenes Ende besit-zen, sondern entweder in einem Bauteil oder an einer definierten Übergabestelleenden. Zusätzlich werden dem Spline Informa onen der auf ihm definierten Bau-raumreservierung vererbt, die kennzeichnen, welche Bauraumvorhalte in diesemBereich notwendig sind und ob es sich um einen Verlegeweg innerhalb eines Ka-belkanals handelt.


Die Bauraumreservierung des Bauraummodells zeigt denmaximalen Bauraumbe-darf bezogen auf einen spezifischen Verlegeweg. Neben demdargestellten Durch-messer und der Länge, die je Segment variieren können, wird für jede Bauraumre-servierung ein eindeu ger Iden fier erzeugt und der errechnete Querschni do-kumen ert. Eine Bauraumreservierung stellt nicht den realen Durchmesser desLeitungssatzes an dieser Stelle dar, sondern reserviert den maximal benö gtenBauraum, der auch Zuschläge aus Fer gungstoleranzen sowie Vorhalte für zukünf-ge Innova onen bereit halten muss. Um eine Nachvollziehbarkeit dieser Bau-

raumreservierung zu gewährleisten, wird daher an jedem Element ein definierterWert als Verlege- und Innova onszuschlag hinterlegt. Dieser dokumen ert denprozentualen Zuschlag bezogen auf dieQuerschni sfläche des Segments undwirdauf die darunterliegenden Splines vererbt.Nicht in allen Bauräumen des Fahrzeugs kann die Darstellung der Bauraumreser-vierung realis sch erfolgen. Innerhalb von Kabelkanälen würde die Darstellungals rundes Bündel zu Kollisionen führen. Daher werden solche Bauraumreservie-rungen mit einem fest definierte Durchmesser dargestellt und erhalten als Kenn-zeichnung ein entsprechendes A ribut,welches erneut auf die darunterliegendenSplines übertragen wird. Die Querschni sfläche des Bündels an dieser Stelle wirdjedoch im zugehörigen A ribut gespeichert.Die Länge der Bauraumreservierungen, die aus der Länge der darunter befind-lichen Verlegewege resul ert, kann nicht immer die reale Länge der später imLeitungssatz exis erenden Segmente darstellen. Aus diesem Grund werden imBauraummodell, sofern notwendig, zusätzlich sogenannte Referenzbemaßungenals Objekt eingefügt werden. Referenzbemaßungen sind auf spezifische Segmen-te oder spezifische Objekte (Bauteile, Ausbindungen) bezogene Maßwerte, diedie Maßtoleranz zwischen zwei Bauteilen oder Punkten des Leitungssatzes ein-schränken. Neben der Festlegung und eineindeu gen Kennzeichnung eines Be-zugspunktes (Referenzpunktes) wird die Maßlänge zum Zielpunkt definiert undim Bauraummodell gespeichert.Strukturelemente ermöglichen verschiedene Sichten auf die Daten innerhalb ei-nes Bauraummodells. Standardmäßig besitzt jedes Modell in der Regel zwei ver-schiedene Sichten: En re Part, welche alle exis erenden Daten enthält, sowie Fi-nal Part, welche sich nur auf die Daten bezieht, die im PDM-Viewer gezeigt wer-


den sollen. Um eineweitere Kapselung der Daten zu ermöglichen, wird zusätzlich,wie in Abbildung 5.6 gezeigt, eine sogenannte Topology-Sicht hinzugefügt, der al-le relevanten Topologiedaten zugewiesen werden. Dies beinhaltet alle Bauteilin-stanzen und Verlegewege; es schließt die exis erenden Bauraumreservierungeninnerhalb des Modells aus. Des Weiteren werden alle Bauteilinstanzen der Kate-gorie C, die als Aufdickung auf den Bauraumreservierungen erstellt wurden, einersogenannten Overstock-Sicht zugeordnet.

Abbildung 5.6: Darstellung verschiedener Sichten eines Bauraummodells

Die Defini on dieser Sichten ermöglicht es, die Dateninhalte des Bauraummodellsstrukturiert zu betrachten und von Außen nur ausgewählte Strukturelemente zuvisualisieren.Neben der geometrischen Strukturierung durch die definierten Sichten ist auch ei-ne datentechnische Strukturierung zur Kapselung von Informa onen sinnvoll. Ausdiesem Grund werden beim Abspeichern der Bauraummodelle alle für den Fol-geprozess notwendigen topologischen Informa onen gebündelt und in den Bau-teilinforma onen des Bauraummodells gespeichert. Dies ermöglicht das schnel-le Abgreifen der Informa onen in den Folgeprozessen ohne aufwändige Analysehinsichtlich Constraints oder Posi onen der Instanzen.


Die vier wesentlichen Eingangsparameter für das 3D-Master-Modell sind Daten-bank, Schaltplan, Modularisierung und das Bauraummodell. Alle Informa onen,die zur vollständigen Beschreibung eines Leitungssatzes notwendig sind und kei-nem der vier Eingangsparameter zugeordnet werden konnten, müssen entspre-chend im 3D-Master-Modell erzeugt und definiert werden. Die den beschriebe-nen Systemen zugeordnetenA ributewerden ins Leitungssatz-Informa onscluster

90 5.2. 3D-Master-Modell Leitungssatz

integriert, sodass eindeu g dokumen ert ist, welches A ribut inwelchem Systemdefiniertwird. Das inAbbildung 5.7 gezeigte finale Leitungssatz-Informa onsclusterenthält und beschreibt diese Informa onen.

Abbildung 5.7: Ausschni des befüllten Leitungssatz-Informa onsclusters

Die im Leitungssatz-Informa onscluster (LIC) den Systemen zugeordneten A ri-bute sind gleichzei g Anforderungen an entsprechende Systeme und Grundlagefür das in dieser Arbeit vorgestellte 3D-Master-Konzept. Im Folgenden wird da-von ausgegangen, dass diese Anforderungen durch die Systeme erfüllt und dieentsprechenden Informa onsa ribute bereit gestellt werden und damit als Ein-gangsparameter zur Verfügung stehen.Mit den definierten Eingangsparametern des 3D-Master-Modells können nun dieeinzelnen Schri e zur vollständigen Beschreibung des Leitungssatzes im DMU be-schrieben werden.

5.2 3D-Master-Modell Leitungssatz

Im vorigen Abschni wurden die grundlegenden Eingangsparameter für den 3D-Master-Leitungssatzes detailliert dargelegt. Es folgt die konkrete Erläuterung vonModellstruktur, Beziehungen und Datenfluss zwischen den verschiedenen Syste-men des 3D-Master-Leitungssatz sowie der Visualisierung der enthaltenen Infor-ma onen. Im Anschluss werden die Inhalte des vollständigen 3D-Master-Modellskurz zusammengefasst. Kleinere Bereiche des Abschni s entstammen der Veröf-

5.2. 3D-Master-Modell Leitungssatz 91

fentlichung [Neckenich u. a. 2016].

5.2.1 Modellstruktur des 3D-Master-Leitungssatzes

Vor der konkreten Ausarbeitung der Prozessschri e, Schni stellen und Metho-den zur Defini on des 3D-Master-Leitungssatzesmuss dieModellstruktur und derUmfang des 3D-Master-Modells definiert werden. Hierzu beleuchtet dieser Ab-schni zunächst die Defini on des Masterumfanges und betrachtet im Anschlussdie Beziehungen zwischen den beteiligten CAD-Modellen des Ansatzes.

5.2.1.1 Defini on des Masterumfanges

Der Betrachtungsbereich des 3D-Master-Knotens liegt allein im Serienumfang desLeitungssatzes – dem sogenannten 150%-Umfang. Dabei exis eren, wie in Abbil-dung 5.8 gezeigt, unterschiedliche Ansätze um einen Master zu bilden, die in die-sem Zusammenhang mit ModellierungsartMaster A1,Master A2 undMaster A3bezeichnet und deren Vor- und Nachteile im Folgenden aufgezeigt werden.

Abbildung 5.8:Modellierungsarten zur Defini on des Masterumfanges

Modellierungsart Master A1 Bei der Modellierungsart Master A1 wird eine Lenker-variante undmöglichst viele Derivate einer Baureihe in einemMaster zusammen-gefasst. Diese Modellierungsart orien ert sich an dem, was beim Lieferanten aufeinem Formbre gefer gt werden kann und gleichzei g größter Vorteil dieserMethode ist. Es werden alle Elemente zusammengefasst, welche einen ähnlichenTopologieau au besitzen. Herausforderungen bietet diese Modellierungsart beidoppelt genutzten Modulen (Teilbaugruppen, welche in mehreren Mastern gül-g sind). Gleichzei g sind entsprechend mehrere Master für die verschiedenen

Derivate und Lenkungen nö g.

Modellierungsart Master A2 Die Modellierungsart Master A2 fasst beide Lenkerva-rianten und möglichst viele Derivate zusammen. Im Vergleich zur Modellierung


nach Modellierungsart Master A1 wird die Anzahl der benö gten Master-Knotenhierbei halbiert und Probleme und Herausforderungen bei der Dokumenta onvon lenkungsunabhängigen Modulen umgangen. Jedoch hat dies eine Duplizie-rung der topologisch verschiedenen Inhalte in vorgelagerte Systemewie beispiels-weise den Schaltplan zur Folge. Zudem werden im Entwicklungsprozess nie beideLenkervarianten gleichzei g entwickelt, sondern versetzt mit unterschiedlichemReifegrad, was bei dieser Modellierungsart neue Probleme mit sich bringt.

Modellierungsart Master A3 Zuletzt besteht die Möglichkeit, alle Derivate beiderLenkervarianten einer Baureihe in einem Master zu bündeln. Hierbei hat manden großen Vorteil, dass Änderungen nur an einer Stelle wirksam sind und ein-gebracht werden müssen. Alle Varianten eines Leitungssatzes werden in einemMaster abgebildet. Durch die hohe Varianz und Anzahl an Modellen wird dieseSystema k jedoch unübersichtlich und verlagert die Komplexität in andere Berei-che und Systeme. Diese Art der Modellierung hat seine größten Schwächen imunterschiedlichen zeitlichen Reifegrad der verschiedenen Derivate und Lenker-varianten. Im Entwicklungsprozess einer Baureihe werden nie alle Derivate undLenkervarianten gleichzei g im selben Reifegrad entwickelt, sodass eine entspre-chende Dokumenta on mit dieser Systema k nur schwer möglich ist.

Detaillierte Analysen haben gezeigt, dass es am besten ist, einen Master für je-de Lenkungsart einer Baureihe zu erstellen, die gleichzei g so viele Derivate wiemöglich abdeckt. Diese Defini on muss unter Berücksich gung der Fer gungs-randbedingungen erfolgen – der Master sollte alle Varianten beinhalten, die aufGrund ihrer Ähnlichkeit der Topologie auf einem Baubre gefer gt werden kön-nen (Modellierungsart Master A1).

5.2.1.2 Beziehungen zwischen den Modellen

Die CAD-Modelle im Leitungssatz besitzen vielfäl ge Beziehungen zu den ver-schiedenen anderen Objekten. Daher werden im Folgenden die eindeu gen Be-ziehungen zwischen den Modellen analysiert, die bei Nutzung des 3D-Master-Konzeptes genutzt werden können (siehe Abbildung 5.9).Hierbei lassen sich drei Arten vonModellbeziehungen klassifizieren (a: Teilmodell-zu-Teilmodell-Beziehung, b: Teilmodell-zu-Master-Beziehung, c:Master-zu-Master-


Abbildung 5.9: Überblick über die verschiedenen Modellbeziehungen

Beziehung), welche nun näher betrachtet werden.

a Teilmodell-zu-Teilmodell-Beziehung Die Teilbaugruppen innerhalb einesMasters kön-nen bezogen auf ihren zugehörigen Abschni des physikalischen Leitungssatzessowie ihrer Verbindung zueinander in vier verschiedenen Arten Beziehungen be-sitzen (siehe Abbildung 5.10).

Zwei Modelle können keine Verbindung zueinander besitzen und verschiedeneAbschni e des physikalischen Leitungssatzes darstellen. Dies ist die einfachste Artder Beziehung, da keine Beziehung zwischen den beiden Modellen exis ert. Dar-über hinaus können zwei Modelle eine oder mehrere Verbindungen haben, wasbedeutet, dass sie benachbart sind. In diesemFall wird die Schni stelle der beidenModelle durch einen Skeleton gebildet, der die Verlegewege der beiden Teilmo-delle verbindet. Eine weitere Möglichkeit besteht in zwei Modellen, die mitein-ander verbunden sind und denselben Abschni des physikalischen Leitungssat-zes beschreiben. Diese beiden Modelle stellen alterna ve Verlegewege dar, ha-ben jedoch die iden schen Segmentlängen und die gleiche rela ve Lage von Bau-teilen. Sie bilden eine sogenannte Eltern-Kind-Beziehung (vgl. Abschni 5.1.4).


Abbildung 5.10:Modellbeziehungen Teilmodell-zu-Teilmodell

Diese Rela on ist eine direkte Folge des 3D-Master-Ansatzes, der sowohl die In-forma onen des ganzen physikalischen Leitungssatzes als auch aller Bauräumezusammenführt. Aus diesem Grund exis ert für jeden Bauraum (und damit kon-sequenterweise für jeden Abschni des physikalischen Leitungssatzes) innerhalbeines Masters ein sogenanntes Eltern-Modell. Ein durchgängiger und persisten-ter Bezeichnungs- und Id-Mechanismus sowie einfache Vererbungsregeln stellenauch in diesem Fall die Korrela on aller Kinder-Elemente zu ihrem Eltern-Modellsicher. Sollte der vierte Fall eintreten, ist auf eine falscheModellierung der Teilmo-delle zu schließen, da sie denselben Abschni des physikalischen Leitungssatzesbeschreiben, jedoch keinerlei Verbindungen zueinander besitzen.

b Teilmodell-zu-Master-Beziehung Teilbaugruppen werden bei Verwendung des 3D-Master-Ansatzes als Baugruppe einemMaster zugewiesen. Daraus resul erendreimögliche Modell-zu-Master-Beziehungen (siehe Abbildung 5.11). Einerseits kanneine Baugruppe nur einemMaster zugewiesen sein. Dies passiert, sofern die kom-ple e Gül gkeit des Teilmodells eine Untermenge der Validität des Masters ist.Andererseits kann eine Baugruppe mehreren Mastern zugewiesen sein. Dies be-deutet, dass nur ein Teil derGül gkeit der Baugruppe eineUntermengederMaster-Validität ist. In diesem Fall ist ein erweiterter Algorithmus für den nachgelager-


ten Prozess notwendig. Die letzte Eventualität wäre ein Teilmodell, das mit seinerGül gkeit keinem Master zugewiesen werden kann. Dies ließe auf eine falscheGül gkeit entweder des Teilmodells oder einer nicht umfassenden Validität derMaster-Modelle schließen.

Abbildung 5.11:Modellbeziehungen Teilmodell-zu-Master

c Master-zu-Master-Beziehung Teilmodelle können mehreren Mastern zugewiesensein. Aus diesem Grund muss auch die Beziehung zwischen den verschiedenenMastern betrachtet werden. JederMaster stellt einen spezifischen physikalischenLeitungssatz dar und überträgt diese Informa onen an das jeweilige Baubre . DieMaster selbst besitzen jedoch keine direkte Beziehung zueinander, da weder einDatenaustausch noch eine Modellinterak on zwischen ihnen exis ert.

5.2.2 Prozessschri e im 3D-Master-Modell

Die Erstellung eines 3D-Master-Modells für den Leitungssatz gründet sich auf dieimobigen Abschni definierten Bes mmungen. Umalle notwendigen Informa o-nen und Daten im 3D-Master-Modell zu generieren und zu dokumen eren, sindverschiedene Prozessschri e durchzuführen, welche in Abbildung 5.12 als Über-sicht dargestellt sind.Der modellierte Gesamtprozess umfasst die folgenden Prozessschri e:


Abbildung 5.12: Übersicht der Prozessschri e des 3D-Master-Leitungssatzes

• Defini on des Masterknotens (A)

• Bildung des Zusammenbaus (B)

• Verlinkung der topologischen Informa onen (C)

• Erzeugung der logisch-geometrischen Bündel (D)

• Berechnung der maximalen Bauraumreservierung (E)

• Verteilung der berechneten Baurauminforma onen (F)

• Verlinkung der Leitungsschutz-Informa onen (G)

• Anschlagteilermi lung (H)

• Anreicherung mit Bauteilinforma onen (I)

• Modulbildung (J)

• Lieferantenanbindung (K)

Die einzelnen Prozessschri e werden im Folgenden näher definiert und ihre Rolleim Gesamtkontext beschrieben.


5.2.2.1 Defini on des Masterknotens (A)

An erster Stelle steht die Defini on des eigentlichen Masterknotens. Das Struk-turelement eines Zusammenbaus wird im PDM-System neu erstellt und zunächstmit wesentlichen A ributen belegt. Die stammdefinierenden A ribute bilden da-bei den Grundstock, da wesentliche Eigenscha en wie Teilenummer, Benennung,Version, Zeichengeometriestand und Firmenzuordnung als Stamma ribute zurBeschreibung jedes Teiles notwendig sind. DesWeiteren werden die leitungssatz-spezifischen A ribute wie Baureihen-, Derivat- und Lenkervariantenzuordnungsowie die Defini on des Verlegebereichs festgelegt. [DIN ISO 16792] schreibt fürein Modell zur vollständigen Produktdefini on vor, dass neben Titel und Nummerdes Datensatzes auch die Anschri und Bezeichnung des zuständigen Konstruk -onsbereiches sowie Informa onen zu Erstelldatum und Ersteller anzugeben sind.Als weitere Merkmale werden Genehmigungskennzeichen, Genehmigungsdatensowie gegebenenfalls Vertragsnummern genannt.

NachderDefini onder relevantenBeschreibungsa ributewird derMaster-KnotenmitweiterenMerkmalenhinsichtlich Sicherheits- und Zer fizierungsrelevanz (Merk-male mit besonderer Nachweisführung) und einem Prognosegewicht versehen.

Neben der Standardschicht werden im 3D-Master-Modell zusätzlich die vier wei-teren Schichten Topology, Rou ng, Max Space Reserva on und Overstock ange-legt, jedoch zunächst nicht mit Daten bestückt.

Als Ergebnis des ersten Schri es steht ein vollständig mit beschreibenden A ri-buten bestücktes, jedoch leeres Strukturelementmit einer spezifischen Gül gkeit(imHinblick auf Baureihe, Derivate, Lenkungsart undphysikalischemLeitungssatz)alsMasterknoten zur Verfügung, das im Folgendenmit den notwendigen Informa-onen angereichert wird.

5.2.2.2 Bildung des Zusammenbaus (B)

Alle Teilmodelle, die durch die Gül gkeit des Masters miteinbezogen sind, wer-den mit ihrer gül gen Versionske e dem Masterknoten im PDM-System als Un-terbaugruppen hinzugefügt. Dieser enthält zu diesem Zeitpunkt keine weiterenInforma onen. Alle Daten, die sich auf die Elemente innerhalb der Teilmodellebeziehen, sind für den Master zunächst nicht erkennbar.

Dahermüssen die notwendigen Informa onender Teilbaugruppen imMaster ver-


öffentlicht werden. Dazu wird bei allen geladenen Eltern-Teilmodellen die En rePart-Sicht ak viert, anschließendwerden alle Kind-Modelle innerhalb der Teilmo-delle unsichtbar geschaltet. Hierdurch stehen dem Master eineindeu ge Infor-ma onen zur Verfügung. Das Einlesen der A ribute der in den Teilbaugruppendefinierten Bauteile stellt dem Master alle notwendigen Daten zur weiteren Ver-arbeitung zur Verfügung.

5.2.2.3 Verlinkung der topologischen Informa onen (C)

Durch die Verlinkung der gekapselten Daten von der Topology-Sicht des Teilmo-dells auf die Topology-Schicht des Masters erhält dieser die topologischen Infor-ma onen, die in den Bauraummodellen definiert wurden. Eine persistente Ver-erbungshierarchie garan ert dabei, dass die verlinkten Elemente eine Referenzauf ihre Originalelemente erhalten, die dort definierten A ribute erben und dassetwaige Geometrieänderungen der Teilmodelle über eine Aktualisierungsfunk -on ins Master-Modell gelangen können. Die Verwendung der Skeleton-Methodeals Schni stelle zwischen den verschiedenen Teilmodellen stellt sicher, dass imMaster ein geschlossenes Netzwerk an Verlegewegen aufgebaut wird.Durch den Au au einer Kapselung innerhalb der Teilmodelle werden dem Mas-ter nur die notwendigen Daten sichtbar gemacht. Die Zuweisung aller rou ng-relevanter Daten zur Topology-Sicht innerhalb der Teilmodelle ermöglicht es demMaster ausschließlich die benö gten Informa onen zu verlinken. Zusätzlich er-kennt der Masterknoten bestehende Vererbungshierarchien innerhalb der Teil-modelle und impor ert lediglich die topologischen Informa onen der Eltern-Mo-delle. Hierdurch wird das Einlesen redundanter Rou ng- und Pfadinforma onenausModellen, die denselbenAbschni des physikalischen Leitungssatzes beschrei-ben, vermieden.

5.2.2.4 Erzeugung der logisch-geometrischen Bündel (D)

Ein Rou ngalgorithmus innerhalb des Masters nutzt diese Topologie und erzeugtunter Nutzung der verlinkten, definierten Verlegewege Bündel auf der Rou ng-Schicht. Hierzu werden die Verbindungsinforma onen des Schaltplans über ei-ne Netzliste, welche alle Informa onen über die gül gen Leitungen eines spezi-fischen Leitungssatzes enthält, eingeladen. In Kapitel 6.1 wird dieser Schri samtRandbedingungen als Methodenbaustein Einzeladerrou ng detailliert beschrie-


ben.Die hierdurch erzeugten Bündel zeigen allerdings einen überpropor onalen Um-fang (vergleichbar mit dem Inhalt der Leitungssatz-Master-Zeichnungen), der sonie gebaut werden wird.

5.2.2.5 Berechnung der maximalen Bauraumreservierung (E)

Der Fokus der Leitungssatz-Baugruppenmodelle liegt darauf, den maximal benö-gten Bauraum zu reservieren. Daher berechnet ein Konfigura onsalgorithmus

im nächsten Schri auf Grundlage der berechneten logisch-geometrischen Bün-del den maximal realis schen Durchmesser je Segment. Als Ergebnis der Berech-nung erzeugt der Algorithmus auf der Max Space Reserva on-Schicht Bauraum-reservierungen unter Berücksich gung der an der Spline definierten Verlege- undInnova onszuschläge, diemul plika v berücksich gtwerden (vgl. Abschni 5.1.4).Das methodische Vorgehen zur Berechnung beziehungsweise Abschätzung desmaximalen Bauraums ist alsMethodenbaustein Konfigura onsermi lung in Kapi-tel 6.2 erläutert.Zu diesem Zeitpunkt besteht die obere Baugruppe aus drei Schichten: die ersteenthält topologische Informa onen, die zweite geroutete Bündel und die dri eBauraumreservierungen. Sowohl die Elemente der zweiten als auch die der drit-ten Schicht beziehen sich auf die Topologie in der ersten Schicht. Da die neu be-rechneten Bauraumreservierungen nur im Master verfügbar sind, müssen sie imnächsten Schri an die Teilmodelle zurück übertragen werden.

5.2.2.6 Verteilung der berechneten Baurauminforma onen (F)

Der Idee des 3D-Master-Ansatzes folgend, können alle Daten, die in nachfolgen-den Prozessen benö gt werden, in der obersten Baugruppe gefunden werden.Sobald der 150%-Umfang geroutet und der maximale Bauraumbedarf je Segmentdefiniert und berechnet wurde, sind alle geometrischen Informa onen zur Be-schreibungdes Leitungssatzes imoberenKnoten vorhanden.Nunmuss diese neueInforma on an die Unterbaugruppen zurück transferiert werden, das heißt an alleTeilmodelle, die zu einem Master gehören.Der erste Schri , um die Teilmodelle mit Daten aus demMaster-Modell zu versor-gen, ist sie von einem sta schen in ein dynamisches Modell zu überführen. Durchdas Hinzufügen von Parametern zum System, das heißt, durch die Nutzung von


parametrisierten Bauraumreservierungen, ist es möglich einen Algorithmus zu in-tegrieren, der denDurchmesser der Bauraumreservierungen anpasst und steuert.Daher ist es essen ell, Wissen über die verschiedenen Teilmodell-zu-Master Be-ziehungen zu besitzen.Wie oben beschrieben kann ein Teilmodell mehrerenMas-tern zugeordnet sein. Dies bedeutet, dass mehrere Master für dasselbe SegmentDurchmesser berechnen und diese dem Teilmodell zuweisen werden. Wie in Ab-bildung 5.13 zu sehen, tragen die impor erten Daten des Masters die eindeu geID der Segmente sowie den berechneten Durchmesser. Durch die Verwendungder persistenten IDs ist sichergestellt, dass die Daten an das zugehörige Objektinnerhalb des Teilmodells übertragen werden.

Abbildung 5.13: Ausgangs-Datenfluss zur Aktualisierung der Bauraummodelle

Das Teilmodell kennt hierzu seine gül gen Master. Des Weiteren sind an jedemSegment desModells mehrere Durchmesser hinterlegt. Einerseits liegt der vorde-finierte, manuelle Durchmesser vor, der aus der frühen Phasen der Entwicklungstammt, wenn nur grobe Abschätzungen über die notwendige Bauraumreservie-rung vorhanden waren. Andererseits exis eren Durchmessera ribute für jedenMaster, dem das Teilmodell zugeordnet ist. Die hinterlegten Durchmesserwerte


eines spezifischen Masters werden beim Datenimport überschrieben. Ein Algo-rithmus sucht aus den gespeicherten Werten im Anschluss den maximalen Wertaus den verschiedenen hinterlegten Durchmessern und weist diesen der parame-trisiertenBauraumreservierung zu. Dadurch ist sichergestellt, dass die Teilmodelleimmer die maximal notwendige Bauraumreservierung für ihre gül gen Variantenzeigen – so wie es zu Beginn für ein Teilmodell definiert wurde.

Im zweiten Schri muss der Output-Datentransfer von den Master-Modellen zuden Kind-Modellen betrachtet werden. Diese Vorgehensweise entspricht in etwaderMethode für denDatentransfer vomMaster zu den anderen Teilmodellen. Dereinzige Unterschied besteht in der Zuweisung der Durchmesser zu den zugehöri-gen Segmenten. Innerhalb eines Kind-Modells kennt jedes Objekt sein Eltern-Teil.Das bedeutet, dass jedes Segment ein A ribut besitzt, das auf die eindeu ge IDdes Eltern-Segments verweist. Aus diesem Grund wird beim Import der Durch-messer aus dem Master-Modell nicht auf eine Gleichheit der eindeu gen ID desSegments, sondern auf die ID des zugehörigen Eltern-Segments geachtet. Diesbildet wiederum eine Art der Kapselung aus.

Das Master-Modell benö gt keine detaillierten Informa onen über die Kind-Mo-delle, da dies redundanteDatenbedeutenwürde. ZumRou ng sind lediglich Eltern-Modelle von Relevanz. Nichtsdestotrotz müssen auch die Kind-Modelle mit ak-tuellsten Daten versorgt werden, um die reale maximale Bauraumreservierungdarzustellen. Dies ist durch die Nutzung des oben beschriebenen Ansatzes sicher-gestellt.

5.2.2.7 Verlinkung der Leitungsschutz-Informa onen (G)

Im Master-Knoten befinden sich zu Beginn dieses Prozessschri es fast alle Datender Bauteilinstanzen der Eltern-Teilmodelle. Einzig die Informa onen über Bau-teilinstanzen der Kategorie C sind noch in den Bauraummodellen verborgen, dortjedoch über eine eigene Sicht abru ar (vgl. Abschni 5.1.4).

Nach Laden der Overstock-Sicht der Bauraummodelle werden daher die im Bau-raummodell erzeugten Defini onen ins Master-Modell verlinkt. Hierbei werdenauf derOverstock-Schicht desMaster-Modells verlinkte Bauteilinstanzen erzeugt,welche geometrisch auf den logisch-geometrischenBündeln platziertwerden.Ne-ben der Assoziierung stellt die Nutzung eines weiteren persistenten ID-Mechanis-


mus die Aktualität der beteiligten Daten sicher.

5.2.2.8 Anschlagteilermi lung (H)

Alle Bauteile der Kategorien A, C und D sind im 3D-Master-Modell vorhanden.Lediglich Bauteile der Kategorie B sind bislang ohne eine Defini on oder Instan-ziierung. Diese Bauteile besitzen keine geometrische Repräsenta on, weshalb indiesem Schri virtuelle Instanzen erzeugt werden müssen.Die erlaubten Anschlagteile an einem Kontaktgehäuse sind von einigen Faktorenabhängig. Neben dem geforderten Oberflächenmaterial sind die mögliche Kam-mergröße des Kontaktgehäuses sowie der Durchmesser und Typ der angeschla-genen Leitung relevant. Zusätzlich spielt es hinsichtlich der Notwendigkeit einerEinzeladerdichtung oder eines Blindstopfens eine Rolle, ob es sich um einen tro-ckenen oder nassen Bereich im Fahrzeug handelt.Im 3D-Master-Modell sind alle notwendigen Auswahlkriterien zur Anschlagteiler-mi lung hinterlegt. Die notwendige Logik hinsichtlich der Rela onen zwischenden einzelnen Bauteilen wird durch die Datenbank bereitgestellt.

Abbildung 5.14: Ermi lung der Anschlagteile durch Datenbank-Anbindung

Für jede Instanz eines Kontaktgehäuses werden durch eine Schni stelle zur Da-tenbank die angeschlagenen Teile ermi elt. Der Datenbank werden hierzu dieTeilenummer der Instanz, die Dichtheitsklasse (dicht/undicht) sowie der je Kam-mer angeschlossene Leitungstyp (Leitungsquerschni , Außendurchmesser) unddas notwendige Oberflächenmaterial des Pins übermi elt. In der Datenbank wer-den die für diese Kombina on möglichen und erlaubten Anschlagteile ermi eltund zurück an das Modell übertragen (siehe Abbildung 5.14). Nicht eindeu ge


Einträge können über einen Vorfilter favorisiert oder im Anschluss ausgewähltwerden.

Für Kontaktgehäuse im undichten Bereich werden von der Datenbank lediglichKontakte zurückgeliefert, im Falle eines Kontaktgehäuses im Nassbereich liefertdie Datenbank zusätzlich die je Leitung zugehörigen Einzeladerdichtungen bezie-hungsweise für nicht belegte Kammern den zugehörigen Blindstopfen.

Für die ausgewählten und damit definierten Bauteilinstanzen der Kategorie Bwer-den innerhalb des 3D-Master-Modells virtuelle Instanzen erstellt. Diese enthal-ten neben den notwendigen Verknüpfungen zusätzlich einen eindeu gen undprozessstabilen Iden fier. Dieser stellt bei wiederholter Anschlagteilermi lung si-cher, dass nur im Änderungsfall eine neue virtuelle Instanz gebildet wird.

Mit der Beendigung dieses Prozessschri es sind alle Bauteile des Leitungssatzesim DMU definiert und die notwendigen Instanzinforma onen vorhanden.

5.2.2.9 Anreicherung mit Bauteilinforma onen (I)

Nachdem im vorigen Prozessschri dem Modell die letzten Bauteilinstanzen hin-zugefügt wurden, müssen nun die notwendigen Bauteilinforma onen ins Modellimpor ert werden. In diesem sind zu diesem Zeitpunkt nur die Instanzinforma o-nen vorhanden, jedoch keine weiteren Angaben über die Stammdaten der einzel-nen Bauteile.

Alle notwendigen Stamma ribute der verschiedenen Bauteile, die zur eindeu -gen Beschreibung der einzelnen Bauteile benö gt werden, sind in der Datenbankvorhanden. Über eine Schni stelle zwischen CAD-System und Datenbank werdendiese Informa onen in Form eines Teilekatalogs im standardisierten KBL-Formatins Modell geladen (siehe Abbildung 5.15).

Die zu einer Instanz gehörende Bauteilbeschreibung wird abhängig von der Bau-teilkategorie als A ribut an die Instanz geschrieben und ist somit für spätere Ex-portprozesse direkt am Bauteil abgrei ar. Bauteile der Kategorie A bekommendie Stammdaten direkt als reale A ribute an ihre geometrische Instanz zugewie-sen. Bauteile der Kategorie B, welche nur virtuelle Instanzen besitzen, erhaltendie A ribute an ihre virtuellen Instanzen. Bauteile der Kategorien C und D habenihre notwendigen Stammdaten bereits an der Instanz vorhanden, da sie direktmitvoller A ributaussta ung aus den Teilebibliotheken erzeugt wurden. Zusätzliche


Abbildung 5.15: Anreicherung des 3D-Masters mit Bauteilinforma onen

Informa onen über zugehörige Zeichnungen und Defini onsobjekte werden zen-tral im oberen Strukturknoten des Master-Modells gespeichert.

5.2.2.10 Modulbildung (J)

Im Master-Modell sind alle Informa onen der verwendeten Bauteile enthalten,der 150%-Umfang des Leitungssatzes ist vollständig beschrieben. Zur vollständi-gen Dokumenta on und Stücklistenausleitung der einzelnen Fer gungsbestand-teile wird nun die Modulbildung durchgeführt. Das detaillierte Vorgehen sowienotwendige Randbedingungen sind imMethodenbaustein Modulbildung in Kapi-tel 6.3 erläutert.

Nach Abschluss derModulbildung sind fast alle freigaberelevanten Informa onenim 3D-Master-Modell vorhanden. Lediglich die lieferantenspezifischen Informa-onen zu den einzelnen Bauteilen befinden sich noch nicht im Modell.

5.2.2.11 Lieferantenanbindung (K)

Um auch die letzten benö gten Informa onen wie Lieferantensachnummer, dieLieferantenzuordnung der Teile sowie weitere lieferantenspezifische Informa o-nen ins 3D-Master-Modell zu impor eren, stellt der Lieferant seine Teilestamm-daten in Form eines schlanken KBL-Teilekataloges zur Verfügung. Diese werdenins Modell impor ert und die notwendigen Daten anhand der iden fizierendenTeilenummer an der jeweiligen Bauteilinstanz ergänzt (vgl. Abschni 5.2.2.9).


Die Integra onder Lieferanteninforma onenbildet den letztenBaustein zumvoll-ständig definierten 3D-Modell. Nach diesem Schri sind alle notwendigen Datenzur Freigabe und Veröffentlichung des 3D-Master-Modells im Modell selbst vor-handen.

5.2.3 Visualisierung

Das 3D-Master-Modell enthält alle relevanten Informa onen, die zur Produktdo-kumenta on notwendig sind. Zur bedarfsgerechten Strukturierung dieser Infor-ma onen für Nachfolgeprozesse müssen relevante Dateninhalte visualisiert wer-den. Hierzu wird zunächst die grafische Darstellung relevanter Informa onen be-trachtet, bevor im Anschluss die Integra on von Sichten in das 3D-Master-Modellbeschrieben wird.

5.2.3.1 Grafische Repräsenta on relevanter Informa onen

Zur Visualisierung relevanter Informa onen im 3D-Master-Modell eignet sich dieVerwendung sogenannter Product Manufacturing Informa on (PMI). Diese kön-nen in verschiedenen Gruppen strukturiert sein und mit und ohne Assozia vitätzu relevanten Objekten im Modell bestehen (vgl. Abschni 3.2.3). Zur besserenVerdeutlichung der im Folgenden beschriebenen Inhalte zeigt Abbildung 5.16 diegenannten Details visuell.

Bauteilinstanzinforma onen In Abhängigkeit des Bauteiltyps und der daraus resul-erenden Zuordnung zu einer KBL-Klasse werden unterschiedliche Informa onen

zur Darstellung benö gt. Diese Informa onen sind bereits im 3D-Master-Modellals A ribute an den jeweiligen Bauteilinstanzen enthalten und können automa -siert erstellt werden. Die verschiedenen PMI-Elemente werden je nach Bauteiltypin zugehörigen Gruppen strukturiert, zur Bildung von Untergruppenwerden Präfi-xe genutzt. Da ein PMI-ElementmehrerenGruppen zugeordnet sein kann,werdenalle Bauteilinforma onsobjekte zusätzlich in einer Obergruppe gebündelt. JederBauteilinstanz eines Kontaktgehäuses, Kabelschuhs oder Splices wird ein PMI an-gehe et, welches Teilenummer, Posi onsnummer, Farbe, Codierung, Modulzu-gehörigkeit, die Referenz sowie die Referenzbezeichnung in Deutsch und Englischdarstellt. Für Bauteilinstanzen eines Befes gungselementes wird jeweils eine an-gehe ete PMI aus den Informa onen des eindeu gen Iden fiers, der Bauteilbe-


schreibung, der Teilenummer sowie der Modulzugehörigkeit erstellt. Als wesent-liche Informa onen der Zusatzteile werden Teilenummer, Teilebenennung sowiedie Modulzugehörigkeit visualisiert. Instanzen der Leitungsschutzelemente wer-den durch die Darstellung von Teilenummer, CAD-Kennzeichen und Modulzuge-hörigkeit sichtbar gemacht.

Abbildung 5.16: Visualisierung darstellungswürdiger Dateninhalte

Bemaßungen Bemaßungen sind ein weiterer wich ger Bestandteil zur Visualisie-rung. Ein 3D-Master-Modell enthält verschiedene Aspekte der Bemaßung, wel-che analog den Bauteilinforma onen getrennt in verschiedene Gruppen sor ertwerden. Eine Obergruppe bündelt zusätzlich alle Bemaßungsvisualisierungen. Al-le Objekte können automa siert erstellt werden. Für jedes Segment des Leitungs-satzes wird die aus der Länge des Segmentes resul erende Bemaßung als Zahlerzeugt. Im 3D-Master-Modell exis eren zudem Referenzpunkte, die Ausgangs-punkte einer Referenzbemaßung sind. Um diese kenntlich zu machen, wird zu je-dem bestehenden Referenzpunkt ein PMI-Objekt erzeugt, das den eindeu genIden fier des Punktes visualisiert. Zur Hervorhebung wird dieser zusätzlich in ei-nenKreis eingebe et. Definierte Referenzbemaßungenerhalten eine eigeneGrup-pe und werden neben der spezifizierten Maßangabe durch die Bezeichnung desReferenzpunktes und einer gegebenenfalls von der Standardtoleranz abweichen-den Toleranz dargestellt. Durch Hilfslinien mit Pfeilspitze werden Start- und End-


punkt des Maßes verdeutlicht.

Logikinforma onen In der Gruppe der Bauteilinstanzinforma onen befinden sichdie visualisierten Informa onen von Bauteilen der Kategorie A und C. Da es sichbei den Instanzen von Bauteilen der anderen beiden Kategorien um virtuelle In-stanzen handelt, welche eng mit den Informa onen über die logische Verschal-tung des Leitungssatzes verbunden sind, werden diese gemeinsam dargestellt.Das erzeugte PMI-Objekt wird der zugehörigen Bauteilinstanz der KBL-Klasse Con-nector_housing zugeordnet und automa sch erzeugt.

Zur besseren Übersicht wird hierzu die Darstellungsform einer Tabelle genutzt.In dieser spezifiziert die erste Spalte den Pin des Kontaktgehäuses. Es folgen dieInforma onen zu der an diesem Pin angeschlossenen Leitung (Leitungsnummer,Leitungstyp, Leitungsquerschni , Leitungsfarbe, Modulzugehörigkeit). Sind an ei-nem Pin mehrere Leitungen angeschlossen, wird eine weitere Zeile hinzugefügt.In der siebten und achten Spalte werden Kontak erungsinforma onen hinterlegt(Teilenummer, Oberflächenmaterial). Im Falle eines gedichteten Steckers folgt inder letzten Spalte die Teilenummer des Dichtungselementes.

Fer gungshinweise Assozia v zu den verschiedenen Objekten im 3D-Master-Mo-dell können notwendige Fer gungshinweise manuell erzeugt werden. Diese tex-tuellenAnmerkungenwerden in einer eigenenGruppe zusammengefasst und ent-halten zur weiteren Verarbeitung die GUID ihres verknüp en Objektes.

5.2.3.2 Defini on der Sichten

Der Nutzen eines 3D-Master-Modells tri vor allem in den Folgeprozessen auf.Unterschiedliche Datenkunden benö gen unterschiedliche Sichten auf das 3D-Master-Modell. Hierzu kann das Leitungssatz-Informa onscluster um die zusätzli-che Ebene der Datenkunden erweitert werden. Dies ermöglicht eine strukturierteDefini on der für den jeweiligen Datenkunden notwendigen Informa onen.

Relevante Datenkunden für den Leitungssatz sind unter anderem Lieferant,Werk-sta , Gesam ahrzeugkonstruk on, Anlauffabrik, EMV-Simula on, Qualitätsma-nagement, Werk, Einkauf und Ersatzteilwesen. Für diese Datenkunden können,analog zu den Sichten in den Bauraummodellen, eigene Sichten im 3D-Master-Modell erzeugt werden, welche die gewünschten Daten referenzieren. Die Ver-


wendung eigener PMI-Gruppen ermöglicht zudem die bedarfsgerechte Visuali-sierung von Metadaten durch die Zuordnung der definierten PMI-Objekte.

Die konkrete Ausprägung dieser Sichten wird hier nicht allgemeingül g betrach-tet, da sie stark vom Anwendungsfall abhängig ist.


Als Ergebnis der definierten Prozessschri e im 3D-Master-Modell liegt ein voll-ständig bestücktes 3D-Leitungssatz-Modell vor, welches alle notwendigen Eigen-scha en zur Beschreibung des physikalischen Leitungssatzes enthält. Alle pro-duktbeschreibenden A ribute sind im Modell vorhanden.

Unterhalb des Strukturelementes des 3D-Master-Modells finden sich die definie-renden Unterbaugruppen (Bauraummodelle), welche die wesentlichen geome-trischen Grunddefini onen des Modells bereit gestellt haben. Im Modell selbstexis eren vier zusätzliche Datenschichten, auf die sich die beschreibenden Geo-metrien verteilen. Die Topology-Schicht enthält die aus den Bauraummodellenverlinkten Splines und Knoten. Auf der darauf au auenden Rou ng-Schicht istder 150%-Umfang des Leitungssatzes als geroutete Segmentke e abru ar. Derhieraus errechnete maximale Bauraumbedarf wird durch die Bauraumreservie-rungen auf derMax Space Reserva on-Schicht definiert. Die Geometrien der um-hüllenden Leitungssatzschutzelemente finden sich in der Overstock-Schicht.

Neben den geometrischen Blöcken ist das 3D-Master-Modell mit weiteren wich -gen Informa onen angereichert. Das Ergebnis der Anschlagteilermi lung zur De-fini on der Kontak erungsinforma onen findet sich als virtuelle Bauteilinstanz anden jeweiligen Kontaktgehäusen. Die definierenden Bauteilinforma onen des Tei-lekatalogs sind ebenso als A ribute an den virtuellen und realen Bauteilinstanzenvorhanden wie deren Zuordnung zu Modulvarianten und lieferantenspezifischenMerkmalen. Bauteilunabhängige Informa onen wie übergreifende Defini ons-,Zeichnungs- und Modulvariantenbeschreibungen sind im oberen Strukturknotendes Master-Modells abru ar.

Die elektrologischen Informa onen, welche die Verbindungsdefini onen bereit-stellen, sind in einem eigenen Logikbereich innerhalb des Modells abgelegt. Ne-ben den verbindungsdefinierenden Beschreibungen sind hier zusätzliche Meta-informa onen zur Beschreibung, Vercodung und Zuordnung der Verbindungen

5.3. Defini on der Ausgangsparameter 109

vorhanden.Zur Visualisierung relevanter Metadaten des Modells sind über verschiedene An-sichten sogenannte PMI als Visualisierungsobjekte verfügbar. Neben ausgewähl-ten Bauteil- und Verbindungsa ributen werden so auch geometrische Informa-onen wie Maße, Referenzmaße oder Fer gunginforma onen veranschaulicht.

Die Zuordnung der einzelnen Defini onsa ribute zu den in den oberen Abschnit-ten genannten Schri en innerhalb des 3D-Master-Modells wurde zusätzlich imLeitungssatz-Informa onscluster dokumen ert. Hierzuwurde der LIC umdie Ebe-ne der Umsetzungsschri e erweitert und für jedes A ribut der Integra onsschriaus dem Defini ons- ins 3D-Master-Modell definiert (siehe Abbildung 5.17).

Abbildung 5.17: Finales Leitungssatz-Informa onscluster mit Umsetzungsschri en

Neben den Zuordnungsdefini onen sind dabei auch die A ribute erkennbar, dieim Datenmodell zwar theore sch vorhanden, für die Betrachtung im 3D-Master-Modell jedoch ohne Relevanz waren. Des Weiteren sind auch die Informa onenhinterlegt, auf die an dieser Stelle nicht näher eingegangen wurde. Eine detaillier-te Auflistung kann dem finalen LIC im Anhang (ab Seite 226) entnommenwerden.

5.3 Defini on der Ausgangsparameter

Das 3D-Master-Modell wird proprietär, also in einem na ven Format erstellt. Diekonkreten Prozessschri e dazu wurden im vorigen Abschni erläutert. Um dieenthaltenen Daten nun auch für Folgeprozesse nutzbar zu machen, ist eine Aus-

110 5.3. Defini on der Ausgangsparameter

leitung in offene Formate notwendig. In Abschni 3.2.4 wurden einige Datenfor-mate für 3D-Master-Modelle vorgestellt und anhand von Literaturrecherchenmit-einander verglichen. Für den Anwendungsfall des Leitungssatzes ist eine Au ei-lung in ein Prozess- und ein Beglei ormat sinnvoll, da mit dem standardisiertenDatenformat KBL ein bereits ausgerei es, speziell für den Leitungssatz entwickel-tes Beschreibungsformat zur Verfügung steht. Hierzu werden die beiden Anteilesowie die Kombina on von Visualisierungs- und Metadaten im Folgenden näherbetrachtet.

5.3.1 Visualisierungsdaten

Auf Grund der vielfäl gen Vorteile und insbesondere der bestehenden Verbrei-tung in der Automobilindustrie empfiehlt sich die Verwendung des JT-Formatsals Visualisierungsformat. Durch die Au eilung der Datenformate für Meta- undGeometrieanteile beschränkt sich die Anforderung an das JT-Format darauf, allerelevanten Geometrien des Leitungssatzes abzubilden. Dazu wird innerhalb des3D-Master-Modells ein Geometrieelement als Extrakt der relevanten Objekte er-stellt.

Neben den Objektrepräsenta onen der verwendeten Bauteilinstanzen (Bauteileder Kategorie A) enthält dieses zusätzlich Splines, erzeugte Bündel (zusammen-gefasste Visualisierung der Bauteilinstanzen Kategorie D) und die verlinkten Lei-tungsschutzelemente (Kategorie C). Alle diese geometrischen Elemente tragendabei die automa sch vom System generierten Iden fier (GUID).

Zusätzlich zur einfachen Geometrierepräsenta on werden die erzeugten ProductManufacturing Informa on (PMI) zur Visualisierung wich ger Modellinforma o-nen ins JT-Format integriert. Die definierten Sichten auf das 3D-Master-Modellwerden ebenso ins JT-Format übertragen.

Zur besseren Strukturierung innerhalb des JT-Modells werden die einzelnen Geo-metrieextrakte in Gruppen gebündelt. Diese Gruppen orien eren sich an der KBL-Klasse des jeweiligen Objektes. So werden die einzelnen JT-Repräsenta onen ei-nes Bauteils der KBL-Klasse Connector_housing der Gruppe Connector_housingzugeordnet, analog geschieht dies für die anderen Objekte, welche in den ent-sprechendenGruppen (Accessory, Fixing,Wire_protec on, Segment, Spline,Node)eingegliedert werden.

5.3. Defini on der Ausgangsparameter 111

Die eigentliche Übersetzung vom na ven ins neutrale Format wird durch einenentsprechenden toolabhängigen Konverter durchgeführt und hier nicht näher er-läutert.

5.3.2 Metadaten

Die wesentlichen Informa onen des Leitungssatzes sowie die zahlreichen Ver-knüpfungen der Varianz fließen in den Metadaten zusammen. Das KBL-Formatist als geeignetes Format zur vollständigen Beschreibung des Produkts Leitungs-satz bereits heute im Einsatz. Zwar ist das KBL-Schema keine Norm, doch durchdie Veröffentlichung als VDA-Empfehlung der Stand der Technik und somit ein de-facto-Standard. Die Extrak on aller relevanten Informa onen aus dem 3D-Modellin diese Metadaten vereinfacht die notwendigen Informa onen im JT-Format,welches sich auf die Darstellung der einfachen Geometrien beschränkt. Die be-schriebenen Iden fier stellen die Verbindung zwischen Metadaten und Geome-trien sicher. Hierzuwird jederOccurrence innerhalb der KBL-Datei eine zusätzlicheAlias-Id mit Scope GUID ergänzt, welche den eineindeu gen Iden fier trägt.

Die detaillierte Defini on und Präsenta on der KBL-Informa onen ist bereits inAbschni 3.4 erfolgt. Anhandder detailliertenDatenanalysewurdendie Eingangs-parameter des 3D-Master-Modells entwickelt, entsprechend rückwärts vollziehtsich nun die Transforma on ins Datenformat. Die Metadaten werden im KBL-Format 2.4 ausgeleitet, Details zur Spezifika on des Datenformates können [VDA4964] entnommen werden.

Die einzelnen Bestandteile und Informa onsblöcke der KBL werden aus den imModell verteilt vorliegendenBausteinen zusammengesetzt. Aus der Beschreibungder geometrischen Anteile der Teilmodelle wird eine Gesam opologie erstellt,welche mit den logischen Informa onen aus demMaster-Knoten kombiniert undden Anschlagteilinforma onen erweitert wird. Die Bauteildaten der realen undvirtuellen Instanzen werden zusammen mit den lieferantenspezifischen Informa-onen ergänzt und mit der Modulzuordnung vervollständigt. Schlussendlich wird

die erzeugte KBL-Dateimit spezifischen Erstellungsinforma onen (KBL-KlasseCrea-on) komple ert.

112 5.3. Defini on der Ausgangsparameter

5.3.3 Kombina on der Datenelemente

Zur Dokumenta on des Leitungssatz-Modells in einem klaren Defini onscontai-ner werden die beiden Geometrie- und Metaanteile in einem gemeinsamen Da-tencontainer gespeichert. Hierzu wird analog der heu gen Struktur des HCV-Con-tainers (vgl. Abschni 3.4.1.3) ein 3dHCV-Container geschaffen.Dieser ZIP-Containerbündelt alle notwendigen Daten zur Produktdefini on des Leitungssatzes auf Ba-sis eines 3D-Master-Modells (siehe Abbildung 5.18).

Abbildung 5.18: Ausgangsdatensatz des 3D-Master-Modells für den Leitungssatz

Neben den bereits vorgestellten Visualierungs- (JT) und Metadaten (KBL), die un-tereinander über den Referenzierungsmechanismus der GUID verlinkt sind, ent-hält der Container eine Index-XML-Datei, welche in einer vereinfachten Form dieStücklistenrepräsenta on des Leitungssatzes beinhaltet. Diese Index-XML-Dateientspricht demselben Schema wie die bereits heutzutage in HCV-Dateien enthal-tene Stücklistendarstellung und wird direkt aus den Informa onen der KBL-Dateierzeugt.Als ZIP-Container aller enthaltenen Daten dient das 3dHCV-Format als toolunab-hängiges Austauschformat zwischen Lieferant und Entwicklung.

6 Methodenbausteine

Der 3D-Master-Ansatz für den Leitungssatz beruht auf definierten Prozessschrit-ten, welche im vorigen Kapitel 5 detailliert vorgestellt wurden. Diese Prozess-schri e greifen teilweise auf Methoden zurück, welche näher betrachtet und fürden 3D-Master-Leitungssatz entwickelt werden müssen. Hierzu bündelt das fol-gende Kapitel die Erläuterung der drei großen Methodenbausteine Einzelader-rou ng, Konfigura onsermi lung undModulbildung. Jeder dieser Abschni e be-schreibt dabei isoliert für sich den einzelnen Methodenbaustein und gibt weitereHintergrundinforma onen aus der Literatur.

6.1 Methodenbaustein Einzeladerrou ng

Zur Integra on von logischen Informa onen in das DMU-Modell bedarf es einerdetaillierten Untersuchung des Pfadplanungsprozesses. Aus diesem Grund führtdieser Abschni zunächst in die allgemeine Problemstellung der Pfadplanung einund stellt einige Algorithmen vor. Nach einem kurzen Ausblick hinsichtlich derOp mierung bestehender Router wird genauer auf die Berechnung runder Bün-del eingegangen und eine Berechnungsformel abgeleitet. Zum Schluss des Ab-schni s wird eine Transforma on auf die Berechnung nicht-runder Querschni evorgestellt, welche beispielsweise im Bereich von Kabelkanälen relevant ist.

6.1.1 Analogien zur Pfadplanung

Allen Wegplanungen ist gemein, dass jeweils spezifische Wege genutzt werden,um vom Start zum Ziel zu kommen. Der Fußgänger wird Fußgängerwege oderquerfeldein den direkten Weg gehen und kann beispielsweise verkehrsberuhig-te Bereiche wie Fußgängerzonen durchqueren. Der Autofahrer wiederum wähltspezifische Wege, die eventuell länger dafür jedoch schneller sind. Wie aus denNaviga onssystemen moderner Fahrzeuge bekannt, gibt es verschiedene Wegezum Ziel, jeweils abhängig von verschiedenen Randbedingungen. Es besteht dieMöglichkeit die kürzeste Route, also die kürzeste Strecke vom Startpunkt A zumZielpunkt B, zu wählen. Ferner schlägt das System die schnellste Route vor, folg-lich die Strecke, die nach den zugrundeliegenden Topologiekarten am schnellstenvom Start zum Ziel führt, abhängig von der Art des Transportmi els. Zuletzt er-

114 6.1. Methodenbaustein Einzeladerrou ng

möglichen moderne Systeme durch die Kopplung an die aktuelle Verkehrssitua -on dynamische Routen, die abhängig von der Verkehrsdichte den schnellstenWegzum Ziel ermi elt.Doch nicht nur aus der auf GPS basierenden Technologie ist diese Art der Naviga -on bekannt, sie findet sich in vielen Feldern der Industriewieder. In der Computer-Elektronik, bei Computer-Spielen und für künstliche Intelligenz ist die Pfadplanungunabdingbar. Zusätzlich findet sie bei der Entwicklung großer Schaltkreise und Lei-terpla en Anwendung. [van der Velden u. a. 2007a], [Zhu u. a. 2011]

Abbildung 6.1: Abstraktes Netz mit Knoten, Kanten und Gewichten

Grundsätzlich kann der Prozess der Pfadplanung als Graph dargestellt werden(siehe Abbildung 6.1). Das System besteht aus Knoten (𝑁𝑖), welche über Kanten(𝑘𝑖) miteinander verbunden sind. Knoten sind durch ihre Koordinaten im Raumfestgelegt. Die Kanten selbst besitzen Gewichte (𝑔𝑖), die Randbedingungen oderRestrik onen der Kanten beschreiben. Die Gesamtmenge aller Knoten und Kan-ten bildet ein Netz beziehungsweise eine Karte, innerhalb dessen die Pfadplanungdurchgeführt wird. Vom bekannten Startpunkt A (beispielsweise Knoten 𝑁1) wirdeinWeg über verschiedene andere Kanten und Knoten zum Zielpunkt B (beispiels-weise Knoten 𝑁7) gesucht, op miert in Abhängigkeit gewünschter Kriterien hin-sichtlich der Gewichte. Als Ergebnis dient eine definierte Route, das heißt eineFolge von Wegpunkten und Knoten, die hinsichtlich des Op mierungskriteriumsvom Start zum Ziel führt. Zur Lösung eines solchen Op mierungsproblems bedarf

6.1. Methodenbaustein Einzeladerrou ng 115

es der Kenntnis des Netzes, des Startknotens und des Zielknotens.

Das Pfadplanungsproblemder Leitungssatz-Konstruk on beschreibt [Conru 1994]wie folgt:

„Gegeben sei ein bidirek onaler Graph Gmit N Knoten {𝑁1, 𝑁2, ..., 𝑁𝑁}, P Ports{𝑃1, 𝑃2, ...𝑃𝑃 } sowie eine Liste von W Leitungen {𝑊1, 𝑊2...𝑊𝑊 }, von denenjede zwei Ports {𝑃𝑖, 𝑃 𝑗} verbindet. Gesucht sei ein Subset G’ der Kanten von G,welches eine Objek unk on minimiert, die auf der Anzahl an Leitungen basiert,die durch jede Kante führen, während sichergestellt ist, dass für jede der Leitun-gen ein verbundender Pfad in G’ exis ert.“

6.1.2 Prozessbeschreibung

Die Pfadplanung von Leitungen im Kabelbaum besitzt viele Restrik onen und un-terschiedliche Op mierungskriterien. Viele der in Kapitel 2.2.1 angeführten Rand-bedingungen beeinflussen die Verlegung der Leitungen. Umgebungsbedingungenwie Befes gungsmöglichkeiten, Rohbaudurchführungen und der maximal verfüg-bare Bauraum bedingen die Verlegung. Weiterhin zählen Verzweigungspunkte,elektrische Ladungsfähigkeit, elektromagne sche Verträglichkeit, Leitungsdicke,Isolierung und Biegeradienanforderungen zu den Restrik onen. Zusätzlich müs-sen lokale Gewichte sowie Ergonomieanforderungen im Hinblick auf den späte-ren Einbau ins Fahrzeug beachtet werden. (vgl. [Hermansson u. a. 2013], [van derVelden u. a. 2007a])

Der Verlegeweg kann abhängig von unterschiedlichen Op mierungskriterien be-s mmt werden. [Zhu 2014] beschreibt das Op mierungsproblem hinsichtlich derKostenminimierung unter Berücksich gung eines Sets an Randbedingungen. [vander Velden u. a. 2007a] stellt die notwendigen Randbedingungen für die Zer fi-zierung in den Fokus. Minimierung des Bauraums sowie des Gewichts sind weite-re mögliche Kriterien. [Schüler 2007] sieht die Verringerung des Verschni es alszusätzlichen Grundsatz. Ziel der als Einzeladerrou ng bezeichneten Pfadplanungjeder Einzelleitung ist es, „automa siert eindeu ge Leitungsverbindungenmit ex-akten Längen [...] zu erhalten“ [Schüler 2007] und somit die für den spezifischenLeitungssatz notwendigen Drah nforma onen vollständig zu generieren und zudokumen eren. Auf Grundlage dieser Daten kann im Folgeprozess eine effek veKonfek onierung sta inden [Rauber 2006].


6.1.2.1 Grundsätzliche Problemstellung

Bei der Konstruk on von Leitungssätzen muss genau dieses Op mierungspro-blem gelöst werden: eine Menge von Leitungen (und dementsprechend die elek-trischen Signale, die auf diesen Leitungen laufen) müssen den besten Weg vomStart zum Ziel finden. [Zhu 2014] unterscheidet zwischen Electrical Design (Wes-halb besteht eine Verbindung?) und dem Physical Design (Wie besteht eine Ver-bindung?). Im Schaltplan, der die Elektrologik der Verbindungen beschreibt, fin-det die Defini on des Electrical Design sta . Jede einzelne Verbindung erhält ei-nen Startpunkt (Pin des Startsteckers) und einen Endpunkt (Pin des Endsteckers)sowie die Zuweisung der zu nutzenden Leitung (elektrischer Querschni ). EineVerbindung muss dabei eineindeu g sein und immer denselben Start- und End-knoten besitzen. Die Minimalkonfigura on einer solchen als Netzliste bezeichne-ten Aufstellung ist in Abbildung 6.2 exemplarisch gezeigt.

Abbildung 6.2:Minimalkonfigura on einer Netzliste

Neben den Zielinforma onen bedarf es ebenso der topologischen Informa onen(Physical Design), also des Netzes. Die Minimalkonfigura on einer solchen Topo-logie ist ein Netz aus Knoten und Kanten (vgl. Abbildung 6.1), bei dem die Kantenkeine Gewichte tragen (𝑔𝑖 = 0). Dabei ist es irrelevant, ob sich das Netz lediglichauf einer Ebene (im 2D) oder im Raum (im 3D) befindet.Der Prozess der Zusammenführung der beiden Datentöpfe Schaltplan und Topo-logie ist letztendlich die Pfadplanung. Anhand der eindeu gen Bezeichnung derStart- und Endknoten können die Knoten im Netz iden fiziert werden und derPfad sowie dessen Gesamtlänge über verschiedene Knoten anhand der gegebe-nen Randbedingungen und Op mierungsstrategien bes mmt werden.

6.1.2.2 Erweiterte Problemstellung

Die im vorigen Abschni definierten Elemente und A ribute sind ausreichend,um die einfache Verlegung für Einzelleitungen zu definieren. Da in den Folgepro-zessen jedoch noch mehr Informa onen benö gt werden und nicht immer eine


direkte Verbindung zwischen Start- und Endpunkt erstellt werden kann, sind eini-ge weitere Informa onen notwendig, die im Folgenden erläutert werden.

Schaltplan Zur eindeu gen Leitungs- und Leitungssatzzuordnung sind deutlichmehrDaten der Einzelverbindungen notwendig (siehe Abbildung 6.3). Neben der ge-nauen Bezeichnung der Anschlusspunkte sind der elektrische Querschni sowiedie Farbe der Einzelleitungen relevant [Rauber 2006], [Schüler 2007]. Zusätzlichmuss zwischen Einzelleitungen (wire) und Sonder- bzw.Mul leitungen (cable) mitihren enthaltenen Einzeldrähten (core) unterschieden werden. Für spätere Aus-wertungen und zur Dokumenta on ist es notwendig, dass alle Verbindungen denNamen des auf ihnen laufenden Signales, ihren Nennspannungsbereich, die Zu-ordnung zu einem Leitungssatz (Systemgruppe), ihre Vercodung, das Kontaktma-terial der Pins sowie die Zuweisung zum Schaltplandokument, in dem sie definiertwurden, als A ribut mi ühren.

Abbildung 6.3: Netzliste mit erweitertem Umfang


Topologie Die Komplexität der Topologie ist im Anwendungsfall des automobi-len Leitungssatzes deutlich begrenzter als beispielsweise im Leiterpla endesign.Die häufigsten Szenarien sind sogenannte E- oder H-Strukturen (siehe Abbildung6.4). Durch den zunehmenden Bauraumbedarf in Folge steigender elektrischerVerbindungen haben sich in den Fahrzeugen der Oberklasse sogenannte Doppel-H-Strukturen eingestellt.

Abbildung 6.4: Übersicht über verschiedene Topologiestrukturen im Automobil

Weitere topologische Merkmale werden durch Kabelkanäle und andere Engstel-len (beispielsweise Tüllen) ausgebildet. An diesen Kanten des Netzes bestehenbesondere Restrik onen hinsichtlich Bündelform und Bauraumangebot.

Randbedingungen Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung des Antriebsstrangssowie einer steigenden Vernetzung des Fahrzeugs treten die Auswirkungen derelektromagne schen Verträglichkeit (EMV) verstärkt in den Fokus. Als Verbinderder elektrischen und elektronischen Bauteile ist der Leitungssatz davon zuneh-mend betroffen. Nach [Wu u. a. 1994] kann zwischen drei verschiedenen Artender elektromagne schen Kopplung innerhalb von Leitungssätzen unterschiedenwerden: kapazi ve oder elektrische Kopplung, induk ve oder magne sche Kopp-lung sowie eineMischung elektrischer undmagne scher Felder. Aus diesemGrundmüssen Verlegewege bereits bei der Defini on so ausgelegt werden, dass gegen-sei ge Störeinwirkungen vermieden werden. Als Faustregel zur Berücksich gunggilt die Trennung von Antennen- sowie Signal- und Energieleitungen [Kille u. a.2002], [Schüler 2007].Eine weitere wesentliche Randbedingung besteht in der Updatestabilität. Nacherfolgtem Rou ng, also bereits durchgeführter Pfadplanung, darf sich bei einererneuten Pfadberechnung kein anderes Ergebnis einstellen. Grundsätzlich ist diesdurch dieGrundeigenscha derDeterminiertheit eines Algorithmus sichergestellt.


Nach erstmaliger Pfadberechnung erfolgt bei Doppel-H-Strukturen aus Prozess-oder Fer gungsgründen teilweise ein manueller Eingriff und somit die Wahl deszweiten Op mums. Bei der Verwendung eines Algorithmus zur Minimierung derPfadlänge kann dies bedeuten, dass einer Verbindung ein längerer Pfad zugewie-sen wird. Diese Berücksich gung topologischer Eigenscha en, die im Schaltplannicht bekannt sind, muss auch nach einer Aktualisierung weiterhin Bestand ha-ben. Neben dem Anwendungsfall der Doppel-H-Struktur tri die beschriebeneRandbedingung auch auf die Verwendung von Leitungsschlaufen zu, bei denenBordnetzleitungen von Hybridfahrzeugen über bes mmte vordefinierte Posi o-nen geroutet werden, um Re ungskrä en im Falle eines Unfalls an einer vorde-finierten Posi on im Fahrzeug ein sicheres Freischalten des Fahrzeugs zu ermög-lichen.

6.1.3 Op mierungsalgorithmen

Die Pfadplanung ist immer ein Op mierungsproblem, das je nach Op mierungs-kriterium eine andere Lösung bietet. Für den Anwendungsfall der Leitungsverle-gung gibt [Yan u. a. 2008] einen nutzbaren Überblick über den Stand der Tech-nik. Er verweist auf verschiedene Ansätze hinsichtlich einer KostenminimierungimRaum, einenwissensbasiertenAnsatz auf Grundlage vonRegularien und Exper-tenwissen sowie eine „diskrete Kontrollpunktmodularisierungsmethode“. Im Be-reich der GPS-Naviga on, bei Schaltkreisen und Computerspielen wird laut [Zhuu. a. 2011] vor allem der sogenannte A* Algorithmus genutzt, der zur Berechnungdes kürzesten Pfades dient. Dieser zeichnet sich gegenüber den anderen Algorith-men wie Dijkstra, Bestensuche, Tiefensuche und Breitensuche durch den Einbe-zug heuris scher Informa onen aus. Auch das Routen von Leitungen im dreidi-mensionalen Raum bei gegebenen Verlegewegen kann auf ein einfaches Pfadpla-nungsproblem reduziert werden, weshalb in gängigen CAD-Systemen auf einender Algorithmen des kürzesten Pfades zurückgegriffen wird.

Neuere wissenscha liche Studien beschä igen sich mit weiterführenden Ansät-zen auf Grundlage des Knowledge-based-Engineering (KBE), mit denen der Pfad-planungsprozess nochmals op miert werden soll (beispielsweise [van der Veldenu. a. 2007b], [Xiao-lan u. a. 2009], [Zhu 2014]). [Hermansson u. a. 2013] nennenein Beispiel für einen automa schen Pfadsuchealgorithmus, bei dem auch Kanten


zwischen Knoten automa sch gefunden werden.

6.1.4 Einzeladerrou ng im CAD-System

Nachdem die theore sche Betrachtung des Pfadplanungsprozesses (Einzelader-rou ngs) erfolgt ist, wird nun die konkrete Umsetzung des Einzeladerrou ngs imCAD-System beschrieben.Ausgangspunkt und Quelle für alle logischen Informa onen ist der Schaltplan, indem alle prozessrelevanten A ribute (vgl. Abbildung 6.3) an jeder Verbindung do-kumen ert werden. In sogenannten Gesamtschaltplänenwerden alle elektrologi-schenVerschaltungen eines Fahrzeugs entwickelt und zusammengefasst. Über einspezifisches A ribut (Systemgruppe) werden die einzelnen Leitungen dem späte-ren Leitungssatz zugewiesen. Auf diesem Steuerungsa ribut beruht die darauf-folgende Filterung der Leitungen auf den konkreten Umfang eines bes mmtenMasters (vgl. Abschni 5.2.1.1).

Abbildung 6.5: Prozessdarstellung Einzeladerrou ng

Die gefilterte Netzliste wird im Anschluss ins CAD-System impor ert (siehe Abbil-dung 6.5) und automa sch mit weiteren Leitungsa ributen (insbesondere demAußendurchmesser der Leitungen) aus der zentralenDatenbank angereichert. DieNetzliste trägt dabei die in Abbildung 6.3 definierten A ribute.Im CAD-System erfolgt die Verknüpfung von Topologie und Logik, indem für je-de Einzelader der kürzeste Pfad zwischen Start- und Zielpin bes mmt wird. Die


Topologie muss vor dem Routen immer vollständig verbunden sein. Alle Knotenmüssen innerhalb eines Masterumfanges eineindeu g beschrieben sein. Da derFokus des Schaltplans auf den logischen Informa onen liegt und bei der Defini-on der Verbindungen keine Kenntnis über die Topologie herrscht, werden die

genannten Randbedingungen für Ringstrukturen erst im CAD-System durch ma-nuellen Eingriff geändert beziehungsweise definiert. Zur Berücksich gung der An-forderungen der elektromagne schen Verträglichkeit werden standardisierte Si-gnalnamen und Leitungstypen verwendet, sodass imNachgang einfache Analysendie Einhaltung der EMV-Regularien prüfen können.Änderungen der Verschaltung werden nur im Schaltplan vorgenommen und übereine Aktualisierung der Netzliste ins CAD-Systemübertragen. Dies bedeutet eben-so, dass alle im Leitungssatz genutzten Verbindungen mit ihrer spezifischen IDund ihrer Leitungszuweisung ihre Defini on im Schaltplan erfahren und im CAD-System lediglich die Verlegung und die Länge der Leitung bes mmt werden.

6.1.5 Querschni sberechnung

Bei der Integra on des Einzeladerrou ngs ins CAD-System muss neben der Be-s mmung der Verlegung auch die entsprechende Berechnung der Bündeldickeder einzelnen Verlegewege berücksich gt werden. Hierzu erfolgt in diesem Ab-schni zunächst eine Beschreibung der Problema k. Im Anschluss werden ver-schiedene Ansätze und Heuris ken betrachtet und anhand einer Sensi vitätsana-lyse verglichen.

6.1.5.1 Problembeschreibung

Die Berechnung einer Packung runder Querschni e zu einem runden Bündel istnur heuris sch lösbar. Lediglich für eine geringe Anzahl gleich großer Leitungenbesteht eine exakte Formel zur Berechnung des resul erenden, op malen Bün-deldurchmessers [Brass u. a. 2005]. In der Literatur ist dieses Problemals Packungs-problem bekannt und es exis eren vielfäl ge Ansätze und Algorithmen, um ver-schiedene Kreise unterschiedlichen Durchmessers bestmöglich zu packen. Die Pa-ckung bezieht sich dabei immer auf die Minimierung des Umkreisdurchmessers.[Scheithauer 2008] gibt einen guten Überblick über mögliche Packungsstrategienund -vorgehensweisen.Die Fer gung des Leitungssatzes, das heißt die Zusammenfassung mehrerer Lei-


tungen zu einem Bündel, ist auch heute noch eine manuelle Tä gkeit. Nicht nurdie Abfolge bei der Gruppierung mehrerer Leitungen zu einem Bündel sind va-riabel, sondern auch die Verformbarkeit in Abhängigkeit von einer aufgebrachtenBandagierung oder auf Grund der Steifigkeit der Einzelleitungen. Im KSL-Umfangwerden je nach Kundenbestellung verschiedene Leitungen individuell zu einemBündel zusammengefasst. Für den resul erendenBündelquerschni bedeutet dies,dass niemals eine op male, das heißt minimale Packung au reten wird. Bei derBerechnung der Bündeldicke geht es in diesemAnwendungsfall umeinemöglichstgute Abschätzung des resul erenden Querschni s, um die Realität bestmöglichstdarzustellen und im Zuge dessen genügend Bauraum reservieren zu können. DieAbschätzung muss gleichzei g immer so gut sein, dass sie nie kleiner als der realeWert ist, um sicherzustellen, dass zu jedem Zeitpunkt ausreichend Platz vorhan-den ist.

6.1.5.2 Formeln zur Querschni sberechnung runder Bündel

Zur näherenBetrachtungwerden verschiedene Formeln herangezogen.Dabei han-delt es sich teilweise um Formeln von Zulieferern, andererseits um Formeln, dieinnerhalb von CAD-Systemen oder anderen OEMs verwendet werden. Abbildung6.6 gibt einen Überblick über die recherchierten Formeln:

Abbildung 6.6: Übersicht über verschiedene Formeln zur Berechnung runder Bündelquerschni e


Die Formeln F1-F4 sowie F8-F10 entstammen internen Dokumenten und Überle-gungen, F5 geht auf [Stringer 1978] zurück, F6 resul ert aus [o.V. 2005], F7 wurdevon [o.V. 2015] definiert und F11 stellt als mathema sch dichtest mögliche Kreis-packung gleicher Querschni e eine untere Schranke dar [Nebe 2011].

6.1.5.3 Bewertungskriterien

Mit Hilfe einer Sensi vitätsanalyse werden die verschiedenen Formeln auf ihreAbhängigkeit hinsichtlich verschiedener Einflussfaktoren beurteilt. Dabei werdendie Auswirkungen der Größe 𝑑 der Leitungsdurchmesser 𝑑𝑖, das Verhältnis 𝑉 derLeitungsdurchmesser 𝑑𝑖, also das Verhältnis von kleinster zu größter Leitung imBündel, sowie die Anzahl 𝑁 der Leitungen im Segment betrachtet (siehe Abbil-dung 6.7). Zusätzlich werden die einzelnen Resultatemit an realen Leitungssätzenvorgenommenen Messungen 𝑀 verglichen, um eine Qualitätsaussage über denaus der Formel berechneten Bündeldurchmesser 𝐷 treffen zu können.

Abbildung 6.7: Einflussfaktoren auf die Querschni sberechnung runder Bündel

Wesentliches Ergebnismerkmal ist die Sicherheit der errechneten Ergebnisse. Dabereits in frühen Phasen der Entwicklung Durchmesser von Bündeln berechnetwerden, muss sichergestellt sein, dass immer genügend Bauraum vorgehaltenwird. Es darf nie passieren, dass der errechnete Durchmesser kleiner als der realeDurchmesser des Leitungsbündels ist.

6.1.5.4 Sensi vitätsanalyse

Die detaillierte Analyse der einzelnen Auswirkungen der Kriterien auf das Ergeb-nis und den Verlauf der Bündelquerschni sberechnung erfolgt mit Hilfe einer Be-


wertungsmatrix (siehe Abbildung 6.8). Zwei untersuchte Formeln zeigen eine Ab-hängigkeit vom Leitungsdurchmesser auf (F8, F9), wohingegen das Verhältnis vonkleinster zu größter Leitung im betrachteten Bündel keinen Einfluss auf das Er-gebnis hat. Die größten Schwächen einzelner Formeln zeigen sich in der Abhängig-keit der Anzahl an Leitungen in einem Segment. Die Betrachtung der Extremwerteführt zur Nega vbewertung vieler Formeln, da sie entweder bei einer großen An-zahl an Leitungen keine realis schen Ergebnisse liefern (F3, F7), die Berechnungs-konstanten nur für eine kleinere Anzahl an Leitungen ausgelegt sind (F1, F6) oderbei nur zwei Leitungen, deren resul erender Bündeldurchmesser die Summe derbeiden Einzelleitungen ist, bei bes mmten Konfigura onen einen zu kleinenWertergeben (F8, F9, F10, F11).

Abbildung 6.8: Bewertungsmatrix zur Sensi vitätsanalyse der Bündelberechnung

Die Durchführung der Sensi vitätsanalyse auf Basis der Betrachtung der Einfluss-faktoren beschränkt die Auswahl der zu untersuchenden Formeln auf die FormelnF2, F4 und F5. Bereits eine reine Koeffizientenanalyse der drei Formeln zeigt eineim Schni um etwa +14% konstante Abweichung von F4 gegenüber F5, wohinge-gen F2 gegenüber F4 eine ste g fallende Differenz aufweist. Im Vergleich mit denMessungen an realen Leitungsbündeln erweist sich Formel F4 als diejenige, diedie sichersten Abschätzungen gegenüber der Realität bietet. Sicher bedeutet in


diesem Zusammenhang, dass der errechnete Bündeldurchmesser jeweils größerals die vergleichbar berechneten sind.

6.1.5.5 Ergebnis

Im Rahmen von erarbeiteten Bewertungskriterien und einer durchgeführten Sen-si vitätsanalyse wurden verschiedene Formeln zur Berechnung runder Bündel-querschni e miteinander verglichen. Eine Formeln s cht als die robusteste ausder Menge der Abschätzungsmöglichkeiten heraus und wird für die folgendenSchri e nach der Defini on in Abbildung 6.9 implemen ert:

Abbildung 6.9: Formel zur Querschni sberechnung runder Bündel

Für ein bis zwei Leitungen im Bündel werden lediglich deren Außendurchmessersummiert und so das exakte Ergebnis ermi elt. Für mehr als zwei Leitungen er-folgt die Berechnung über das Produkt aus dem Faktor 1,425 und demQuo entender Summe der Durchmesser aller im Bündel enthaltenen Leitungenmit der Qua-dratwurzel der Anzahl der Leitungen im Bündel.

6.1.5.6 Berechnung nicht runder Querschni e

Neben den oben beschriebenen runden Bündeln treten im Automobilbau auchandere Querschni sformen auf. Im Bereich von Kabelkanälen finden sich nur sel-ten einzelne runde Bündel; entweder sind es mehrere kleine, runde Bündel oderein verteiltes, aufgefächertes Bündel, das annähernd als ellip sch angesehenwer-den kann. Um auch in diesen Fällen aussagekrä ige Querschni swerte bes m-men zu können, sind weitere Ansätze notwendig.Zur exakten Berechnung bei mehreren Eintri sbündeln ist die Kenntnis und klareZuordnung verschiedener Leitungen zu den verschiedenen Eintri swegen unab-dingbar. Mit Hilfe der bereits definierten Formel für runde Querschni e könnenauch diese Bündel berechnet werden.Verteilte und aufgefächerte Eintri sbereiche werden wie bereits beschrieben als

126 6.2. Methodenbaustein Konfigura onsermi lung

annähernd ellip sch betrachtet. Die Kompression desselben runden zu einem el-lip schenBündel hat die geometrische Eigenscha , dass sich zwar derQuerschniverkleinert, der Umfang jedoch gleich bleibt. Da der ellip sche Querschni vonder Größe beider Halbachsen abhängig ist, kann er nur bei Kenntnis einer derbeiden Halbachsen als Folgerung aus dem berechneten Bündeldurchmesser er-rechnet werden. Die notwendigenMindestabmaße des umgebenden Kabelkanalskönnen (ohne Berücksich gung von Vorhalten für die Verstauung von Überlän-gen) aus diesem Ergebnis abgeleitet werden (siehe Abbildung 6.10).

Abbildung 6.10: Ableitung zur Berechnung ellip scher Bündelquerschni e und resul erenderMindestabmaße des Kabelkanals

6.2 Methodenbaustein Konfigura onsermi lung

Die Herausforderung in einer CAD-getriebenen Entwicklungswelt liegt in einemstark variantenbeha eten Anwendungsfall insbesondere darin, neben der Kombi-natorik auch die letztendlich notwendigen CAD-Geometrien vollständig und rea-lis sch darzustellen. Während beim ausgerei en Produkt alle möglichen Kombi-na onen bekannt und dokumen ert sind, müssen in einer frühen Phase des Ent-wicklungsprozesses notwendige Bauräume bereits reserviert sein.Dieser Abschni stellt daher denMethodenbaustein Konfigura onsermi lung zurBerechnung desmaximal benö gten Bauraumes vor. Nach einer Einführung in diewesentlichen Grundlagen, die zum Verständnis des entwickelten Berechnungs-konzeptes notwendig sind, wird dieses Konzept vorgestellt, bevor die wesentli-chen Bausteine am Ende des Abschni es noch einmal zusammengefasst werden.

6.2.1 Grundlagen

Konfigura onen vonProdukten,Op mierungsmaßnahmenundBerechnungsgrund-lagen bieten ein weites Feld zur Ver efung. Im Folgenden werden daraus nur die

6.2. Methodenbaustein Konfigura onsermi lung 127

notwendigen Aspekte zur Erarbeitung des Konzeptes zur Berechnung des maxi-malen Bauraumdurchmessers vorgestellt.

6.2.1.1 Variantenvielfalt im Automobil

Die Varianz im automobilen Umfeld hat in den letzten Jahren ste g zugenommen.Der individuelle Kunde mit seinen individuellen Wünschen ist im Bereich der au-tomobilen Oberklasse immer stärker in den Fokus gerückt – das Angebot hat sichvon paketgetriebenen Aussta ungsvarianten hin zum individuell für den einzel-nen Kunden konfigurierten Fahrzeug gewandelt.Die großen Variantentreiber für den Leitungssatz sind neben den unterschiedli-chen Au auvarianten (Limousine, Kombi, Coupé, Cabriolet, Lang-Limousine, Ge-ländewagen) zusätzlich Motorisierung (O o, Diesel, Gas, Hybrid, Plug-In Hybrid,Brennstoffzelle, Elektro), Länder- und Marktvarianten sowie die verschiedenenKombina onsmöglichkeiten von Komfort-, Assistenz- und Sicherheitsfunk onenim Fahrzeug. (vgl. [Abel u. a. 2016], [Docter 2015])Diese Varianz des Gesam ahrzeugs spiegelt sich auch im individuellen, kunden-spezifischen Leitungssatz wider. Der Hauptanteil der Leitungssätze im Falle eineskundenspezifischen Leitungssatzes bei Mercedes-Benz Cars sind wirkliche Unika-te, das bedeutet, diese Kombina on an Einzelmodulenwurde nur ein einzigesMalproduziert [König 2016].Die theore sche Kombinatorik von Leitungen innerhalb eines Fahrzeugs ist im-mens groß. Ein manueller Vergleich möglicher Kombina onen zur Bes mmungeines maximalen Bauraumbedarfes ist daher nicht effizient möglich.

6.2.1.2 Codebasierte Fahrzeugkonfigura on

Die Forderung ein Fahrzeug akkurat nach der Anfrage des Kunden ausliefern zukönnen, erfordert ein Stücklistensystem, welches entsprechende Daten verwal-ten kann. Die einzelnen Bauteile eines Fahrzeugs werden daher in einer soge-nannten Produktstruktur dokumen ert. Diese Struktur enthält das Wissen „auswelchen Komponenten sich das Produkt auf welche Weise zusammensetzt“ [Sinz2003]. Alle technischen Kombina onsvarianten sind durch die Dokumenta onvon Rela onen, Strukturen und Konstella onsvaria onen der einzelnen Bautei-le integriert.Innerhalb der Produktstruktur exis eren dabei Regeln, welche die Kombina ons-


varianten beschreiben und in unterschiedlichen Ausprägungen au reten. Teile-bezogene Coderegeln sind die direkten Vercodungen eines Bauteils mit denenes innerhalb der Produktstruktur angelegt wird. Baubarkeitsregeln codieren dieRandbedingungen zum Einbau eines Bauteils. Neben baureihenspezifischen Re-geln exis erenhier sogenannte pauschale Coderegeln, die übergreifendeGemein-samkeiten bündeln. Zusteuerungsregeln ergänzen die Kundenbestellungen durchimplizite, nicht-technische Codes wie interne Werksteuercodes oder die Auswahlvon Standardwerten für nicht vom Kundenwählbare Funk onen. Gleichzei g die-nen sie dem Vertrieb zur Steuerung von Aussta ungspaketen oder vordefiniertenKombina onsvarianten. [Sinz 2003]

In der Produktübersicht werden alle Konfigura onsmöglichkeiten zusammenge-fasst, wie sie für die Kundenbestellung verwendet werden. Aus dieser Übersichtwird die sogenannte Produktübersichtsformel (PÜF) errechnet, welche alle Re-geln, Zusteuerungen und Einschränkungen eines Fahrzeugs in einer strukturiertenForm in einer aussagenlogischen Formel zusammenfasst und das umfassende Re-gelwerk der codebasierten Fahrzeugkonfigura on darstellt. [Sinz 2003], [Walteru. a. 2016]

6.2.1.3 MaxSAT-basierte Lösungsverfahren für codebasierte Konfigura onsprobleme

Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass komplexe Konfigura onsprobleme mit-tels formalerMethoden gelöst werden können. Im Anwendungsfall codebasierterFahrzeugkonfigura onen haben sich SAT-basierte (SAT vom Englischen sa sfiabi-lity) Lösungsverfahren etabliert (vgl. [Sinz 2003], [Walter u. a. 2013]). Die grund-legenden aussagenlogischen Defini onen, Ausführungen und Verknüpfungen derverschiedenen SAT-Verfahren sind bei [Walter u. a. 2013] und [Walter u. a. 2016]dargestellt und werden im Folgenden kurz zusammengefasst.

Ein allgemeines Erfüllbarkeitsproblem oder SAT-Problem der Aussagenlogik be-schreibt die Problemstellung, ob für eine aussagenlogische Formel eine erfüllendeBelegung exis ert. Jede Fahrzeugbestellung eines Kunden in einer codebasiertenFahrzeugkonfigura on muss am Ende zu einem eindeu gen Ergebnis führen undbaubar, also erfüllbar sein. Liegt der Fokus des Erfüllbarkeitsproblems nicht alleinauf einer eindeu gen Erfüllbarkeit, sondern darauf, welche Bedingungen (im Fol-genden auch als Klauseln bezeichnet) aus der Gesamtmenge aller Klauseln maxi-


mal erfüllt werden können, damit das Problem noch erfüllbar ist, spricht man voneinem MaxSAT-Problem. Eine mögliche Fragestellung könnte hier sein, wie vie-le Bauteile maximal in einem Fahrzeug verbaut werden können. Zur Unterschei-dung der verschiedenen Bedingungen können diese zusätzlich in sogenannte har-te Klauseln (Bedingungen müssen alle erfüllt werden) und weiche Klauseln (mög-lichst viele dieser Bedingungen sollen erfüllt werden) eingeteilt werden. DiesenAnwendungsfall bezeichnet man als par elles MaxSAT-Problem. Harte Klauselnsind im Kontext codebasierter Fahrzeugkonfigura onen technische oder gesetzli-che Randbedingungen, die nicht verletzt werden dürfen. Die letzte Stufe der hierbetrachteten SAT-Probleme bildet das sogenannte par ell gewichtete MaxSAT-Problem. In diesem wird den weichen Klauseln jeweils ein spezifisches Gewichtzugeordnet, welches zur Op mierung herangezogen wird.

Die allgemeine Formulierung des par ell gewichteten MaxSAT-Problems lautet inAnlehnung an [Walter u. a. 2016] wie folgt:

Sei𝜑 eine aussagenlogische Formel in der sogenannten konjunk venNormalformmit den Klauselmengen 𝐶 = 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑡 ∪ 𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ. Hierbei gilt für jede Klausel 𝑐𝑖 ∈𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ, dass ihr ein spezifisches Gewicht 𝑤𝑖 ∈ 𝑁 zugeordnet ist. Das par ellgewichteteMaxSAT-Problem ist es, eine Zuweisung𝛼 zu finden, so dass sämtlicheKlauseln aus𝐶ℎ𝑎𝑟𝑡 unter der Zuweisung erfüllt sind und die Summe der Gewichte𝑤, welche sich als Summe der Gewichte der erfüllten Klauseln Δ ⊆ 𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ unterder Zuweisung ergibt, maximal ist.

Die Unterscheidung von konjunk ver und disjunk ver Normalform einer aussa-genlogischen Formel sowie die Transforma onsmöglichkeiten zwischen beidenFormen sind zur konkreten Lösung eines Erfüllbarkeitsproblems zwar notwendig,zur Erläuterung des Ansatzes jedoch nicht näher relevant und können der Litera-tur wie beispielsweise [Walter u. a. 2016] entnommenwerden. Daher wird im Fol-genden davon ausgegangen, dass alle aussagenlogischen Formeln in der jeweilsnotwendigen Form vorliegen.

6.2.1.4 Abgrenzung des Anwendungsfalls

Ausgangspunkt zur Bes mmung des maximalen Bauraumbedarfs eines Leitungs-satzes ist ein vollständig gerouteter 150%-Leitungssatzumfang – alle Informa o-nen der Topologie und Logik sind vorhanden. Um eine eindeu ge Bauraumaussa-


ge tä gen zu können, muss für jedes spezifische Segment der maximal konfigu-rierbare Segmentdurchmesser berechnet werden. Ein Fahrzeug mit Vollausstat-tung weist nicht in jedem Segment den maximalen Bauraumbedarf auf. Die Maxi-malkonfigura on, also die Kombina on an Leitungen, die zur Bildung desmaxima-len Segmentdurchmessers führen, ist je Segment verschieden. Die Bildung dieserMaximalkonfigura on ist eine der zentralen Forderungen an eine automa sierteBes mmung des maximalen Bauraumbedarfs.Unter den gegebenen Randbedingungen einer codebasierten Fahrzeugkonfigura-on muss folglich für jedes Segment des Leitungssatzes ein par ell gewichtetes

MaxSAT-Problem gelöst werden. Abhängig von gegebenen Regularien (Codere-geln), welche die harten Klauseln bilden, wird über die weichen Klauseln (Leitun-gen mit ihrem Durchmesser als Op mierungskriterium/Gewicht) hinsichtlich ei-nes maximalen Gesamtdurchmessers op miert.Für die einzelnen Elemente des par ell gewichteten MaxSAT-Problems bedeutetdies (vgl. Abbildung 6.11):

• Betrachtungsgegenstand ist ein einzelnes Segment 𝑠𝑗 ∈ 𝑆 aus derMenge al-ler vorhandenen Segmente 𝑆 mit 1 ≤ 𝑗 ≤ |𝑆|, wobei gilt, dass 𝑠𝑗 die Mengeder Leitungen umfasst, welche dem Segment zugeordnet sind. Dabei wird ei-neMenge Binärvariablen erzeugt, welche denWert 1 zugewiesen bekommt,sofern die Leitung verbaut wird, und 0 falls die Leitung nicht verbaut wird:∀𝑙𝑖 ∈ 𝑠𝑗 ∶ 𝑙𝑖 ∈ {0, 1}.

• Eine aussagenlogische Formel 𝜑 gibt das Code-Regelwerk mit den Klausel-mengen 𝐶 = 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑡 ∪ 𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ vor.

• Für jede Leitung 𝑙𝑖 ist der zugehörige Durchmesser 𝑑𝑖 bekannt. Die einzel-nen Leitungen 𝑙𝑖 innerhalb eines Segmentes 𝑠𝑗 werden als einzelne Klauseln𝑐𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ,𝑗,𝑖 mit ihrem zugehörigen Durchmesser 𝑑𝑖 als Gewicht definiert. Siebilden die weiche Klauselmenge 𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ,𝑗: ∀(𝑙𝑖 ∈ 𝑠𝑗)∃𝑐𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ,𝑗,𝑖 = {𝑙𝑖, 𝑑𝑖} ∈𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ,𝑗.

• Die Ergebniszuweisung 𝛼 zeigt die Belegung von Leitungen innerhalb desSegmentes, welche zu einemmaximalen resul erenden Durchmesser führt.


Abbildung 6.11: Systemansicht des par ell gewichteten MaxSAT-Problems am Anwendungsfall

Auf Grund der Linearität des MaxSAT-Op mierungsverfahren wird die Heuris kder Querschni sberechnung (vgl. Abschni 6.1.5.5) beim hier beschriebenen Be-rechnungsverfahren vernachlässigt. Der Op mierungszielwert ist also streng ge-nommen nicht der maximal resul erende Segmentdurchmesser aus den enthal-tenen Leitungen, sondern die maximale Summe der Einzeldurchmesser der ent-haltenen Leitungen.

6.2.2 Konzept zur Berechnung des maximalen Bauraumbedarfs

Die Berechnung des maximalen Bauraumbedarfes kann durch die Modellierungeines par ell gewichteten MaxSAT-Problems je Segment erfolgen. Hierzu wer-den nun zunächst die notwendigen Informa onen der einzelnen Datenquellenbeschrieben, bevor im Anschluss der eigentliche Ansatz vorgestellt wird.

6.2.2.1 Datenquellen

Zur Berechnung des maximalen Bauraumbedarfs sind verschiedene Daten ausverschiedenen Systemen notwendig.Die Hauptdatenquelle des Konzeptes ist das geroutete 150%-DMU-Modell desLeitungssatzes. Neben den topologischen Informa onen über exis erende Seg-mente sind auch die logischen Informa onen des Schaltplans vorhanden und eineVerknüpfung zwischen Topologie und Logik durch das Rou ng erfolgt. Für jedesSegment 𝑠𝑗 sind die darin enthaltenen Leitungen 𝑙𝑖 mit ihren spezifische Leitungs-durchmessern 𝑑𝑖 bekannt.Aus dem Schaltplan sind die Informa onen der Vercodung der einzelnen Leitun-gen notwendig. Diese sind im konkreten Anwendungsfall bereits durch den Im-port der Netzliste an jeder Leitungsinstanz vorhanden (siehe Abschni 6.1.2.2).


Bei den im Schaltplan vorhandenen Codes muss zwischen A- und B-Codes unter-schieden werden. A-Codes sind Steuercode, welche auch im Stücklistensystemals offizielle Codes exis eren und genutzt werden, um einem Au rag die rich geAuswahl an Komponenten zuzusteuern. B-Codes sind Hilfscodes, die lediglich aufSchaltplanebene exis eren und beispielsweise zum Zwecke der Steuerung ein-zelner Leitungen in verschiedene Modulvarianten genutzt werden. Des Weiterenwerden B-Codes in frühen Phasen, wenn noch kein entsprechender A-Code füreine Funk on vorhanden ist oder zur Zusammenfassung mehrerer A-Codes unddamit zur Entschlackung des Schaltplans verwendet. Daher sind die B-Codes keinBestandteil der codebasierten Fahrzeugkonfigura on.Aus dem Stücklistensystemwerden die pauschalen Codebedingungen impor ert,welche ein globales, allgemeingül ges Regelwerk bilden.

6.2.2.2 Ansatz

Nachdemdie Datenquellen ausreichend detailliert definiert wurden, wird nun dereigentliche Ansatz mit seinen verschiedenen Schri en näher beschrieben.

Erzeugung des globalen Regelwerks Der erste Schri zur Lösung des Erfüllbarkeits-problems ist die Erzeugung des globalen Regelwerks. Dieses Regelwerk 𝐶𝑅 be-steht aus der Vereinigung der pauschalen Coderegel 𝐶𝑃𝐴𝑈 sowie der aus denSchaltplaninforma onen generierten Schaltplanregeln 𝐶𝑆𝑃 und ist für alle Seg-mente 𝑠𝑗 des Leitungssatzes gül g: 𝐶𝑅 = 𝐶𝑃𝐴𝑈 ∪ 𝐶𝑆𝑃 . Die pauschalen Code-regeln 𝐶𝑃𝐴𝑈 werden wie beschrieben durch das Stücklistensystem geliefert. Siesind für alle Baureihen gül g und stehen in der frühen Phase der Fahrzeugent-wicklung zur Verfügung. Die Schaltplanregeln werden spezifisch für den Anwen-dungsfall aus den Schaltplaninforma onen generiert. Es wird davon ausgegan-gen, dass es sich bei den einzelnen Codes der Leitungen um einzelne Klauseln 𝑐𝑝,𝑖handelt, welche sich gegensei g ausschließen können. Hierbei wird dasselbe Ver-codungsverständnis genutzt, auf welches bei der Modulbildung zurückgegriffenwird (siehe Abschni 6.3.2.1). Die durch ein logisches ODER verknüp en Code-anteile der Vercodung der Leitungen werden als eigene Klauseln angesehen. Jenach Vercodungsmuster werden anschließend resul erende Klauseln 𝑐𝑆𝑃𝑚

gebil-det und dem Schaltplanregelwerk 𝐶𝑆𝑃 hinzugefügt (siehe Abbildung 6.12).Aus der Vercodung 𝑎/𝑏wird entsprechend gelernt, dass 𝑎 und 𝑏 sich ausschließen.


Abbildung 6.12: Übersicht über den Ansatz zur Berechnung des maximalen Bauraumbedarfes

Aus demCodemuster 𝑎+𝑏/𝑎+𝑐 ergibt sich der Ausschluss von (𝑎+𝑏) und (𝑎+𝑐).Die Vercodung 𝑎 + 𝑏/𝑐 + 𝑑 führt zum Erlernen des Ausschlusses der beiden Kom-bina onen (𝑎 + 𝑏) und (𝑐 + 𝑑). Das Codemuster 𝑎/𝑏 + 𝑐 wird analog behandelt,sodass gelernt wird, dass sich 𝑎 und die Kombina on (𝑏 + 𝑐) ausschließen. EineLernüberprüfung sichert dabei ab, dass das neu Erlernte keinen Widerspruch zuden bereits gelernten Klauseln darstellt. Zusätzlich werden demModell beschrei-bende Informa onen über die B-Codes zur Verfügung gestellt.

Erstellung der lokalen Klauseln Die nur lokal (am betrachteten Segment) gül genKlauseln werden im nächsten Schri erstellt. Für jede Leitung 𝑙𝑖 ist der zugehörigeDurchmesser 𝑑𝑖 bekannt. Die einzelnen Leitungen 𝑙𝑖 innerhalb eines Segmentes 𝑠𝑗werden als einzelne Klauseln 𝑐𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ,𝑗,𝑖 mit ihrem zugehörigen Durchmesser 𝑑𝑖 alsGewicht definiert. Sie bilden die weiche Klauselmenge 𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ,𝑗. Zusätzlich wirdjeder Leitung 𝑙𝑖 anhand der Vercodung im Schaltplan die Klauselmenge 𝐶𝑖 zuge-ordnet, bestehend aus Klauseln 𝑐𝑝,𝑖 mit 1 ≤ 𝑝 ≤ |𝐶𝑖|. Damit eine Leitung erfülltist, muss ihre zugehörige Klauselmenge 𝐶𝑖 erfüllt sein. Die lokal für ein Segmentresul erende Klauselmenge aller im Segment 𝑠𝑗 enthaltenen Leitungen 𝑙𝑖 wird alsweitere harte Klauselmenge 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑡,𝑗 ins Modell aufgenommen.

Erzeugung des SAT-Modells Das SAT-Modell wird mit allen Klauselmengen befüllt.Das erzeugte Regelwerk𝐶𝑅 wird als harte Klausel ins SAT-Modell geliefert, zusätz-

134 6.3. Methodenbaustein Modulbildung

lich werden die lokalen harten Klauseln übernommen. Diese Bedingungen müs-sen im Ergebnis erfüllt sein, sodass sich als Gesamtmenge der harten Klauselnfolgende Gleichung ergibt: 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑡 = 𝐶𝑅 ∪ 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑡,𝑗 = 𝐶𝑃𝐴𝑈 ∪ 𝐶𝑆𝑃 ∪ 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑡,𝑗.Die weiche Klauselmenge 𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ ist, wie oben beschrieben, durch die lokale wei-che Klauselmenge𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ,𝑗 der Leitungenmit ihrem spezifischen Durchmesser alsGewicht gegeben.Die Gesamtklauselmenge des SAT-Modells lautet wie folgt:𝐶 = 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑡∪𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ =(𝐶𝑃𝐴𝑈 ∪ 𝐶𝑆𝑃 ∪ 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑡,𝑗) ∪ 𝐶𝑤𝑒𝑖𝑐ℎ,𝑗

Berechnung des Op mierungsergebnisses Das SAT-Modell wird an einen SAT-Solverübergeben, welcher die op male Zuweisung 𝛼 für jedes einzelne Segment be-rechnet. Diese Zuweisung beinhaltet jeweils alle Leitungen, welche gemeinsamden maximalen Segmentdurchmesser ergeben. Mit Hilfe der in Abschni 6.1.5.5definierten Formel wird im Anschluss der resul erende Durchmesser berechnet.


Die Berechnung des maximalen Bauraumbedarfs nutzt die im 3D-Master-Modellvorhandenen Daten und kombiniert diese mit pauschalen Codebedingungen so-wie B-Code-Informa onen aus Stücklistensystem und Schaltplan. Auf Grundlageder zur Verfügung stehenden Daten wird dabei für jedes einzelne Segment eineOp mierung gestartet und ein op mierter Durchmesser berechnet. In den frühenPhasen der Entwicklung ist damit eine automa sierte, nachvollziehbare Kalkula-on des benö gen Bauraums möglich.

6.3 Methodenbaustein Modulbildung

Zur Au eilung des elektrischen Leitungssatzes in einzelne funk onale Bestand-teile und um der kundenspezifischen Variantenauswahl verschiedener Funk o-nalitäten gerecht zu werden, muss der vollständig beschriebene 150%-Umfangdes Leitungssatzes neben der geometrischen Zerlegung auch funk onal weiterdifferenziert werden. Ziel ist eine Au eilung in Teilvarianten, die gemeinsam alsZusammenbau einen funk onstüch gen physikalischen Leitungssatz bilden. Die-se sogenannten Module sind „funk onal und physisch diskrete Einheiten“ [o.V.2016c], welche klar definierte Grenzen gegenüber anderen funk onalen Elemen-ten besitzen und gemeinsam mit diesen das kundenspezifische Produkt des Lei-

6.3. Methodenbaustein Modulbildung 135

tungssatzes formen.DieGrundlagendieserModularisierungwurdenbereits in Abschni 5.1.3 genannt.Im Folgendenwerden zunächst die exis erenden Randbedingungen erläutert undimAnschluss die algorithmische Vorgehensweise beschrieben, bevor amEnde dasGesamtergebnis dieses Methodenbausteins dargestellt wird.

6.3.1 Randbedingungen

Der Prozessschri der Modularisierung erfordert eine große Menge an Wissenüber Produkt, Gegebenheiten und Fer gungsspezifika. An dieser Stelle wird da-von ausgegangen, dass all dies bereits in den Vorprozess eingeflossen ist und dienotwendigen Informa onen in den entsprechenden Resultaten vorhanden sind.Als Eingangsparameter der Modulbildung dienen die in Abschni 5.1.3 beschrie-benen Daten sowie die Informa onen des Schaltplans (siehe Abschni 6.1.2.2).In Abbildung 6.13 sind diese Parameter gemeinsam dargestellt.

Abbildung 6.13: Darstellung der notwendigen Eingangsparameter zur Modulbildung

Die Modulliste als Ergebnis der Modularisierung liefert im standardisierten KBL-Format einen Container mit den zu befüllenden Modulen. Je Modulvariante wer-den Sachnummer, Abkürzung, Benennung, die Stücklisten- und Schaltplanverco-dung sowie die Systemgruppe, Derivat- und Verlegebereichszuordnung transpor-ert. Zusätzlichwerden als Zusatzinforma onen zur späterenDokumenta onVer-

sion, Gewichtsinforma on, Informa onen zum Modelljahr sowie eine etwaige


Verknüpfung derModulvarianten zuModulfamilien impor ert. Der bereits im 3D-Master-Modell enthaltene Schaltplan liefert weitere notwendige Informa onen,welche sich im Anwendungsfall der Modulbildung auf die A ribute ID, Start- undEndpunkte sowie Systemgruppe und Schaltplancode beschränken.

6.3.2 Durchführungsschri e

Die Zuweisung der im Modell vorhandenen Bauteile und Verbindungen zu deneinzelnen Modulen der Modulliste gliedert sich in verschiedene Stufen, die von-einander abhängig sind (siehe Abbildung 6.14). Ein Teil der Zuweisungen ist topo-logieabhängig, der andere Teil kann topologieunabhängig bes mmt werden.

Abbildung 6.14: Ablaufplan der Modulzuweisung

Im ersten Schri muss die Modulzuordnung der Verbindungen (Leitungen) sta -finden, da diese Grundlage für alle weiteren Zuweisungen ist. Im Anschluss kanndie Zuordnung vonKontaktgehäusenundAnschlagteilen erfolgen. Im letzten Schriwerden Kabelschutz, Befes gungselemente und schlussendlich Zusatzteile zuge-wiesen. Die Algorithmen der einzelnen Stufen werden im Folgenden näher detail-liert.

6.3.2.1 Verbindungen

Grundlage der Zuweisung von Verbindungen sind Schaltplan und Modulliste. AusderModulliste werden zunächst über einen Benennungsfilter sogenannte Gehäu-semodule, also Module, die aus topologischen Gründen nur ein Kontaktgehäuse


definieren, herausgefiltert. Jedem der noch verbliebenen Modulvarianten wer-den im Anschluss alle Leitungen zugeordnet, deren Code und Systemgruppe sichmit der Schaltplancodierung und Systemgruppe des Moduls überdeckt.

Als Ergebnis der ersten Rou ne sind alle nach formalen Regeln zuweisbaren Ver-bindungen einem Modul zugeordnet. Die nach diesen Schri en nicht zugewiese-nen Verbindungenwerden unter der Voraussetzung korrekter Eingangsparametermanuell den entsprechenden Modulen zugeordnet. Im Resultat der ersten Stufesind somit alle Verbindungen mindestens einem Modul zugeordnet.

6.3.2.2 Kontaktgehäuse

Die Zuordnung der Kontaktgehäuse basiert auf dem Ergebnis der Verbindungs-zuweisung. Für jedes einzelne Kontaktgehäuse werden alle angeschlossenen Ver-bindungen und deren Modulzugehörigkeit analysiert. Sofern alle angeschlosse-nen Leitungen dieselbe Modulzuweisung besitzen, erbt das Kontaktgehäuse die-se Zuweisung. Ist dies nicht der Fall, so wird detek ert, ob mindestens eine ange-schlossene Verbindung einem sogenannten Grundumfangsmodul zugeordnet ist.Diese sind in derModulliste durch eine Stücklisten-Vercodung „;“ (Serie) beschrie-ben. Sollte auch dieser Aspekt nicht zutreffen, wird zum Schluss analysiert, ob aneiner der angeschlossenen Leitungen eine Modulzuweisung exis ert, von denendie Modulzuweisung aller anderen Anschlüsse eine Teilmenge bildet. Sofern dieszutri , wird das Kontaktgehäuse jedem dieser Module zugeordnet.

Das Resultat des zweiten Algorithmus umfasst alle nach automa schen Regelnzuzuordnenden Kontaktgehäuse. Die nach diesen Schri en nicht zugewiesenenStecker werden unter der Voraussetzung korrekter Eingangsparameter manuellden entsprechendenModulen zugeordnet. Am Ende der zweiten Stufe sind damitalle Kontaktgehäuse mindestens einem Modul zugeordnet.

6.3.2.3 Kontak eile & Einzeladerdichtungen

Die automa sche Zuweisung von Kontak eilen und Einzeladerdichtungen (ELA)zu ihren zugehörigenModulen basiert allein auf der durchgeführten Verbindungs-zuweisung. Für das entsprechende Teil wird die zugrunde liegende Leitung ermit-telt und deren Modulvercodung auf das Teil übertragen.


6.3.2.4 Blindstopfen

Die Zuordnung von Blindstopfen zu den jeweiligen Modulvarianten nutzt die Er-gebnisse von Verbindungs- und Kontaktgehäusezuweisung. Dazu wird für jedenBlindstopfen die Modulzuweisung des zugehörigen Kontaktgehäuses vererbt.

6.3.2.5 Befes gungselemente & Leitungsschutz

Grundlage der Zuordnung von Befes gungselementen und Leitungsschutz ist dasResultat der Verbindungszuweisung. Zusätzlich ist für beide die Informa on derTopologie notwendig. Für jedes Befes gungselement beziehungsweise jeden an-gebrachten Leitungsschutz werden zunächst die durch das angeschlossene Seg-ment verlaufenden Leitungen ermi elt und deren Modulzuweisung analysiert.Sofern alle verlaufenden Leitungen dieselbe Modulzuweisung besitzen, erbt dasBefes gungselement diese Zuweisung. Ist dies nicht der Fall, so wird detek ert,ob mindestens eine Verbindung einem sogenannten Grundumfangsmodul zuge-ordnet ist (vgl. Zuordnung der Kontaktgehäuse). Sollte auch dieser Aspekt nichtzutreffen, wird zum Schluss analysiert, ob an einer der befes gten Leitungen ei-ne Modulzuweisung exis ert, von denen die Modulzuweisung aller anderen An-schlüsse eine Teilmenge bildet. Tri dies zu, wird das Befes gungselement jedemdieser Module zugeordnet.Das Resultat dieses Algorithmus umfasst alle nach automa schen Regeln zuzu-ordnenden Befes gungs- und Leitungsschutzelemente. Die nach diesen Schri ennicht zugewiesenen Bauteilewerden unter der Voraussetzung korrekter Eingangs-parameter manuell den entsprechenden Modulen zugeordnet. Am Ende dieserStufe sind damit alle Befes gungs- und Leitungsschutzelemente mindestens ei-nem Modul zugeordnet.

6.3.2.6 Zusatzteile

Zur Zuordnung von Zusatzteilen sind alle in den vorhergehenden Prozessschri engewonnenen Informa onen notwendig. Handelt es sich beim Zusatzteil um eineinem anderen Bauteil zugeordnetes Teil, so erbt das Zusatzteil dessen Modulzu-weisung. Sofern das Zusatzteil sich direkt an einem Segment befindet, entsprichtdas Verfahren dem der Befes gungselemente (siehe voriger Abschni ).Als Ergebnis dieser Rou ne sind alle nach formalen Regeln zuweisbaren Zusatztei-le einem Modul zugeordnet. Die nach diesen Schri en nicht zugewiesenen Teile


werden unter der Voraussetzung korrekter Eingangsparameter manuell den ent-sprechenden Modulen zugeordnet.

6.3.3 Gesamtergebnis

Als Gesamtergebnis der einzelnen Durchführungsschri e ergibt sich somit einvollständig modularisiertes 3D-Master-Modell. Alle Bauteile und Verbindungendes Modells sind mindestens einem Modul zugeordnet. Die Modulzugehörigkeiteines Bauteils wird dabei direkt an seiner Instanz innerhalb des Modells gespei-chert. Für die nicht geometrisch abgebildeten Bauteile des Leitungssatzes (Bautei-le der Kategorie B und D) geschieht dies an ihrer Instanzdokumenta on innerhalbdes Modells.

7 Begleitende Prozesse

Neben der eigentlichen Erstellung des 3D-Master-Modells und der notwendigenMethodenbausteine, welche im vorigen Kapitel erläutert wurden, sind zusätzlichbegleitende Prozesse im Entwicklungsprozess von der Umstellung auf einen 3D-Master betroffen. Einigen dieser Prozesse widmet sich dieses Kapitel 7. Hierzuwerden zunächst notwendige Qualitätskriterien und -checks in den einzelnen Sys-temen vorgestellt, welche die Qualität der Produktdaten in den einzelnen Syste-men absichern. Darauf folgt die Analyse der Auswirkungen des 3D-Masters auf dieProzesse der Langzeitarchivierung sowie eine kurze Betrachtung des Änderungs-managements für modellbasierte Defini onen im Leitungssatz.

7.1 Qualitätsabsicherungsprozess

In einem umfangreichen Entwicklungsprozess muss in den verschiedenen Syste-men eine ausreichende Qualität der Entwicklungsdaten sichergestellt sein. Feh-lerha e Informa onen führen in einer langen Ke e von Systemen zu Folgefeh-lern und letztendlich zu einem fehlerbeha eten Produkt. Durch die klare Au ei-lung der prozessbeteiligten Systeme, die klare Defini on von Schni stellen unddie Nutzung von Prinzipien wie Kapselung und Vererbung im 3D-Master-Ansatz,muss bereits in den datenerzeugenden Systemen eine ausreichende Datenquali-tät sichergestellt sein (siehe Abbildung 7.1).

Aus diesem Grund werden im Folgenden für die beteiligten Systeme des Model-lierungsansatzes entsprechende Qualitätskriterien und -checks definiert.

7.1.1 Datenbank

DieDatenbankbeschreibt die Stammdatender verwendetenBauteile im Leitungs-satz. Das verwendete Datenformat verlangt eine definierte Menge an A ributenzur Beschreibung eines Bauteils, die je nach Bauteiltyp variieren. Die Einführungsogenannter Datenqualitätsstatus ermöglichen die Beurteilung der Datenquali-tät je Stammdatensatz. In einer frühen Phase der Bauteilentwicklung werden nurgeringe Daten des Bauteils in den Stammdatensatz übernommen, spätestens beider Übernahme in den Leitungssatz muss das Bauteil jedoch vollständig beschrie-ben sein. Die Datenbank stellt daher zur Anreicherung des 3D-Master-Modellsmit

7.1. Qualitätsabsicherungsprozess 141

Abbildung 7.1: Qualitätsabsicherungsprozess im 3D-Master-Ansatz

weiteren spezifischen Bauteilinforma onen (Schri I) nur vollständig beschriebe-ne Bauteildatensätze zur Verfügung.

Es exis eren Bauteile, welche in Altbaureihen noch Verwendung finden, für Neu-baureihen auf Grund veralteter Technik jedoch nicht mehr eingesetzt werden sol-len. Die Integra on eines sogenannten Verwendbarkeitsstatus in den Qualitäts-sicherungsprozess ermöglicht dabei über verschiedene Status die Nutzung desBauteils sowie die Ausleitung von Bauteilinforma onen in Folgeprozesse zu steu-ern. Zur Anreicherung des 3D-Master-Modellsmit Bauteilinforma onen liefert dieDatenbank aus diesem Grund nur Informa onen über Bauteile, deren Verwend-barkeitsstatus eine erneute Nutzung noch erlaubt.

Zusätzlich zu den genannten Überprüfungen sichert die Datenbank durch internePlausibilitätschecks die Datenqualität der enthaltenen Daten ab. Durch die Ve-rifika on von Wertegrenzen (Minimal- und Maximalwerte), Addi onsrela onenauf Grund von Zusammenbauten (addi ves Gewicht) sowie von Bauteilrela o-nen (passende Kontakte zu Kontak rägern) kann bereits beim Anlegen der Bau-teilstammdaten eine entsprechende Korrektheit propagiert werden.

142 7.1. Qualitätsabsicherungsprozess

7.1.2 Schaltplan

Im Schaltplan wird die elektrologische Verschaltung des Leitungssatzes definiert.Um sicherzustellen, dass nur logisch korrekte und vollständig beschriebene Schal-tungen expor ert werden, werden die wesentlichen Aspekte bereits im Schalt-plan abgesichert. Neben umfangreichen Syntaxprüfungen hinsichtlich Benennungvon Komponenten, Leitungen, Steckern und Schaltplanblä ern wird auf die voll-ständig vorgeschriebene Bedatung der einzelnen Objekte (Komponente, Stecker,Leitung, Schaltplanbla ) geprü . Zur Sicherstellung der Rückverfolgbarkeit wirddie eineindeu ge Vergabe der Leitungsnummern kontrolliert, zusätzlich die Ver-wendung des korrekten Querschni s und einer für den entsprechenden Leitungs-typ zugelassenen Leitungsfarbe. DesWeiteren wird dafür Sorge getragen, dass al-le Leitungen und Stecker korrekt verbunden beziehungsweise angeschlossen sindund dass die an den Komponentenpins definierten Signale an Start- und Endpunkteinander entsprechen.

7.1.3 Modularisierung

Die Modularisierung stellt wesentliche Eingangsparameter zur Verfügung, die inder Modulbildung genutzt werden. Die Nutzung von Datenqualitätsstatus analogder Verwendung in der Datenbank stellt dabei den ausreichenden Informa ons-gehalt der übertragenen Daten sicher. Nur vollständig beschriebene und somitmit einem entsprechenden Datenqualitätsstatus versehene Modularisierungser-gebnisse (Modulfamilie, Modulvariante) werden in die Modulliste übernommenund somit zur Modulbildung herangezogen.

7.1.4 Bauraummodell

An ein Bauraummodell im 3D-Master-Leitungssatz werden wesentliche Anforde-rungen hinsichtlich seiner Qualität gestellt, da es Ausgangs- und Defini onspunktvieler enthaltener Informa onen ist. In [VDA 4955] sind alle wesentlichen Quali-tätskriterien zur Beurteilung vonCAD-Modellen zusammengetragen. Auf derGrund-lage dieser Empfehlungen wurde eine systema sche Analyse aller Kriterien in Be-zug auf ihre Relevanz für den Leitungssatz vorgenommen. Diese kanndemAnhang(ab Seite 244) entnommen werden.

Die Grundgeometrie des Leitungssatzes beruht auf B-Splines, also mathema -

7.1. Qualitätsabsicherungsprozess 143

schen Beschreibungen (Polynomen), welche die neutrale Faser des Leitungssat-zes definieren. Um eine durchgehende Berechnung sowie ein darauf au auen-des Rou ng zu ermöglichen, wird bereits im Bauraummodell sichergestellt, dasskeine Lage- oder Tangentenunste gkeiten, keine zu kleinen Knotenabstände so-wie keine Selbstdurchdringung oder Iden tät zweier B-Splines vorliegen oder an-dere Kurvenformen als eine B-Spline genutzt wurde. Des Weiteren wird auf dieVermeidung eines zu hohen Polynomgrads, einer zu hohen Segmentzahl oder derVerwendung zu kleiner Krümmungsradien oder Minikurvensegmente geachtet.

Die verwendeten Volumenkörper, die im Bauraummodell erzeugt werden (Bau-raumreservierungen, Leitungsschutzelemente), dürfen sich nicht selbst durchdrin-gen und als Folge zu kleiner Splines selbst nicht zu klein sein (Mini-Solid). Da-bei sollte ein einzelner Volumenkörper zudem nicht aus mehreren Bereichen be-stehen.

Die posi onierten Bauteilinstanzen im Bauraummodell werden hinsichtlich ihrerkorrektenPosi onierung auf vollständigeDefini onder Zwangsbedingungen, aus-reichende Zuweisung der A ribute sowie deren Syntax (Referenzen, Referenzbe-zeichnungen) geprü .

Für das Bauraummodell selbst wird abgesichert, dass es in der korrekten CAD-Umgebung mit den Standardparametern und korrekter Benennung (keine Son-derzeichen, standardkonformer Name) erstellt wurde. Außerdem wird kontrol-liert, dass nur valide Bauteilinstanzen, welche sich alle auf derselben Datenschichtfinden, und die definierten Sichten (En re Part, Final Part, Topology, Overstock)enthalten sind.

7.1.5 3D-Master-Modell

Im 3D-Master-Modell bündeln sich alle relevanten Informa onen zur Produkt-defini on des Leitungssatzes. Durch den bereits in den Dateneingangsparame-tern sta indenden systema schen Qualitätsprüfprozess werden nur qualita vhochwer ge Daten in das 3D-Master-Modell impor ert, um hier verknüp oderweiterverarbeitet zu werden. Daher werden im Folgenden nur die im 3D-Master-Modell bearbeiteten oder erzeugten Daten betrachtet.

Auf Grundlage der Vorgaben von [VDA 4955] sind für die im 3D-Master-Modell er-zeugten CAD-Umfänge qualita ve Absicherungen notwendig. Die Aktualität, Ak -

144 7.1. Qualitätsabsicherungsprozess

vität und Korrektheit hinterlegter Verlinkungen zu Splines und Leitungssatzschutz-elementen innerhalb der Bauraummodelle muss sichergestellt sein. Analog zuden erzeugten Volumenkörpern in den Teilmodellen muss auch im 3D-Master-Modell die Selbstdurchdringung oder Verwendung zu kleiner Volumenkörper ver-hindert werden. Dabei sollte ein einzelner Volumenkörper nicht ausmehreren Be-reichen bestehen. BeimCAD-Modellmuss neben den bereits für das Bauraummo-dell geltenden Richtlinien auf mögliche Dateninkonsistenzen durch Hinterschnei-dungen, Einengungen oder Rou ngprobleme sowie die korrekte Verwendung undDatenzuordnung der Schichten und Sichten geprü werden.

Das 3D-Master-Modell muss vollständig geroutet sein. Dies bedeutet, dass alleimpor erten Verbindungen eine klare Zuweisung von Start- und Endknoten sowiedes Verlegeweges besitzen müssen. Alle enthaltenen Steckerinstanzen benö geneine eindeu ge Referenz, es dürfen im 3D-Master-Modell keine ungenutzten Ver-legewege exis eren.

Alle benö gen Informa onen zur Defini on des Leitungssatzes müssen vollstän-dig vorliegen. Dies bedeutet, jeder Bauteilinstanz muss eine Modulvariante zuge-ordnet sein und sie muss mit den Stammdatena ributen der Datenbank versorgtworden sein. Allen Kontaktgehäusen müssen Informa onen über die angeschla-genen Teile vorliegen.

7.1.6 3dHCV-Container

Aus dem 3D-Master-Modell wird als Ausgangsparameter der 3dHCV-Containermit dem Visualisierungsmodell und den Metadaten abgeleitet. Diese müssen ne-ben ihrer eigenen Qualität auf Konsistenz gegenüber dem 3D-Master-Modell ge-prü werden.

Aus den im 3D-Master-Modell vorhandenen Geometrieelementen wird nach er-folgreicher Qualitätsprüfung bei Erzeugung der Ausgangsparameter ein Visuali-sierungsmodell abgeleitet. Auch für dieses Modell gelten die Qualitätskriterienaus [VDA 4955]. Durch den gestu en Qualitätsprozess sind nur noch wenige Prü-fungen notwendig. Das Modell muss den firmeninternen Standards an ein Doku-menta onsformat genügen und entsprechende Parameter und A ribute mit sichführen. Durch das Kopieren der Geometrieelemente des 3D-Master-Modellsmüs-sen diese Kopien erneut auf Dateninkonsistenz sowie die korrekte Verwendung

7.2. Langzeitarchivierung 145

der Sichten geprü werden. Enthaltene PMI-Elementemüssenmit den Visualisie-rungsobjekten verknüp sein. Um gleichzei g sicherzustellen, dass das aus dem3D-Master-Modell abgeleitete Visualisierungsmodell das Original widerspiegelt,werden Prüfungen auf Gleichheit von Schwerpunkt, Modellgenauigkeit, Volumenund Oberfläche durchgeführt. Ein zusätzlicher visueller Check überprü die kor-rekte Übertragung der Verlegewege.Neben den Geometrieanteilen werden wesentliche Informa onen in die resul-erende KBL-Datei geschrieben. Diese wird gegenüber dem Ausgangsmodell auf

Vollständigkeit geprü : alle Bauteil- und Baugruppenreferenzen müssen überein-s mmen, was bedeutet, dass alle Bauteile dieselbe Modulvariantenzuweisungbesitzen müssen wie im 3D-Master-Modell und umgekehrt alle Modulvariantendieselbe Stücklisteninforma onen gegenüber den definiertenModulvarianten im3D-Master-Modell haben müssen. Neben den iden schen Allgemeintoleranzenmuss zusätzlich die Teilenummer, Version und die Organisa on-Iden fika ons-nummer des Leitungssatzes mit dem Original übereins mmen.Der gesamteAusgangsdatensatzmuss zudemdarauf geprü werden, dass alle Re-ferenzen zwischen den Visualierungs- undMetadaten vorhanden sind, um auszu-schließen, dass leere Zeiger oder alleinstehende Elemente exis eren. Des Weite-renwird die Konsistenz von KBL- und Index.xml-Datei überprü . In beidenDateienmüssen die Stücklisteninforma onen iden sch sein.Zentrale, inhaltliche Daten des Zusammenbaus werden durch einen Datenimportder Metadaten in die Datenbank abgesichert. Durch vordefinierte Gül gkeitsprü-fungen kann die (zusammengesetzte) Verwendbarkeit aller Einzelteile im Kontextdes spezifischen Leitungssatzes abgeprü und resul erende Leitungslängen und-widerstände getestet werden. Zahlreiche weitere Maßnahmen für die Qualitäts-sicherung des Gesamtprodukts Leitungssatz können hier integriert werden (Zünd-kreisprüfungen, gül ge Sachnummernformate, Massestellenauslastung).

7.2 Langzeitarchivierung

Neben der allgemeinen Speicherung eines produktbeschreibenden Datensatzesin einem PDM-System besteht unter anderem aus Gründen der Produktha ungdie Notwendigkeit, die Defini onsdaten auch längerfris g zu archivieren. Hierzuführt dieser Abschni zunächst in die Rolle der Langzeitarchivierung im Produkt-

146 7.2. Langzeitarchivierung

dokumenta onsprozess ein und stellt im Anschluss zwei Archivierungsprozessefür 3D-Modelle vor. Darau in wird anhand der generierten Informa onen einProzessentwurf der Langzeitarchivierung für den 3D-Master-Leitungssatz abge-leitet.

7.2.1 Die Rolle der Langzeitarchivierung im Produktdokumenta onsprozess

Allgemein wird unter Langzeitarchivierung der Prozess verstanden, der sicher-stellt, dass „Daten für eine lange Zeitspanne verwaltet und ihr sicherer Zugangund die Lesbarkeit der Informa onen gewährleistet ist“ [Kheddouci u. a. 2010].

Die Speicherungund Langzeitarchivierung vonProduktdokumenta onsdaten spieltzur Absicherung der Produkt- und Produk onske e eine wesentliche Rolle. Wäh-rend sich die Speicherung auf kurz- und mi elfris ge Zeiträume erstreckt, liegtder Fokus der Langzeitarchivierung auf langfris gen Zeiträumen. Je nach Indus-triezweig kann dieser Zeitraum anders definiert sein; während er in der Lu fahrt-branche mehr als 70 Jahre beträgt, empfiehlt [VDA 4958–1] für die Automobilin-dustrie allgemein einen Zeitraum von „mindestens 12 Jahre[n] ab dem Meilen-stein ’End of Produc on’“.

Gründe für die Langzeitarchivierung der erzeugten Daten sind einerseits die Wie-derverwendbarkeit für Ersatzteile und für andere Entwicklungsprozesse sowie derinterne Wissenserhalt. Andererseits müssen Produktdefini onsdaten aus rechtli-chen Gründen (Produktha ung, Zer fizierung) archiviert werden, um eine durch-gängigeNachvollziehbarkeit der Fer gungsgegebenheiten sicherzustellen. (vgl. [Paf-fenholz 2009], [Sindermann 2014], [Trinkel u. a. 2015])

An die Datenformate der Langzeitarchivierung wird die Anforderung der größt-möglichen Präzision bei gleichzei ger kleinstmöglicher Dateigröße gestellt. Größ-te Herausforderung ist die Sicherstellung der Lesbarkeit der Informa onen, danicht davon ausgegangenwerden kann, dass heu ge Autoren- oder CAD-Tools amEnde des Lebenszyklus des Produkts noch vorhanden sind. Dies impliziert die For-derung eines toolunabhängigen Formates. (vgl. [DIN 6789], [Katzenbach 2015])

Der Mindes nhalt des gespeicherten Modells soll allgemein die beschreibende,möglichst exakte Geometrie, alle Anmerkungen, Bemaßungen und Fer gungshin-weise enthalten. Um die Prozesssicherheit zu gewährleisten, müssen alle Doku-mente eindeu g iden fizierbar sowie deren Verfasser und Verantwortliche klar


zuzuordnen sein. Etwaige Änderungen eines Dokumentes resul eren in „eine[m]neuen Satz von Dokumenten im Langzeitarchiv“ [VDA 4958–1]. Neben der Da-tenintegrität muss gleichzei g der Datenerhalt im Langzeitarchiv sichergestelltsein [Kheddouci u. a. 2010]. Im zeichnungsbasierten Umfeld werden insbesonde-re die standardisierten Formate TIFF und PDF/A zur Langzeitarchivierung verwen-det (vgl. [DIN 6789]).

7.2.2 Archivierungsprozess für 3D-Modelle

Die modellbasierte Defini on scha neue Anforderungen an die zu archivieren-den Datenmodelle. Fanden sich wesentliche Informa onen im 2D-basierten Ent-wicklungsprozess im Zeichnungsschri kopf, müssen sie im modellbasierten Pro-zess im Modell selbst vorhanden sein.

Für die Archivierung von 3D-Modellen als alleinige Produktbeschreibung exis e-ren derzeit keine eindeu gen, übergreifenden Vorgaben, die universell einsetzbarsind. Neben der Empfehlung 4958 des VDA-Arbeitskreises ([VDA 4958–1], [VDA4958–3]) werden zur näheren Beschreibung die Regelungen der Lu - und Raum-fahr ndustrie ([DIN EN 9300–003]) sowie [DIN 6789] herangezogen.

Der Dateninhalt des modellbasierten Archivierungsobjektes unterteilt sich in dasKernmodell, Metadaten, Daten zur technischen Zulassung und Validierungsinfor-ma onen. [DIN EN 9300–003] definiert das Kernmodell mit dem „unentbehrli-che[n] Minimum an Daten [...], die für die Erhaltung der Konstruk onsabsicht zueinem bes mmten Zweck erforderlich [sind]“. Es bündelt damit nur einen Teil derin einem Master-Modell vorhandenen Informa onen. Zur Iden fika on relevan-ter Informa onen, die im Kernmodell enthalten sein müssen, kann auf die forma-le Vorgehensweise nach [VDA 4958–3] zurückgegriffen werden. Stammdaten wiebeispielsweise Iden fikatoren (Teilenummer, Teilebezeichnung, Modellbeschrei-bung), Kennzeichnungen (Verfasser, Erstelldatum, Verantwortlicher) und erlaubteResultate derQualitätsprüfung finden sich in denMetadaten.Mit Hilfe digitaler Si-gnaturenwerden die erforderlichen Daten zur technischen Zulassung erzeugt unddie geforderte Integrität sichergestellt. In den Validierungsinforma onen werdendie dokumen erten Prü erichte der einzelnen Validierungsschri e hinterlegt.

[DIN 6789] und [DIN EN 9300–003] fordern neben einem offenen und standar-disierten Format für die notwendigen Konver erungsprozesse einen Nachweis


mi els Qualitätskriterien und Prüfprotokollen, „dass hierbei keine Datenverlustebzw. Änderungen erfolgen“. Es wird jedoch kein klares Archivierungsformat vor-gegeben. VerschiedeneUntersuchungen empfehlen die Nutzung von STEP oder JTals Langzeitarchivierungsformat. Während STEP AP242 unter anderem für diesenZweck entwickelt wurde, findet sich in JT auf Grund der geringeren Dateigrößeund Komplexität durch die Verwendung von 3D-Anmerkungen (PMI) eine nutzba-re Alterna ve. [Kheddouci u. a. 2010], [o.V. 2014]Für komplizierte Konstruk onen bedeutet dies die Übertragung und Konver e-rung der im na ven Format erstellten Körper und Flächen in sogenannte Primi-vkörper, die vom gewählten Datenformat der Langzeitarchivierung verarbeitet

werden können. Neben den reinen Geometrieinforma onen verlangt dies auchdie korrekte Übertragung etwaiger Zusatzinforma onen, die sich an den entspre-chenden Geometrien befinden.DerGrundprozess der LangzeitarchivierungmodellbasierterDefini onsdaten kanndamit allgemein wie in Abbildung 7.2 dargestellt werden.

Abbildung 7.2: Grundprozess einer Langzeitarchivierung

Zunächst werden die Defini onsdaten im na ven Format im Autorensystem er-stellt und hieraus ein Kernmodell abgeleitet, das die notwendigen Anforderungenhinsichtlich Unversehrtheit, Vollständigkeit und Integrität erfüllt. Nach der Über-prüfung und Sicherstellung der notwendigen Datenqualität werden die Defini -onsdaten ins Langzeitarchivierungsformat konver ert. Diese konver erten Datenwerden im Anschluss erneut gegen die Ausgangsdaten validiert und zusammenmit den Prüfprotokollen langzeitarchiviert.

7.2.2.1 LOTAR - Long Term Archiving and Retrieval

LOTAR (Long TermArchiving andRetrieval) ist ein in [DIN EN9300–003] normierterProzess für die Archivierung von 3D-Produktdaten in der Lu - und Raumfahrt.Das Ziel von LOTAR ist ein einheitlicher Prozessentwurf zur Archivierung von CAD-und PDM-Daten im Hinblick auf gesetzliche Bes mmungen, Regularien und An-forderungen der Unternehmen [Kheddouci u. a. 2010]. Dies erfolgt durch die Ver-


wendung von STEP-Verfahren, um die modellbasierten Produktdefini onen ohneVerluste in ein neutrales Format zu überführen [DIN EN 9300–003].Der Standard unterteilt sich in drei Teile: In einem Grundteil (Basic Parts) werdendie notwendigen Daten für die Archivierung von CAD- und PDM-Daten definiert.Ein zweiter Teil (Common Process Parts) befasst sich mit der Defini on eines ein-heitlichen Archivierungsprozesses, basierend auf dem OAIS-Standard (Open Ar-chival Informa on System), welcher als Referenzmodell für die Archivierung vondigitalen Daten gilt. Im domänenspezifischen dri en Teil (Data Domain SpecificParts) finden sich die Anforderungen für spezifische Daten, wie beispielsweisePMI-Elemente. [Trinkel u. a. 2015]Abseits der Lu - und Raumfahrt findet der LOTAR-Standard kaum Anwendung,da diese Archivierungslösungen für die meisten anderen Industriesparten einenzu großen Implemen erungsaufwand bedeuten würde [Trinkel u. a. 2015].

7.2.2.2 Langzeitarchivierung im JT-Format

Zur Langzeitarchivierung von JT-Daten exis ert kein vordefinierter, standardisier-ter Prozess. Auf Grundlage des zuvor vorgestellten LOTAR-Prozesses haben [Trin-kel u. a. 2015] einen analogen Prozess für JT-Daten entwickelt, der hier kurz erläu-tert wird (siehe Abbildung 7.3).

Abbildung 7.3: Prozess der Langzeitarchivierung mit JT-Daten (in Anlehnung an [Trinkel u. a.2015])

Im CAD-Autorensystem werden die Produktdefini onsdaten im na ven Formaterstellt. Ein Qualitätscheck auf Grundlage des SASIG-Regelwerks stellt dabei die


Qualität der na ven Daten sicher und dokumen ert dies in einem Verifika ons-bericht. Nach erfolgreicher Prüfung werden die Daten in das JT-Format überführtund gleichzei g die Gewichtseigenscha en des Originals gespeichert. Zur Erfül-lung der Anforderung hinsichtlich der Abbildung exakter Geometrien wird im JT-Format auf XT-BREP-Elemente zurückgegriffen. Im Anschluss findet eine weitereQualitätsprüfung sta , indem zunächst erneut auf Grundlage des SASIG-Regel-werks geprü wird und darau in eine geometrische Validierung zwischen na-vem und neutralem Format erfolgt. Die Ergebnisse dieser Verifika on werden

ebenso in einem Bericht dokumen ert. Die validierten und verifizierten Archivie-rungsdaten werden anschließend zusammenmit den Berichten zur dokumen er-ten Datenqualität in einem Archivierungscontainer vereint, digital signiert und imLangzeitarchiv abgelegt.Der Anwendungsfall der Langzeitarchivierung des JT-Formats wurde laut [Trinkelu. a. 2015] vom zuständigen JT Workflow Forum bereits definiert, da sich STEPund JT in der internen Abbildung von CAD-Daten technologisch deutlich unter-scheiden. Im aktuellen offiziellen Standard [ISO 14306] ist dieser Anwendungsfallallerdings nicht spezifiziert.

7.2.3 Prozessentwurf für den 3D-Master-Leitungssatz

Im vorigen Abschni wurden die Grundlagen eines Archivierungsprozesses vonmodellbasierten Defini onsdaten erläutert und verschiedene Methoden und Re-gularien genannt. Auf deren Grundlage wird nun der Langzeitarchivierungspro-zess für 3D-Master-Modelle des Leitungssatzes definiert. Der Prozessentwurf ba-siert dabei auf der in [VDA 4958–3] vorgeschlagenen Vorgehensweise. Dabei wirddavon ausgegangen, dass die erzeugten Daten bereits durch einen Entwickler ge-sichtet und freigegeben worden sind. Der Freigabeprozess mit einem 3D-Masterist im Vergleich zu einer 2D-Zeichnung bis auf das geänderte Freigabemediumgrundsätzlich gleich. Da die Freigabe einer Produktbeschreibung beziehungsweiseder Freigabeprozess als solcher firmenspezifisch sind, werden sie hier nicht detail-lierter erläutert.

7.2.3.1 Defini on des Kernmodells

Grundlage der Defini on eines Kernmodells zur Langzeitarchivierung eines Lei-tungssatzes ist die Iden fika onder relevanten Informa onen. [VDA4958–3] emp-


fiehlt die Beschreibung des Kernmodells in einem formalen Datenmodell, welcheseindeu g relevante Datenobjekte samt zulässigen Wertebereichen, Eigenschaf-ten und Regularien enthält. Gleichzei gwird eine dreistufige Vorgehensweise vor-geschlagen:

• Defini on des Kernmodells

• Technische Beschreibung (Repräsenta on)

• Implemen erung gemäß Datenschema (Präsenta on).

Um die relevanten Informa onen und Daten, die im Kernmodell enthalten seinmüssen, zu iden fizieren, rät [VDA 4958–3] zunächst „alle notwendigen Informa-onen, Regeln und Wertebereiche zu iden fizieren und zu beschreiben, welche

für die Spezifika on eines Produkts notwendig sind“. Im zweiten Schri sollenStandards ermi elt werden, die die relevanten Informa onen in normiertem Zu-stand abbilden können. Zuletzt soll die Überführung der im ersten Schri iden -fizierten Inhalte auf standardisierte Modelle und Methoden spezifiziert werden.Die grundlegende Analyse und Betrachtung der notwendigen und relevanten In-forma onen zur vollständigen Beschreibung eines Leitungssatzes wurde durchden Au au des Leitungssatz-Informa onsclusters in Kapitel 3.4.2 getä gt. Auchdie Iden fizierung möglicher Standards ist mit der Vorstellung der verschiedenenDatenformate zur Beschreibung von Leitungssätzen in Abschni 3.4.1 bereits er-folgt.Trotzdem wird die propagierte Vorgehensweise zur Datenmodellierung anhandder VDA-Empfehlung durchgeführt, um die Anforderungen an das 3D-Modell einweiteres Mal detailliert zu spezifizieren. Die Beurteilung der Richtlinien führt zueinem Anforderungsmodell für die Langzeitarchivierung der Leitungssätze (sieheAbbildung 7.4).Nach der Defini on und Iden fika on der relevanten Nutzinforma onen folgtdie technische Beschreibung und die Überführung auf ein standardisiertes Da-tenschema. Dabei können laut [VDA 4958–3] sowohl reine 3D-CAD-Dateien, rei-ne Meta-Beschreibungen sowie Kombina onen aus 3D-CAD-Daten und Metada-ten verwendet werden. Letztere sind für den konkreten Anwendungsfall des Lei-tungssatzes besonders geeignet, da mit dem standardisierten Datenformat KBL


Abbildung 7.4: Entwicklung des Kernmodells für die LZA Leitungssatz

ein bereits ausgerei es, speziell für den Leitungssatz entwickeltes Beschreibungs-format zur Verfügung steht. Die Extrak on aller relevanten Informa onen ausdem 3D-Modell in diese Metadaten vereinfacht die Anforderungen der Langzeit-archivierung an das eigentliche Kernmodell (vgl. auch [Paffenholz 2009]). Die de-taillierte Defini on des Kernmodells sowie der Abbildungsansatz auf normierteBeschreibungs- und Implemen erungsmodelle ist dieser Arbeit als Anhang hin-zugefügt (siehe ab Seite 254).

Herausforderung bei der Trennung von Geometrie- und Metainforma onen istdie eineindeu ge Zuordnung der verschiedenen Informa onen. Die Verwendungvon persistenten, globalen Iden fiern (GUID), die einerseits jedem Geometrie-element zugewiesen und andererseits jeder Objektrepräsenta on innerhalb derMetadaten hinzugefügt werden, sichert diese Zuordnung ab.

Wie in Abschni 5.3 beschrieben, wird das KBL-Format zur Archivierung der Me-tadaten und das JT-Format zur Archivierung der Geometrieanteile genutzt.

7.2.3.2 Defini on der Prozessschri e

Nach der Defini on der relevanten Informa onen, der Defini on des Prozesseszur Sicherstellung der Qualitätskriterien der verschiedenen Modellbausteine so-wie der Defini on des Kernmodells werden nun die Prozessschri e der Langzeit-archivierung für den 3D-Master-Leitungssatz abgeleitet. Wie in Abbildung 7.5 ge-zeigt, orien ert sich der Prozess zur Langzeitarchivierung für den 3D-Master-Lei-tungssatz dabei stark an der von [Trinkel u. a. 2015] propagierten Vorgehenswei-se.

Zunächst wird das 3D-Master-Modell auf Grundlage der in Abschni 7.1.5 defi-nierten Prü riterien auf Validität untersucht. Das Ergebnis wird in einem Report

7.3. Änderungsmanagement 153

Abbildung 7.5: Langzeitarchivierungsprozess für den 3D-Master-Leitungssatz

festgehalten, welcher inmehreren Abschni en die Resultate aller durchgeführtenPlausibilisierungen enthält. Die Inhalte des abgeleiteten 3dHCV-Containers wer-den imAnschluss einzeln geprü – das Kernmodell hinsichtlich geometrischer De-fini onen, die Metadaten bezogen auf ihre Gül gkeit (vgl. Abschni 7.1.6). BeideErgebnisse werden dem Anfangsreport hinzugefügt. Die konsolidierten Daten desdefinierten Leitungssatzes werden ins Langzeitarchiv übertragen, welches die ge-forderten Eigenscha en hinsichtlich Unversehrtheit, Vollständigkeit und Integri-tät bereitstellt. Dort werden sie mindestens für die geforderte Archivierungsdau-er zum Abruf bereitgehalten. Die Verwendung standardisierter, offener Daten-formate ermöglicht dabei jederzeit eine toolunabhängige Wiederherstellung derarchivierten Informa onen.

7.3 Änderungsmanagement

Ein grundlegender Bestandteil eines durchgängigen Prozesses im modernen Pro-duktlebenszyklus ist ein effizientes Änderungsmanagement. Die Verknüpfung undVerzweigung zwischen den verschiedenen Komponenten des Leitungssatzes istdabei komplex. Dieser Abschni fasst dazu in aller Kürze die wesentlichen Grund-lagen zusammen und zeigt einige Analysen aus dem Umfeld von Mercedes-BenzCars. Auf diesen Analysen beruht der Entwurf zum durchgängigen Änderungsma-nagement modellbasierter Leitungssätze, welcher im Anschluss vorgestellt wird.Das dabei betrachtete Änderungsmanagement bezieht sich lediglich auf Ände-

154 7.3. Änderungsmanagement

rungen, die nach einer ersten Freigabe eines Leitungssatzes erfolgen, da erst abdiesem Zeitpunkt ein dokumen ertes Änderungsmanagement notwendig ist.

7.3.1 Grundlagen

In der Literatur exis eren viele ausführliche Beschreibungen verschiedener Ände-rungsprozesse, Änderungsmanagementsysteme und Analysen der Auswirkungenund Ursachen von Änderungen (vgl. [Gemmerich 1995], [Jania 2004], [Lindemannund Reichwald 2012]). Einige Autoren betrachten dabei auch explizit modellba-sierte Defini onsprozesse (vgl. u.a. [Quintana u. a. 2011]).

Der VDA-Arbeitskreis PDM4VES erstellt bezogen auf den Leitungssatz zum Abga-bezeitpunkt dieser Arbeit eine Ausarbeitung [PDM4VES 2017], die die Rolle desÄnderungsprozesses im Leitungssatz umfassend beschreibt. Hierbei werden vorallem Ansätze aus der So wareentwicklung mit den Ideen des modellbasiertenAnsatzes kombiniert.

Bei der Beschreibung eines Änderungsdurchlaufs im Leitungssatz wird dabei aufGrund der großen Verzahnung der enthaltenen Objekte zwischen einer ini alenund einer itera ven Änderung unterschieden. Die beispielha e Prozessbeschrei-bung stützt sich dabei auf die in Abbildung 7.6 gezeigten Schri e.

Nach der Defini on einer ini alen Änderungsanforderung (S-1) wird der Reife-grad der Änderungsbeschreibung bes mmt (S-2). Zusätzlich erfolgt die Eingren-zung des Basisstandes (S-3) sowie die Festlegung des betroffenen Umfanges (S-4).Die Dokumenta on der beiden Stände (S-5) sichert die Nachvollziehbarkeit undermöglicht die Validierung (S-6) der Änderung. Die korrekte, geänderte Produkt-beschreibung wird im Anschluss an die beteiligten Prozesspartner übertragen (S-7).

Auf Grundlage dieser Änderung können neue Änderungen im Produkt entstehen.Die Bes mmung der betroffenen Objekte (S-I) startet den Nebenzweig des Ände-rungsdurchlaufes. Der Festlegung des resul erenden Änderungsumfanges (S-II)folgt die erneute Bewertung oder Absicherung (S-III) und die Dokumenta on derbeiden Stände (S-5).

Bei Vorliegen aller notwendigen Ergebnisse der Prozesspartner für den spezifi-schen Reifegrad erfolgt eine abschließende Prüfung hinsichtlich der Vollständig-keit. Dabei kann die Änderung entweder erfolgreich implemen ert oder ein wei-


Abbildung 7.6: Ablauf eines Änderungsdurchlaufes im Leitungssatz (in Anlehnung an [PDM4VES2017])

terer Durchlauf im gleichen oder einem neuen Reifegrad (S-8) notwendig sein.

7.3.2 Analysen im Leitungssatzumfeld Mercedes-Benz Cars

DerÄnderungsprozess innerhalb des Leitungssatz-Entwicklungsprozesses ist kom-plex. Zur näheren Analyse der au retenden Änderungen im Umfeld des Leitungs-satzes Mercedes-Benz Cars werden die dort dokumen erten Änderungen im Fol-genden hinsichtlich Quan tät und Qualität analysiert.

7.3.2.1 Quan ta ve Betrachtung

AufGrundlage einer quan ta venAuswertungbestehenderÄnderungen verschie-dener Fahrzeugbaureihen bei Mercedes-Benz können gewisse Thesen für die Än-derungen im Leitungssatz getroffen werden. Der hohe Grad der Verblockung in-nerhalb moderner Automobile führt dazu, dass die verschiedenen Ausführungs-arten eines Fahrzeugs auf Grund des analogen Au aus der Karosserie eine na-hezu iden sche Änderungsanzahl besitzen. Während die Anzahl der schaltplanir-relevanten Änderungen die der schaltplanrelevanten Änderungen deutlich über-steigt, halten sich die Änderungen bezogen auf die DMU-Relevanz die Waage.Die Änderungshäufigkeit innerhalb der Produktlebenszyklen der Fahrzeuge ent-


spricht der in der Literatur (vgl. [Gemmerich 1995]) beschriebenenVerteilung (sie-he Abbildung 7.7).

Abbildung 7.7: Quan ta ve Auswertung der Änderungen im Leitungssatzumfeld MBC

Insbesondere die hohe Zahl an Änderungen sowie die große gegensei ge Beein-flussung von Änderungen im Leitungssatz-Entwicklungsprozess bedingen eine zu-nehmende Komplexität des Gesamtprozesses. Durch die Verwendung von eta-bliertenMethoden der So wareentwicklung und deren Transfer auf den Leitungs-satz-Entwicklungsprozess versuchen die Prozessbeteiligten im VDA-ArbeitskreisPDM4VES mit Con nous Integra on und einem einheitlichen Datenmodell die-sen Herausforderungen zu begegnen (vgl. [PDM4VES 2017]).

7.3.2.2 Qualita ve Betrachtung

Die qualita ve Analyse verschiedener Änderungen im Leitungssatz-Entwicklungs-prozess führt zur Einteilung der Änderungen in verschiedene Kategorien, derenHäufigkeit je nach Kategorie variiert (siehe Abbildung 7.8).Neben der Integra on neuer Aussta ungen oder Umfänge betri dies die Ände-rung von Systemen undModulen sowie Längen- oder Komponentenänderungen.Weitere Änderungen können den Kategorien Bandagierungs-, Farb- oder Detail-und Zeichnungsänderungen zugewiesen werden. Der Wegfall von Aussta ungen,Verschiebungs-, Posi ons- und Montage- sowie Sachnummer-Änderungen sindweitere mögliche Kategorien. Zusätzlich exis eren reine Dokumenta ons- undHinweisänderungen, elektrischeÄnderungen, ÄnderungenderGehäusecodierung


von Kontaktgehäusen, geometrische Hinweisänderungen für die 2D-Zeichnungsowie sons ge nicht näher zu kategorisierende Änderungen.

Abbildung 7.8: Qualita ve Auswertung der Änderungen im Leitungssatzumfeld MBC

Diese detaillierten Änderungskategorien können in einer abstrakteren Stufe aufallgemeinere Änderungsklassifika onen bezogen werden. Neben der Zuordnungzu allgemeinen Änderungen der Logik sind dies Änderungen an der Geometrie, anden Komponenten oder der Dokumenta on. Letztendlich führt dies zur Defini -on allgemeiner Änderungskategorien (Hinzufügen, En ernen, Austausch, Geome-trie, Pinning, Dokumenta on, Modularisierung, Sons ge) jeweils von einer Kom-ponente oder einer Leitung. Diese ermöglichendie Steuerung vonDMU-und Schalt-planrelevanz, also der Klassifika on, ob eine Änderung im Schaltplan oder im CADdurchgeführt werden muss.

7.3.3 Entwurf eines durchgängigen Änderungsmanagements

Auf Grundlage der in den beiden obigen Abschni en durchgeführten Analysenkönnte ein durchgängiges Änderungsmanagement des 3D-Master-Leitungssatzesaus den in Abbildung 7.9 gezeigten Schri en bestehen.Eine Änderung für den Leitungssatz wird im Änderungsmanagement-System er-stellt. Neben einer automa sch generierten Vorgangsnummer und dem Defini -onsdatumwird einemehrsprachige Beschreibung der Änderung angelegt. Zusätz-lich zur Teilenummer des betroffenen Master-Leitungssatzes werden die Sach-


Abbildung 7.9: Prozessentwurf eines durchgängigen Änderungsmanagements

nummern der betroffenen Module festgelegt. Bereits bei der Defini on der Än-derung wird dieser Änderung eine Kategorie (vergleiche Abbildung 7.8) zugeord-net. Auf Grundlage dieser Kategorie und einer hinterlegten Zuordnungsmatrix imSystem kann von diesem automa siert eine DMU- oder Schaltplanrelevanz ver-knüp werden. Die Änderungen werden auf Grundlage der ermi elten Relevan-zen automa sch an einen Pool übertragen, von dem sie von den beteiligten Au-torensystemen abgerufen werden können. Hierzu wird das standardisierte KBL-Format genutzt. Im entsprechenden Autorensystem werden die für das aktuelleProjekt gül gen Änderungsobjekte impor ert, als Gesamtänderungsliste geladenund systema sch abgearbeitet. Jedem impor erten Änderungsobjekt wird dabeider globale Iden fier (GUID) der geänderten Objekte, das Umsetzungsdatum so-wie Name und Firmenzugehörigkeit des Bearbeiters zugeordnet, um eine Nach-vollziehbarkeit der geänderten Objekte zu gewährleisten. Nach Abarbeitung allerÄnderungen im Autorensystem werden diese Informa onen automa sch an denPool zurückgeliefert. Angereichert mit den Umsetzungsinforma onenwerden dieObjekte zurück ins Änderungsmanagement-System synchronisiert und dort doku-men ert.


Die hohe Zahl an Änderungen sowie die große gegensei ge Beeinflussung von Än-derungen im Leitungssatz-Entwicklungsprozess sind wesentliche Treiber für dieherrschende Komplexität. Eine enge Verzahnung der beteiligten Systeme mi elseines durchgängigen Änderungsmanagements nach den Grundlagen des Con n-ous Integra on kann dabei die Validität der durchgeführten Änderungen sicher-


stellen. Die Integra on der grafischen Änderungsinforma onen samt Metadatenkann dabei die visuelle Nachvollziehbarkeit von Änderungen am 3D-Master-Mo-dell erleichtern.

8 Ableitung von Tool-Anforderungen

Nachdem das 3D-Master-Konzept für den Leitungssatz mit seinenMethodenbau-steinen und den beteiligten Prozessen in den vorangehenden Kapiteln detaillierterarbeitet wurde, werden in diesem Kapitel die aus dem Konzept resul erendenTool-Anforderungen abgeleitet. Hierzu wird zunächst die sich ergebende Toolket-te beschrieben, bevor im Anschluss die eigentliche Defini on der Anforderungenfolgt. Dabei beziehen sich die Anforderungen nur auf die aus dieser Arbeit hervor-gehenden Mindestvoraussetzungen und bilden keine umfassende Toolbeschrei-bung der gelisteten Systeme.

8.1 Resul erende Toolke e

Das Grundprinzip des Datenflusses des 3D-Master-Leitungssatzes wurde bereitsin Abschni 4.3.2 erläutert. Die aus dem beschriebenen Konzept resul erendeToolke e ist in Abbildung 8.1 gezeigt.

Abbildung 8.1: Resul erende Toolke e des 3D-Master-Leitungssatzes

Aus der Datenbankwerden Daten zum Schaltplan und ins CAD übertragen, gleich-zei g ist eine direkte Anfrage-Antwort-Kopplung zwischen Datenbank und CAD-System notwendig. Zwischen Schaltplan und CAD besteht ebenso ein Datenflusswie zwischen PDM-SystemundCAD.Dieses versorgt das CAD-Systemnicht nurmitnotwendigen Strukturinforma onen, sondern dient gleichzei g als Speicherortder CAD-Modelle. Eine indirekte Kopplung zwischen Stücklistensystem und PDM-System stellt die korrekte und aktuelle Vercodung der Modelle sicher. Aus dem

8.2. Defini on der Tool-Anforderungen 161

Stücklistensystem werden Daten in die Varianten-Steuerung übertragen, welchewiederum als Input ins CAD-System agiert. Das fer ge 3D-Master-Modell des Lei-tungssatzeswird amEnde gemeinsammit den imPDM-Systemverwalteten Stamm-daten ins Langzeitarchiv geschrieben.

8.2 Defini on der Tool-Anforderungen

Nach dem Aufzeigen des resul erenden Datenflusses werden nun die einzelnenTool-Anforderungen abgeleitet. Hierbei werden zunächst die Anforderungen andie als Verwaltungssysteme klassifizierten Tools definiert, im Anschluss erfolgt dieSpezifizierung der Autorensysteme.

8.2.1 Verwaltungssysteme

In die Kategorie der Verwaltungssysteme fallen Datenbank, PDM-System, Lang-zeitarchiv und Stücklistensystem.Wie aus demNamenersichtlich übendieseWerk-zeuge eher administra ve Aufgaben aus, indem sie Daten und Modelle bereit-stellen und speichern. Sie werden in der Regel nicht zur Erstellung neuer Datengenutzt.

8.2.1.1 Datenbank

Die Datenbank dient vor allem der Verwaltung der Bauteilinforma onen des Lei-tungssatzes. Neben der Verwaltung der Stammdaten (Teilenummer, mehrspra-chige Benennung, Version, Gewicht, Posi onsnummer, Zeichnungsnummer, Ma-terial, Freigabestatus) ist sie zur Sicherstellung der Datenqualität sowie für dieindividuellen Verwendbarkeits- und Verwendungsregeln verantwortlich. Bauteilemüssen über eine Gruppierungsmöglichkeit wie beispielsweise der KBL-Klasse inder Datenbank angelegt werden können. Dabei muss ein Kontaktgehäuse nebenden Stammdatenmindestensmit seiner Farbe, Codierung, dem Kammerzuschlag,der Angabe der genauen Kammerbezeichnung und -größe sowie den Rela onenzu den je Kammer passenden Kontakten, Einzeladerdichtungen und Blindstop-fen, der Rela on zu passenden Gegensteckern und Einzelteilen definiert werdenkönnen. Kabelschuhe benö gen zusätzlich zu den Stammdaten einen Kammer-undMaßzuschlag, Befes gungs- und Zusatzteile einen Teiletyp. Die Defini on vonSchläuchen erfordert darüber hinaus Schutztyp, Schlauchfamilie, Farbe, Außen-durchmesser, Wandstärke und Nennweite, die von Bandagierungen Schutztyp,

162 8.2. Defini on der Tool-Anforderungen

Bandagierungstyp, Farbe, Bandagierungsbreite, Bandstärke und Überlappungs-grad. Leitungen müssen in der Datenbank neben den genannten Stammdatenmit ihrem Leitungstyp, Biegeradius, elektrischen Querschni , Außendurchmes-ser, Isola onsfarbe sowie im Fall von Sonderleitungen dem inneren Au au be-schrieben werden können. Zur korrekten Ermi lung zugeordneter Anschlagtei-le sind zur Beschreibung von Kontakten ferner Kontak yp, Oberflächenmateri-al, Anschlussquerschni sfläche und Außendurchmesser erforderlich, Einzelader-dichtungen bedürfen der weiteren A ribute Dichtungstyp, Farbe sowie des zuläs-sigen Leitungs- und Kammerdurchmesserbereichs, Blindstopfen benö gen Farbeund Kammmerdurchmesser.

Neben den Bauteilinforma onen sollten in der Datenbank auch zentral Quali-tätschecks verfügbar sein. Neben der Konsistenzprüfung der einzelnen Bauteilda-ten (zulässige Wertebereiche, Plausibilisierungen, Vollständigkeit) ist es sinnvoll,auch übergreifende Gül gkeitsprüfungen für komple e Leitungssätze in der Da-tenbank durchzuführen. Diese können anhand von Zusatzinforma onen zu deneinzelnen Bauteilen detaillierte, für den Anwendungsfall zu spezifizierende Testsausführen.

Dem Ein-Quellen-Prinzip des 3D-Master-Ansatzes folgend, muss die Datenbankdes Weiteren Funk onalitäten zur zentralen Pflege und Verwaltung von Steue-rungselementen wie der Bezeichnung der Systemgruppe, Baureihenphasen, Ver-legebereiche oder Referenzen bereitstellen.

Neben dem Datenexport von Leitungsinforma onen zum Schaltplan bedarf eseiner direkten Kopplung von Datenbank und CAD-System, um einerseits Biblio-theksinforma onen zu übertragen und andererseits die Anschlagteilermi lung imCAD-System durch die in der Datenbank vorhandenen Rela onsinforma onen zuunterstützen. Durch die Kopplung von PDM-System und Datenbank können aktu-elle Freigabeinforma onen der einzelnen Teilenummern übertragen werden.

8.2.1.2 PDM-System

Das PDM-System dient vornehmlich der Verwaltung und Steuerung der Teilenum-mern und Bauraummodelle. Neben der Administra on von Freigabestatus undPrüfsiegeln muss es die einzelnen Objekte neu generieren können. Die hierarchi-sche Eltern-Kind-Beziehung von Bauraummodellen muss ebenso erstellt werden


könnenwie der Zusammenbau verschiedener Bauraummodelle zu einemGesamt-DMU. Dabei ist es mit Hilfe der Schni stelle zum Stücklistensystem wich g, eineProduktstruktur zu verwalten, innerhalb der die einzelnen Bauraummodelle miteiner entsprechenden Vercodung beziehungsweise Gül gkeitsdefini on definiertwerden.Objekte innerhalb des PDM-Systemswerdenmit Teilenummer, Versionske e, Ver-sion, Zeichnungsgeometriestand, Firmenzuordnung und -anschri , Gül gkeit, Be-zeichnungdes Konstruk onsbereiches, Ersteller, Erstelldatum,Genehmigungskenn-zeichen und -daten und einem Prognosegewicht definiert. Des Weiteren ist esnotwendig, begleitende Merkmale zur besonderen Nachweisführung verwaltenzu können.Zur Bündelung der Bauraummodelle in einem 3D-Master-Knoten ist das Objekteines Bündlers notwendig, welcher alle in seiner Gül gkeit miteinbezogenen Bau-raummodelle fassen kann sowie einen Einfrier- und Entsperrmechanismus bezo-gen auf die Versionen der enthaltenen Bauteile und Objekte besitzt.Der firmeninterne Freigabeworkflow wird o über das PDM-System gesteuert.Hierzu müssen die Möglichkeiten der Freigabe der Produktdaten von einer odermehreren Teilenummern mi els 3dHCV-Container gegeben sein.

8.2.1.3 Langzeitarchiv

Das Langzeitarchiv dient der Archivierung der Produktdaten für einen langen Zeit-raumund geht damit über den Anwendungsbereich des PDM-Systems hinaus. Diezentralen Anforderungen an ein Langzeitarchiv sind ausführlich in [VDA 4958–1], [VDA 4958–3] und [DIN EN 9300–003] beschrieben. Wesentlich für den 3D-Master-Leitungssatz ist die Archivierungsmöglichkeit von JT und KBL mi els digi-taler Signatur in einem 3dHCV-Container sowie der Sicherstellung von Dateninte-grität und -erhalt.

8.2.1.4 Stücklistensystem

Das Stücklistensystem dient demNamen nach der Verwaltung der Fahrzeugstück-liste. Es muss in eine Produktstruktur unterteilt werden können (codebasierteFahrzeugkonfigura on), welche über eine Schni stelle dem PDM-System zur Ver-fügung gestellt wird. Teilenummern innerhalb des Systems müssen über Rela o-nen, Strukturen und Konstella onsvarianten dokumen ert werden können. Hier-


zu ist die Verwendung und Defini on von teilebezogenen Coderegeln, Baubar-keitsregeln, pauschalen Codes und Zusteuerungscodes erforderlich. Die Gesamt-menge aller Regeln muss in einer sogenannten Produktübersichtsformel zusam-mengefasst werden. Zusätzlich ist es notwendig, verschiedene Codearten (A- undB-Code) anlegen und verwalten zu können.

8.2.2 Autorensysteme

Die Autorensysteme haben den wesentlichen Anteil an der Defini on und Er-zeugung der Produktdefini onsdaten. Zu den Autorensystemen im Umfeld des3D-Master-Leitungssatzes zählen Schaltplan-Editor, CAD-System und Varianten-Steuerung. Die Anforderungen des 3D-Master-Leitungssatzes an die verschiede-nen Autoren-Tools werden im Folgenden näher erläutert.

8.2.2.1 Schaltplan-Editor

Im Schaltplan-Editorwerdendiewesentlichen elektrologischen Informa onendesLeitungssatzes definiert. Hierzu muss ein gesamtes Schaltplanprojekt verwaltetwerden können, welches sich in verschiedene Einzelschaltpläne strukturiert undmitsamt seinem Daten- und Versionsstand administriert wird.Zur Defini on von elektrischen Komponenten ist neben der Platzierung auf einemSchaltplanbla die Verwaltung von Referenz, mehrsprachiger Benennung, Klem-menbezeichnung, Pinbelegung und Spannungslage notwendig. Stecker benö gendie Defini onsmöglichkeit von Referenz, mehrsprachiger Referenzbezeichnung,der Anzahl der Pins, der Anzahl der Kontaktreihen, Pinnummerierung, die jeweili-ge Pinart sowie das Oberflächenmaterial. Verbindungen müssen innerhalb einesSchaltplanprojekts eineindeu g sein und immer denselben Start- und Endknotenbesitzen. Zusätzlich erfordern sie neben der eindeu gen Leitungskennzeichnungdie Spezifika onsmöglichkeit von Leitungstyp, elektrischemQuerschni , Leitungs-farbe, Aderkennzeichnung, Signalbezeichnung, Leitungssatz-Code, Leitungssatz-Zuordnung sowie der Spannungslage.ZurGewährleistungderQualität definierter Schaltplänemuss der Schaltplan-EditorumfangreicheQualitätsprüfungsmechanismenbereithalten.NebenumfangreichenSyntaxprüfungen hinsichtlich Benennung von Komponenten, Leitungen, Steckernund Schaltplanblä ern muss auf die vollständig vorgeschriebene Bedatung dereinzelnen Objekte (Komponente, Stecker, Leitung, Schaltplanbla ) geprü wer-


den. Zur Sicherstellung der Eindeu gkeit muss die eineindeu ge Vergabe der Lei-tungsnummern kontrolliertwerden, zusätzlich die Verwendungdes korrektenQuer-schni s und einer für den entsprechenden Leitungstyp zugelassenen Leitungsfar-be. Des Weiteren bedarf es der Sicherstellung, dass alle Leitungen und Steckerkorrekt verbundenbeziehungsweise angeschlossen sind unddass die an denKom-ponentenpins definierten Signale an Start- und Endpunkt einander entsprechen.

Neben der Importmöglichkeit der für den Schaltplan relevanten und in der Da-tenbank definierten Informa onen ist eine Exportmöglichkeit der Netzliste in einCAD-lesbares Format notwendig. Hierzu ist es zusätzlich erforderlich, dass dieNetzliste anhand ausgewählter Kriterien wie beispielsweise der Leitungssatz-Zu-ordnung gefiltert werden kann.

8.2.2.2 CAD-System

Das CAD-System ist im 3D-Master-Konzept der Hauptakteur, da hier die meistenAk onen durchgeführt werden. Entsprechend vielfäl g sind die Anforderungenan das CAD-System.

Grundsätzlich muss das CAD-System fähig sein, die wesentlichen geometrischenGrundelemente, die zur Darstellung eines Leitungssatzes notwendig sind, zu er-stellen. Hierzu zählt die Defini on von Stützpunkten, Splines, Bauraumreservie-rungen und Bündeln sowie lokalen Aufdickungen. Alle Objekte müssen mit be-liebig vielen A ributen versehen werden können, für Kontaktgehäuse ist ein be-sonderes A ribut als Iden fikator für den späteren Import der elektrologischenInforma onen vonnöten. Bauraumreservierungen müssen zusätzlich parametri-sierbar sein. Jedem Objekt muss vom CAD-System automa sch eine GUID zuge-ordnet werden, zudem ist die Bereitstellung einer Skeleton-Funk onalität not-wendig. Neben den geometrischen Bauteilinstanzen ist es essen ell, auch virtu-elle Instanzen verwalten zu können, sei es über eigene Plugins oder einen A ri-butmechanismus.

Zur Visualisierung von Informa onen sind umfangreiche PMI-Funk onalitätennot-wendig. Hierzu muss die Erstellung von PMI-No zen, PMI-Balloons sowie PMI-Tabellen möglich sein. Dabei muss eine Visualisierung von Objekta ributen mög-lich sein, sodass sich bei einer Änderung des A ributes automa sch auch die vi-sualisierte Informa on verändert. Zur Strukturierung der PMI sind Gruppierungs-


mechanismen wie beispielsweise sogenannte Modellansichten erforderlich.Wesentlicher Bestandteil des 3D-Master-Konzeptes ist die Kapselung der Informa-onen. Dazu ist es essen ell, dass das CAD-System Funk onalitäten zur Struktu-

rierung der Daten bereitstellt, insbesondere bezieht sich dies auf die Defini onvon Sichten und Schichten. Zur Integra on entsprechender Informa onen musseine Verlinkung und Aktualisierung von Splines und darauf definierten Aufdickun-gen über Modellgrenzen hinweg möglich sein.Zur Bereitstellung von Rou ng-Funk onalitäten im CAD-System ist zunächst einVerknüpfungsmechanismus zwischenelektrologischenund geometrischen Elemen-ten unabdingbar. Hierzu bedarf es einer Verwaltungsebene für Netzliste und dieresul erendenVerbindungen.Der Router,welcher Elektrologik und Topologiemit-einander verschmilzt, muss dabei prüfen, dass die Topologie vollständig verbun-den ist und im Anschluss auf Grundlage des kürzesten Pfades den Weg jeder ein-zelnen Verbindung berechnen. Es muss sichergestellt sein, dass auch bei gleich-wer gen Lösungsmöglichkeiten jedes Mal dieselbe Lösung gewählt wird. Zusätz-lich ist dabei auch die Möglichkeit einer manuellen Änderung des Op mums so-wie deren Speicherung notwendig. Die berechnete Aufdickung der geroutetenBündelmuss dabeimit der in Abschni 6.1.5.5 definierten Formel zurQuerschni s-berechnung erfolgen.Nebenden grundlegenden geometrischenDefini onsmöglichkeitenbedarf es um-fangreicher Hilfsprogramme und Plugins, um die methodischen Vorgaben der 3D-Master-Methodik zu implemen eren. Neben kleineren Funk onalitäten zur Er-zeugung von Referenzbemaßungen, Zuschlägen, Fer gungshinweisen und der au-toma schen Erstellung von PMI betri dies vor allem die Festlegung der An-schlagteile, die Defini on und Verwaltung der Module, die Berechnung des ma-ximalen Bauraumbedarfs und den Import von KBL-Informa onen. Mögliche fir-menspezifische Erweiterungen erfordern zudem die Bereitstellung einer Vielzahlan Programmierschni stellen.Das CAD-System muss alle wesentlichen Qualitätschecks bereitstellen. Insbeson-dere die Anforderungen aus [VDA 4955], welche in Abschni 7.1 ausführlich fürBauraummodell und 3D-Master-Modell erläutert wurden, sind dabei relevant. Er-gänzt wird diese Anforderungen durch Checks zur Sicherstellung der Vollständig-keit des Modells.


Als zentrales Autorensystem im 3D-Master-Konzept sind zahlreiche Schni stellenzu anderen Systemen erforderlich. Aus dem Schaltplan müssen die elektrologi-schen Informa onenderNetzliste impor ertwerden können. Die Schni stelle zurDatenbank muss die wesentlichen Bauteilinforma onen der Bauteile der Katego-rie C undDüber eineBibliothek bereitstellen unddie zusätzlichenbeschreibendenInforma onen in Form einer KBL-Datei impor eren können. Eine direkte Anbin-dung zur Anschlagteilermi lung kann zudem die in der Datenbank vorhandenenRela onsinforma onen der einzelnen Bauteile nutzen. Die erforderliche Import-funk onalität von KBL-Dateien, welche Teilbausteine des Modells beschreiben,ermöglicht dabei unter anderem das Einlesen der Modulliste aus der Varianten-Steuerung.Zur Speicherung der Topologie der Bauraummodelle ist ein Export der topologi-schen KBL-Informa onen notwendig, zusätzlich muss die finale Defini onsdateides 3D-Masters als Gesamt-KBL erstellt werden können. Mit Hilfe eines vorhan-denen JT-Konverters muss des Weiteren der Geometrieanteil des Kernmodellszur Langzeitarchivierung erzeugt werden können, welches über die enthaltenenGUID-A ribute die Beziehung zu den Metadaten besitzt.

8.2.2.3 Varianten-Steuerung

Die Varianten-Steuerung definiert Modulvarianten und Modulfamilien. Sie mussdazuModulvarianten anlegen undmit den notwendigen Daten wie Teilenummer,mehrsprachiger Benennung, Abkürzung sowie spezifischer Gül gkeit (Baureihen-,Derivaten-, Lenkervarianten-, Fahrzeugphasen- und Verlegebereichs-Zuordnung)verwalten können. Zusätzlich ist die Pflege von Stücklisten- und Schaltplanverco-dung sowie von Version und Gewichtsinforma onen notwendig. Ebenso müssenModulfamilien mit ihrem Iden fier und der Zuordnung der entsprechenden Mo-dulvarianten gepflegt werden können.Über einen Datenqualitätsstatus muss die Varianten-Steuerung die ausreichendeBedatung der enthaltenen Informa onen sicherstellen.Die Schni stelle zum Stücklistensystem stellt die Stammdaten der Module so-wie deren Stücklistenvercodung bereit. Zusätzlich muss aus den in der Varianten-Steuerung verfügbaren Daten eine Modulliste im KBL-Format ans CAD-Systemübertragen werden können.

9 Validierung

Nachdem die vorigen Kapitel den Modellierungsansatz des 3D-Master-Leitungs-satzes sowie die integrierten Methoden, begleitenden Prozesse und abgeleiteteTool-Anforderungen vorgestellt haben, widmet sich dieses Kapitel der Validierungdes Ansatzes. Dabei wird von Anfang an darauf geachtet, mit produk ven Datenund in der industriellen Praxis verwendeten Tools zu arbeiten. Als erstes wird hier-zu die Toollandscha vorgestellt, in der die Validierung sta indet. Im Anschlussfolgt die Defini on des Validierungsumfangs, welcher sowohl das Validierungsob-jekt als auch ausgewählte Validierungsschri e umfasst. Daran reiht sich die Durch-führung der ausgewählten Validierungsschri e sowie am Ende des Kapitels eineZusammenfassung der Validierung an.

9.1 Beschreibung der Toollandscha

Die Validierung des 3D-Master-Konzeptes erfolgt im Industrieumfeld innerhalbder Toollandscha von Mercedes-Benz Cars. Hierbei wird die in Abschni 2.2.3.2vorgestellte, produk ve Toolke e genutzt undumnotwendige zusätzliche Schni -stellen erweitert (siehe Abbildung 9.1).

Abbildung 9.1: Toollandscha der Validierung bei MBC

Als zentrale Datenbank wird die produk ve CONNECT-Datenbank genutzt. Die-se erfüllt fast alle relevanten Anforderungen, welche in Abschni 8.2.1.1 gelis-tet sind. Als PDM-System mit teilweise integrierten Langzeitarchivierungsmetho-

9.2. Defini on des Validierungsumfangs 169

den für 3D-Daten wird Smaragd und als Stücklistensystem das Daimler-interneDIALOG-System verwendet. Als Schaltplan-Editor wird auf das im MBC-Umfeldgenutzte E3.Cable zurückgegriffen, als Autorensystem im CAD dient Siemens NX.Die Varianten-Steuerung der einzelnen Leitungssatzmodule erfolgt unter ande-rem mit Hilfe der sogenannten Leitungssatzliste in Excel.

Zusätzlich zu den bereits im produk ven Einsatz vorhandenen Schni stellen wur-den unter anderem Schni stellen zwischen der CONNECT-Datenbank und Sie-mens NX geschaffen, welche tagesaktuelle Bauteilinforma onen in Form von KBL-oder Textdateien bereitstellen. Über eine direkte Schni stelle können zudem Re-ferenz- und Rela onsinforma onen auf Anfrage ins CAD-System impor ert wer-den. Zum Import der Netzlisteninforma onen in Siemens NX wird mit Hilfe einesindividuell konfigurierbaren Plugins eine PLMXML-Datei aus E3.Cable generiert.Für alle weiteren notwendigen Importe in Siemens NXwurden eigene Plugins ent-wickelt, welche die offen dokumen erten NXOpen-Schni stellen nutzen.

9.2 Defini on des Validierungsumfangs

Zur Validierung des in dieser Arbeit vorgestellten Ansatzes für den 3D-Master-Leitungssatz wird im Folgenden zunächst ein Validierungsobjekt definiert, wel-ches ein möglichst breites Spektrum der Anforderungen und Komplexität einesLeitungssatzes abbildet. Im Anschluss werden einzelne Prozessschri e und Me-thoden des präsen erten Konzeptes ausgewählt, die als Validierungsschri e her-angezogen werden.

9.2.1 Defini on des Validierungsobjektes

Als zentrales Validierungsobjekt wird der Cockpit-Leitungssatz der aktuellen C-Klasse von Mercedes-Benz genutzt. Diese Baureihe s cht in der Leitungssatzent-wicklung durch die hohe Komplexität und Aussta ungsvielfalt bei maximaler Ver-blockung im DMU hervor. Mit dem Umfang des Cockpit-Leitungssatzes ist dabeigleichzei g gewährleistet, einen kleineren, aber dennoch komplexen Umfang ei-nes kundenspezifischen Leitungssatzes zur Validierung heranzuziehen.

Für die aktuelle C-Klasse exis eren für den Cockpit-Leitungssatz vier verschiedeneMaster-Zeichnungen, welche einerseits für die Ausführungsarten Limousine (W),Lang-Limousine (V) und Kombi (S) und andererseits für Coupé (C) und Cabrio (A),

170 9.2. Defini on des Validierungsumfangs

jeweils dupliziert für die beiden Lenkungsarten Links- (LL) und Rechtslenker (RL)gül g sind (siehe Abbildung 9.2). Der Datenstand, auf dem die Validierung erfolgt,beruht dabei auf bereits freigegebenen Zeichnungsinhalten. So können die vali-dierten Informa onen auch gegen die Zeichnungsinhalte verifiziert werden.Die logischen Informa onen über die elektrischen Leitungen in der Baureihe sindin einem gemeinsamen Schaltplanprojekt definiert, welches übergreifend für alleDerivate gül g ist.

Abbildung 9.2: Übersicht über das Validierungsobjekt der ausgewählten Baureihe

Zur Beschreibung des notwendigen Bauraumvorhalts im DMU exis eren 38 ver-schiedene Bauraummodelle. Sieben dieser Bauraummodelle weisen dabei eineEltern-Kind-Beziehung auf (alterna ve Verlegewege). Fünf Bauraummodelle wer-den auf Grund ihrer Gül gkeit nur einem einzigenMaster zugeordnet, 28Modellebilden den Verlegebereich zweier verschiedener Master ab, fünf Teilmodelle de-finieren einen Topologieextrakt für alle Cockpit-Verlegevarianten.

9.2.2 Defini on der Validierungsschri e

Die vollständige, schri weise Beschreibungdes 3D-Master-Modellierungsansatzesfür alle vier Master-Varianten an dieser Stelle abzubilden würde den Rahmen die-ser Validierung überschreiten. Aus diesem Grund werden nun einige ausgewählteValidierungsschri e und deren Umfang definiert (siehe auch Abbildung 9.3), wel-che grundlegende Schri e des 3D-Master-Ansatzes abdecken und zur Validierungdes 3D-Master-Konzepts dienen sollen. Diese Schri e werden darau in im fol-genden Abschni detailliert betrachtet. Falls nicht anders angegeben, beziehensich die Dateninhalte dabei auf den Cockpit-Master der Linkslenker-Derivate Li-mousine, Lang-Limousine und Kombi (W,S,V – LL).

9.2. Defini on des Validierungsumfangs 171

Abbildung 9.3: Übersicht der Validierungsschri e im 3D-Master-Ansatz

Einzeladerrou ng (V1) Im Validierungsschri Einzeladerrou ng soll die Extrak onder Topologieinforma onen aus den Bauraummodellen sowie die Erstellung derrelevanten Netzlisteninforma onen aus dem Schaltplan validiert werden. Zusätz-lich soll die Erzeugung der logisch-geometrischen Bündelinforma onen darge-stellt werden.

BerechnungdesmaximalenBauraums (V2) DerValidierungsschri Berechnungdesma-ximalenBauraums soll sich derOp mierungdes benö gtenBauraumvorhaltswid-men. Dazu soll insbesondere das Resultat des verwendete Op mierungsalgorith-mus übergreifend dargestellt und detailliert erläutert werden. Des Weiteren solldie Verteilung der berechneten Baurauminforma onen aus dem Master in einBauraummodell gezeigt werden, welches Informa onen aus zwei verschiedenenMaster-Modellen erhält.

Integra on weiterer Bauteilinforma onen (V3) Im Validierungsschri Integra on wei-terer Bauteilinforma onen soll beispielha die Ermi lung der Anschlagteilzuord-

172 9.3. Durchführung der Validierungsschri e

nung an einer Kammer sowie die Integra on der Bauteil-Stammdaten am Beispieleines Kontaktgehäuses gezeigt werden.

Modulbildung (V4) Der Validierungsschri Modulbildung soll sich mit der Modul-zuweisung am Beispiel je eines Kontaktgehäuses und eines Befes gungselemen-tes befassen. Für ein ausgewähltes Modul soll zusätzlich die resul erende Stück-liste erläutert und mit der Stückliste des korrespondierenden Zeichnungsinhaltsverglichen werden.

Datenvalidierung (V5) ImValidierungsschri Datenvalidierung soll zunächst der Aus-gangsdatensatz gebildet und anschließenddie resul erendeKBL-Datei in die CON-NECT-Datenbank zur Gül gkeitsprüfung impor ert und deren Ergebnis analysiertwerden.

9.3 Durchführung der Validierungsschri e

Die imvorigenAbschni definiertenValidierungsschri ewerdennuneinzeln durch-geführt. Die Beschreibungs efe orien ert sich dabei an der Komplexität des je-weiligen Validierungsbereiches.

9.3.1 Einzeladerrou ng (V1)

Zur Validierung des Einzeladerrou ngs wird zunächst die Extrak on der Topolo-gieinforma onen, anschließend die Erstellung der relevanten Netzlisteninforma-onen und zum Schluss die Erzeugung der logisch-geometrischen Bündelinforma-onen beschrieben.

Siemens NX stellt sogenannte Reference Sets bereit, welche als Sichten auf dieverschiedenenModelle genutzt werden können. Nach dem Au au eines Master-Modells können durch Ak vierung der TOPOLOGY-Sicht die topologie-relevantenInforma onen aus den Bauraummodellen visualisiert und über den WaveLink-Mechanismus in Siemens NX ins Master-Modell verlinkt werden (siehe Abbildung9.4).

Über den Update-Mechanismus innerhalb von Siemens NX können geometrischeVeränderungenderUrsprungssplines imMaster-Modell aktualisiertwerden. Auchgebrochene Links, welche sich durch Löschung der originären Defini onsgeome-trie ergeben (zum Beispiel Linked Curve (372)), können verarbeitet werden.

9.3. Durchführung der Validierungsschri e 173

Abbildung 9.4: Extrak on der Topologieinforma onen am Beispiel einer Spline

Als Eingangsparameter insMaster-Modell dient ein Schaltplanprojekt in E3.Cable,das alle Leitungen der C-Klasse-Baureihe beinhaltet. Alle Leitungen besitzen dabeidas A ribut Systemgruppe, welches die Zuordnung zu den verschiedenen Mas-tern steuert. Über das SchlüsselwortCOC findet sich die Zuordnung zudenCockpit-Mastern, sodass jeMaster eine individuelle Netzliste als PLMXML-Datei expor ertwerden kann. Wie in Abbildung 9.5 zu sehen wird diese Netzliste im Folgenden inSiemens NX eingelesen und ist dort in einer Toolbar verfügbar.

Abbildung 9.5: Erstellung der relevanten Netzlisteninforma onen

Zur Verknüpfung von Logik und Topologiewird der interne Router von Siemens NXgenutzt, der den kürzesten Pfad zwischen Start- und Endknoten bes mmt. Jedeeinzelne Verbindung wird geroutet und erhält im Hintergrund die Zuweisung dergerouteten Segmente sowie aus der Teilebibliothek den entsprechenden Außen-durchmesser. Für jedes Segment wird dabei automa sch mi els der hinterlegtenFormel zur Querschni sberechnung die 150%-Darstellung berechnet und geome-trisch als Bündel erzeugt (siehe Abbildung 9.6).Für die dargestellten Leitungen wird aus der Bauteilbibliothek im Hintergrund


Abbildung 9.6: Erzeugung der logisch-geometrischen Bündelinforma onen

anhand des klassifizierenden Namens (Part_name) der korrekte Eintrag des Au-ßendurchmessers (OD) gelesen und der Leitung zugewiesen. Die einzelnen Ver-legewege jeder Leitung werden berechnet. Anhand der hinterlegten Formel zurQuerschni sberechnung wird für das gezeigte Segment für die darin enthaltenenLeitungen der resul erende Durchmesser (Bundle Diameter) berechnet und dieentsprechende Aufdickung erzeugt.

9.3.2 Berechnung des maximalen Bauraums (V2)

Zur Validierung der Berechnung desmaximalen Bauraumswird zunächst das Op -mierungsergebnis des Konfigura onsalgorithmus für das Validierungsbeispiel aus-gewertet und disku ert. Dabei werden neben der allgemeinen Auswertung auchzwei einzelne Segmente detailliert betrachtet. Es folgt im zweiten Validierungsteildie beispielha e Verteilung des berechneten Ergebnisses an ein Bauraummodelldes Master-Leitungssatzes, welcher zuvor bereits aus einem anderen Master ei-nen berechneten Bauraumvorhalt geliefert bekommen hat.

Das Gesamtmodell des Validierungs-Leitungssatzes besteht aus 179 Segmenten.Diese Segmente definieren den Verlegeweg fürmindestens eine undmaximal 103Leitungen. Bei Durchführung der Op mierung zur Berechnung des maximalenBauraumbedarfs wird dabei in 50 der 179 Segmente ein op mierter Segment-durchmesser errechnet (siehe Abbildung 9.7). Dabei handelt es sich um Segmen-te, welche zwischen vier und 103 Leitungen enthalten.

Die absolute Betrachtung der op mierten Segmente zeigt, dass durchschni lichvier Leitungen aus den Segmenten op miert wurden. Die rela ve Betrachtung


Abbildung 9.7: Berechnung des maximalen Bauraumbedarfs des Validierungs-Leitungssatzes

weist einen Mi elwert von -9,7% auf, jedoch stark beeinflusst durch Segmentemit nur einer geringen Anzahl an enthaltenen Leitungen, aus denen einzelne Lei-tungen op miert wurden.

Für das im rechten Teil von Abbildung 9.7 gezeigte Segment wurden die 53 im150%-Umfang enthaltenen Leitungen auf 48 Leitungen reduziert – eine genaue,manuelle Analyse der Modulkombina onen der einzelnen Leitungen führt auchgenau zu diesem Ergebnis. Die Analyse von nicht op mierten Segmenten zeigteinige Segmente auf, bei denen durch den Algorithmus keine Op mierung vorge-nommen wurde, auch wenn sich im fer g modularisierten Zustand des Realfahr-zeuges einige Module ausschließen würden. In einem Beispielfall tri dies aufzwei Module der im Segment enthaltenen Leitungen zu. Dies liegt im speziellenFall in der komplexen Stücklistenvercodung begründet und ist anhand der auf denLeitung definierten Coden im Schaltplan nicht durch den Algorithmus herauszu-finden.Wie aus diesemBeispiel erkennbarwird jedoch immer genügendBauraumfür den Leitungssatz bereitgehalten, sodass das in der frühen Phase zur Verfügungstehende Wissen op mal eingesetzt wird.

Nachdem die maximalen Bauraumbedarfe durch den Algorithmus berechnet unddie entsprechenden Bauraumreservierungen im Master-Modell erzeugt wurden,müssen diese Baurauminforma onen in die Bauraummodelle transferiert wer-den. Dies wurde zur Validierung mit einem Plugin in Siemens NX verwirklicht undwird hier anhand eines Bauraummodells gezeigt, welches zwei Mastern zugeord-net ist.

Im Bauraummodell wurden die Bauraumreservierungen anhand der Abschätzun-gen der Konzeptentwicklung zunächst manuell erzeugt. Am in Abbildung 9.8 ge-


zeigten Beispiel ist dies ein Segment mit einem Durchmesser von 6,6 Millimetern(ManualDiameter). Um imBauraummodell steuern zu können, ob dermanuell ge-setzte oder der berechnete Durchmesser gezeigt werden soll, wurde die VariableManualDiameterLeading erstellt, die im Beispiel auf false steht.

Abbildung 9.8: Anpassung des Bauraumbedarfs in den Bauraummodellen

Im nächsten Schri wird aus dem Master-Modell der Derivate A und C der be-rechnete Bauraumbedarf an die Teilmodelle verteilt. Am Beispielsegment wirddie zugehörige VariableMasterDiameter_Testharness_AC_LL auf 6.74 gesetzt. Dader boolesche Operator auf False steht, wird der geometrische Durchmesser DIA-METER entsprechend auf diesen Wert angepasst. Im dri en Schri wird aus demzweiten zugehörigen Master-Modell (Derivate W,S,V) der kalkulierte Durchmes-ser der Bauraumreservierungen verteilt. Der dort berechnete Wert von 7.35wirddemzugehörigenA ributMasterDiameter_Testharness_WSV_LL zugewiesenundder geometrische Durchmesser (DIAMETER) automa sch aktualisiert, da dies dermaximal vorhandene Wert ist.

9.3.3 Integra on weiterer Bauteilinforma onen (V3)

Im dri en Validierungsschri zur Integra on weiterer Bauteilinforma onen wirdzunächst an einer beispielha en Steckerreferenz für eine Kammer die Bes m-mung der Anschlagteile durchgeführt. Für ein weiteres Kontaktgehäuse wird imAnschluss die Zuweisung der Bauteil-Stammdaten und deren Visualisierung auf-gezeigt.Am Beispiel der Steckerreferenz X18*2-B wird die Anschlagteilermi lung mit derVerbindung zur CONNECT-Datenbank geprü . Das programmierte Plugin zeigt zu-nächst alle belegten Kammern des Leitungssatzes (siehe Abbildung 9.9). Für dasausgewählte Kontaktgehäuse wird nun die Anschlagteilermi lung durchgeführtund via Direktzugriff auf die Datenbank Sachnummer, Dich gkeit, Oberflächen-


material sowie Querschni und Außendurchmesser der am Pin angeschlagenenLeitung übertragen.

Abbildung 9.9: Anschlagteilermi lung an einem Kontaktgehäuse

Für Pin 1 werden so die entsprechenden Werte (Mat = Sn, d = 2.4 und A = 1.5)für das spezifische Kontaktgehäuse im trockenen Bereich übergeben. Als Antworterhält das Plugin aus der CONNECT-Datenbank drei verschiedene Teilenummervon Kontakten, welche an dieser Stelle zum Einsatz freigegeben sind und sich le-diglich in ihrer Kontak amilie unterscheiden. Nach der manuellen Auswahl desgewünschten Kontaktes wird innerhalb des 3D-Master-Modells eine virtuelle In-stanz dieses Kontaktes erzeugt. Da sich das eingesetzte Kontaktgehäuse im tro-ckenen Bereich befindet, werden keine Abdich eile (Einzeladerdichtung, Blind-stopfen) übertragen.Eine umfassende Validierung aller imValidierungsdatensatz ermi elten Anschlag-teile wird durch die Datenvalidierung in Validierungsschri V5 erfolgen, in der fürden Gesamtumfang des erstellten 3D-Master-Leitungssatzes die verfügbaren Da-tenprüfungen der Datenbank ausgeführt werden.

Zur vollständigen Bedatung der genutzten Bauteilinstanzen wird das 3D-Master-Modell mit Bauteilinforma onen angereichert. Am Beispiel des im Validierungs-Leitungssatz eingesetztenKontaktgehäuses der ReferenzN73/3*1-Bwird dies nunaufgezeigt.Aus der CONNECT-Datenbankwird tagesaktuell ein Teilekatalog imKBL-Format ex-por ert und auf dem File-System für Siemens NX abru ar hinterlegt. Für das spe-zifische Kontaktgehäuse (Teilenummer A0445450028) werden die entsprechen-den Einträge aus dem Teilekatalog abgerufen und an die Bauteilinstanz geschrie-ben (siehe Abbildung 9.10). Für die virtuellen Instanzen, wie beispielsweise die


genutzten Kontakte, werden die Informa onen an diese virtuellen Instanzen ver-sorgt.

Abbildung 9.10: Stammdaten-Zuweisung an die Bauteilinstanzen

Zusätzlich werden die Bauteilinforma onen zur Visualisierung direkt am Bauteilals Product Manufacturing Informa on (PMI) angezeigt.

9.3.4 Modulbildung (V4)

Die Validierung des Methodenbausteins Modulbildung wird nun in zwei Schri enerfolgen. Zunächst wird der definierte Algorithmus an einem ausgewählten Kon-taktgehäuse und einem Befes gungselement mit einer manuellen Auswahl ver-glichen. Im Anschluss werden die aus der KBL-Datei einesModuls transformiertenStücklisten zwischen 3D-Master-Modell und Zeichnung gegenübergestellt.Als Ergebnis der Modularisierung liegt diesem Validierungsschri die Modullisteals Excel-Datei zur Verfügung. In dieser sind die spezifischen Eigenscha en undBedingungen der einzelnen Module gelistet. Anhand des im Methodenbausteindefinierten und im Plugin implemen erten Algorithmus (siehe Abschni 6.3) wer-den zunächst die Leitungen anhand ihrer Code-Bedingung den einzelnen Modu-len zugewiesen. Im Folgeschri erfolgt die Bes mmung der Modulzuordnung derKontaktgehäuse.

Abbildung 9.11:Modulbildung am Beispiel eines Kontaktgehäuses


Alle Leitungen, welche an der Beispielreferenz Z232/26*1-L enden, befinden sichin Modul V21. Entsprechend weist der Algorithmus das Kontaktgehäuse mit derReferenz Z232/26*1-L der Stückliste des Moduls V21 zu (siehe Abbildung 9.11).Für das Befes gungselement mit der Referenz FX.COC.0037 bes mmt der Algo-rithmus die Modulzuweisung zu V1. Eine Überprüfung zeigt, dass durch das Seg-ment, an dem sich dieses Befes gungselement befindet, Leitungen der ModuleV1, V17, V19, V40 verlegt werden. Da das Modul V1 in der Stücklisten-Vercodungder Modulliste als Grundumfangsmodul gekennzeichnet ist, weist der Algorith-mus dieses Kontaktgehäuse korrekterweise dem Grundumfangsmodul V1 zu.Aus der erstellten KBL-Datei des 3D-Master-Modells sowie aus der KBL der be-stehenden Zeichnungwurdendurch eine XSLT-Transforma ondie jeweiligen Stück-listen im genutzten Index-XML-Format erzeugt. Am Beispiel des Moduls V31wer-den die beiden Stücklisten einander gegenübergestellt. Wie in Abbildung 9.12 zuerkennen s mmen sowohl die Zahl verschiedenar ger Bauteile als auch derenverbaute Menge überein. Es handelt sich dabei um Kontaktgehäuse, Zusatzteile,Kontakte und Leitungen.

Abbildung 9.12: Stücklistenvergleich am Beispiel des Moduls V31

Auch die Teile selbst sind dieselben – lediglich die Bezeichnung der einzelnen Tei-le unterscheidet sich. Die beiden Leitungen B44 und H37/1 im Zeichnungsumfangsind im 3D-Master-Umfang durch ihre korrekte Teilenummer klassifiziert. Die un-terschiedlichen Bezeichnungen der einzelnen Teilenummern in beiden Umfängengeht auf unterschiedliche Datenquellen und einer im Ausarbeitungszeitraum er-folgten Standardisierung der Bezeichnungen zurück.Insgesamt werden die Bauteile im betrachteten Validierungsbeispiel auf 52 ver-


schiedene Modulvarianten verteilt. Dabei werden den jeweiligen Modulen zwi-schen einem und 267 Bauteilen zugeordnet.

9.3.5 Datenvalidierung (V5)

Im letzten Validierungsschri wird der Gesamtumfang des ausgewählten Master-Modells gesamtheitlich betrachtet und validiert. Nach der Erstellung des Aus-gangsdatensatzes wird dazu erläutert, welche Gül gkeitsprüfungen in der CON-NECT-Datenbank genutzt und welches Ergebnis geliefert wird.

Aus dem 3D-Master-Modell wird der finale Ausgangsdatensatz generiert. Hier-zu wird über ein Plugin der gesamte Dateninhalt des Modells mi els Adressie-rung diverser NXOpen-Schni stellen ausgelesen und in eine XML-Datei überführt.Auf Grundlage dieser XML-Datei wird im Anschluss durch ein Transforma ons-Stylesheet die KBL-Datei erzeugt. Diese KBL-Datei wird dabei automa sch auf ih-re Schema-Validität geprü . Aus dieser KBL-Datei wird mit einem weiteren Style-sheet die strukturierte Stückliste als Index-XML transformiert und gespeichert.Alle im Modell enthaltenen 3D-Geometrien werden zu einem Gesamtmodell zu-sammengefügt undmit einem Konverter in eine JT-Datei überführt. Nach dem Zu-sammenfügen zu einer 3dHCV-Datei steht der finale Ausgangsdatensatz zur Ver-fügung.

Zur umfassenden Qualitätssicherung der Leitungssatzdaten bei MBC sind in derCONNECT-Datenbank zahlreiche Gül gkeitsprüfungen hinterlegt, welche die im-por erten KBL-Dateien auf Korrektheit und Verbaubarkeit prüfen. Diese Prüfun-gen gliedern sich dabei in vier Hauptbereiche:

Überprüfung der Modulvarianten Im Rahmen dieser Prüfungen wird unter anderemsichergestellt, dass neben den Leitungssatzdaten auch die verknüp en Schaltplä-ne in die Datenbank eingelesen wurden und zu jeder definierten Modulvarian-te die zugehörigen Daten im KBL-Format vorliegen. Neben dem Abgleich der Be-zeichnung der Leitungssätze zwischen KBL-Datei und Produktdatenmanagementwird geprü , dass nur freigegebene Teilenummern der Leitungssätze verwendetwerden und alle deklarierten Referenzen für die jeweilige Baureihe freigegebensind.


Abgleich der Logikinforma onen Zahlreiche Tests stellen in diesem Bereich sicher,dass verwendete Leitungen in der Datenbank vorhanden sind. Zusätzlichwird ver-glichen, ob alle über die KBL-Datei impor erten Verbindungen auch in den impor-erten Schaltplandaten zu finden sind.

Kontrolle der Bauteilinforma onen Ein weiterer Baustein der Gül gkeitsprüfungenbesteht in der Kontrolle der Bauteilinforma onen. Es wird dabei nicht nur sicher-gestellt, dass alle verbauten Teile in der Datenbank vorhanden, ausreichend be-schrieben und freigegeben sind und die Verwendung in der jeweiligen Baureiheerlaubt ist, sondern auch geprü , ob die Stücklisteninforma onen vollständig sindund keine Dummy-Teile verwendet wurden.

Überprüfung der zusammenhängenden Logik Den umfassendsten Teil aller Tests bildetdie Überprüfung der zusammenhängenden Logik. Hierbei wird jede Verbindungs-stelle imDetail analysiert und beispielsweise geprü , ob die verwendeten Kontak-te im jeweiligen Kontaktgehäuse freigegeben sind, ob sie an die angeschlagenenLeitungen passen und ob die Dichtungszuordnung korrekt ist. Für Trennstellenwird zusätzlich abgesichert, dass Stecker und Buchse in allen Belangen (Codie-rung, Pinzahl, Kontaktoberflächen) zusammen passen. Darüber hinaus wird dieStromtragfähigkeit der Massestellen digital verifiziert.

Um eine finale Validierung der mit dem 3D-Master-Modellierungsansatz gene-rierten Daten zu erhalten, wird die Gesamt-KBL-Datei in die CONNECT-Datenbankeingelesen und anhand von 55 ausgewählten Gül gkeitsprüfungen analysiert. Fürdie 52 verwendeten Modulvarianten erhält man so in der Summe 2860 verschie-dene Prüfergebnisse (siehe Abbildung 9.13).

Abbildung 9.13: Überblick über das Ergebnis der Gül gkeisprüfungen


Wie dargestellt, treten mit dem verwendeten Validierungsbeispiel insgesamt 24Fehler in den Modulen auf. Bezogen auf die durchlaufenen Prüfungen verteilensich diese 24 Fehler auf fünf Gül gkeitsprüfungen und haben dabei einen unter-schiedlich starken Anteil.

Als Haup ehler der impor ertenKBL-Daten kannPrüfung P-C001 iden fiziertwer-den. Diese prü , ob die verwendeten Bauteile innerhalb eines Moduls in der ent-sprechenden Baureihe zur Verwendung freigegeben sind und gibt je ungül gemDerivat einen Fehler aus. Im impor erten Datensatz tri dies zum Auswertezeit-punkt auf drei Bauteile zu, die durch ihre mehrfache Verwendung im Leitungssatzvierzehn Fehlermeldungenproduzieren. Die zweite Fehlerhäufung tri bei P-D450mit elf Fehlern auf, bei welcher die Anzahl der Pins der Kontaktgehäuse gegenein-ander geprü werden. Diese resul ert bei den insgesamt zehn betroffenen Bau-teilen daher, dass im 3D-Master-Modell bereits auf eine neue Art der Modellie-rung für Spezialstecker zurückgegriffenwurde, welche in der Datenbank zumAus-wertezeitpunkt noch nicht implemen ert war. Insgesamt sieben Fehler werdenfür P-C014 ausgegeben. Bei dieser Auswertung wird kontrolliert, ob die verwen-deten Teilenummern, welche anhand der Nomenklatur als nicht-reale Teilenum-mern iden fiziert werden, einem freigegebenen Schlüsselwortwert für Bautei-le ohne Teilenummer entsprechen. Alle au retenden sieben Fehler gehen dabeiauf dasselbe Bauteil zurück – als Anschlagteil wurden im Rahmen der Validierungzur besseren Verfolgbarkeit für direkt angeschlagene Leitungen die virtuelle Tei-lenummer K_T vergeben, obwohl an dieser Stelle eigentlich kein Kontakt verbautwird. Als weiterer Fehler tri P-C003 auf, bei dem die Teilebenennung zwischenDatenbank und impor erten Teiledaten abgeglichen wird – bei drei Bauteilen desimpor erten Datensatzes s mmen diese nicht überein. Da die Benennung derBauteildaten durch den Import der Stammdaten (vergleiche ValidierungsschriV3) erfolgt, kann dieser Fehler nur au reten, falls im Rahmen des Importes nichtallen Bauteilen die notwendigen Bauteilinforma onen zugewiesen werden. EineDetailanalyse zeigt, dass diese drei Bauteile in der Datenbank selbst nicht dennotwendigen Datenqualitätsstatus zum Export besitzen und daher keine Zuwei-sung der Benennungen erfolgt ist. Einen letzten und nur einmal au retenden Feh-ler gibt die Gül gkeitsprüfung P-C002 aus. Diese prü , ob die verwendeten Teilein der Datenbank selbst angelegt sind. Bei dem als fehlerha deklarierten Bau-

9.4. Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse 183

teil handelt es sich dabei tatsächlich um ein nicht in der Datenbank vorhandenesBauteil, welches als Zusammenbau-Teil einer anderen Abteilung nicht mit dieserSachnummer in der CONNECT-Datenbank bekannt ist.

Durch den Import der Modellierungsdaten und die Detailanalyse anhand der imReal-Prozess verwendetenGül gkeitsprüfungen in der CONNECT-Datenbank konn-ten gewissen Fehler im Ausgangsdatensatz aufgezeigt werden. Keiner davon be-scheinigt dem Ausgangsdatensatz jedoch eine nega ve Datenqualität, zumeistberuhen die aufgetretenen Fehler auf unterschiedlichen A ributwerten zwischenDatenbank und Datensatz und sind lediglich Hinweise. Der Verwendbarkeitstest(P-C001) wäre für eine Freigabe des Gesamtumfanges zwar freigabeverhindernd,kann jedoch auf den alten Grunddatensatz des Validierungsbeispiels zurückge-führt werden. Eine einfache Freigabe der Verwendbarkeit dieser aufgefallenenBauteile für die genutzte Baureihe sowie ein Anlegen des nicht bekannten Bau-teils in der Datenbank würde die letzte Hürde zur Freigabe des Validierungsda-tensatzes besei gen.

9.4 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse

Zur Überprüfung desModellierungsansatz für den 3D-Master-Leitungssatz wurdeein Cockpit-Leitungssatz von Mercedes-Benz in der bestehenden Toollandschader Leitungssatz-Entwicklung validiert. Zusätzlich zu den bestehenden Tools wur-den dazu zahlreiche Plugins insbesondere für Siemens NX erstellt und genutzt.Die Auswahl des Validierungsobjekts aus der aktuellen C-Klasse erfolgte auf Grunddes güns genVerhältnisses vonKomplexität, DMU-VerblockungundAussta ungs-vielfalt.Im Zuge der Validierungwurden in den einzelnen Validierungsschri en einige Bei-spiele an ausgewählten Bausteinen des 3D-Master-Modells detailliert beschrie-ben. Über die Analyse des Einzeladerrou ngs und die Berechnung des maximalenBauraums wurde die Integra on weiterer Bauteilinforma onen und die Modul-bildung betrachtet. Abseits der hier beschriebenen Einzelbeispiele wurden dieseSchri e im ausgewählten Validierungsobjekt an weiteren Beispielen posi v er-probt.Der abschließende Validierungsschri der Datenvalidierung stellte zusätzlich das

184 9.4. Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse

korrekte Validierungsergebnis einiger anderer durchlaufener Schri e sicher. Inden in der Datenbank hinterlegten Tests wurden nicht nur Prüfungen zum Schalt-plan und der logischen Verschaltung durchgeführt (siehe Validierungsschri V1),sondern ebenso die korrekte und vollständige Beschreibung der Bauteile (sie-he Validierungsschri V3) sowie die Vollständigkeit der aus der Modulbildunggenerierten Stücklisteninforma onen (siehe Validierungsschri V4) untersucht.Das unkri sche Ergebnis der Gül gkeitsprüfungen in der CONNECT-Datenbankbescheinigt dabei den korrekten Inhalt des mit dem 3D-Master-Ansatz erzeugtenDatensatzes. Das erarbeitete Konzept des 3D-Master-Leitungssatzes kann damitals inhaltlich validiert angesehen werden.Neben den aufgezeigten Erfolgen bei der Validierung müssen jedoch auch eini-ge kri sche Stellen des Modellierungsansatzes betrachtet werden. Eine Schwach-stelle des Op mierungsansatzes zur Berechnung des maximalen Bauraums, wel-che sich insbesondere bei Segmenten mit wenigen Leitungen bemerkbar macht,ist die Annahme der Formellinearität. Durch die Nicht-Linearität in der Heuris kder Segmentdurchmesserberechnung kann bei der Op mierung ein falsches Op-mum gefunden werden. Durch die Wegnahme einer oder mehrerer kleiner Lei-

tungen in einem Bündel sinkt zwar die lineare Durchmessersumme der verbau-ten Leitungen, durch den kleineren Divisor kann der mit der Durchmesserformelberechnete Querschni des Segmentes jedoch größer werden. Eine Erweiterungdes Ansatzes zur Berücksich gung der Nicht-Linearität ist für die Zukun denkbar,mögliche Ansätze finden sich hierzu bei [Kübart u. a. 2015].Die zunehmende Integra on der Informa onen in das DMU-Modell bringt die be-stehenden CAD-Tools an ihre Grenzen, da sie derzeit nicht für einen 3D-Master-Ansatz im Leitungssatz vorbereitet sind und für gewisse Bauteile und Informa o-nen des Leitungssatzes keine definierte Abbildungsmöglichkeit bieten. So fehlenin gängigen CAD-Werkzeugen beispielsweise Werkzeuge zur sauberen Modula-risierung und Verwaltung von Anschlagteilen. Zur Durchführung der Validierungmit Siemens NX wurden hierzu die umfassend bereitstehenden A ribu unk o-nalitäten genutzt, in denen auch geschachtelte XML-Einträgemöglich sind. DieserBeipass könnte sicherlich auch in anderen CAD-Werkzeugen genutzt werden.Der ausgewählte Validierungsdatensatz hat alle im 3D-Master-Konzept definier-ten Prozessschri e durchlaufen. Die als Endresultat aus den Prozessschri en er-

9.4. Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse 185

stellte KBL-Datei des Ausgangsdatensatzes konnte inhaltlich validiert werden undbesitzt eine entsprechende Freigabequalität. Damit wurde gezeigt, dass das hierin der Theorie beschriebene 3D-Master-Konzept für den Leitungssatz grundsätz-lich einsetzbar und nutzbar ist.

10 Zusammenfassung und Fazit

Zu Beginn dieses Kapitels werden die wesentlichen Punkte dieser Arbeit betrach-tet und zusammengefasst. Im Anschluss wird analysiert, ob die in Kapitel 4 ab-geleiteten Forschungsfragen mit dem präsen erten Konzept des 3D-Master-Lei-tungssatzes beantwortetwurden. Das Ende des Kapitels bildet das Fazitmit einemAusblick auf offene Fragestellungen, mögliche Erweiterungen und weitere Op -mierungspoten ale für den 3D-Master-Leitungssatz.

10.1 Zusammenfassung

Fokus der vorliegenden Arbeit war, ein Konzept zur Entwicklung von Leitungs-sätzen als 3D-Master in einem realis schen, vollständigen DMU-Modell aufzu-stellen und dabei notwendige Daten, Methodenbausteine, begleitende Prozes-se und Tool-Anforderungen herauszuarbeiten. Hierzu wurde als technologischerStand der Technik anfangs in die Grundlagen des Leitungssatzes eingeführt, in-dem neben der geschichtlichen Entwicklung zahlreiche Daten und Fakten zu Ka-belbäumen im automobilen Umfeld geliefert wurden. Zusätzlich zu den beschrie-benen Architekturansätzen der Elektrik und Elektronik wurde dabei der grund-sätzliche Au au, die Fer gung und Montage mit den verschiedenen Herausfor-derungen und Prozessschri en sowie Op mierungspoten ale und Trends auf-gezeigt. Es folgte eine Präsenta on der Herausforderungen in der Leitungssatz-Entwicklung, begleitet von einer allgemeinen und zwei beispielha en Beschrei-bungen des Leitungssatz-Entwicklungsprozesses. Mit dem Ende des Grundlagen-kapitels wurde das eigentliche Problemfeld in der aktuellen Entwicklung des Lei-tungssatzes auf das Problemfeld zwischen 3D- und 2D-Welt eingegrenzt.Basierend auf dieser Eingrenzung wurde im Kapitel zum Stand der Technik zuMethodik und Daten zunächst die Rolle der 2D-Zeichnung in den aktuellen Ent-wicklungsprozessen und insbesondere im Leitungssatz-Entwicklungsprozess mitden resul erenden Herausforderungen und Problemen beschrieben. Es folgte ei-ne detaillierte Vorstellung der 3D-Master-Methodik, beginnend mit einer Einord-nung, der Erläuterung der Grundlagen und der Beschreibungmöglicher Datenfor-mate, aufgeteilt in Prozess- und Beglei ormate. Neben den theore schen Grund-lagen wurden einige Beispiele aus verschiedenen Industriebereichen gezeigt, in

10.1. Zusammenfassung 187

denenbereitsmit einer vollständig digitalen Produktbeschreibung gearbeitetwird.Essen eller Bestandteil der 3D-Master-Methodik ist die verwendete Konstruk -onsmethodik. Hierzu wurde das sogenannte Assembly-oriented Design betrach-tet, indem anfangs die Grundlagen der zusammenbauorien erten Konstruk onbeschriebenwurde und anschließendmit der Konstruk onsmethodik im automo-bilen Leitungssatz verglichen wurden. Wesentlicher Kern für die Entwicklung des3D-Master-Konzeptes bildete die umfassende Datenanalyse, welche auf Grundla-ge des für den Leitungssatz entwickelten Datenformates KBL 2.4 die verschiede-nen Daten in die Informa onsgruppen Bauteile, Logik, Konfigura on und Zusam-menbau einteilte und versuchte den heu gen Datenfluss in den Systemen desEntwicklungsprozesses abzuleiten.

Auf Grundlage des erarbeiteten Stands der Technik aus den vorigen Kapiteln wur-den die Hauptdefizite des derzei gen Prozesses in Kapitel 4 zusammengefasstund daraus der Handlungsbedarf in Form der präzisierten Forschungsfragen ab-geleitet. Die Forschungsfragen befassten sich dabei mit den notwendigen Datenin den verschiedenen Prozessschri en, den benö gten Methodenbausteinen fürdie Prozessschri e, den beteiligten Prozessen sowie den abgeleiteten Tool-Anfor-derungen. Diese Fragestellungen waren damit Basis für die weitere Erarbeitungdes 3D-Master-Leitungssatzes und haben dabei die Struktur und Inhalt der fol-genden Kapitel vorgegeben. Aus den gewonnenen Erkenntnissen des Stands derTechnikwurde dazu auf demAusgangspunkt der definierten Forschungsfragen einabstrakter Zielprozess sowie der Ziel-Datenfluss in einem 3D-Master abgeleitet.

Der eigentliche Kern dieser Arbeit folgte ab Kapitel 5. Dieses begann einleitendmitder Erarbeitung der wesentlichen Eingangsparameter in das 3D-Master-Modellauf Basis des in Kapitel 4.3.2 abgeleiteten Ziel-Datenflusses. Für die Systeme Da-tenbank, Schaltplan, Modularisierung und Bauraummodell wurde detailliert be-schrieben, wie diese Systeme aufgebaut, welche Informa onen notwendig sindund wie die Daten innerhalb dieses System strukturiert sein müssen. Insbeson-dere der Au au und Inhalt der Bauraummodelle hat dabei wesentlichen Anteildaran, den bauraumorien erten Ansatz der 3D-Leitungssatzentwicklung mit derproduktorien erten 2D-Leitungssatzentwicklung zu kombinieren. Im Folgendenwurde der eigentliche Umfang eines 3D-Master-Leitungssatz abgeleitet und dieBeziehungen zwischen den verschiedenen au retenden 3D-Modellen (Bauraum-

188 10.1. Zusammenfassung

modell, 3D-Master-Modell) untersucht. Darauf folgte die Beschreibung der Pro-zessschri e zur Bildung eines 3D-Master-Modells für den Leitungssatz mit derDefini on des Masterknotens, der Bildung des Zusammenbaus, der Verlinkungder topologischen Informa onen, der Erzeugung der logisch-geometrischen Bün-del, der Berechnung der maximalen Bauraumreservierung, der Verlinkung derLeitungsschutz-Informa onen, der Anschlagteilermi lung, der Anreicherung mitBauteilinforma onen, derModulbildung sowie der Lieferantenanbindung. Nebender Integra on derMethoden undDaten ins 3D-Master-Modell wurde ebenso dieVisualisierung der enthaltenen Informa onen im Modell durch grafische Reprä-senta on und ausgewählte Sichten beschrieben. Die Vorstellung des Modellie-rungsansatzes schloss mit der Defini on der Ausgangsparameter, in der die Auf-teilung der Informa onen in Visualisierungs- und Metadaten sowie die Zusam-menfassung im 3dHCV-Datencontainer erörtert wurde.

Wesentliche, eigenständige Methodenbausteine, die in den Prozessschri en des3D-Master-Leitungssatzes genutzt werden, wurden darau in in Kapitel 6 separaterläutert. Der Methodenbaustein Einzeladerrou ng beschä igte sich dabei mitder Verknüpfung von logischen und geometrischen Informa onen des Leitungs-satzes, indem zuerst Analogien zur Pfadplanung betrachtet und die allgemeineProzessbeschreibung anhand der Defini on von grundsätzlicher und erweiterterProblembestellung aufgestellt wurde. Es folgte die Darstellung des Einzeladerrou-ngs im CAD-System sowie die Defini on einer Formel zur Querschni sberech-

nung, welche sich auf eine Sensi vitätsanalyse recherchierter Heuris ken stütz-te. Mit demMethodenbaustein der Konfigura onsermi lung wurde ein weitererwesentlicher Anker des Gesamtkonzeptes erläutert, indem zunächst die Grund-lagen der codebasierten Fahrzeugkonfigura on sowie von MaxSAT-basierten Lö-sungsverfahren erörtert und daraus im Anschluss ein Konzept zur Berechnung desmaximalen Bauraumbedarfes abgeleitet wurden. Dazu wurden benö gte Daten-quellen analysiert und der Ansatz mit der Erzeugung des globalen Regelwerks,der Erstellung der lokalen Klauseln, der Erzeugung des SAT-Modells sowie derBerechnung des Op mierungsergebnisses präsen ert. Als dri er Methodenbau-steinwurde die automa sierte Zuweisung der verwendeten Leitungssatz-Bauteilezu den einzelnen Modulvarianten vorgestellt. Hierzu wurden Randbedingungenaufgestellt und danach detailliert die Durchführungsschri e für Verbindungen,

10.1. Zusammenfassung 189

Kontaktgehäuse, Kontak eile und Einzeladerdichtungen, Blindstopfen, Befes gungs-elemente und Leitungsschutz sowie Zusatzteile erläutert.

Als Auswahl wesentlich beeinflusster Prozesse wurde in Kapitel 7 anfangs derQualitätsabsicherungsprozess für Produktdaten im3D-Master-Leitungssatzmit denverschiedenen Systemstufen Datenbank, Schaltplan, Modularisierung, Bauraum-modell, 3D-Master-Modell und 3dHCV-Container betrachtet. Des Weiteren wur-de der Einfluss des Wechsels zum 3D-Master auf die Langzeitarchivierung erläu-tert. Dazu folgte auf eine allgemeine Beschreibung der Rolle der Langzeitarchivie-rung im Produktdefini onsprozess die Vorstellung verschiedener Archivierungs-prozesse für 3D-Modelle. Aus den verschiedenen Prozessen wurde im Anschlussein Prozess zur Langzeitarchivierung des 3D-Master-Leitungssatzes abgeleitet, indem sowohl das Kernmodell als auch die notwendigen Prozessschri e enthaltenwaren. Den Abschluss des Kapitels bildete eine Kurzpräsenta on des Änderungs-managements mit einigen Grundlagen und Analysen im Leitungssatzumfeld vonMercedes-Benz Cars sowie der daraus resul erende Entwurf eines durchgängigenÄnderungsmanagements.

Die aus dem Konzept für den 3D-Master-Leitungssatz resul erenden Tool-Anfor-derungen wurden darau in in Kapitel 8 abgeleitet. Dazu wurde die ausModellie-rungsansatz und Methodenbausteinen folgende Toolke e betrachtet und im An-schluss die notwendigen Anforderungen für die Verwaltungssysteme (Datenbank,PDM-System, Langzeitarchiv, Stücklistensystem) undAutorensysteme (Schaltplan-Editor, CAD-System, Varianten-Steuerung) definiert.

Die Validierung des Gesamtkonzeptes schloss sich in Kapitel 9 an, indem eingangsdasUmfeld der Validierung und der Validierungsumfang durch die Defini on einesValidierungsobjekts sowie der Validierungsschri e definiert wurde. Es folgte einedetaillierte Begutachtung der definierten Validierungsschri e am ausgewähltenValidierungsbeispiel des Cockpit-Leitungssatzes. Hierzu wurde neben den einzel-nenMethodenbausteinen – Einzeladerrou ng, Konfigura onsermi lung undMo-dulbildung – auch deren Einfluss auf Stückliste undBauraumreservierung betrach-tet sowie die Integra on weiterer Bauteilinforma onen und eine umfassende Da-tenvalidierung durchgeführt. Die Validierung endete mit einer Zusammenfassungsowie einer Diskussion der erzielten Ergebnisse.

190 10.2. Beantwortung der Forschungsfragen

10.2 Beantwortung der Forschungsfragen

In Kapitel 1.2 wurde das Ziel und die ini alen Forschungsfragen dieser Arbeit auf-gestellt, welche nach der Erläuterung des Stands der Technik und den zusammen-gefassten Defiziten in Kapitel 4.2 präzisiert wurden. Das in den Folgekapiteln erar-beitete Konzept zur Entwicklung von Leitungssätzen als 3D-Master in einem rea-lis schen, vollständigen DMU-Modell sollte hierzu die Antworten erarbeiten undaufzeigen.Im Folgenden wird verdeutlicht, durch welche Teile des entwickelten 3D-Master-Konzeptes die einzelnen Forschungsfragen adressiert wurden. Dazu werden dieForschungsfragen einzeln gelistet und im Anschluss die Antwort erörtert.

• F1-1:Welche Informa onenmüssen zur Einführungdes 3D-Master-Leitungs-satzes im 3D-Master-Modell verfügbar sein?

Mit dem entwickelten Leitungssatz-Informa onscluster (LIC) auf Basis des Daten-formats KBL sind alle relevanten Datena ribute gelistet und in einem Cluster zu-sammengefasst worden. Das Datenmodell KBL 2.4 stellt dabei alle benö gten Ei-genscha en bereit, welche notwendig sind, umdas Produkt Leitungssatz vollstän-dig digital zu dokumen eren. Durch die zusätzliche Au eilung der Informa ons-daten in Visualisierungs- und Metadaten, der definierten Verlinkung der geome-trischen und inhaltlichen Informa onsanteile sowie die Zusammenfassung in ei-nen gemeinsamen 3dHCV-Container können alle benö gten Informa onen zurBeschreibung des Leitungssatzes transpor ert, gespeichert, archiviert und aus-getauscht werden (vgl. Kapitel 3.4 und 5.3).

• F1-2: In welchem Datensystem und zu welchem Prozessschri werden diebenö gten Informa onen definiert?

Wesentliche Eingangsparameter undAutorensysteme für den3D-Master-Leitungs-satz sind Datenbank, Schaltplan, Modularisierung und Bauraummodell. Im Lei-tungssatz-Informa onscluster ist dazu jedes Informa onsa ribut (Datum) genaueinem Autorensystem zugeordnet, um dem Single-Source-Prinzip zu folgen. DieIntegra on der Informa onen ins 3D-Master-Modell folgt fest definierten Pro-zessschri en. Zusätzlich zur Defini on des Autorensystems ist dabei jedem Da-tum im LIC der Prozessschri im 3D-Master-Ansatz zugeordnet, bei dem es ins

10.2. Beantwortung der Forschungsfragen 191

3D-Master-Modell übertragen wird. Dies ermöglicht die Ableitung eines eindeu-gen Datenflusses zwischen den beteiligten Systemen (vgl. Kapitel 4.3.2, 5.1 und

5.2.2).

• F1-3: Wie kann der derzei ge bauraumorien erte Ansatz in der DMU-Ent-wicklung des Leitungssatzes mit dem produktbezogenen Ansatz in der 2D-Entwicklung kombiniert werden?

DieAu eilung der Bauraummodelle in eindeu geVerlegebereichemit klarenÜber-gabestellen, der Einführung von Vererbungshierarchien zur Abbildung alterna -ver Verlegewege sowie die Integra on von Sichten auf das Bauraummodell sindGrundlagen dieses Zieles. Sie ermöglichen ebenso eine konsequente Trennungvon Bauraummodell und 3D-Master-Modell wie die klare Zuordnung, welche Bau-teilinforma onen inwelchemder beidenCAD-Modelle definiertwerden.Die gleich-zei g konsequente und toolunterstützte Bereitstellung notwendiger Informa o-nen des Bauraummodells für das 3D-Master-Modell durch Verlinkung und Sich-tensteuerung ermöglicht die Kombina on von bauraum- und produktorien er-tem Ansatz. Auf diese Weise kann das 3D-Master-Modell sowohl den bauraum-orien eren Ansatz der DMU-Entwicklung als auch den produktorien eren Ansatzder vorigen 2D-Zeichnung im 3D-Modell als digitale Produktbeschreibung verei-nen (vgl. Kapitel 5.1.4 und 5.2.2).

• F2-1: Wie können die elektrologischen Verbindungsinforma onen des Lei-tungssatzes in das CAD-Modell integriert werden?

Das Einzeladerrou ng im CAD-System ermöglicht die Integra on der elektrolo-gischen Verbindungsinforma onen ins CAD-Modell. Durch die Verlinkung der inden Bauraummodellen definierten Verlegewege ins 3D-Master-Modell und diegleichzei g eindeu ge Zuweisung der Referenzen an die Kontaktgehäuse kann einim CAD-System vorhandener Rou ng-Mechanismus jeder Leitung den Verlege-weg zuweisen. Die fehlenden geometrischen Informa onen der Leitungen kön-nen dazu automa sch aus Bauteilbibliotheken im CAD-System ergänzt werden.Die Aufdickung und Berechnung der einzelnen Segmente im 3D-Master-Modellerfolgt auf Grundlage der enthaltenen Leitungen und dem daraus resul erendenGesamtquerschni aus der definierten Berechnungsheuris k (vgl. Kapitel 5.2.2und 6.1).

192 10.2. Beantwortung der Forschungsfragen

• F2-2:Wie kann die durch den kundenspezifischen Leitungssatz abzubildendeProduktvarianz erzeugt und dokumen ert werden?

Die Produktvarianz des kundenspezifischen Leitungssatzes findet sich in seinenModulvarianten wieder. Die Erzeugung der Produktvarianz startet mit der Verco-dung der Leitungen im Schaltplan sowie der parallelen Erstellung der Modulliste.Die in dieser Liste definierten Module werden im Anschluss zunächst mi els de-finierter Algorithmen mit Leitungen befüllt. Im Anschluss erfolgt auf Grundlagedieser Zuordnung die automa sche Zuweisung aller anderen verbauten Bautei-le. Diese Zuweisungsinforma onen können einerseits als A ribute an den Bau-teilen selbst oder andererseits global als Rela onsbeschreibung im 3D-Master-Modell hinterlegt werden. Die finale Dokumenta on geschieht durch die Auslei-tung derMetadaten und die standardisierte Abbildung derModulvarianten in derKBL-Datei (vgl. Kapitel 5.2.2 und 6.3).

• F2-3: Wie kann der heute manuell abgeschätzte Bauraumbedarf automa -siert berechnet werden?

Der maximale Bauraumbedarf des Leitungssatzes ist von den auswählbaren Aus-sta ungen und damit Modulvarianten abhängig, die zu einem maximalen Durch-messer führen und sich je Segment unterscheiden können. Die Vercodung der Ein-zelleitungen ist Kerninforma on zur Steuerung einzelner Leitungen in verschiede-neModule. Umbereits im frühen Entwicklungsstadiumeine Aussage über den be-nö gten Bauraumbedarf zu tä gen, kann genau diese Informa onen des Schalt-plans zur Berechnung genutzt werden. Neben dem Import von pauschalen Code-bedingungen aus dem Stücklistensystem kann dazu aus dem Schaltplan ein lo-kales Regelwerk berechnet werden, welches Randbedingungen über die Verco-dungen und damit über die Kombinierbarkeit der einzelnen Leitungen liefert. Fürjedes Segment kann auf Grundlage dieser Informa onen im Anschluss mi els ei-ner MaxSAT-Op mierung berechnet werden, welcher Bauraumbedarf an dieserStelle maximal au ri . Die anschließende Kombina on dieses berechnetenMaxi-malwertes mit den vom Konstrukteur hinterlegten Daten zu Verlege- und Innova-onsvorhalt führt zu einer klar nachvollziehbaren Berechnung des notwendigen

Bauraumvorhalts (vgl. Kapitel 5.2.2 und 6.2).

10.2. Beantwortung der Forschungsfragen 193

• F3-1: Welche Auswirkung hat die Umstellung auf 3D-Master für den Quali-tätsabsicherungsprozess der Produktdaten in den verschiedenen Systemen?

Durch die Integra on zusätzlicher Informa onen ins CAD-System ist es notwen-dig, bereits in den vorangehenden SystemenumfangreicheDatenprüfungendurch-zuführen – sofern möglich sollen Daten an den Orten geprü werden, an denensie definiert werden. Dazu muss in allen beteiligten Systemen ein umfangreicherQualitätsabsicherungsmechanismus in Form von Checks hinterlegt sein. Nebender Datenbank betri dies den Schaltplan, die Modularisierung und insbeson-dere das Bauraummodell, welches neben den inhaltlichen auch den allgemeinengeometrischen Anforderungen an ein CAD-Modell genügen muss. Auch für das3D-Master-Modell ist die Prüfung der geometrischen Anforderungen notwendig.Der finale Ausgangsdatensatz in Formdes 3dHCV-Containers kann dabei beispiels-weise in der Datenbank selbst auf inhaltliche Korrektheit geprü werden, indemdort umfangreiche Gül gkeitsprüfungen verwaltet und definiert werden (vgl. Ka-pitel 7.1).

• F3-2: Welche Auswirkungen hat die Umstellung auf den Prozess der Lang-zeitarchivierung?

Die Archivierung der Leitungssatzinforma onen erfolgt heutzutage mi els TIFF-Zeichnungen. Die Umstellung auf einen 3D-Master-Leitungssatz erfordert einendefinierten Prozess zur Archivierung des 3D-Master-Modells. Im Fall des Leitungs-satzes können hier durch die Au eilung von Visualisierungs- undMetadaten zahl-reiche Synergien genutzt und der Prozess deutlich vereinfacht werden. Für dieVisualisierung werden im JT-Format lediglich die 3D-Objekte der relevanten geo-metrischen Elemente sor ert nach ihrer KBL-Klassifizierung und mit ihrer zuge-hörigen GUID abgespeichert. Als Metaformat dient das KBL-Format, welches allenotwendigen Informa onen tragen kann und durch den Transport der GUID an je-der geometrischen Verwendungsstelle im Modell den Verweis auf das 3D-Objektim JT transpor ert (vgl. Kapitel 7.2).

• F3-3:Welche Randbedingungen und Einflüsse ergeben sich in Bezug zumÄn-derungsmanagement?

194 10.3. Fazit und Ausblick

Durch den Wegfall der 2D-Zeichnungen müssen Änderungen nun im 3D-Master-Modell dokumen ertwerden.Die Kategorisierung vonÄnderungen imÄnderungs-management bietet dieMöglichkeit, die Auswirkungen einzelner Änderungen au-toma siert erstellen undentsprechend an Folgesystemeverteilen zu können.ÜberPMI könnendabei die Änderungsinforma onen im3D-Master-Modell gespeichertund visualisiert werden. Über die Zuordnung der GUIDs der geänderten Elemen-te an jede Änderungsinforma onen kann die Durchführung und die Dokumenta-on der Änderung zurück ins Änderungsmanagement-System gemeldet werden.

Grundsätzlich bleibt das Änderungsmanagement jedoch weiterhin komplex. Al-lerdings ist durch die klare Zuordnung des Autorensystems für die verschiede-nen Daten eindeu g, an welcher Stelle und in welchem System eine Änderungdurchgeführt werden muss. Durch die Verlinkung der geometrischen Informa o-nen zwischen Bauraum- und 3D-Master-Modell können beispielsweise Segment-längenänderungen im Bauraummodell automa sch ins 3D-Master-Modell über-tragen werden (vgl. Kapitel 7.3).

• F4: Welche Anforderungen ergeben sich aus dem Konzept an eine möglicheToolimplemen erung?

Aus dem 3D-Master-Konzept resul ert eine notwendige Toolke e mit entspre-chenden Anforderungen an die verschiedenen beteiligten Systeme. Neben denVerwaltungssystemen wie Datenbank, PDM-System, Langzeitarchiv und Stücklis-tensystem sind dies die Autorensysteme wie Schaltplan-Editor, CAD-System undVarianten-Steuerung. Die Anforderungen teilen sich dabei vor allem in die Bereit-stellung der Defini onsmöglichkeiten der zugewiesenen Datena ribute sowie dieAbsicherungsmaßnahmen der Qualität der Produktdaten durch die Integra onmöglicher Checks und Analysen auf. Die größten Anforderungen werden dabeian das CAD-System gestellt, welches zahlreiche Funk onalitäten liefern muss, dieheute im Fokus von 2D-Leitungssatz-Entwicklungswerkzeugen sind (vgl. Kapitel 8).

10.3 Fazit und Ausblick

In dieser Disserta on wurde ein grundlegendes Konzept für die Umstellung desderzeit 2D-basierten Leitungssatz-Entwicklungsprozesses auf einen 3D-Master-Leitungssatz erarbeitet, in dem alle Informa onen für die Folgeprozesse direkt di-

10.3. Fazit und Ausblick 195

gital am 3D-Produkt beschrieben sind. Das Zusammenführen aller Informa onendes Leitungssatzes in ein zentrales 3D-Master-Modell, welches als Datenquellefür alle weiteren Folgeprozesse dient, fordert neue Schni stellen und eine Erwei-terung der bestehenden Systeme, bringt aber auch deutliche Vorteile mit sich.Durch die klare Zuordnung der Defini onssysteme der einzelnen Daten zur Be-schreibung des Leitungssatzes sowie den stufenweise angelegten Datenqualitäts-prozess wird der heu gen verteilten Arbeitsweise zwischen Zulieferer und Ent-wicklungsabteilung in der Industrie Rechnung getragen, da klare System- und Zu-ständigkeitsgrenzen entstehen. Eine Erweiterung des 3D-Master-Konzeptes aufden gesamten Bordnetz-Entwicklungsprozess unter Nutzung des entstehendenVEC-Datenstandards könnte dabei eine Möglichkeit bieten nicht nur den Zulie-ferer, sondern viele andere Bereiche, welche durch den Leitungssatz beeinflusstsind, zu integrieren und benö gte Daten eindeu g und standardisiert auszutau-schen.

Diese Arbeit und die damit verbundene Ausarbeitung des Konzeptes zum 3D-Master-Leitungssatz ist im Rahmen einer Industriepromo on bei Mercedes-Benzentstanden. Dementsprechend sind manche Voraussetzungen, die zur Erarbei-tung des Gesamtkonzeptes herangezogen wurden, durch die firmeninternen Ge-gebenheiten beeinflusst und an die bestehenden Verhältnisse angepasst. Dies be-tri als grundlegenden Bestandteil des Ansatzes den Leitungssatz-Informa ons-cluster, dessen Au eilung, Systemzuweisung und Klassenzuordnung der einzel-nen Bauteile sich an den bei Mercedes-Benz Cars eingesetzten Teilen und derenEinsatz im Leitungssatz orien ert. Ebenso beeinflusst ist der vorausgesetzte Auf-bau der Teiledatenbank, die Verfügbarkeit der verschiedenen Systeme, die Artund Umfang der Schaltplaninforma onen sowie der definierte Ausgangsparame-ter des 3dHCV-Containers, der sich stark am derzeit verwendeten HCV-Datenfor-mat orien ert. Die dort bereits verwendete saubere Trennung vonVisualisierungs-und Metainforma onen liefert die Möglichkeit, den Anforderungen der Langzeit-archivierung und standardisierten Abbildung gerecht zu werden. Unter geänder-ten Gegebenheiten wäre ein 3D-Master-Leitungssatz auch umsetzbar, einige Pro-zessschri e und Methoden müssten jedoch angepasst werden.

Die Betrachtung des komplexen Einflusses des Änderungsmanagements bezie-hungsweise plötzlich au retender Änderungen und den dadurch fortwährend be-

196 10.3. Fazit und Ausblick

nö gten Update-Mechanismus im Leitungssatz-Entwicklungsprozess bietet wei-teres Poten al für einen Ausbau des präsen erten Konzeptes zum 3D-Master-Leitungssatz. Weitere Studien könnten dabei zusätzlich beleuchten, welchen Ein-fluss Änderungen der Rahmen- und Ausgangsbedingungen auf das Konzept besit-zen. Ein vollständig integrierter und durchgängiger Änderungsprozess, der sich aufkategorisierte Änderungen und der damit einhergehenden automa schen Vertei-lung zu den relevanten Defini onssystemen stützt, birgt die Möglichkeit weitererVerbesserungen des Ansatzes. Dies könnte darüber hinaus die Akzeptanz und Ein-satzfähigkeit eines 3D-Masters für den Leitungssatz in der Industrie erhöhen. Eineweitergehende Analyse könnte ferner fokussieren, welchen Einfluss und welcheKri kalität unvollständige Daten aus den Eingangssystemen auf das Gesamtkon-zept besitzen.Eine firmenspezifische Anpassung und Abwandlung des Konzeptes auf die unter-nehmenssei g individuellen Anforderungen der Systemlandscha liefert das Po-ten al, das beschriebene Konzept des 3D-Master-Leitungssatzes auf andere Un-ternehmen im Umfeld des automobilen Leitungssatzes zu übertragen und in diefirmeneigene Systemlandscha zu integrieren. Dabei ist die enge Integra on be-gleitender Organisa onseinheiten wie Vorkostenplanung und Einkauf notwendig.Diese Arbeit beschreibt dazu keine detaillierte Spezifika on, sondern erläutertdas theore sche Konzept, welches Grundlage für eine solche Spezifika on ist.Die vollständig digitale Produktbeschreibung als 3D-Master, bei der alle benö-gten Informa onen direkt am 3D-Modell abgrei ar und gleichzei g in einem

standardisierten Datenformat expor erbar sind, ermöglicht ein deutlich besse-res Verständnis des definierten Produktes sowie einen genaueren und fehlerre-duzierten Datenaustausch mit dem Lieferanten. Viele Probleme, die heute zu Än-derungenund Fehlern im Leitungssatz führen, resul eren aus der unzureichendenDarstellung der Informa onen auf der 2D-Zeichnung – der 3D-Master verschahier Abhilfe. Insbesondere durch die Kombina on und gleichzei ge Trennung vonBauraum- und Produktmodell ist es möglich, den zukün igen Anforderungen imDMU zu begegnen, Fahrzeuge frühzei g digital abzusichern und dadurch schluss-endlich Hardware-Au auten und Prototypen und somit Geld und Zeit einzuspa-ren.Durch die Einführung eines 3D-Master-Leitungssatz und die Umstellung auf einen

10.3. Fazit und Ausblick 197

vollständigen 3D-basierten-Entwicklungsprozess können viele weitere Nachfolge-prozesse profi eren und die Digitalisierungsoffensive der Industrie weiter voran-getrieben werden. Er scha die Grundlage für die Strategie des Digital Twin, wel-che sich in einigen Industriebereichen gebildet hat. Nur wenn alle benö gten In-forma onen des Leitungssatzes direkt im 3D-Modell vorhanden sind, könnte derdigitale Leitungssatz-Zwilling eines produzierten Fahrzeugs im DMU aus dem 3D-Master-Modell erzeugt und dokumen ert werden.Das vollständige 3D-Produktmodell bietet das Poten al, auf diesem direkt Be-rechnungen durchzuführen, Konzeptbewertungen vorzunehmen oder durch dieBerücksich gung vonMaterialsteifigkeiten und Biegeradien-Vorgaben den realengeometrischen Leitungsverlauf im Fahrzeug zu simulieren. Mit einer Erweiterungvon bestehenden Virtual Reality Funk onalitäten könnten außer einer Hardware-Absicherung und Bemusterung mi els Mixed Reality zusätzlich Verlegungen un-mi elbar digital mit Augmented Reality erfolgen. So ist es nicht nur denkbar, dieproduktspezifischen Informa onen des Leitungssatzes durch die Verwendung derim 3D-Master enthaltenen Product Manufacturing Informa on zu visualisierenund bei Bedarf direkt an kri schen oder relevanten Stellen abzufragen, sondernAuswirkungen von Konzept- oder Packageänderungen unmi elbar mit dem 3D-Master-Modell zu betrachten. Dies beinhaltet die Bewertung des Einflusses desVerschiebens von Komponenten im digitalen Raum, des Umhängens von elektri-schen Anschlüssen, der Steifigkeitsänderungen der Leitungsbündel durch wech-selnde Leitungskombina onen sowie von digitalen Einbauversuchen auf das Ge-samtprodukt des Leitungssatzes, auf seine physikalischen Eigenscha en und sei-nen Bauraumbedarf.„Nichts ist so beständig wie der Wandel“ – auch das in dieser Arbeit präsen er-te 3D-Master-Konzept, entstanden aus dem Spannungsfeld der immer komple-xer werdenden Anforderungen in Umfang und Qualität im Fahrzeugbau, wird sichanalog zum Zitat des griechischen Philosophen in seiner Implemen erung im Pra-xiseinsatz weiterentwickeln, anpassen und verändern müssen. Mit seinem inte-gra ven und zentralisierten Ansatz kann es jedoch für den fortwährendenWandelin der Entwicklung von Leitungssätzen eine belastbare und leistungsfähige Basisbilden.

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Glossar

150%-Darstellung Unter 150%-Darstellung oder 150%-Umfang versteht man laut[Bogner u. a. 1998] „die Gesamtheit aller möglichen, auch der einander ausschlie-ßenden, Verbindungen“.

150%-DMU-Modell Das 150%-DMU-Modell ist dasjenige Modell im Digital Mock-Up, das alle theore schmöglichen Elemente darstellt, auch die, die einander aus-schließen.

3D-Master Der 3D-Master beziehungsweise das 3D-Master-Modell bezeichnendas Modell, das alle vorhandenen Informa onen zur Umsetzung der 3D-Master-Methodik enthält. Das 3D-Master-Konzept signifiziert dabei das Konzept zur Um-stellung von einem zeichnungsbasierten auf einenmodellbasierten Entwicklungs-prozess, also das Konzept zur Einführungder 3D-Master-Methodik. Die 3D-Master-Methodik beschreibt das Vorgehen zur modellbasierten Defini on eines Produk-tes.

Assembly-oriented Design Mit Assembly-oriented Design wird im Rahmen dieserArbeit der Ansatz analog zu [Vielhaber u. a. 2004] verstanden, nicht nur das reinzusammenbauorien erte Produktdesign zu betrachten, sondern darüber hinausdie „zielgerichtete, konsistente Fokussierung [...] des Produktentstehungsprozes-ses [...] auf Zusammenbau-Aspekte“.

Bordnetz Unter Bordnetz wird in dieser Arbeit die komple e Elektrik/Elektronikdes Fahrzeuges verstanden, welche aus Steuergeräten, Aktoren, Sensoren sowiedem verbindenden Kabelbaum besteht.

Computer Aided Design (CAD) Computer Aided Design (CAD) bezeichnet das „rech-nerunterstützte[...] Konstruieren oder Entwerfen von Bauteilen“ [DIN 199–1].

CAD-Modell [DIN 199–1] definiert ein CAD-Modell als „strukturierten [...] Daten-bestand, der entsprechend den physischen Teilen der dargestellten Objekte ge-gliedert ist“.

222 Glossar

Digital Mock-Up Das Digital Mock-Up (DMU) ist nach [DIN 199–1] der „virtuelle[...] Zusammenbau von Baugruppen mit Hilfe eines CAD-Systems“.

Derivat Ein Derivat im automobilen Umfeld steht für ein Unterobjekt eines Fahr-zeuges, welches die Karosserievariante beschreibt. So exis eren zu einer Baureiheverschiedene Derivate (Karosserievarianten) wie beispielweise Limousine, Coupé,Cabrio, Langversion oder Kombi.

Eltern- und Kind-Modelle Zur Iden fika on von Vererbungshierarchien in Produkt-strukturen wird im Kontext dieser Arbeit von Eltern- und Kind-Modellen gespro-chen. Mit Kind-Modellen werden dabei Teilmodelle bezeichnet, welche Eigen-scha en,Objekte oderGeometrien voneinemanderen Teilmodell (Eltern-Modell)vererbt bekommen.

Kabelbaum Der Kabelbaum, Kabelsatz oder Leitungssatz ist das zentrale Nerven-bündel des Fahrzeugs. Er ist die Gesamtheit aller vorhandenen Leitungen, die inBündeln zusammengefasst und bandagiert sind. Ein Kabelbaum baut sich in derRegel durch einen Hauptstrang und mehrere kleinere Nebenstränge auf, die ansogenannten Ausbindungen aus dem Hauptstrang austreten [Aguirre u. a. 1997].[Glaas 1992] bezeichnet ihn als „vormon erte elektrische Baugruppe [...], de-ren Aufgabe [...] die signaltechnische oder energe sche Verbindung räumlich ge-trennter elektrischer Bauteile [ist]“.

kundenspezifischer Leitungssatz Der kundenspezifische Leitungssatz (KSL) / kunden-spezifische Kabelbaum (KSK) bezeichnet den für den spezifischen Kunden mit sei-nem spezifischen Fahrzeug und seinen spezifischen Sonderaussta ungswünschengefer gten Kabelbaum [Bortolazzi u. a. 2004]. Somit deckt jeder kundenspezifi-sche Leitungssatz „genau die Aussta ung des Fahrzeugs ab, die der jeweilige Kun-de bestellt hat“ [Kellermann u. a. 2008].

Metadaten Metadaten liefern ganz allgemein „Zusatzinforma onen über gege-beneDaten“ [Friedewald u. a. 2011]. Erscheinungsform, Dateiformat und das Aus-maß der Metadaten variieren je nach Kontext und müssen fallspezifisch definiertwerden.

Glossar 223

Modularisierung Unter Modularisierung versteht man die Defini on von einzel-nen Modulen, die zusammenfassbare Bauteilumfänge in sinnvoller Weise kombi-nieren [Schneider 1998].

Modulfamilie Modulfamilien vereinen spezifischeModulvarianten, die wiederum„für einen Funk onsumfang [...] verschiedeneAusprägungen beschreiben“ [Kyria-zis 2013].

Modulvariante Modulvarianten beziehungsweise Module sind Basiselemente zurKonfigura on eines 100%-Kabelbaums. Sie haben eine klar spezifizierte Stücklisteund werden über Sachnummern kombiniert.

na ves Format Ein na ves Format ist laut [DIN EN9300–003] ein „spezifisches For-mat in einer Syntax, das proprietär und abhängig von einem bes mmten Systemoder einer Schni stelle ist“.

offenes, standardisiertes Format Im Gegensatz zum na ven Format ist ein standardi-siertes, offenes Format ein „Datenformat einer Syntax, das von einer großen Ge-sellscha wie der ISO definiert wird und unabhängig von spezifischen Systemenoder Schni stellen ist“ [DIN EN 9300–003]. Dieses Format ist in seiner Defini onin Bezug auf Syntax und Seman k umfassend und exakt beschreibbar.

PDM-System Ein Produktdatenmanagement-System (PDM-System) dient der Ver-waltung, SpeicherungundArchivierungproduktbezogenerDatenwie CAD-Modelle,Zeichnungen oder anderen Beglei ormaten. Es ist die Grundlage der firmeninter-nen Kollabora on und des Austausches von Entwicklungsdaten.

PMI Product Manufacturing Informa on (PMI) werden einem CAD-Modell imRahmen der 3D-Master-Methodik hinzugefügt, um Fer gungsinforma onen undandereMetadaten zu transpor eren und visuell darzustellen. Sie werden im CAD-Umfeld genutzt, um Oberflächenmerkmale, Prozess- und Materialinforma onenund insbesondere Toleranzen und Schweißsymbole in CAD-Modellen zu hinterle-gen. [Feeney u. a. 2015]

Posi onsnummer Die Posi onsnummer (Pos-Nr) ist nach [DIN 199–1] diejenigeNummer, „die den in den Stücklisten aufgeführten, auf Zeichnungen dargestelltenGegenständen als ordnendes Merkmal zugeordnet ist“.

224 Glossar

Rou ng Unter Rou ng wird in dieser Arbeit analog zu [o.V. 2009] das „Mappingdes Schaltplans auf die Geometrie“ verstanden. Hierbei wird der Verlauf der Ver-bindungsleitungen nach dem Zusammenführen von logischen Informa onen undtopologischen Informa onen bes mmt.

Sachnummer / Teilenummer [DIN 199–1] definiert die Sachnummer (SNR) als „iden-fizierende Nummer eines Gegenstandes (einer Sache)“.

Stückliste Eine Stückliste ist laut [DIN 199–1] ein „für den jeweiligen Zweck voll-ständiges, formal aufgebautes Verzeichnis für einen Gegenstand, das alle zugehö-rigen Gegenstände unter Angabe von Bezeichnung (Benennung, Sachnummer),Menge und Einheit enthält“.

Verlegebre Das Formbre , Verlegebre oder Nagelbre bezeichnet die Vorrich-tung zur Fer gung des formlabilen Kabelbaums. Es handelt sich dabei um ein„zweidimensionales Bre [...], dasmit Verlegehilfen wie Umlenks en und Halte-vorrichtungen bestückt ist“ [Glaas 1992]. Verlegebre er aktueller Baureihen nut-zen auf Grund ges egener Umfänge ebenso die dri e Raumdimension.

Anhang

• Anhang 1: Leitungssatzinforma onscluster (ab Seite 226)

• Anhang 2: Analyse der CAD-Qualit�tskriterien 3D-Master-Leitungssatz ana-log VDA 4955 (ab Seite 244)

• Anhang 3: Bewertung Langzeitarchivierung Leitungssatz auf Grundlage VDA4958 (ab Seite 254)

Leitungssatz - Informationscluster

Informationsbezeichnung KBL-Attribut KBL-Datentyp KBL-Klasse

Ba

nd

ag

ieru

ng

Bli

nd

sto

pfe

n

Bu

tyl-

Te

rosta

t

Cli

p

Ein

zela

de

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htu

ng

Ein

zell

eit

un

g

Ein

zelt

eil

/ Z

usa

tzte

il

Zusatzteile (Accessory) Accessory ID x x

Teilenummer Part_number String Part x x

Lieferantenname Company_name String Part x x

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Part x x

Lieferantensachnummer Alias_id String Alias_identification x x

Anwendungsbereich Scope String Alias_identification x x

Beschreibung Description String Alias_identification x x

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Alias_identification x x

Version Version String Part x x

PosNr Abbreviation String Part x x

Beschreibung Description String Part x x

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Part x x

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Part x x

Wert Value String Part x x

Vorgängerteilenummer Predecessor_part_number String Part x x

Reifegrad Degree_of_maturity String Part x x

Copyright-Bemerkung Copyright_note String Part x x

Masseninformation Mass_information ID (Numerical_value) Part x x

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Part x x

Wertekomponente Value_component Double Part x x

Externe Referenzen External_reference ID (External_reference) External_reference x x

Änderung Change ID (Change) Change x x

Materialinformationen Material ID Material x x

Materialschlüssel Material_key String Material x x

Material Referenzsystem Material_reference_system String Material x x

Zusatzteile-Typ Accessory_type String Accessory x x

Prozessinformationen Processing_instruction ID Processing_instruction x x

Instruktionstyp Instruction_type String Processing_instruction x x

Instruktionswert Instruction_value String Processing_instruction x x

Geometrie - - - x x

Leitungsdurchmesser - - -

Einheitskomponente - - -

Minimalwert - - -

Maximalwert - - -

Freigabe (Approval) Approval ID -

Name Name String Approval -

Abteilung Department String Approval -

Datum Date String Approval -

Art der Freigabe Type_of_approval String Approval -

Freigabebezug Is_applied_to ID (Harness, Module, Harness_configuration) Approval -

Verbauteile (Assembly Part) Assembly_part ID -

Teilenummer Part_number String Part -

Lieferantenname Company_name String Part -

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Part -

Lieferantensachnummer Alias_id String Alias_identification -

Anwendungsbereich Scope String Alias_identification -

Beschreibung Description String Alias_identification ###

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Alias_identification -

Version Version String Part -

PosNr Abbreviation String Part -

Beschreibung Description String Part

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Part

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Part

Wert Value String Part

Vorgängerteilenummer Predecessor_part_number String Part

Reifegrad Degree_of_maturity String Part

Copyright-Bemerkung Copyright_note String Part ###

Masseninformation Mass_information ID (Numerical_value) Part -

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Part -

Wertekomponente Value_component Double Part -

Externe Referenzen External_reference ID (External_reference) External_reference

Änderung Change ID (Change) Change

Materialinformationen Material ID Material

Materialschlüssel Material_key String Material

Material Referenzsystem Material_reference_system String Material

Prozessinformationen Processing_instruction ID Processing_instruction

Instruktionstyp Instruction_type String Processing_instruction ###

Instruktionswert Instruction_value String Processing_instruction -

Verbauteiltyp Part_type String Assembly_part -

Komponenten Components ID (Connection/occurrence/Wiring Group) Assembly_part -

Geometrie - - -

Kartesische Koordinate (Cartesian Point) Cartesian_Point ID

Koordinate Coordinates Double Cartesian_point



Blindstopfen (Cavity Plug) Cavity_plug ID x

Teilenummer Part_number String Part x

Lieferantenname Company_name String Part x

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Part x

Lieferantensachnummer Alias_id String Alias_identification x

Anwendungsbereich Scope String Alias_identification x

Beschreibung Description String Alias_identification x

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Alias_identification x

Version Version String Part x

PosNr Abbreviation String Part x

Beschreibung Description String Part x

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Part x

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Part x

Wert Value String Part x

Vorgängerteilenummer Predecessor_part_number String Part x

Reifegrad Degree_of_maturity String Part x

Copyright-Bemerkung Copyright_note String Part x

Masseninformation Mass_information ID (Numerical_value) Part x

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Part x

Wertekomponente Value_component Double Part x

Externe Referenzen External_reference ID (External_reference) External_reference x

Änderung Change ID (Change) Change x

Materialinformationen Material ID Material x

Materialschlüssel Material_key String Material x

Material Referenzsystem Material_reference_system String Material x

Prozessinformationen Processing_instruction ID Processing_instruction x

Instruktionstyp Instruction_type String Processing_instruction x

Instruktionswert Instruction_value String Processing_instruction x

Farbe Colour String Cavity_plug x

Stopfentyp Plug_type String Cavity_plug x

Kammerdurchmesser - - - x

Einheitskomponente - - - x

Minimalwert - - - x

Maximalwert - - - x

Geometrie - - - x

Einzeladerdichtung (Cavity Seal) Cavity_seal ID x






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Dichtungstyp Seal_type String Cavity_seal x

Farbe Colour String Cavity_seal x

Leitungsgröße Wire_size ID (Value_range) Cavity_seal x

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Cavity_seal x

Minimalwert Minimum Double Cavity_seal x

Maximalwert Maximum Double Cavity_seal x

Kammerdurchmesser - - - x


Minimalwert - - - x

Maximalwert - - - x

Geometrie - - - x

Änderung (Change) Change ID -

Id Id String Change -

Beschreibung Description String Change -

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Change -

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Change -

Wert Value String Change -

Änderungsmeldung Change_request String Change -

Änderungsdatum Change_date String Change -

verantwortlicher Designer Responsible_designer String Change -

verantwortliche Abteilung Designer_department String Change -

Genehmiger Name Approver_name String Change -

Genehmiger Abteilung Approver_department String Change -

Änderungsbeschreibung (Change Description) Change_description ID -

Id Id String Change_description -

Beschreibung Description String Change_description -

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Change_description -

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Change_description -

Wert Value String Change_description -

Änderungsmeldung Change_request String Change_description -

Änderungsdatum Change_date String Change_description -

verantwortlicher Designer Responsible_designer String Change_description -

verantwortliche Abteilung Designer_department String Change_description -

Genehmiger Name Approver_name String Change_description -

Genehmiger Abteilung Approver_department String Change_description -

Geänderte Elemente Changed_elements ID (Element) Change_description -

Verwandte Änderungen Related_changes ID (Change) Change_description -

Komponenten (Component) Component ID

Teilenummer Part_number String Part

Lieferantenname Company_name String Part

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Part

Lieferantensachnummer Alias_id String Alias_identification

Anwendungsbereich Scope String Alias_identification

Beschreibung Description String Alias_identification

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Alias_identification

Version Version String Part

PosNr Abbreviation String Part







Copyright-Bemerkung Copyright_note String Part

Masseninformation Mass_information ID (Numerical_value) Part

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Part

Wertekomponente Value_component Double Part






Geometrie - - -


Instruktionstyp Instruction_type String Processing_instruction

Instruktionswert Instruction_value String Processing_instruction

Sicherung (Fuse) Fuse (Kind of Component) ID Fuse

Sicherungstyp Fuse_type ID (Fuse_type) Fuse

Schlüssel Key String Fuse_type

Referenzsystem Reference_system String Fuse_type

Nennstrom Nominal_current ID (Numerical_value) Fuse

Farbe Colour String Fuse

Komponentenbox (Component Box) Component_box ID




























Komponentenkammern Component_slots ID (Component_slot) Component_box

Id Id String Component_slot

Typ Type String Component_slot

gültige Sicherungstypen Valid_fuse_types ID (Fuse_type) Component_slot

Schlüssel Key String Component_slot

Referenzsystem Reference_system String Component_slot

Minimalstrom Min_current ID (Numerical_value) Component_slot

PRT B x x x x x

PRT B x x x x x

PRT B x x x x x x x

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Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Component_slot

Wertekomponente Value_component Double Component_slot

Maximalstrom Max_current ID (Numerical_value) Component_slot

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Component_slot

Wertekomponente Value_component Double Component_slot

Komponentenpins Component_cavities ID (Component_cavity) Component_slot

Pinnummer Cavity_number String Component_cavity

Verbindungen Connections ID (Component_box_connection) Component_box

Id Id String Component_box_connection

Pins Cavities ID (Cavity) Component_box_connection

Komponentenkammern Component_cavities ID (Component_cavity) Component_box_connection

Komponentenbox-Stecker Component_box_connectors ID (Component_box_connector) Component_box

Id Id String Component_box_connector

kompatible Kontaktgehäuse Compatible_housings ID (Connector_housing) Component_box_connector

integrierte Kammern Integrated_slots ID (Slot / Modular_slot) Component_box_connector

Geometrie - - -

Kontaktgehäuse (Connector Housing) Connector_housing ID




























Steckerfarbe Housing_colour String Connector_housing

Steckercode Housing_code String Connector_housing

Steckertyp Housing_type String Connector_housing

Anzahl Kontaktreihen - - -

Kontaktform - - -

Kontaktfamilie - - -

Dichtigkeitsklasse - - -

Dichtungsart - - -

Kammerzuschlag - - -

Geometrie - - -

Kammern Slots ID Slot

id Id String Slot

Anzahl Pins Number_of_cavities Integer Slot




Pins Cavities ID Cavity

Pin-Nummer Cavity_number String Cavity




Co-Packteile (Co-Pack-Part) Co_pack_part ID -

Teilenummer Part_number String Part -

Lieferantenname Company_name String Part -

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Part -



Beschreibung Description String Alias_identification -


Version Version String Part -

PosNr Abbreviation String Part -

Beschreibung Description String Part -

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Part -

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Part -

Wert Value String Part -

Vorgängerteilenummer Predecessor_part_number String Part -

Reifegrad Degree_of_maturity String Part -

Copyright-Bemerkung Copyright_note String Part -

Masseninformation Mass_information ID (Numerical_value) Part -

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Part -

Wertekomponente Value_component Double Part -

Externe Referenzen External_reference ID (External_reference) External_reference -

Änderung Change ID (Change) Change -

Materialinformationen Material ID Material -

Materialschlüssel Material_key String Material -

Material Referenzsystem Material_reference_system String Material -

Prozessinformationen Processing_instruction ID Processing_instruction -

Instruktionstyp Instruction_type String Processing_instruction -


Teiletyp Part_type String Co_pack_part -

Geometrie - - - -

Erstellungsinformationen (Creation) -

Name Name String Creation -

Abteilung Department String Creation -

Datum Date String Creation -

Zugehörige Elemente Is_applied_to ID (Harness, Module, Harness_configuration) Creation -

Dimensionen (Dimension Specification) Dimension_specification ID -

Id Id String Dimension_specification -

Dimensionswert Dimension_value ID (Numerical_value) Dimension_specification -

Segmente Segments ID (Segment) Dimension_specification -

Toleranzangabe Tolerance_indication ID (Tolerance) Tolerance -

Unteres Limit Lower_limit ID (Numerical_value) Tolerance -

Oberes Limit Upper_limit ID (Numerical_value) Tolerance -

Ursprung Origin ID (Dim, Acc/Ass/Conn/Fix/SpecialTerm/WirePr occur, Node) Dimension_specification -

Ziel Target ID (Dim, Acc/Ass/Conn/Fix/SpecialTerm/WirePr occur, Node) Dimension_specification -




Standard Dimensionen (Dft Dim Spec) Default_dimension_specification ID -

Dimension Werteskala Dimension_value_range ID (Value_range) Default_dimension_specification -

Toleranztyp Tolerance_type String Default_dimension_specification -

Toleranzangabe Tolerance_indication ID (Tolerance) Tolerance -

Unteres Limit Lower_limit ID (Numerical_value) Tolerance -

Oberes Limit Upper_limit ID (Numerical_value) Tolerance -

Externe Referenzen External_references ID (External_reference) Default_dimension_specification -

Externe Referenzen (External Reference) External_reference ID -

Dokumententyp Document_type String External_reference -

Dokumentennummer Document_number String External_reference -

Change Level Change_level String External_reference -

Dateiname File_name String External_reference -

Ort Location String External_reference -

Datenformat Data_format String External_reference -

Quellensystem Creating_system String External_reference -



x x PRT A x x x x x

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Befestigungselement (Fixing) Fixing ID x




























Befestigungstyp Fixing_type String Fixing x

Blechdicke - - - x


Minimalwert - - - x

Maximalwert - - - x

Bohrungsdurchmesser - - - x


Wertekomponente - - - x

Leitungsdurchmesser - - -


Maximalwert - - -

Anzahl Befestigungspunkte - - -

Anzahl Durchtritte - - -

Geometrie - - - x

Kontakte (General Terminal) General_terminal ID




























Kontakttyp Terminal_type String General_terminal

Überzugmaterial Plating_material String General_terminal

Querschnittsfläche Cross_section_area ID (Value_range) General_terminal

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) General_terminal

Minimalwert Minimum Double General_terminal

Maximalwert Maximum Double General_terminal

Außendurchmesser Outside_diameter ID (Value_range) General_terminal

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) General_terminal

Minimalwert Minimum Double General_terminal

Maximalwert Maximum Double General_terminal

Geometrie - - -

Leitungen (General Wire) General_wire ID x




























Leitungsbezeichner Cable_designator String General_wire x

Leitungstyp Wire_type String General_wire x

Biegeradius Bend_radius ID (Numerical_value) General_wire x

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) General_wire x

Wertekomponente Value_component Double General_wire x

Querschnittsfläche Cross_section_area ID (Numerical_value) General_wire x



Außendurchmesser Outside_diameter ID (Numerical_value) General_wire x



Ader Core ID Core

Id Id String Core ###

Kabelbezeichner Cable_designator String Core

Leitungstyp Wire_type String Core

Querschnittsfläche Cross_section_area ID (Numerical_value) Core

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Core

Wertekomponente Value_component Double Core

Außendurchmesser Outside_diameter ID (Numerical_value) Core


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Biegeradius Bend_radius ID (Numerical_value) Core



Aderfarbe Core_colour ID Wire_colour

Farbtyp Colour_type String Wire_colour

Farbwert Colour_value String Wire_colour




Widerstand - - -


Wertekomponente - - -

Isolationsfarbe Cover_colour ID Wire_colour

Farbtyp Colour_type String Wire_colour

Farbwert Colour_value String Wire_colour

Verdrillungsanzahl - - -

Schirmanzahl - - -

Widerstand - - - x



Geometrie - - - x

Gesamtleitungssatz (Harness) Harness ID




























Projektnummer Project_number String Part_with_title_block

Car Classification Level 2 Car_classification_level_2 String Part_with_title_block



Modelljahr Model_year String Part_with_title_block

Inhalt Content Harness_content (enum) Harness

Accessory occurrence Accessory_occurrence ID x x

Id Id String Accessory_occurrence x x

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Accessory_occurrence x x

Alias ID Alias_id String Alias_identification x x

Anwendungsbereich Scope String Alias_identification x x

Beschreibung Description String Alias_identification x x

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Alias_identification x x

Beschreibung Description String Accessory_occurrence x x

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Accessory_occurrence x x

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Accessory_occurrence x x

Wert Value String Accessory_occurrence x x

Platzierung Placement ID (Transformation) Accessory_occurrence x x

U (3x) U Double Transformation x x

V (3x) V Double Transformation x x

Kartesische Koordinate (Cartesian Point) Cartesian_Point ID (Cartesian_point) Transformation x x

Referenzelemente Reference_element ID (Parts occurrences) Accessory_occurrence x x

Bauteil Part ID (Accessory) Accessory_occurrence x x

Installationsinstruktionen Installation_instruction ID Installation_instruction x x

Instruktionstyp Instruction_type String Installation_instruction x x

Instruktionswert Instruction_value String Installation_instruction x x

Assembly Part occurrence Assembly_part_occurrence ID

Id Id String Assembly_part_occurrence

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Assembly_part_occurrence

Alias ID Alias_id String Alias_identification




Beschreibung Description String Assembly_part_occurrence

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Assembly_part_occurrence

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Assembly_part_occurrence

Wert Value String Assembly_part_occurrence

Platzierung Placement ID (Transformation) Assembly_part_occurrence

U (3x) U Double Transformation

V (3x) V Double Transformation

Kartesische Koordinate (Cartesian Point) Cartesian_Point ID (Cartesian_point) Transformation

Bauteil Part ID (Assembly_part) Assembly_part_occurrence

Installationsinstruktionen Installation_instruction ID Installation_instruction ###

Instruktionstyp Instruction_type String Installation_instruction

Instruktionswert Instruction_value String Installation_instruction

Cavity Plug occurrence Cavity_plug_occurrence ID x

Bauteil Part ID (Cavity_plug) Cavity_plug_occurrence x

Id Id String Cavity_plug_occurrence x

Installationsinstruktionen Installation_instruction ID Installation_instruction x

Instruktionstyp Instruction_type String Installation_instruction x

Instruktionswert Instruction_value String Installation_instruction x

Cavity Seal occurrence Cavity_seal_occurrence ID x

Bauteil Part ID (Cavity_seal) Cavity_seal_occurrence x

Id Id String Cavity_seal_occurrence x

Ersatzelement Replacing ID (Part_substitution - Cavity_plug_occurrence) Cavity_seal_occurrence x




Component occurrence Component_occurrence ID

Id Id String Component_occurrence

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Component_occurrence





Beschreibung Description String Component_occurrence

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Component_occurrence

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Component_occurrence

Wert Value String Component_occurrence

Bauteil Part ID (Component) Component_occurrence

befestigtes Element Mounting_element ID (Connector_/Component_Slot_/Slot_/Cavity_occurrence) Component_occurrence

Installationsinstruktionen Installation_instruction ID Installation_instruction



Fuse occurrence Fuse_occurrence ID (Fuse_occurrence) Fuse_occurrence

vorgesehener Betriebsstrom Designed_operating_current ID (Numerical_value) Fuse_occurrence

maximaler Betriebsstrom Maximum_operating_current ID (Numerical_value) Fuse_occurrence

angehängte Verbraucher attachedConsumers ID (Consumers) Consumers



x PRT D x x x x x x

x PRT D x x x x x x

x PRT D x x x x x x




x PRT D x x x x x

x PRT D x x x x x

x PRT D x x x x x

x PRT D x x x x x

x PRT D x x x x x

x PRT D x x x x x




x PRT D x x x x x

x PRT D x x x x x

PRT D x x x x x

PRT D x x x x x

PRT D x x x x x

x PRT D x - x -

x AS GEO x x x x x x o x x x x x

x AS AD x x x x x x o x x x x

x AS AD x x x x x x

x AS AD x x x x x

x AS AD x x x x x

x AS AD x x x x x

x AS AD x x x x x

x AS AD x x x x x

x AS AD x x x x x x o x x x x

x AS AD x x x x x x

x AS AD x x x x x x x x x x

x AS AD x x x x x x

x AS AD x x x x x x

x AS AD x x x x x x

x AS RM x x x x x x x x

x AS AD x x x x x x x x x

x AS AD x x x x x x

x AS AI x o x x x x

x AS AI x o x x x x

x AS AI x o x x x x

x AS RM x x x x x x x

x AS RM x x x x x x x

x AS AI x x x x x

x AS AI x x x x x

x AS AI x x x x x

x AS GEO x x x ? x x



x AS RM x x x x o x x x x x

x AS RM x x x x x x x x x

x AS RM x x o x x x x x x

x AS RM x x x x x x x x

x AS RM x x x o x x x x x x

x AS AD x x x o x x x x x

x x x x x x x x AS GEO x x x x x x x x x x

x x x x x x x x AS AD x x x x x x x x x

x x x x x x x x AS AD x x x x x x

x x x x x x x x AS AD x x x x x x x

x x x x x x x x AS AD x x x x o x o



x x x x x x x x AS AD x x x x x x x x x

x x x x x x x x AS AD x x o x o



x x x x x x x x AS GEO x x x x x x x x

x x x x x x x x AS GEO o x x x x x x x

x x x x x x x x AS GEO o x x x x x x x

x x x x x x x x AS GEO x x x x x x x

x x x x x x x x AS RM x x x x x x x x x

x x x x x x x x AS GEO x x x x x x x x x




x AS GEO x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x x x x x x


x AS AD x x x x x x x

x AS GEO x x x x x

x AS GEO x x x x x

x AS GEO x x x x x



x AS AD x x x x x x x

x AS RM x x x x x

x AS GEO x x x x x

x AS GEO x x x x x

x AS GEO x x x x x

x x x x AS GEO x x x x x x x ? ? x x x

x x x x AS AD x x x x x x x x x x

x x x x AS AD x x o x x

x x x x AS AD x x x o x x




x x x x AS AD x x x x x x x x x




x x x x AS GEO x x x x x x x x

x x x x AS RM x x x x x x x

x x x x AS GEO x x x x x x



x x AS GEO x x x x x ? x x

x x AS AI x x ? x x

x x AS AI x x x ? x x

x x AS RM x x x x x

Id Id String Consumers

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Consumers





Beschreibung Description String Consumers

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Consumers

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Consumers

Wert Value String Consumers

Component box occurrence Component_box_occurrence ID

Id Id String Component_box_occurrence

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Component_box_occurrence





Beschreibung Description String Component_box_occurrence

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Component_box_occurrence

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Component_box_occurrence

Wert Value String Component_box_occurrence

Platzierung Placement ID (Transformation) Component_box_occurrence




Bauteil Part ID (Component_box) Component_box_occurrence

Referenzelemente Reference_element ID (Parts occurrences) Component_box_occurrence

Komponentenstecker Component_box_connectors ID (Component_box_connector_occurrence) Component_box_connector_occurrence

Bauteil Part ID (Component_box_connector) Component_box_connector_occurrence

Kammern Slots ID (Abstract_slot_occurrence) Component_box_connector_occurrence

Komponentenkammern Component_slots ID (Component_slot_occurrence) Component_slot_occurrence

Id Id String Component_slot_occurrence

Bauteil Part ID (Component_slot) Component_slot_occurrence

Komponentenpins Component_cavities ID (Component_cavity_occurrence) Component_cavity_occurrence

Bauteil Part ID (Component_cavity) Component_cavity_occurrence

Kontaktpunkt Contact_points ID (Contact_point) Contact_point

Id Id String Contact_point

anliegende Teile Associated_parts ID (Cavity_seal/Terminal/Special Terminal occ) Contact_point

kontaktierter Pin Contacted_cavity ID (Cavity_occurrence) Contact_point







Verbindung (Connection) Connection ID

Id Id String Connection

Beschreibung Description String Connection

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Connection

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Connection

Wert Value String Connection

Signalname Signal_name String Connection

Signaltyp Signal_type String Connection

Nennspannung Nominal_voltage String Connection


Leitung Wire ID (Wire/Core occurrence) Connection

realisierte schematische Verbindung Realized_schematic_connection ID (Schematic_connection) Connection







Extremitäten Extremities ID Extremity

Position auf Leitung Position_on_wire Double Extremity ###




Kontaktpunkt Contact_point ID Contact_point

ID Id String Contact_point

anliegende Teile Associated_parts ID (Cavity_seal_/Special_terminal_/Terminal_occurrence) Contact_point





Connector occurrence Connector_occurrence ID

Id Id String Connector_occurrence

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Connector_occurrence





Beschreibung Description String Connector_occurrence

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Connector_occurrence

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Connector_occurrence

Wert Value String Connector_occurrence

Gebrauch Usage Connector_usage (enum) Connector_occurrence

Platzierung Placement ID (Transformation) Connector_occurrence




Bauteil Part ID (Connector_housing) Connector_occurrence

Referenzelemente Reference_element ID (Parts occurrences) Connector_occurrence

Kontaktpunkt Contact_points ID Contact_point

Id Id String Contact_point

anliegende Teile Associated_parts ID (Parts) Contact_point





Kammern Slots ID Slot_occurrence

Bauteil Part ID (Slot) Slot_occurrence

angeschlossene Kammern Mated_slots ID (Slot_occurrence) Slot_occurrence




Pin Cavities ID Cavity_occurrence

Bauteil Part ID (Cavity) Cavity_occurrence

zugehörige Stopfen Associated_plug ID (Cavity_plug_occurrence) Cavity_occurrence

angeschlossene Pins Mated_cavities ID (Cavity_occurrence) Cavity_occurrence




Co-Pack occurrence Co_pack_occurrence ID

Id Id String Co_pack_occurrence

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Co_pack_occurrence





Beschreibung Description String Co_pack_occurrence

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Co_pack_occurrence

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Co_pack_occurrence

Wert Value String Co_pack_occurrence

Bauteil Part ID (Co_pack) Co_pack_occurrence




Fixing occurrence Fixing_occurrence ID x

x x AS AD x x x x x

x x AS AD x x x

x x AS AD x x x x

x x AS AD x x x

x x AS AD x x x

x x AS AD x x x

x x AS AD x x x x x x

x x AS AD x x x x

x x AS AD x x x x

x x AS AD x x x x

x x x x AS GEO x x x x x x x ? ? x x x


x x x x AS AD x x x x x x










x x x x AS GEO o x x x x x x x


x x x x AS GEO x x x x x x x


x x x x AS RM x x x x x x

x x x x AS GEO x x ? x x



x x x x AS GEO x o x ? x x

x x x x AS AD x o x ? x x


x x x x AS GEO x x x ? x x

x x x x AS GEO x x x ? x x

x x x x AS RM x x ? ? x x

x x x x AS AD x x ? ? x x









x LOG CI x x x x x x x x x x

x LOG AD x x x x x x x x x

x LOG AD x x x x x x x x

x LOG AD x x o x x

x LOG AD x x o x x

x LOG AD x x o x x

x LOG CI x x x x x x x x

x LOG CI x x x x x

x LOG CI x x x x x x

x LOG RM x x x x x x x

x LOG CI x x x x x x x x

x LOG RM x x x x x

x LOG AD x x x x x

x LOG AD x x x x x

x LOG AD x x x x x

x LOG AD x x x x x x x



x LOG GEO x x x x x x x

x LOG GEO x x x x x x x

x LOG AD x x x x x

x LOG AD x x x x x

x LOG AD x x x x x

x LOG GEO x x x x x x x x x

x LOG AD x x x x x x x x

x LOG RM x x x x x x x x x

x LOG RM x x x x x x x x x

x LOG AD x x x x x

x LOG AD x x x x x

x LOG AD x x x x x

x x x x AS GEO x x x x x x x x x x x x

x x x x AS AD x x x x x x x x x x x

x x x x AS AD x x x x x x x




x x x x AS AD x x o x o





x x x x AS AI x x x x x x x





x x x x AS GEO x x x x x x x x x


x x x x AS RM x x x x x x x x

x x x x AS AD x x x x x x x x






x x x x AS GEO x x x o x x x x x


x x x x AS RM x x ? x x x x







x x x x AS RM x x ? x x x x




x AS GEO x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x x x x x AS GEO x x x x x x x x x x

Id Id String Fixing_occurrence x

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Fixing_occurrence x

Alias ID Alias_id String Alias_identification x




Beschreibung Description String Fixing_occurrence x

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Fixing_occurrence x

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Fixing_occurrence x

Wert Value String Fixing_occurrence x

Platzierung Placement ID (Transformation) Fixing_occurrence x

U (3x) U Double Transformation x

V (3x) V Double Transformation x

Kartesische Koordinate (Cartesian Point) Cartesian_Point ID (Cartesian_point) Transformation x

Bauteil Part ID (Fixing) Fixing_occurrence x




General Wire occurrence General_wire_occurence ID x

Bauteil Part ID (General_wire) General_wire_occurrence x




Längeninformation Längeninformation ID Wire_length x

Längentyp Length_type String Wire_length x

Längenwert Length_value ID (Numerical_value) Wire_length x

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Wire_length x

Wertekomponente Value_component Double Wire_length x

Wire occurrence Wire_occurrence ID Wire_occurrence x

Drahtnummer Wire_number String Wire_occurrence x

Special Wire occurrence Special_wire_occurrence ID Special_wire_occurrence

Sonderkabel-ID Special_wire_id String Special_wire_occurrence

Core occurrence Core_occurrence ID Core_occurrence

Drahtnummer Wire_number String Core_occurrence

Bauteil Part ID (Core) Core_occurrence

Längeninformation Längeninformation ID Wire_length

Längentyp (DMU, Production, Supplement) Length_type String Wire_length

Längenwert Length_value ID (Numerical_value) Wire_length

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Wire_length

Wertekomponente Value_component Double Wire_length




Schematische Verbindung (Schematic Connection) Schematic_connection ID

Id Id String Schematic_connection

Beschreibung Description String Schematic_connection

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Schematic_connection

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Schematic_connection

Wert Value String Schematic_connection

Signalname Signal_name String Schematic_connection

Signaltyp Signal_type String Schematic_connection

Nennspannung Nominal_voltage String Schematic_connection

Kammern Cavities ID (Cavity_occurrence) Schematic_connection

Special Terminal occurrence Special_terminal_occurrence ID

Id Id String Special_terminal_occurrence

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Special_terminal_occurrence





Beschreibung Description String Special_terminal_occurrence

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Special_terminal_occurrence

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Special_terminal_occurrence

Wert Value String Special_terminal_occurrence

Platzierung Placement ID (Transformation) Special_terminal_occurrence




Bauteil Part ID (General_terminal)) Special_terminal_occurrence

Ersatzelement Replacing ID (Part_substitution - Cavity_plug_occurrence) Cavity_seal_occurrence




Terminal occurrence Terminal_occurrence ID

Bauteil Part ID (General_terminal) Terminal_occurrence

Id Id String Terminal_occurrence

Ersatzelement Replacing ID (Part_substitution - Cavity_plug_occurrence) Terminal_occurrence




Wire Protection occurrence Wire_protection_occurrence ID x

Id Id String Wire_protection_occurrence x

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Wire_protection_occurrence x

Alias ID Alias_id String Alias_identification x




Beschreibung Description String Wire_protection_occurrence x

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Wire_protection_occurrence x

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Wire_protection_occurrence x

Wert Value String Wire_protection_occurrence x

Schutzlänge Protection_length ID (Numerical_value) Wire_protection_occurrence x

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Wire_protection_occurrence x

Wertekomponente Value_component Double Wire_protection_occurrence x

Bauteil Part ID (Wire_protection) Wire_protection_occurrence x




Verkabelungsgruppe (Wiring Group) Wiring_group ID

Id Id String Wiring_group

Typ Type String Wiring_group

Zugewiesene Leitungen Assigned_wire ID (Wire/Core Occurrence) Wiring_group







Harness Configuration Harness_configuration ID




Lieferantensachnummer Alias_id String Part

Anwendungsbereich Scope String Part
















x x x x x AS AD x x x x x x x x x

x x x x x AS AD x x x x x x x



x x x x x AS AD x x x x x x

x x x x x AS AD x x o x o

x x x x x AS AD x x x x x x x x x




x x x x x AS GEO x x x x x x x x

x x x x x AS GEO o x x x x x x x

x x x x x AS GEO o x x x x x x x

x x x x x AS GEO x x x x x x x

x x x x x AS GEO x x x x x x x x x




x x AS GEO x x x x x x x x x x

x x AS GEO x x x x x x x x x

x x AS GEO x x x x x x x



x x AS GEO x x x x x x x x





x AS GEO x x x x x x x x x

x AS RM x x x x x x x x x


x x AS RM x x x x x x x x x


x x AS RM x x x x x x x x x







x x AS GEO x x x x x x



x LOG CI x x ? x x

x LOG AD x x ? x x

x LOG AD x x ? x x

x LOG AD x x ? x x

x LOG AD x x ? x x

x LOG AD x x ? x x

x LOG CI x x ? x x

x LOG CI x x ? x x

x LOG CI x x ? x x

x LOG GEO x x ? x x

x AS GEO x x x x

x AS AD x x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS AD x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x x

x AS RM x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x

x AS GEO x x x




x x AS RM x x x x x

x x AS GEO x x x x x




x x AS AD x x x x x x x





x x AS AD x x o x o

x x AS AD x x x x x x x x

x x AS AD x x x o x o










x LOG CI x x x x

x LOG AD x x x x

x LOG AD x x x x

x LOG RM x x x x

x LOG AD x x x

x LOG AD x x x

x LOG AD x x x

x LOG AD x x x

x LOG AD x x x

x LOG AD x x x

x CON AD x x x x x x x x x x

x CON COI x x x x x x x x x

x CON AD x x x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x


x CON AD x x x x x x

x CON AD x x x x x x x x x




x CON RM x x x x x x x x



x CON COI x o x x x x x



x CON RM x x x x x x x x x



Materialreferenzsystem Material_reference_system String Material









Logistische Kontrollinformation Logistic_control_information String Harness_configuration

Module Modules ID (Module) Harness_configuration

Modul (Module) Module ID





















Änderung Change ID Change

Id Id String Change

Beschreibung Description String Change

Änderungsmeldung Change_request String Change

Änderungsdatum Change_date String Change

verantwortlicher Designer Responsible_designer String Change

verantwortliche Abteilung Designer_department String Change

Genehmiger Name Approver_name String Change

Genehmiger Abteilung Approver_department String Change












Inhalt Content Module_content (enum) Module

Modulfamilie Of_family ID (Module_family) Module

Modulkonfiguration Module_configuration ID Module_configuration

Logistische Kontrollinformation Logistic_control_information String Module_configuration

Konfigurationstyp Configuration_type Module_configuration_type (enum) Module_configuration

kontrollierte Komponente Controlled_components ID (Connection / Parts occurrence / Wiring_group) Module_configuration




Modulfamilie (Module Family) Module_family ID

Id Id String Module_family

Beschreibung Description String Module_family

Lokale Beschreibung Localized_string ID (Localized_string) Module_family

Sprachencode Language_code Language_code (Enum) Module_family

Wert Value String Module_family




Modulkonfiguration (Module Configuration) Module_configuration ID -

Logistische Kontrollinformation Logistic_control_information String Module_configuration -

Konfigurationstyp Configuration_type Module_configuration_type (enum) Module_configuration -

kontrollierte Komponente Controlled_components ID (Connection / Parts occurrence / Wiring_group) Module_configuration -




Knoten (Node) Node ID -

Id Id String Node -

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Node -





Kartesische Koordinate (Cartesian Point) Cartesian_point ID (Cartesian_point) Node -

Biegeradius Bend_radius ID (Numerical_value) Node -

Referenzierte Komponenten Referenced_components ID (Accessory_/AssemPart_/Conn_/SpecialTerm_/Wire_prot_occ) Node -

Referenzierte Kammern Referenced_cavities ID (Cavity_occurrence) Node -




Routing (Routing) Routing ID -

geroutetes Kabel Routed_wire ID (Connection) Routing -

Segmente Segments ID (Segment) Routing -




Segment (Segment) Segment ID -

Id Id String Segment -

Alias ID Alias_id ID (Alias_identification) Segment -





virtuelle Länge Virtual_length ID (Numerical_value) Segment -

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Segment -

Wertekomponente Value_component Double Segment -

physikalische Länge Physical_length ID (Numerical_value) Segment -

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Segment -

Wertekomponente Value_component Double Segment -

Endvektor (3x) End_Vector Double Segment -

Startvektor (3x) Start_Vector Double Segment -

Endknoten End_node ID (Node) Segment -

Startknoten Start_node ID (Node) Segment -

Form Form Segment_form (enum) Segment -

Centercurve B_spline_curve ID B_spline_curve -

Grad Degree Integer B_spline_curve -

Kontrollpunkte Control_points ID (Cartesian_point) B_spline_curve -

Querschnittsfläche Cross_section_area ID Cross_section_area -

Wertefestlegung Value_determination Value_determination (enum) Cross_section_area -

Fläche Area ID (Numerical_value) Cross_section_area -

Einheitskomponente Unit_component ID (Unit) Cross_section_area -

Wertekomponente Value_component Double Cross_section_area -

zugeordnetes Befestigungselement Fixing_assignment ID Fixing_assignment -

Ort Location Double Fixing_assignment -

absoluter Ort Absolute_location ID (Numerical_value) Fixing_assignment -

Orientierung (3x) Orientation Double Fixing_assignment -

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON COI x x x x x x



x CON COI x x x x x x x



x CON COI x x x x x

x CON COI x x x x x x x x

x CON COI x x x x x


x CON AD x x x x x x x x x x x

x CON COI x x x x x x x x x x x


x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON COI x x x x x x x x x x


x CON AD x x x x x x x x x x






x CON AD x x x x x







x CON RM x x x x x x x




x CON RM x x x x x x



x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON COI x x x x x

x CON COI x x x x x

x CON COI x x x x x

x CON COI x x x x x x x x



x CON COI x x x x x


x CON COI x x x o x x x x x

x CON RM x x x x x x





x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x x x x

x CON AD x x o x x

x CON AD x x o x x

x CON AD x x o x x

x CON AD x x o x x

x CON AD x x o x x

x CON AD x x o x x

CON COI x x x x x

CON COI x x x x x

CON COI x x x x x

CON RM x x x x x

CON AD x x x x x

CON AD x x x x x

CON AD x x x x x

AS GEO x x x x x x x x

AS AD x x x x x x x x

AS AD x x x x x x

AS AD x x x x x x

AS AD x x x x x

AS AD x x x x x

AS AD x x x x x

AS GEO x x x x x x x

AS GEO x x x x x

AS RM x x x o x x x x

AS RM x x x x x

AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x x


AS RM x x x x x x x

AS RM x x x x x x x x

AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x x x x x

AS AD x x x x x x x x

AS AD x x x ? x x x

AS AD x x x ? x x x

AS AD x x x ? x x x

AS AD x x x ? x x x

AS AD x x ? x x x









AS GEO x x x o x x x x













AS GEO x x x x x x


Befestigungselement Fixing ID (Fixing_occurrence/Accessory_occurrence) Fixing_assignment -







Schutzfläche Protection_area ID Protection_area -

Startort Start_location Double Protection_area -

absoluter Startort Absolute_start_location ID (Numerical_value) Protection_area -

Endort End_location Double Protection_area -

absoluter Endort Absolute_end_location ID (Numerical_value) Protection_area -

Bandagierungsrichtung Protection_direction String Protection_area -

Gradient Gradient Value_with_unit Protection_area -

angebundene Schutzfläche Associated_protection ID (Wire_protection_occurrence) Protection_area -




Einheiten (Unit) Unit ID -

Einheitsname Unit_name String Unit -

SI Einheitsname Si_unit_name SI_unit_name (enum) Unit -

SI Prefix Si_prefix SI_prefix (enum) Unit -

SI Dimension Si_dimension Unit_dimension (enum) Unit -

Kabelschutz (Wire Protection) Wire_protection ID x




















Externe Referenzen External_reference ID External_reference x








Schutztyp Protection_type String Wire_protection x

typabhängige Parameter Type_dependent_parameter String Wire_protection x

Nennweite - - -



Außendurchmesser - - -



Farbe - - - x

Wandstärke/Bandstärke - - - x



Biegeradius - - -



Bandagierungsbreite - - - x


Minimalwert - - - x

Maximalwert - - - x

Geometrie - - - x


AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x x






AS GEO x x x x x x


AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x

AS GEO x x x x x


AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x x

AS GEO x x x x x x

MIS x x x x x x x x x





x PRT C x x x x x x o x x

x PRT C x x x x x x o x x

x PRT C x x x x x x

x PRT C x x x x x

x PRT C x x x x x x

x PRT C x x x x x

x PRT C x x x x x

x PRT C x x x x x

x PRT C x x x x x x

x PRT C x x x x x x x x


x PRT C x x x x x x x



x PRT C x x x x x x

x PRT C x x x x x x

x PRT C x x x x x








x PRT C x x x x x





x PRT C x x x x x x

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x o

x PRT C x x x x x

x PRT C x x x x x

x PRT C x x x x x

PRT C x x x x o

PRT C x x x x o

PRT C x x x x o

PRT C x x x x o

PRT C x o x x

Analyse der CAD-Qualitätskriterien 3D-Master Leitungssatz analog VDA 4955B

ere

ich

sk

ürz

el

Da

rste

llu

ng

Pa

ram

ete

r

Benennung Re

lev

an

z (x

/-)

Ba

ura

um

mo

de

ll

Geometrische Qualitätskriterien

Kurven

G CU LG Lageunstetigkeit x x

G CU NT Tangentenunstetigkeit x x

G CU NS Krümmungsunstetigkeit -

G CU HD hoher Polynomgrad der Kurve x x

G CU IK zu kleine Knotenabstände x x

G CU IS Selbstdurchdringung der Kurve x x

G CU FG hohe Segmentzahl x x

G CU EM identische Kurven x x

G CU CR kleiner Krümmungsradius x x

G CU TI Minikurve oder -kurvensegment x x

G CU WV Welligkeit ebener Kurven -

G CU ID zu hoher Polynomgrad bei gerade Kurve x x

Trägerflächen

G SU LG Lageunstetigkeit -

G SU NT Tangentenunstetigkeit -

G SU NS Krümmungsunstetigkeit -

G SU DC Degenerierte Randkurve -

G SU DP Degenerierte Trägerflächen-Ecke -

G SU HD zu hoher Polynomgrad -

G SU IK geringe Knotenabstände -

G SU IS Selbstdurchdringung -

G SU FG hohe Patchanzahl -

G SU NA schmale Fläche oder Segment -

G SU RN relativ schmales Nachbar-Segment -

G SU TI Mini-Trägerfläche oder Segment -

G SU EM (teilweise) identische Surfaces -

G SU CR kleiner Krümmungsradius -

G SU UN unbelegte Patchreihen -

G SU WV Welligkeit in der Fläche -

G SU MU mehr als eine Face pro Surface -

G SU FO Normalenumklappung -

G SU ID zu hoher Polynomgrad bei ebener Fläche -

Berandungskurven

G ED AN Analytische Berandungskurve -

G ED CL geschlossene Berandungskurve -

G ED IT inkonsistente Orientierung von Edge und Kurve -

G ED FG (unangemessene) Segmentanzahl in einer Berandungskurve -

G ED TI Mini-Berandungskurve -

Analyse der CAD-Qualitätskriterien 3D-Master Leitungssatz analog VDA 49553

D-M

aste

r M

od

ell

Ke

rnm

od

ell

CA

D-S

yste

m

Kri

tik

ali

tät

Bemerkung

+ Spline

+ Spline

o Spline

+ Spline

+ Spline

o Spline

+ Spline

o Spline

o Spline

o Spline

Berandungskurvenzug

G LO LG Lageunstetigkeit -

G LO IT inkonsistente Orientierung im Berandungskurvenzug -

G LO IS Selbstdurchdringung im Berandungskurvenzug -

G LO SA spitzer Winkel zwischen Berandungskurven -

Begrenzte Fläche

G FA EG großer Abstand von Berandungskurve und Trägerfläche -

G FA VG großer Abstand von Eckpunkt und Berandungskurve oder Trägerfläche -

G FA AN Analytische begrenzte Fläche -

G FA CL geschlossene begrenzte Fläche -

G FA IT inkonsistente Normalenrichtung von Face und Surface -

G FA IS Durchdringung oder Berührung von Berandungskurven -

G FA NA schmale begrenzte Fläche -

G FA RN schmaler Bereich in einer Face -

G FA TI Minimale begrenzte Fläche -

G FA EM (teilweise) identische begrenzte Fläche -

Topologie

G SH LG Lageunstetigkeit -

G SH NT Tangentenunstetigkeit -

G SH NS Krümmungsunstetigkeit -

G SH FR Freie Berandungskurve -

G SH IT inkonsistente Orientierung -

G SH IS Selbstdurchdringung einer Topologie -

G SH NM überbelegte Berandungskurve -

G SH OU überbelegter Eckpunkt -

G SH SA Messerkante -

Volumenkörper

G SO IS Durchdringung von Topologien x x

G SO MU Solid mit verschiedenen Bereichen x x

G SO EM eingeschlossene Körper -

G SO TI Mini-Solid x x

G SO VO unerwünschter Hohlraum -

Nicht-geometrische Qualitätskriterien

CAD-Modell

O CM CV Nicht standardgemäße CAD-Version x

O CM SE Falsche CAD-Umgebung beim Start x

O CM AP Nicht standardmäßiger Genauigkeitsparameter x

O CM HY Hybrides Modell x

O CM MU Modell mit mehreren Solids x x

O CM SC Sonderzeichen im Namen des CAD-Modells x

O CM IN nicht standardmäßiger Objektname x

O CM PN nicht standardmäßiger physischer Filename x

O CM FS zu großes physisches File x

O CM IP Eigenschaften des Modells nicht gemäß Standard x x

O CM IC Fehlerhafte Datenkonsistenz eines Modells x

O CM RS nicht standardmäßige Referenzsets x x

O CM EE Verwendung von geschachtelten Elementen -

O CM UP Existenz von nicht verwendeten geschachtelten Elementen -

O CM IE identische geschachtelte Elemente -

O CM EP Existenz von leeren geschachtelten Elementen -

x + Space Reservation, Stock

x o Space Reservation, Stock, Overstock

x o Space Reservation, Stock (als Folge kleiner Splines)

x -

x -

x -

x -

x x o JT-Part besteht aus mehreren Solids

x -

x -

x -

x - Datei kann sehr groß werden

x o keine Verwendung des Starparts

x x + Hinterschneidungen, Einengungen, Routingprobleme

x x + nur Nutzung der definierten Sets

O CM EI Referenz auf externes Elemente x

O CM IR Inkonsistente Referenz x

O CM SP Vereinfachtes Modell nicht gemäß Standard x

O CM OB Element außerhalb des umhüllenden Quaders -

Gruppe / Layer

O GL GU Verwendung von Gruppen -

O GL IG Anzahl der Gruppen überschritten -

O GL IG Dasselbe Element kommt in mehr als einer Gruppe vor -

O GL IE Elementegruppierung nicht gemäß Standard -

O GL GN Nicht standardmäßiger Gruppenname -

O GL LY Verwendung von Layern x x

O GL NL Layeranzahl zu groß x

O GL WL Falsche Layerbelegung bei Wiederholteilen -

O GL LU nicht standardmäßige Layerbelegung x

O GL LN Layername nicht gemäß Standard x

O GL GL Verwendung von Layergruppen -

O GL EL Leere Layergruppe -

O GL LA Layergruppe nicht gemäß Standard -

Koordinatensysteme

O CS LS Lokales Koordinatensystem verwendet x

O CS NR Aktives Koordinatensystem ist nicht das Referenzsystem x

O CS NO Koordinatensystem-Orientierung nicht gemäß Standard x

O CS CN Name des Koordinatensystems nicht gemäß Standard x

O CS SU Maßeinheit nicht gemäß Standard x

O CS SS Maßstab nicht gemäß Standard x

O CS TS Transformation im Modell gespeichert x x

Zusammenbau

O AR AR Verwendung von Zusammenbauten x x

O AR UC Undefinierte Einschränkungen im Zusammenbau x x

Solid

O SO HN Entstehungsgeschichte nicht verwendet x x

O SO HU Entstehungsgeschichte nicht aktualisiert x x

O SO MH Fehlende Konstruktionshistorie des Solids x x

O SO UH keine Verwendung der Solid-Entstehungsgeschichte -

Formfeatures

O FE UF nicht aufgelöste Referenz auf Formfeatures x

O FE IF Verwendung eines nicht aktiven Formfeatures x

Elemente

O EL EN Nicht standardmäßiger Elementname -

O EL UE nicht verwendetes Element vorhanden x x

O EL PE verbotenes Element verwendet x

O EL UD Verwendung von benutzerdefinierten Elementen x x

Darstellung

O PR CO nicht standardmäßige Farbeinstellungen x

O PR EC nicht standardmäßige Elementfarbe x x

O PR PT nicht standardmäßiges Symbol zur Punktmarkierung -

O PR LT nicht standardmäßiger Linientyp x x

O PR LW nicht standardmäßige Strichbreite -

O PR VE nicht standardmäßige Sichtbarkeit der Elemente -

O PR DM nicht standardmäßiger Darstellungsmodus -

x + WaveLink (Absicherung durch System)

x + WaveLink (Absicherung durch System)

x + JT-File Kernmodell muss nativen Daten entsprechen

x + Einhaltung der definierten Layer-Struktur

x - kann bei Einhaltung nicht passieren

x + falsche Zuordnung der Objektdaten

x - Layernummer und nicht -name wird verwendet

x

x

x

x

x

x

- Sonderfall: verschobene Skeletons

o Einhaltung der Vorgaben

+ Detailprüfung vor Speichern

x o

x o

x o

x + nicht dargestellte Overstock auf Grund Stock-Fehlern

x + nicht dargestellte Overstock auf Grund Stock-Fehlern

x - Steckerwolke, im 3D-Master Modell nicht gewünscht

x

+ evtl. Probleme bei KBL-Erzeugung

x

- Harness-Farbe

+ Verwendung falscher Spline-Funktion

O PR ED Anzeige des Elementnames -

O PR SR Anpassung an Bildschirmgröße nicht durchgeführt -

Skizze

O SK WD Falscher Detaillierungsgrad in einer Skizze -

O SK NC Skizze nicht vollständig eingeschränkt -

Qualitätskriterien für Zeichnungsdaten

D GE TI sehr kleine Elemente -

D GE EM doppelte / nahezu doppelte Elemente -

D OR SC Texte nicht konform zur ISO -

D OR SN Angabe des CAD-Quellensystems -

D OR ER Verweise auf externe Datenbanken und Bibliotheken -

D OR XD Externe 2D-Zeichnung vorhanden -

D OR DL 2D/3D-Verknüpfung nicht vorhanden -

D OR DU 2D-Zeichnung ist nicht aktualisiert -

D OR ND Anzahl der Zeichnungsblätter überschritten -

D OR PF Fehlende Zeichnungsrahmenpunkte -

D OR VF unbeschränkte Größe von Ansichtsrahmen -

D OR EV leere Zeichnungsansicht -

D OR VN Ansichtsname nicht gemäß Standard -

D OR CS mehr als ein 2D-Koordinatensystem vorhanden -

D OR FD Überschriebene Maße -

D OR DI Darstellungsgenauigkeit der Maße nicht gemäß Standard -

D OR AD Assoziative Bemaßung nicht vorhanden -

D OR VD nicht standardmäßiges ansichtsabhängiges Objekt -

D OR VP falsche Projektsmethode für die Ansichten -

Qualtitätskriterien für CAE-Daten

A TR TI kleines Element -

A QU TI kleines Element -

A TE TI kleines Element -

A PE TI kleines Element -

A PY TI kleines Element -

A HE TI kleines Element -

A TR MA kleiner Winkel -

A TE MA kleiner Winkel -

A PE MA kleiner Winkel -

A PY MA kleiner Winkel -

A QU WA Verformung -

A PE WA Verformung -

A PY WA Verformung -

A HE WA Verformung -

A QU SK schiefer Winkel -

A PE SK schiefer Winkel -

A PY SK schiefer Winkel -

A HE SK schiefer Winkel -

A QU TA konisches Viereck -

A PE TA konisches Viereck -

A PY TA konisches Viereck -

A HE TA konisches Viereck -

A TR AS Längenverhältnis der Edges -

A QU AS Längenverhältnis der Edges -

A TE AS Längenverhältnis der Edges -

A PE AS Längenverhältnis der Edges -

A PY AS Längenverhältnis der Edges -

A HE AS Längenverhältnis der Edges -

A TE FR freie Flächen -

A PE FR freie Flächen -

A PY FR freie Flächen -

A HE FR freie Flächen -

A TR CO Kontinuität -

A QU CO Kontinuität -

A TE ST Dehnung -

A TR SM Bauteilgröße -

A QU SM Bauteilgröße -

A TE SM Bauteilgröße -

A PE SM Bauteilgröße -

A PY SM Bauteilgröße -

A HE SM Bauteilgröße -

A TE JA Jacobi-Elemente -

A PE JA Jacobi-Elemente -

A PY JA Jacobi-Elemente -

A HE JA Jacobi-Elemente -

A TR PD Abweichung vom Mittelpunkt -

A QU PD Abweichung vom Mittelpunkt -

A TE PD Abweichung vom Mittelpunkt -

A PE PD Abweichung vom Mittelpunkt -

A PY PD Abweichung vom Mittelpunkt -

A HE PD Abweichung vom Mittelpunkt -

A TR PA Ausrichtung des Mittelpunktes -

A QU PA Ausrichtung des Mittelpunktes -

A TE PA Ausrichtung des Mittelpunktes -

A PE PA Ausrichtung des Mittelpunktes -

A PY PA Ausrichtung des Mittelpunktes -

A HE PA Ausrichtung des Mittelpunktes -

Bewertung Langzeitarchivierung Leitungssatz auf Grundlage VDA 4958

Attribut Beschreibung Geo Nicht-

Geo

nicht

relevantrelevant JT KBL

stellen Informationen über Geometrie selbst dar (z.B. die

dreidimensionale Gestalt eines Teils) als auch Informationen, die

sich auf die Geometrie oder Teile davon beziehen (z.B. das Gewinde

einer Schraube)

x m x x x x

Mit Hilfe des Koordinatensystems lassen sich in einem n-dimensionalen Raum

Positionen von Punkten durch Angabe von

Koordinaten angeben.

m x x x x

Punkt (x,y,z) ist ein fester Ort in einem kartesischen Koordinatensystem ohne

räumliche Ausdehnungm x x x x

Richtung x ist eine imaginäre Linie, die den Ursprung z.B. eines

Koordinatensystems mit allen Punkten entlang der x-Achse

verbindet

m x x x x

Richtung y ist eine imaginäre Linie, die den Ursprung z.B. eines

Koordinatensystems mit allen Punkten entlang der y-Achse

verbindet

m x x x x

Richtung z ist eine imaginäre Linie, die den Ursprung z.B. eines

Koordinatensystems mit allen Punkten entlang der z-Achse

verbindet

o x -

definieren mit Hilfe von geometrischen Grundelementen (Linie,

Kurve usw) z.B. die Hülle oder die Kanten eines Teilsm x x x x

Punkt (x,y,z) ist bestimmter Ort in einem Koordinatensystem m x x x x

Kurve ist ein bestimmter Weg, den ein sich durch ein Koordinatensystem

bewegender Punkt beschreibtm x x x x

Fläche Die Oberfläche eines Körpers besteht aus einer oder mehreren

Flächen. Die Fläche besteht aus einem Satz von mathematischen

Punkten, die einer Funktion gehorchen. Die Fläche kann man sich

vorstellen als einen Satz miteinander verbundener Punkte im 3-

dimensionalen Raum, sie wird auch als 2-dimensionale

Mannigfaltigkeit bezeichnet.

m x x x

Körper hat Länge, Breite und Höhe, mindestens eine orientierbare Fläche

und ein Volumeno x x x

Referenz-Punkt für ein Einzelteil wird verwendet als Bezug auf einem Teil, z.B. für Schweißpunkte

oder Hilfsgeometrien wie Löcher.x x -

Messpunkt für ein Einzelteil wird verwendet als Bezug für Messungen und Qualitätskontollen an

einem Teilx x -

Referenz-Punkt für einen Zusammenbau sind Punkte, die an einem Zusammenbau als Referenz dienen, z.B.

für Schweißnähtex x x x x

Messpunkt für einen Zusammenbau sind Punkte, die als Referenz dienen z.B. für Messungen und

Qualitätskontrollen an einem Zusammenbau.x x x x

ist ein zumeist parametrisierbares Konstruktionsobjekt, welches in

CAD-Modellen verwendet wird, um gestaltungsrelevante, technische

oder funktionaler Anforderungen zusammenfassend zu beschreiben

x x -

Referenz auf geometrisches Element

[1:?]

Bezug zu einem oder mehreren geometrischen Elementen, die als

Ganzes dieses Funktionselement darstellen.m x -

Beschreibung Beschreibung eines Funktionselementes (z.B. Gewindeangaben,

Beschreibung der Gestalt einer Rippe oder eines ebenen

Elementes)

m x -

Klassifizierung Klassifizierung eines Funktionselementes o x -

sind geometrische Eigenschaften mit einer grafischen Darstellung

des Wertes, mit zusätzlichen Informationen und mit Symbolen, die

notwendig sind, um die genaue Ausdehnung anzuzeigen

m x x x x

Länge (Lineare Ausdehnung) kürzeste Entfernung von einem Punkt zum

anderenm x x x x

Winkel Neigung einer Linie zu einer anderen, gemessen in Grad oder

Radiantenx x -

Durchmesser die Länge einer Linie zwischen zwei Punkten auf dem Kreisumfang,

die durch den Kreismittelpunkt gehtx x x x x

Radius (Halbmesser) kürzeste Entfernung zwischen Kreismittelpunkt und Kreisumfang x x -

Klassifizierung bezeichnet den Typ einer Abmessung (z. B. Abstandsmaß,

Funktionsmaß, Kontrollmaß, Vorrichtungsmaß)x x x x

Einheit ein vereinbarter positiver Größenwert z. B. für ein Längenmaß (siehe

auch DIN 1313)m x x x x

begrenzen die Abweichung eines Elements von der idealen Form

oder die Abweichung von der geometrisch idealen Lage zweier

Elemente zueinander

x x x x


[1:?]

Bezug zu einem oder mehreren geometrischen Elementen, für

welche die Toleranz giltx x x x

Typ Typ einer Toleranz für z.B. Lagetoleranz für Parallelität,

Rechtwinkligkeit, Neigung, Position, oder Maßtoleranz für Geradheit,

Rundheit oder Ebenheit

x x x x

Toleranzangabe besteht aus Symbolik zur Darstellung, Toleranzwert(en) und Einheit x x x x

zusätzliche Informationen, die einem oder mehreren geometrischen

Elementen zugeordnet sindx x x x x

Text Fertigungs-, Prüf-, Abnahme- und Einbaubedingungen, Hinweise

auf Vorschriften, Lieferbedingungen, Bauteilelastenhefte usw.m x x x x

Klassifizierung klassifiziert den Typ einer Bemerkung (z.B. Prüfhinweise) o x x x


[1:?]

Bezug zu einem oder mehreren geometrischen Elementen, für die

die Bemerkung giltm x x x x

Werkstoffinformationen, die mit Hilfe von geometrischen Elementen

angezeigt werdenx x -

Materialrichtung Richtung in die sich, ausgehend von einer Fläche, das Material

ausdehnt, dargestellt durch einen Materialvektorx x -

Dicke Dicke eines Materials, ausgehend von einer Fläche, dargestellt

durch die Länge eines Materialvektorsx x -

Richtung der Materialstruktur gibt die Richtung der Materialstruktur an, z.B. Walzrichtung bei Blech

oder Faserrichtung bei kohlefaserverstärkten Kunstoffteilenx x -

Formteilung beschreibt die Trennfläche, an der die Form z.B. bei Gußteilen

getrennt wird. Diese Angabe ist dann erforderlich, wenn die

Formenteilung Einfluß auf die Eigenschaften des Produktes hat.

o x -

Entformrichtung gibt die Richtung an, in die ein Teil aus seiner Herstellungsform

gezogen werden muss. Diese Angabe ist dann erforderlich, wenn die

Entformrichtung Einfluss auf die Eigenschaften des Produktes hat.

o x -


[1:?]

Bezug zu zu einem oder mehreren geometrischen Elementen, für

die die Bemerkung giltm x -

Oberflächeninformationen, die sich auf einzelne oder alle

Oberflächen beziehen und die geforderte Oberflächenqualität

und/oder -behandlung beschreiben. Damit soll eine bestimmte

Oberflächenqualität erreicht werden, z. B. in Bezug auf

Endbearbeitung (Rauheit), Farbgebung oder Härte

x x -

Art der Oberflächeneigenschaft beschreibt die Art der Oberflächeneigenschaft, welche durch

entsprechende Oberflächenbehandlungen erzielt wird, z.B. durch

entsprechende Schutzbehandlung. Die soll auch die Referenz auf

die Behandlungsvorschrift enthalten

m x -

Wert der Oberflächeneigenschaft [0:?] ein oder mehrere Werte und/oder Parameter und Einheiten, welche

die Oberflächeneigenschaft festlegeno x -


[1:?]

Bezug zu einem oder mehreren geometrischen Elementen, für die

die Oberflächeninformation giltm x -

Geometric Material Information

Werkstoffinformationen mit Geometrieanteilen

Geometric Surface Information

Geometrische Flächeninformationen

Anforderungsmodell

(Ebene E1)

Geometrical Representations

Geometrische Darstellungs-Elemente

Annotation

Bemerkung

UmsetzungsmodellRelevanzmodellNI VE

Geometrical Definition

Geometrische Definitionen

Coordinate System

Koordinatensystem

Geometrical Features

Funktionselement

Dimensions

Abmessungen

Tolerances

Toleranzen

Objekt

Relevante LZA Daten (Anforderungen an 3D-CAD und PDM-Daten)

Objekt Attribut Anmerkungen, Regeln, Abhängigkeiten Objekt Attribut Anmerkungen, Regeln, Abhängigkeiten

kbl:Transformation Cartesian_point CoordF32 Origin

kbl:Transformation U CoordF32 X-Axis Point

kbl:Transformation V CoordF32 Y-Axis Point

/// ///

kbl:Cartesian_point x,y,z Vertex geometric point

kbl:B_spline_curve Control_points Curve NURBS_CURVE

- Surface B_SURFACE

- Body

/// ///

/// ///

kbl:Dimension_specifiation Origin PMI Properties Entity Type Balloon

kbl:Dimension_specifiation Target

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

kbl:Segment Virtual_length XT B-Rep Segment-Curve attributes_groups

/// ///

kbl:Segment Cross_section_area_information CSA statt OD XT B-Rep Segment-Curve:Circle radius

/// ///

kbl:Segment Virtual_length / Physical_length

kbl:Unit Unit_name CAD Properties JT_PROP_MEASUREMENT_UNITS

kbl:Default_dimension_specification

kbl:Default_dimension_specification External_references

kbl:Default_dimension_specification Tolerance_type

kbl:Default_dimension_specification Tolerance_indication

kbl:Processing_instruction Instruction_value PMI Properties PMI Manager Meta Data Element

kbl:Processing_instruction Instruction_type

kbl:Part_occurrence Processing_instruction PMI Properties PMI Association

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

Datenebene E2 /E3

KBL 2.4 Definition

Datenebene E2 /E3

ISO JT (manuelle Abschätzung auf Basis ISO 14306:2012)

Abbildungsansatz auf normiertes Beschreibungs- und Implementierungsmodell

m m x x x

Schwerpunkt beschreibt die Lage des Mittelpunktes eines Körpers in Bezug auf

die Schwerkraftm m x x x

Trägheitsmomente beschreibt die Trägheit eines starren Körpers gegen Lageänderung

(Beschleunigen, Bremsen) in Bezug auf das lokale

Koordinatensystem

x x x -

x x x x

Farbeinstellungen eine Möglichkeit, bestimmten Elementen eine bestimmte Farbe

zuweisen zu können, um den optischen Eindruck zu verbesserno x x x

Ebeneneinstellungen eine Strukturierungsmöglichkeit, um bestimmte Elemente oder Teile

des Modells zu gruppieren, zusammenzufassen oder zu separiereno

Ansichtsebenen Hilfs-Ebenen, die definiert werden können, um z. B.

- die Navigation im 3D-Modell zu erleichtern

- eine bestimmte Ansicht zu erzeugen zur Druckvorbereitung oder

- ein Detail besser sichtbar zu machen

o x x x

Geometrische Maß- und Toleranz-

Darstellung

die geometrischen Elemente, Symbole und Texte zur Darstellung

von Bemaßung- und Toleranzinformationenx x x x

Darstellung von Anmerkungen sind die geometrischen Elemente, Symbole und Texte zur

Darstellung für Anmerkungenx x x x

Die Beziehungen zwischen geometrischen Elementen sowie die

Darstellung (Präsentation) von Informationen, welche zu diesen

geometrischen Strukturbeziehungen gehören

x x x x x

eine Beziehung zwischen zwei geometrischen Elementen, wobei das

untergeordnete Teil als dem übergeordneten Zusammenbau

zugehörig angesehen wird

m x x x x

Referenz auf Bauteil Identifikation eines Teils als zugehörig zu einem Zusammenbau

(Kind einer Mutter). Jede Teileverwendung in einer Baugruppe muss

eindeutig identifizierbar sein.

m x x x x

Referenz auf Zusammenbau Identifikation eines Zusammenbaus als übergeordnet für mehrere

Teile (Mutter mehrerer Kinder)m x x x x

Geometrische Transformation definiert Ort und Lage eines Teils innerhalb eines Zusammenbaus m x x x x

Funktionselemente, die verwendet werden, um Unterbaugruppen

einers Zusammenbaus zusammenzufassen und damit z. B. der

Unterbaugruppe insgesamt Informationen zuzuweisen

x x -

Referenz auf geometrische Elemente

[2:?]Bezug auf mindestens zwei geometrische Elemente, welche eine

funktionale Einheit bilden, z. B. zweier Teile zu einer Fläche, die für

beide Teile gilt und gleichermaßen die Grenze zwischen den beiden

Teilen darstellt

m x -

Beschreibung Beschreibung der Art eines Funktionselementes (z.B. als

unabhängiges Teil oder nur als Komponente eines bestimmten

Teils)

m x -

Klassifizierung Klassifizierung eines Funktionselementes o x -

zeigen die Grenzen, innerhalb derer ein Zusammenbau seine Größe

und/oder Lage ändern darfx x -


[1:?]

Bezug zu einem oder mehreren geometrischen Elementen, die von

der Toleranz betroffen sindm x -

Typ Typ einer Toleranz für z.B. Lagetoleranz für Parallelität,

Rechtwinkligkeit, Neigung, Position, oder Maßtoleranz für Geradheit,

Rundheit oder Ebenheit

m x -

Maß- und Toleranzwert Toleranz-Maß mit Name, Wert und Einheit m x -

Geometrische Maß- und Toleranz-

Darstellung

sind die geometrischen Elemente, Symbole und Texte zur

Darstellung von Bemaßung- und Toleranzinformationenx x -

Ein "Dokument" ist die Darstellung einer Information über ein Objekt,

das zunächst durch physische Aktivität und anschließend materiell

erstellt wird. Beispiel: Ein Teil wird vor seiner Erstellung konstruiert

mit einem CAD- oder Zeichnungssystem oder durch Worte

beschrieben.

m x x x x x

Ein Dokument wird dadurch eineindeutig identifiziertm x x x

Dokument-Nummer Eineindeutige Identifizierung eines Dokuments m x x x

Dokument-Version (aktuelle) Version eines Dokumentes m x x x

Identifikationsnummer des Dokument-

BesitzersEineindeutige Identifizierung der Organisation, die für das

Dokument, seine Identität verantwortlich ist (siehe auch Dokument-

Repräsentation/Organisation)

m x x x

Dokument-Name Name des Dokuments. Eindeutigkeit ist empfohlen m x x x

Beschreibung Zusätzliche Information zu dem Dokument; weitere Beschreibungen

zum Dokument; Untertitelx x -

Referenz zwischen Dokument und

zugehörigem Teil (Teilen)

Identifikation eines Teils, dem das Dokument zugeordnet wird. Ein

Dokument kann auch mehreren Teilen zugeordnet sein.m x x x

Informationen zum 3D-Modell eines Teilesx x x x x x

Modell-Name eindeutiger Name eines 3D-Modells, der unterschiedlich zum

zugehörigen Dokumentnamen oder zur Dokument ID sein kann (z.

B. bei CATIA V4)

x x x x x

Modell-Genauigkeit Festlegen der Genauigkeit des 3D-Modells m x x x x

Verknüpfung eines Dokuments zu einer bestimmten Dokument-

Familie innerhalb eines Klassifizierungssystemso x x x

Klassifizierungsname bezieht sich auf ein allgemeines oder firmenspezifisches

Klassifizierungssystem und beschreibt damit z.B. die Geometrie,

Finite-Elemente-Daten, Technische Unterlagen oder Handbücher

m x x x

Klassifizierungssystem enthält die Information zur Definition der Klassifizierung und wie der

Name der Klassifizierung zu interpretieren ist innerhalb des

allgemeinen oder firmenspezifischen Klassifizierungssystems

m x x x

Information über die IT-Umgebung, die verwendet wurde, um (diese

Version) dieses Dokument(s) zu erzeugen. Die IT-Umgebung ist

abhängig vom jeweiligen Prozessschritt:

- Datenerzeugung (mit IPE) des Quellsystems

- Datenablage im Archiv (mit IPA) und

- Datenrückholung (mit IPV)

x x x x

Dokument-Format Festlegung des Datenformates, mit dem das Dokument erzeugt

wird. Beispiele:

Eingabe-Format CATIA 4,

Datenablageformat nach ISO10303-214

x x x x

Zeichenkodierung Identität des Zeichencodes, der in einem Dokument verwendet

wurde. Beispiele: binär, DIN EN 61286x x -

Erstellungsdatum Datum, an dem das Dokument (seine Version) erstellt wurde bzw.

letztes Änderungsdatumx x x x

Erstellungszeit Zeitpunkt, zu dem das Dokument (seine Version) erstellt wurde bzw.

letzte Änderungszeitx x x x

Erstellendes System System (Anwendung und/oder Hardware), mit dem dieses

Dokument (seine Version) erzeugt wurde.

Beispiele:

- CATIA V4 zur Datenerzeugung

- STEP-Prozessor xy zur Datenablage im Archiv

x x x x

Ablageort Name des Ortes, an dem das Dokument gespeichert ist.

Beispiele:

- URL

- Dateipfad bei der Datenspeicherung während der Datenerzeugung

- Speicherort innerhalb des Archivs

o x -

Ablagedatei Name der Datei, die das Dokument beinhaltet o x -

Eigenschaften, die das Dokument genauer beschreibenx o x -

Geometric Part Properties

Geometrische Informationen zum Teil

Presentation Information

Darstellungsinformationen

Geometrical Structure

Geometrische Strukturen

Geometric Assemblies

Geometrische Zusammenbauten

Document Representations

Dokument-Repräsentationen

Document Identification

Identifikation eines Dokumentes

3D model information

Information zum 3D-Modell

Classifications

Klassifizierungen

System information

Systeminformationen

Document Properties

Dokument-Eigenschaften

Geometric Assembly Features

Geometrische Funktionselemente eines Zusammenbaus

Assembly Tolerances

Zusammenbau-Toleranzen

- CAD Properties CAD_CENTRE_OF_GRAVITY

/// ///

- Colour SDL/TYSA_COLOUR

-

- PMI Properties PMI Model Views

- PMI Properties PMI Associations

- PMI Properties PMI Manager Meta Data Element

kbl:Assembly_part Parts_occurrence Instance body

kbl:Assembly_part Instance assembly

kbl:Parts_occurrence Transformation Instance transform

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

kbl:Harness Part_number

kbl:Harness Version

kbl:Harness Company_name

kbl:Harness Description

/// ///

kbl:Harness… /Module_configuration/

Controlled_components

kbl:External_references Document_name CAD Properties CAD_PART_NAME

- Assembly res_linear

kbl:KBL_container id -

kbl:KBL_container version_id -

kbl:KBL_container als XML-Anmerkung (CreationFormat) -

/// ///

kbl:Creation Date -

kbl:Creation Date entsprechend Vorgabe in Date vorhanden -

- als XML-Anmerkung (CreationSystem) -

/// ///

/// ///

/// ///

Art der Geometriedarstellung Identifizierung, um welche Art Geometrie (Fläche, Volumen,

Festkörper) es sich im Dokument handelt (vorausgesetzt, dass es

sich um ein geometriebeschreibendes Dokument handelt)

x x -

Art der Datenerstellung und -nutzung Genauere Beschreibung der Daten, die im Dokument vorkommen; z.

B. ob es sich um reine Geometrie, um NC-Daten oder Daten für ein

Finite-Elemente-Modell handelt

x x -

Sprache Sprache, die im Dokument verwendet wird o o x -

Informationen zu (einer bestimmten Version zu) einem Dokument,

die den Status in Bezug auf die Verbindlichkeit und

Verantwortlichkeit beschreiben.

x x x x

Prüfstatus Identifikation des aktuellen Dokument-Status, z. B.

Beschaffungsfreigabe, Produktionsfreigabem x x x

Geprüft durch Identifikation der Person, die die Prüfung für eine bestimmte

Freigabe durchgeführt hatx x x x

Dokument-Erzeuger Identifikation der Person, die das Dokument erzeugt hat x x x x

Freigabe-Datum Datum eines bestimmten Status oder einer Freigabe für einen

bestimmten Zweckm x x x

Freigabe-Zeit Zeitpunkt eines bestimmten Status oder einer Freigabe für einen

bestimmten Zwecko x x x

Freigebende Person Identifikation der Person, die für einen bestimmten Status oder den

Freigabezustand verantwortlich istm x x x

Freigebende Abteilung Identifikation der Abteilung, zu der die freigebende Person gehört m x x x

Identifikation der Organisation oder Firma, der das Dokument gehört

oder für die Freigabe verantwortlich zeichnetm x x x

Name Name der Organisation oder Firma x x x x

Identifikationsnummer der Firma Eindeutige Identifizierung der Organisation oder Firma m x x x

Adresse Postanschrift der Organisation oder Firma o x -

Typ der Organisation Typ der das Dokument besitzenden Organisation, z. B. Firma,

Abteilung, Zulieferer, Produktherstellerx x -

Identifikation des Dokument-Erstellers oder der freigebenden Personx x x x

Identifikationsnummer der Person Eindeutige Identifizierung des Dokument-Erstellers, z. B. des

Konstrukteursx x -

Personenname Name des Dokumenterstellers m x x x

Rollenbeschreibung Identifikation der Rolle des Dokument-Erstellers innerhalb seiner

Organisationo x -

Abteilung Identifikation der Abteilung, zu der der Dokument-Ersteller gehört m x x x

ist die Repräsentation von Informationen über ein einzelnes Objekt

oder eine einzelne Einheit in einer Gruppe von Objekten, die durch

physische Aktivität aus einem oder mehreren Materialien erzeugt

wird. Das Teil kann ein einzelnes Stück sein, aber auch ein

Zusammenbau beliebiger Komplexität. Im Zusammenhang mit

Fahrzeugen kann es sich beispielsweise um das gesamte Auto, den

Motor, die Karosserie, einen Kotflügel, eine Seitenscheibe,

Schmiermittel oder ein Stanzwerkzeug handeln

m x x x x x

Eindeutige Identifikation eines Teils (oder einer Version davon) in

einem PDM-System.m m x x x

Teilenummer Eindeutige Nummer eines Teiles innerhalb der Umgebung der

erzeugenden Organisation (Besitzer). Für den Aufbau der Nummer

kann es besondere Regeln geben.

m m x x x

Version Eindeutige Identifikation der Version eines Teils. Versionen eines

Teils werden erzeugt, um für ein Objekt verschiedene

Anwendungsmöglichkeiten nebeneinander darzustellen. Für die

Versionierung kann es besondere Regeln geben.

x m x x x

Identifikationsnummer des Teile-

BesitzersEindeutige Identifikation der Organisation, die verantwortlich ist für

die Festlegung der eindeutigen Identifikation (Version) für ein Teil

(siehe Teil / Organisation)

m m x x x

Lieferantendaten Verweis auf die Identifikation eines Zulieferers (oder mehrerer) für

ein Teil

(Zulieferer: Organisation oder Firma, die für andere bestimmte

Dienste oder Waren liefert)

x x x x x

Teile/Name Name des Teils. Eindeutigkeit wird empfohlen m x x x

Beschreibung Zusätzliche Information zu dem Teil o x -

Urheberrecht Das ausschließliche Recht eines Urhebers an seinem Werk, es

herzustellen, das Recht auf die Vervielfältigung, die Verbreitung, die

Ausstellung, die öffentliche Wiedergabe und die Bearbeitung des

Werkes (Wiedergabe und Bearbeitung betreffen im technischen

Zusammenhang z. B. Software)

m x x x

Eingetragenes Warenzeichen Ein amtlich registriertes Markenzeichen, das dazu dient, bestimmte

Waren oder Dienstleistungen eines Unternehmens von gleichartigen

Waren und Dienstleistungen anderer Unternehmer zu

unterscheiden.

x x -

Zuordnung eines Teils zu einer Teilefamilie innerhalb eines

Klassifikationssystems. Teile lassen sich damit nach ihren

Eigenschaften oder Merkmalen unterscheiden.

x x -

Klassifikationsname Auf ein Teil (Objekt) bezogener Name aus einem allgemeinen oder

firmenspezifischen Klassifikationssystem. Beispiele: M5x20x4.8,

Sicherheitsklasse, Geheimhaltungsstufe

m x -

Beschreibung der Klasse Zusätzliche Information über die Klasse o x -

Klassifikationssystem enthält die Information zum Aufbau der Klassifikation und die

Regeln, wie ein bestimmter Klassenname zu interpretieren ist.m x -

Kontext eines Bauteils und seiner Bedeutung und Gültigkeitx x -

Anwendung legt die Anwendung fest, für die ein bestimmtes Teil erstellt wurde z.

B. für Zusammenbau-Untersuchungen, für DMU (lagerichtige

Geometrie), Versuchsbau oder Produktionsplanung

x x -

nichtgeometrische Eigenschaften eines Teils/Körpersm m x x x x

Volumen der räumliche Inhalt eines Körpers m m x x x

Oberfläche die Gesamtheit der Flächen, die einen physikalischen oder

geometrischen Körper begrenzen (und so innen von außen trennen)m m x x x

Werkstoff-Kennzeichen eindeutige Werkstoff-Kennzeichen entsprechend einer Technischen

Spezifikation oder Norm (z.B. VDA 260)m x x x

Werkstoffname Beschreibung des Werkstoffes, aus dem ein Teil gemacht wird m x x x

Dichte des Werkstoffs Dichte des Werkstoffes insgesamt oder an bestimmten Stellen des

Teilsm x x x

Festigkeit Festigkeit des Werkstoffes insgesamt oder an bestimmten Stellen o x -

Weitere Werkstoffangaben weitere Angaben zum Werkstoff und seiner Behandlung (z. B.

Oberflächenschutz-Angaben)x x -

Errechnetes Gewicht während des Entwicklungsprozesses errechnetes Gewicht o o x x x

Gewogenes Gewicht gewogenes Gewicht nach der Produktion x x x x x

Gewicht des Prototypen gewogenes Gewicht von Prototypen o o x -

Allgemeintoleranzen werden als Vorgabe verwendet, wenn keine besonderen Toleranzen

für das Teil oder Bereiche des Teils vorgegeben werden.

Ihre Anwendung wird in ISO 2768-1 (Länge und Winkelmaße) sowie

ISO2768-2 (Form und Lage) beschrieben.

m m x x x

Bezug zu Dokumenten, die für die Erzeugung, den Zusammenbau

und Gebrauch eines Teiles oder Produktes zwingend zu beachten

sind

x x x x

Referenz auf Technische Vorschriften

[0:?]Bezug zu Technischen Vorschriften, die für die Erzeugung, den

Zusammenbau und Gebrauch eines Teiles oder Produktes zu

beachten sind

x x x x

Referenz auf Normen [0:?] Bezug zu allgemeinen oder firmenspezifischen Normen oder

Vorschriften, die für das Teil geltenx x x x

Informationen zum IT-System, das für die Erzeugung der Teiledaten

eingesetzt wird, z.B. aus einem PDM-Systemx x x x

Status Information

Status-Informationen zum Dokument

Organisation

Organisation, Firma

Person

Person

Part Master

Teil

Part identification

Teil-Identifikation

Classifications

Klassifikation

Context

Anwendung

Part Properties

Eigenschaften des Teils

Specification references

Verweis auf technische Vorschriften

Information from source system

Informationen des Quellsystems

/// ///

/// ///

/// ///

kbl:Approval -

kbl:Approval Name -

kbl:Creation Name -

kbl:Approval Date -

kbl:Approval Date entsprechend Vorgabe in Date vorhanden -

kbl:Approval Name keine Unterscheidung von "geprüft durch" -

kbl:Approval Department -

kbl:Part_with_title_block Company_name -

Processing_instruction -

/// ///

/// ///

/// ///

kbl:Change Responsible_designer -

/// ///

kbl:Change Designer_department -

kbl:Part Part_number -

kbl:Part Version -

kbl:Part Company_name -

kbl:Part Alias_identification -

kbl:Part Description -

/// ///

kbl:Part_with_title_block Copyright_note -

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

/// ///

- CAD Properties CAD_VOLUME

- CAD Properties CAD_SURFACE_AREA

- Attribute definition ELEKTRIK

- Attribute definition

- CAD Properties CAD_DENSITY

/// ///

/// ///

kbl:Part Mass_information

kbl:Part Mass_information

/// ///

kbl:Default_dimension_specification Tolerance_indication -

kbl:Harness External_reference -

kbl:Harness External_reference -

Erzeugungsdatum Datum, an dem das teilerzeugende System eingesetzt wurde x x x x

Erzeugungszeit Zeitpunkt, zu dem das teilerzeugende System eingesetzt wurde o x x x

Erzeugungssystem System, das zur Erzeugung des Teils verwendet wurde o x x x

Identität der die Teileinformation besitzenden Organisation oder

eines Lieferenten bzw. der freigebenden Organisation.m x x x

Name Name der Organisation m o x x x

Identifikation Eindeutige Identifikation der Organisation, die Besitzer des Teils ist m m x x x

Adresse Sitz der Organisation o x -

Organisationstyp Typ einer Organisation, z.B. Zulieferer, OEM, Hauptniederlassung,

Zweigniederlassungm x x x

Identifikation z.B. eines Teile-Erstellers, Prüfers oder Freigebers.m x x x

Personen-ID Eindeutige Identifizierung des Teile-Erstellers, z.B. des

Konstrukteurso x -

Personenname Name des Teile-Erstellers m x x x

Rollenbeschreibung Identifikation der Rolle des Teile-Erstellers innerhalb seiner

Organisationo x -

Abteilung Identifikation der Abteilung, zu der der Teile-Ersteller gehört m x x x

Sprache Sprache, die zur Definition der Teile-Informationen verwendet wird o x -

Bezug zu Informationen, die relevant sind für die Erzeugung oder

Änderung von Teile-Daten (Quellenbezug)m x x x

Projekt Identifizierung des Projektes, in dessen Umfeld das Teil (die Version

des Teils) erzeugt wirdx x x x

Arbeitsauftragsnummer Identifizierung der firmeninternen Arbeitsauftragsnummer m x x x

Arbeitsauftragsversion Identifizierung der firmeninternen Arbeitsauftragsversion x x -

Arbeitsauftragstyp Beschreibung der Natur eines Arbeitsauftrages, z. B.

Änderungsauftragx x -

Änderungsbeschreibung Beschreibung der Art der Änderung. Dies kann ein Bezug auf ein

Änderungsdokument seinm x x x

rechtlich verbindliche Informationen über die Qualität der Teiledaten

(eine Version davon) und der Personen, die diese geprüft und

genehmigt haben.

m m x x x

Prüfstatus gibt den Status (Reifegrad) eines Teils/Zusammenbaus an m x x x

Geprüft durch zeigt die Person an, die die Prüfung durchgeführt hat. Die Prüfung

kann z.B. die Wiederspruchsfeiheit der Konstruktion untersuchen.o x -

Geprüft für zeigt den Entwicklungsstand an, für den die Prüfung durchgeführt

wurde (z.B. Konstruktion, Produktion, Werkstatt)o x -

Freigabedatum Datum, an dem die Freigabe erteilt wurde m m x x x

Freigabezeit Zeitpunkt, zu dem eine Freigabe erteilt wurde o x x x x

Freigegeben durch Person zeigt die Person an, die für die Prüfung des Teils verantwortlich war. o x -

Freigegeben durch Abteilung zeigt die Abteilung oder organisatorische Einheit, zu der die

freigebende Person gehörtm x x x

Freigegeben für zeigt den Entwicklungsstand, des Teils an, der mit dieser Freigabe

erreicht wurde (z.B. Kontruktion, Produktion, Wartung)m x x x

Gültigkeitsdatum zeigt den Zeitpunkt an, ab dem die Verwendung/Verbau des Teils

zulässig wird/wurdem x x x

Enddatum der Produktion zeigt den Zeitpunkt an, zu dem die Produktion des Teils beendet

wurde, bzw. das Ende der Baureihe, in der die letzte Verwendung

dieses Teiles erfolgte

x -

Beschreibung der Beziehungen zwischen Teilen sowie ihres Status

innerhalb eines Zusammenbausx m x x x

Beschreibung der Beziehungen zwischen Zusammenbauten und

den darin verbauten Teilenx m x x x

Bauteilreferenz Identifizierung des Teils oder der Unterbaugruppe als Teil eines

Zusammenbaus ("Kind" der Beziehung)m m x x x

Stufennummer Identifizierung der Stufe in der Hierarchie der Zusammenbaustruktur m x x x

Baugruppenreferenz Identifizierung der Baugruppe als übergeordnetes Element für

untergeordnete Teile oder Unterbaugruppen ("Elter" der Beziehung)m m x x x

Menge zeigt Menge und Einheit der betroffenen Teile/Komponenten

innerhalb eines Zusammenbaus unter Berücksichtigung der Stufem m x x x

Beschreibung der Beziehungen zwischen Teilen und

Zusammenbauten, die nicht Strukturbeziehungen sind (Bestandteile

anderer Komponenten)

x x -

Spiegelbezug Beschreibung der Beziehung eines Zusammenbaus oder Teils zu

seinem Spiegelbildo x -

Ersatz für Bezug zu einem Zusammenbau oder Teil, das Ersatz für das erste

ist.x x -

Verbindung der Teilestruktur mit ihrem Umfeld, in dem sie

eingebettet ist (z.B. Status der Stufe im Lebenszyklus)m x x x

Kontext-Name zeigt den Zusammenhang der Teilestruktur-Beziehung auf durch

einen eindeutigen Text

z. B. als Funktionsstruktur oder als relevant für Konstruktion,

Planung oder Herstellung

m x x x

Kontext-Beschreibung zusätzliche Information über den Kontext o x x x

Informationen, die für die Herstellung oder den Zusammenbau von

Teilen oder Teilegruppen notwendig sindx o x x x x

ein parametrisierbares Konstruktionsobjekt eines CAD-Modells zur

Beschreibung der Gestalt und zusätzlicher technischer oder

funktionaler Anforderungen, das zur Herstellung eines Teils oder für

den Zusammenbau eines Produktes benötigt wird

x x -


[1:?]

Bezug zu einem (oder mehreren) geometrischen Element(en), das

(die) Bestandteil des Funktionselementes zur Herstellung sindm x -

Beschreibung Beschreibung der Eigenschaften des Funktionselementes

(Beispiel: Schweisspunkte)m x -

Klassifikation Klassifikation des Funktionselements (kann ein Verweis auf eine

Norm sein)x x -

Parameter Satz von Parametern, der Wert(e) und Einheit(en) eines

Funktionselements enthält

(Beispiel: Form und Durchmesser der Elektrodenkappe)

m x -

relevante Information, die signifikanten Einfluss auf Eigenschaften

des Bauteils im Endzustand hato x x x x

Zusammenbau-Hinweis Beschreibung der Eigenschaften und/oder Zusammenhänge zum

Zusammenbau eines Teils oder Produktes (kann ein Verweis auf

eine Norm sein). Beispiel: Max. Drehmoment einer Schraube

o x x x x

Produktions-Hinweis Beschreibung der Eigenschaften und/oder Zusammenhänge zur

Erzeugung eines Teils (kann ein Verweis auf eine Norm sein)o x x x x

Rohmaterial Information über das Rohmaterial, aus dem ein Teil oder Halbzeug

hergestellt wird (wird nur angegeben, wenn notwendig für die

Qualität und die Eigenschaften dieses Teils)

o x -

Halbzeug Information über das Halbzeug, aus dem ein Teil hergestellt wird o x -

Beziehung zum Werkzeug Beschreibung der Beziehung eines Zusammenbaus oder Teils zum

Werkzeug(satz), der für seine Herstellung und/oder den

Zusammenbau notwendig ist

o x -

Person

Person

Status Information

Statusinformationen

Organization

Organisation, Firma

Manufacturing Features

Funktionselemente für die Herstellung

Process information

Prozess-Informationen

Manufacturing Information

Herstellungsinformationen

Product Structure

Produktstruktur

Part Structure

Teilestruktur

Part Relationships

Teilebeziehungen

Context

Kontext

Authority Reference

Referenz für die Änderungserlaubnis

kbl:Creation Date -

kbl:Creation Date entsprechend Vorgabe in Date -

- als XML-Anmerkung -

kbl:Part_with_title_block Company_name -

kbl:Part_with_title_block Company_name entsprechend Vorgabe in Company_name -

/// ///

kbl:Part_with_title_block Company_name entsprechend Vorgabe in Company_name -

/// ///

kbl:Creation Name -

/// ///

kbl:Creation Department -

/// ///

kbl:Part_with_title_block Project_number -

kbl:Change Change_request -

/// ///

/// ///

kbl:Change Description -

kbl:Part Degree_of_maturity noch nicht dokumentiert -

/// ///

/// ///

kbl:Change Change_date -

kbl:Change Change_date entsprechend Vorgabe in Change_date -

/// ///

kbl:Change Approver_department -

kbl:Harness Model_year -

kbl:Harness Degree_of_maturity -

/// ///

kbl:Module_configuration Controlled_components -

kbl:Part Assembly_parts / Modules / Ref.parts -

kbl:Harness Module -

kbl:Module_configuration Controlled_components durch entsprechende Anzahl an Verweisen -

/// ///

/// ///

/// ///

kbl:Module Content -

kbl:Module Processing_instruction Herkunft HCA-SNR -

/// ///

/// ///

/// ///

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/// ///

kbl:Part_occurrencesInstallation_instruction /

Processing_instructionPMI Properties PMI Manager Meta Data Element

kbl:Part_occurrencesInstallation_instruction /

Processing_instructionPMI Properties PMI Manager Meta Data Element

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