Automatisierte PMI-Platzierung und -Nummerierung: Prüfung in Minuten

Automatisierte PMI-Platzierung und -Nummerierung bei einem Maschinenbauunternehmen mit 100 NX-Nutzern

Die automatisierte PMI-Platzierung und -Nummerierung hat bei einem Maschinenbauunternehmen mit mehr als 9.000 Mitarbeitenden und rund 100 Siemens-NX-Nutzern eine manuelle Ballonier-Routine abgelöst. inteliScience SRL hat ein NX-Open-Werkzeug gebaut, das PMI-Elemente nach den X-, Y- und Z-Koordinaten eines festgelegten Koordinatensystems platziert und nummeriert und sie bei Konstruktionsänderungen selbstständig neu ordnet und neu nummeriert. Der Kunde berichtet, dass die Vorbereitung eines Bauteils, damit die Prüfsoftware seine PMI lesen kann, von Tagen auf Minuten gesunken ist.

Diese Fallstudie zur automatisierten PMI-Platzierung und -Nummerierung behandelt die Seite der Reihenfolge innerhalb der modellbasierten Definition. Unsere Fallstudie zur PMI-Authoring-Automatisierung behandelt die andere Hälfte — das Regelwerk, das entscheidet, welche Beschriftung zu einem Feature gehört, bei einem Automobil-OEM mit über 300 Konstrukteuren. Hier existierten die Beschriftungen bereits; was zerbrach, war die Konsistenz ihrer Platzierung und ihrer Nummern über Revision um Revision hinweg.

Die Ausgangslage: Die Prüfsoftware konnte nicht lesen, was von Hand nummeriert worden war

Der Hersteller nutzt PMI nicht als Dekoration. Nach der Konstruktion liest eine Prüfsoftware das annotierte Modell und arbeitet die Beschriftungen eine nach der anderen ab, um das Bauteil zu verifizieren. Diese Übergabe funktioniert nur, wenn jede Beschriftung eine eindeutige, stabile Kennung trägt und dort sitzt, wo der Prüfplaner sie erwartet. Mit anderen Worten: Die Nummerierung ist die Schnittstelle.

Diese Schnittstelle von Hand zu erzeugen, ist auf eine leicht zu unterschätzende Weise langsam. Ein Konstrukteur setzt jeden Ballon, vergibt jede Nummer und geht das Bauteil danach erneut durch, um sicherzustellen, dass nichts doppelt, nichts ausgelassen und nichts außer der Reihe ist. Bei einem Maschinenbauteil mit einer ernsthaften Anzahl an Maßen und Toleranzen ist das mindestens ein Arbeitstag — und der Kunde berichtet, dass es regelmäßig in Tage lief, bevor das Bauteil für die Prüfsoftware taugte.

Teuer ist allerdings nicht der erste Durchgang, sondern jeder Durchgang danach. Eine Konstruktionsänderung — ein hinzugefügtes Feature, eine entfernte Bohrung, eine neu geordnete Fläche — macht die Reihenfolge ungültig, und jemand muss das gesamte Bauteil erneut durchgehen, um Nummern zu reparieren, die nicht mehr lückenlos sind oder nicht mehr zum Prüfplan passen. Das ist kein exotischer Fehlerfall. ISO 16792:2021, die Norm für digitale Produktdefinitionsdaten, deckt ausdrücklich die Erstellung, Revision und Darstellung dieser Daten ab — die Revision steht in der Norm, weil die Revision der Punkt ist, an dem die Praxis bricht.

Die Branchenzahlen zeigen in dieselbe Richtung. In der NIST Advanced Manufacturing Series 100-26 (2020) umfassen die Kosten unzureichender Konstruktions- und Modelldaten in der US-Stückgutfertigung geschätzte 8,4 Milliarden US-Dollar pro Jahr für Ingenieure, die Rückfragen beantworten und zusätzliche Zeichnungsdokumentation erstellen, plus 3,8 Milliarden US-Dollar für Maschinenbediener, die dasselbe tun. Dieselbe NIST-Arbeit fand, dass nur rund 26,8 Prozent der Befragten 51 Prozent oder mehr ihrer Konstruktionen mit PMI im 3D-Modell freigaben. Beide Zahlen sind Branchenkontext, nicht das Ergebnis dieses Projekts — die Projektergebnisse stehen weiter unten und tragen ihre eigenen Herkunfts-Stempel.

Was sich im Arbeitsalltag geändert hat

Was der Kunde berichtet

Die folgenden Zahlen stammen vom Kunden und wurden für die anonyme Veröffentlichung freigegeben. Sie beschreiben, was die Konstruktions- und Prüfplanungsteams in ihrer eigenen Arbeit beobachten; sie sind keine kontrollierte Studie, und die Herkunfts-Stempel sagen das auch.

Wie funktioniert koordinatenbasierte PMI-Nummerierung tatsächlich?

Koordinatenbasierte PMI-Nummerierung funktioniert, indem sie die Entscheidung von der Person wegnimmt. Jedes PMI-Element hat eine Position im Raum; ein Koordinatensystem gibt dieser Position ein eindeutiges X, Y und Z. Sortiert man nach diesen drei Werten in einer definierten Rangfolge, entsteht eine deterministische Reihenfolge, auf die sich zwei Ingenieure, zwei Sitzungen und zwei Revisionen einigen. Alles andere im Werkzeug folgt aus dieser einen Entscheidung.

Das gehört klar gesagt, weil die Frage in jedem MBD-Gespräch kommt: Hier steckt nirgends ein Sprachmodell. Platzierung und Nummerierung sind Geometrie und Regeln, sie müssen reproduzierbar sein, und eine reproduzierbare Regel ist genau das, was man niemals einem probabilistischen System übergeben sollte. Wo wir bei inteliScience KI einsetzen, unterstützt sie Menschen — sie entscheidet nicht über Bestehen oder Nichtbestehen von Freigabedaten.

Worauf die Lösung aufbaut

Verwandte Arbeiten auf demselben Feld: MBD- und PMI-Compliance-Automatisierung für Siemens NX, NX-Open-Auftragsentwicklung, und, für die Programmierseite dieser Art von Arbeit, NX-Open-Programmierung für Maschinenbauer.

Was wir anders machen würden

Wir würden den Diff-Bericht zur Neunummerierung zuerst bauen, nicht zuletzt. Der Algorithmus war früh korrekt, aber die Prüfplanung hatte keine Möglichkeit zu sehen, was sich zwischen zwei Revisionen geändert hatte — welche Beschriftung ihre Nummer behielt, welche sich verschob, welche neu war. Ohne diese Sicht sieht auch eine korrekte Neunummerierung nach Risiko aus, und Menschen gleichen das aus, indem sie manuell nachprüfen — also genau die Arbeit tun, die das Werkzeug beseitigen sollte. Ein kurzer Bericht mit alter Nummer, neuer Nummer und Grund hätte das Vertrauen in Woche drei statt in Monat vier gebracht. Außerdem würden wir die Konvention zum Koordinatensystem schriftlich festlegen, bevor die erste Zeile Sortiercode entsteht: Mehrere frühe Fehlermeldungen waren keine Fehler, sondern undokumentierte Ausnahmen — Bauteile, deren funktionale Ausrichtung nicht zu dem Koordinatensystem passte, das alle für maßgeblich hielten.

Wann lohnt sich automatisierte PMI-Platzierung und -Nummerierung?

Automatisierte PMI-Platzierung und -Nummerierung lohnt sich, wenn die Nummern eine Schnittstelle zu etwas anderem sind und wenn sich Bauteile ändern. Der Fall ist stark, wenn ein nachgelagerter Abnehmer — Prüf- oder Inspektionssoftware, CMM-Programmierung, ein Erstmusterprüfprozess — Kennungen liest statt eines Menschen, der eine Zeichnung liest; wenn Bauteile genug Beschriftungen tragen, dass ein manueller Durchgang Stunden kostet; und wenn Revisionen häufig genug sind, dass sich die Reparaturarbeit wiederholt. Schwach ist der Fall, wenn ein Bauteil eine Handvoll Beschriftungen hat, wenn nachgelagert niemand die Nummerierung verarbeitet oder wenn die Organisation nicht entschieden hat, welches Koordinatensystem maßgeblich ist — diese Entscheidung ist Voraussetzung und nichts, was Automatisierung liefern kann.