Produktentwicklungssystem

Parallel arbeiten an Maschine und Kabelbaum

Sie ist auch für Otto Normalbiker leicht beherrschbar: Die KTM Super Duke 1290 R. Reichlich mit elektronischen Zubehör ausgestattet, zahlt sich der Kabelbaum der Maschine besonders aus. Er wurde mit Hilfe eines umfassenden Produktentwicklungssystem von PTC entwickelt, wie SCOPE-Chefredakteur Hajo Stotz bei KTM vor Ort erfuhr.

Tablet-PC, Smartphones und Markenklamotten sind die Statussymbole der heutigen Jugend. Anfang der 1970er hatten die Sehnsüchte des Nachwuchses noch Namen wie Hercules K50, Kreidler RS, Zündapp KS 50 – oder KTM Comet 50. Die versprachen den Traum von Abenteuer, Freiheit und Reiselust. Die 50ccm-Motorräder boten der Jugend ein wenig von dem, was der erste SPD-Kanzler der Republik, Willy Brand, damals zum Leitmotiv seiner neuen Politik erklärt hatte: Mut zum Aufbruch.

Der Wille zum Aufbruch und zu mehr Demokratie ist in der Politik längst wieder vergessen, ebenso wie die einstigen Kultmarken Hercules, Kreidler, Maico oder Zündapp – oder sie fristen noch ein Dasein als Fahrrad-Brand. Bis auf eine: KTM. Unter dem Label werden heute zwar ebenfalls Fahrräder gebaut, doch der Name KTM steht nun vor allem für schnelle, aufregende Motorräder. Das Unternehmen entwickelte sich – nach etlichen Auf und Abs – zum erfolgreichsten Motorradhersteller Europas.

Im Jahr 1934 gründete Hans Trunkenpolz in Mattighofen (Oberösterreich) eine Schlosserei; 1953 entstand daraus der Motorradhersteller KTM (Krafträder Trunkenpolz Mattighofen). Aber trotz zahlreicher Erfolge im Motorsport, besonders im Offroad-Bereich, musste 1991 Insolvenz angemeldet werden und KTM wurde in mehrere Unternehmen aufgeteilt. Seither wird die Fahrradproduktion durch die KTM Fahrrad GmbH weitergeführt, die Motorräder hingegen werden von der KTM AG (früher: KTM Sportmotorcycles GmbH) hergestellt. Doch durch geschicktes Marketing und die Konzentration auf fahraktive Maschinen mit hoher Agilität erfand sich die Marke praktisch neu. Neben Offroad-Motorrädern baute KTM seine Produktpalette mit Naked Bikes aus, und mit dem X-Bow wurde 2007 auch das erste Auto der Österreicher vorgestellt. Im selben Jahr stieg das indische Unternehmen Bajaj mit einer Minderheitsbeteiligung ein, und mit diesem Zugang zu den asiatischen Märkten gelang es KTM 2012 erstmals, BMW als erfolgreichsten Motorradhersteller Europas vom Thron zu stoßen: Im Geschäftsjahr 2012 (aktuellster Geschäftsbericht) erzielte die KTM AG mit 612 Millionen Euro und über 107.000 Maschinen den höchsten Umsatz und Absatz der Unternehmensgeschichte. Tendenz weiter zweistellig steigend. Obwohl der Markt in Europa im Jahr 2012 um mehr als zwölf Prozent zurückging, konnte KTM seine Marktanteile um rund 33 Prozent ausbauen. Der österreichische Motorradhersteller erreichte damit einen Anteil von 7,5 Prozent am europäischen Gesamtmarkt.

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Motor, Fahrwerk, Reifen selbst entwickelt

Im Vergleich beispielsweise zum Wettbewerber Honda, der im Jahr 15 Millionen Motorräder baut, ist KTM damit immer noch ein Nischenanbieter – aber ein sehr erfolgreicher. Aktuell hält das Unternehmen nicht weniger als 241 offizielle Weltmeistertiteln und Anfang des Jahres gewann KTM bereits zum 13. Mal in Folge die Motorradwertung der Rallye Dakar. Für diesen großen Erfolg arbeiten 280 Mitarbeiter von 1450 gesamt in Mattighofen in den Entwicklungsabteilungen; weltweit arbeiten knapp 2.000 Personen für KTM.

„Unser Antrieb ist kontinuierliche Innovation, Woche für Woche, Rennen für Rennen“, so Philipp Habsburg, Entwicklungsleiter bei KTM. „Wenn eine Neuerung in unseren Rennmotorrädern funktioniert, übernehmen wir sie rasch in unsere Serienmaschinen, von unseren Superbikes bis hin zu den Motocross-Maschinen für Kinder. Alles, was wir bauen, basiert auf hervorragenden Produkten und der technischen Entwicklung dahinter.“

Und im Gegensatz zu vielen anderen Herstellern findet bei KTM die technische Entwicklung ausschließlich intern statt. Motor, Fahrwerk, Reifen usw. werden selbst entwickelt. Laut Habsburg hilft diese umfassende Kontrolle dem Unternehmen dabei, jedes Einzelteil des Motorrads im Hinblick auf maximale Leistung zu optimieren.

Eines der Erfolgsgeheimnisse von KTM ist dabei die eingesetzte Entwicklungstechnologie. Das Unternehmen ist einer der wenigen Entwickler, der sowohl für die Motor- als auch die Fahrwerkskonstruktion dasselbe CAD-System als Standard nutzt. Laut Habsburg kann das Team gemeinsam die Ergebnisse optimieren, wenn das vollständige 3D-Modell in ein und demselben Format vorliegt.

„Wenn beispielsweise das Team, das den Motor entwickelt, die Leistung maximieren möchte, muss es den Lufteinlass maximieren. Das bedeutet möglichst große Lüftungsschlitze“, erklärt er. „Das Fahrwerk-Entwicklungsteam hingegen strebt einen möglichst geringen Windwiderstand und damit eine geringe, glatte Oberfläche an.“ Mit derselben Konstruktionssoftware arbeiten die beiden Teams viel effizienter und können die insgesamt besten Lösungen finden.“

Mit der CAD/PLM-Lösung PTC Creo ist das kein Problem. „Wir können jeden beliebigen Entwurf sehr einfach ändern“, erklärt Konstrukteur Olaf Seger. „Wir können jeden Aspekt des vollständigen Motorrads in PTC Creo entwerfen, simulieren, optimieren und ändern, und zwar innerhalb weniger Stunden – während früher ein Vielfaches der Zeit dafür nötig war.“ PTC Creo ist eine skalierbare, interoperable Produktkonstruktions-Softwaresuite, die eine schnelle Wertschöpfung ermöglicht. Entwicklungsteams können damit Produktentwürfe erstellen, analysieren und visualisieren und die Informationen in nachgelagerten Prozessschritten nutzen.

In Entwicklung und Konstruktion arbeitet KTM heute wie im Rennen: Sind die Ideen geboren, müssen sie umgesetzt werden – schnell, rückverfolgbar und für alle beteiligten Arbeitsgruppen einsehbar. Das realisiert KTM seit 2007 mit einem umfassenden Produktentwicklungssystem (PES) auf Basis von PTC´s Windchill PDM-Link als PLM-Plattform.

Begonnen hatte das CAD/CAM-Zeitalter bei Motorradhersteller KTM mit dem 2D-System Caddy. Darüber hinaus kam für 3D-Flächen Cimatron zum Einsatz. Im Jahr 1998 kamen die ersten beiden Pro/Engineer-Arbeitsplätze, 2001 Pro/Intralink zur Verwaltung. Mit der wachsenden Entwicklungsabteilung, den immer komplizierteren Prozessen und der steigenden Datenmenge wurden dann Konstruktionsrichtlinien eingeführt – Ziel: die Prozesse sicherer zu machen.

Im Jahr 2003 wurde mit einem digitalen Zeichnungsarchiv gestartet. Die Prozesse dazu wurden zunächst organisatorisch verwaltet. Peter Pimmingstorfer, Teamleader R&D Administration bei KTM, erklärt: Wir benötigten ein System, in dem man diese "manuellen" Prozesse digital abbilden und absichern kann.

Deshalb entschied sich KTM 2007 für Windchill PDM-Link von PTC und ging damit im Mai 2008 mit der Version 8.0 live – der Startpunkt des PES. Heute besteht das PES aus Creo, Windchill 9.1, Productview und für die Dokumentation Arbortext und Isodraw.

Mit dem PES gelang es, den Informationsfluss von der Entwicklungsabteilung bis in die Produktion hinein entscheidend zu verbessern. So wussten beispielsweise die Mitarbeiter der technischen Dokumentation nie genau, welcher Zeichnungsstand der aktuelle ist.

Das Spezielle der PES-Lösung ist, dass nicht nur in Creo erstellte Zeichnungen über Workflows freigegeben werden, sondern auch eine Vielzahl anderer freigaberelevanter Dokumente, wie Datenblätter, Lieferantenzeichnungen, Drehmomentlisten, Erstmusterprüfberichte etc. Seit 2010 werden mit dem gleichen Workflow nun auch 3D-Visualisierungsdaten von Gesamtfahrzeugen und Gesamtmotoren freigegeben. Bernd Rossberger, CAD/PLM Consulting bei KTM: „Damit versorgen wir nun die der Entwicklung angrenzenden Bereiche mit verbindlichen 3D-Daten, die beispielweise direkt zur Erstellung von Bedienungsanleitungen und Kundendienstunterlagen herangezogen werden.

Heute werden alle Motorräder bei KTM in der PES-Umgebung entwickelt. Die Konstruktion entweder mit Entwürfen für eine Baugruppe, die dann kontinuierlich wächst, oder einer bestehenden Konstruktion, die verändert wird. In dieser Konzeptphase kommen CAD-Software und CAD-Datenmanagement zum Einsatz. In der Entwicklungsphase werden die einzelnen Bauteile im Kontext der Gesamtbaugruppe konstruiert. Die Entwicklung von Motor, Fahrgestell und elektrischen Komponenten erfolgt dabei parallel in einer gemeinsamen Baugruppe. Begleitet werden diese Konstruktionsphasen von FEM-Berechnungen mit Pro/Mechanica.

Durchgängiges Produktentwicklungssystem

Das Datenmanagement mit Windchill PDM-Link bildet die Grundlage für das parallele Arbeiten am Gesamtfahrzeug. Hier lässt sich der Bearbeitungsstatus ständig live überwachen. Für Bernd Rossberger ist der Workspace des Datenmanagementsystems eine wichtige Arbeitsumgebung: „Hier kann man unabhängig arbeiten, erhält aber alle Informationen, ob sich etwas geändert hat, etwas falsch ist oder ob ein Bauteil von jemandem ausgecheckt wurde.“ Über Windchill PDM-Link werden die Freigabeprozesse – auch die der Fahrzeugsoftware – und das Change Management gesteuert. Heute arbeiten 580 Mitarbeiter mit dem PES, davon 170 CAD-Konstrukteure, 125 weitere, am Freigabeprozess Beteiligte und 285 reine Viewing-Anwender. Das PES kommt von Forschung in Entwicklung über Einkauf und Disposition, Produktion und Arbeitsvorbereitung bis hin zu Dokumentation, Kundendienst, Qualitätsmanagement und Ersatzteile zum Einsatz. So entstand im Lauf der Jahre ein durchgängiges Produktentwicklungssystem, in dem alle Workflows, Genehmigungs- und Freigabeprozesse integriert sind. Damit konnte KTM prozesssichere und transparente Workflows schaffen, die Durchlaufzeit von Genehmigungsprozessen reduzieren, die Datenqualität verbessern und eine leistungsfähige Archivlösung installieren. Peter Pimmingstorfer: „Heute können wir sagen, dass die angestrebte Prozesssicherheit erreicht werden konnte.“

"Die PTC-Produkte sorgen dafür, dass alle wichtigen Teammitglieder auf die aktuellen Entwürfe zugreifen und diese verwenden können", ergänzt Entwicklungsleiter Habsburg. Ein Beispiel für die gelungene Zusammenarbeit der Teams ist die KTM 690 Duke. Sie wurde vor dem Jahr 2012 vorgestellt und ist eine der modernsten und innovativsten Einzylinder-Serienmaschinen. Für den Fahrspaß sorgen auf der einen Seite ein sensationell niedriges Trockengewicht von 146 Kilogramm und die ideale Gewichtsverteilung von 50:50 zwischen vorn und hinten. Antriebsseitig pumpt ein handtellergroßer Schmiedekolben im 690ccm-Zylinder 70 PS und 70 Newtonmeter Drehmoment auf die Kurbelwelle - der Single ist damit der stärkste Einzylinder weit und breit.

Eine Doppelzündung mit separaten Kennfeldern für jede Zündkerze und ein Drive-by-wire-System bringen der Maschine zudem Manieren nach Wunsch bei: Über ein Wahlrad kann das Ansprechverhalten des Motors unter Beibehaltung der Maximalwerte auf sanft, normal oder sportlich getrimmt werden. Die KTM 690 Duke entwickelte sich zum Volltreffer, ihre Verkaufszahlen übertrafen selbst die optimistischsten Schätzungen von KTM.

Zu dem Erfolg trug auch das PES-Konzept wesentlich bei. Denn die Maschine wurde in nur 22 Monaten vom ersten Konzept bis zum Produktionsstart in Rekordzeit entwickelt. Das bedeutet gegenüber der vorherigen Generation eine Verringerung der Time-to-Market um 15 Prozent. Doch die Entwicklung bei KTM bleibt weder bei den Modellen noch bei der Produktentwicklung stehen.

Parallele Kabelbaum- und Fahrzeugentwicklung

Daher wurde 2012 beispielsweise ein Projekt gestartet, dessen Ziel es war, den Aufwand für die Kabelbaumentwicklung erheblich zu reduzieren. Über eine Schnittstelle sollten alle relevanten Daten aus der Schaltplanentwicklung, bei der die Zuken-Lösung E3 Series eingesetzt wird, nach Pro/Cabling übertragen werden, um dann die Verlegung am 3D Modell, die Abwicklung und schließlich eine vollständig detaillierte Fertigungszeichnung zu erstellen.

CAD/PLM-Consultant Rossberger: „Bis dahin wurde dem Kabelbaumlieferanten ein Fahrzeug mit einem Prototyp-Kabelbaum hingestellt, der am Fahrzeug entwickelt wurde. Der Lieferant hat den Kabelbaum nachgemessen und -gebaut, und hat eine Lieferantenzeichnung erstellt. Die wurde dann wieder geprüft und am Musterbaum wurden dann die letzten Änderungen durchgeführt.“ Bevor das Projekt gestartet wurde, schaute sich das KTM-Team ähnliche Lösungen bei anderen PTC Kunden an. Die dortigen Erfahrungen bestätigten die Entscheidung, das Projekt schnellstmöglich umzusetzen. Zur Optimierung der Schnittstelle wurde jeweils ein Spezialist von Zuken und Inneo eingebunden.

Das Ergebnis ist heute eine Kabelbaumzeichnung, auf deren Basis ein Prototyp im Haus gefertigt wird. Nach eventuellen, kleineren Korrekturen wird dann die Zeichnung freigegeben. „Der Kabelbaum ist eigentlich fertig, wenn die Zeichnung heute zum Lieferanten geschickt wird. Es ist nicht mehr notwendig auf einen P3 Motorradprototypen zu warten. Die Freigabe der Kabelbaumzeichnung im PES und eine Bestellung reichen aus, den Fertigungsprozess beim Lieferanten anzustoßen, erläutert Bernd Rossberger. „Beim P3 Aufbau eines neuen Motorrads, haben wir bereits einen geprüften, freigegebenen Kabelbaum vom Lieferanten vorliegen. Dass das so gut funktioniert, hätte ich anfangs auch nicht gedacht, aber die Kabelbaumentwicklung läuft heute parallel zur Fahrzeugentwicklung. Und so soll es sein! Das spart enorm viel Zeit und Aufwand.“

Satter Drehmomentverlauf mit maximaler Verwertbarkeit

Die kürzlich vorgestellte KTM Super Duke 1290 R war eines der ersten Projekte, bei denen die optimierte Kabelbaumentwicklung zum Einsatz kam, was sich bei der mit reichlich elektronischem Zubehör ausgestatteten Maschine besonders auszahlte. Laut Hersteller kröne sie die legendäre Naked Bike Baureihe und definiere den Begriff Streetfighter neu. Durch die unschlagbare Performance in Verbindung mit der Vielseitigkeit, die sich durch die einstellbaren Fahrmodi und den PowerParts Setups ergeben, sei purer Fahrspaß vorprogrammiert.

Unter anderem verfügt die 1290 über ein elektronisches Motormanagement, eine Ride-by-Wire-Funktion, eine Doppelzündung und zylinderselektive Kennfelder. Als Ergebnis sitzt im typisch orangefarbenen Gitterrohrrahmen ein riesiger 75-Grad-V2-Motor mit 1300 Kubikzentimetern, der 180 PS bei 10.500 U/min, vor allem aber ein brachiales Drehmoment von 144 Newtonmeter bereitstellt. Trotz der gewaltigen Motorleistung lag der Entwicklungsfokus auf einem satten Drehmomentverlauf mit maximaler Verwertbarkeit. Und im Gegensatz zu der Vorgängermaschine, der Super Duke 990, sollte die Maschine auch für Otto Normalbiker leicht beherrschbar sein. Das ist gelungen. Der Hersteller aus Mattighofen erreicht dies durch elektronisch gesteuerte Drosselklappen, kombiniert mit elektronischen Gashebel und der schräglagenabhängigen Stabilitätskontrolle MTC (Motorcycle Traction Control). Entwickelt wurde sie gemeinsam mit Bosch. Das System ermöglicht erstmals im Motorradbau ein kurvensicheres ABS. Die Traktionskontrolle kann in der Kurve die maximale Antriebsleistung regeln. Diese Lösung lässt den Fahrer der neuen 1290er praktisch keinen Fehler mehr am Gasgriff machen.

Ideal eigentlich für die Jungs aus den 1970ern. Die heute etwas reiferen – und damit auch sicherheitsbewussteren - Herren können sich mit der Maschine ihren ungezügelten Traum von Freiheit und Abenteuer erfüllen und sitzen dennoch auf einem der sichersten Motorräder der Welt. hs

Consulting mit System

Seit mehr als 15 Jahren beschäftigt sich Bernd Rossberger mit der Optimierung von Konstruktions- und Entwicklungsprozessen. Für KTM ist er seit mehr als zehn Jahren beratend tätig und für die CAD-Belange im Produktentwicklungssystem PES zuständig. Dazu gehört auch die Entwicklung von Richtlinien und Methoden, sowie die Spezifikation der CAD-Freigabe. Neben KTM hat Rossberger Projekte bei namhaften Industrieunternehmen wie BMTS, MAN Diesel, Schaeffler oder aktuell auch bei Audi Sport durchgeführt.

Licht ins Dunkle des PLM

Der Markt für Produkte und Dienstleistungen rund um PLM ist nicht sehr transparent. Licht ins Dunkle bringt das "PLM-Jahrbuch 2014 - Der Leitfaden für den PLM-Markt". Hier wurden viele Informationen rund um PLM, ERP und Hardware zusammengetragen. Einen Überblick zum Marktgeschehen bietet zum Beispiel die PLM-Marktstudie. Außerdem beschäftigt sich ein thematischer Schwerpunkt mit Controlling für den Produktlebenszyklus. Alle Informationen bilden den aktuellen Stand für die Bereiche Produktentwicklung und IT-Integration, Engineering sowie Datenmanagement ab. Bestellbar ist das Jahrbuch 2014 beim Verlag Weka Business Medien: 251 Seiten, 39,00 Euro

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