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17.10.1997 - 

IT im Maschinenbau/Größte Wachstumsimpulse von Windows NT zu erwarten

Everything is designed: CAD-Markt findet breites Anwendungsspektrum vor

Für den Maschinenbau zeichnet sich langsam wieder eine konjunkturelle Besserung ab. Das darf aber nicht darüber hinwegtäuschen, daß der Standort Deutschland nach wie vor mit hohen Kosten belastet ist und andere Länder technologisch weiter aufgeholt haben. Um den eigenen Vorsprung zu halten und auszubauen, müssen neue Produkte schnell auf den Markt kommen. Hier ist der Einsatz neuer CAx-Technologien für die Konstruktion (Computer Aided Design), Berechnung (Computer Aided Engineering) und Fertigung (Computer Aided Manufacturing) von entscheidender Bedeutung.

Aufgrund des hohen Kostendrucks werden auch in Zukunft Teile der Produktion ins Ausland verlagert. Entsprechend nehmen Kooperationen mit ausländischen Zulieferern, Kunden und Partnern zu. Damit steht die Informationstechnik (IT) auch vor neuen Aufgaben, was den internationalen und unternehmensübergreifenden Austausch von Konstruktionsdaten via Internet betrifft. Es ist zunehmend wichtiger, daß die eingesetzten CAD-Tools international verfügbar sind und Systeme miteinander kommunizieren können. Standardisierung wird daher auch für CAD künftig eine noch größere Rolle spielen.

Die Programme sind leistungsfähige Werkzeuge: und zwar für das 2D- und 3D-Konstruieren im Freiformflächen- und/oder Volumenmodell mit umfassenden Analyse-Funktionen für eine exakte, eindeutige Konstruktion, ferner für die Optimierung der Bauteilgewichte und die kinematische und dynamische Analyse, außerdem für die Festigkeitsrechnung sowie für schnelle Muster durch Rapid Prototyping. Zu den Stärken von CAD gehören außerdem die direkte, automatische und genaue NC-Programmierung sowie eine bequeme Dokumentationserstellung. All diese Prozesse laufen heute unter einer einheitlichen Oberfläche ab.

Viele Unternehmen überdenken zur Zeit ihre CAD-Systementscheidungen. Dank gefallener Speicherpreise, neuer Prozessorleistungen und den 32-Bit-Betriebssystemen unter Windows lautet das Schlagwort immer häufiger "Down- und Rightsizing". Die hohen Wartungskosten von Großrechnern und Workstations zwingen viele Unternehmer, ihre CAD-Anwendungen auf PCs umzustellen, die sich oft wesentlich effizienter einsetzen lassen.

Nach der Jahrtausendwende wird es voraussichtlich nur noch zwei beherrschende Systeme geben: Unix und Windows NT. Das belegen Umsatzprognosen von Dataquest vom April dieses Jahres für den Mechanikmarkt. In absoluten Zahlen bleibt Unix das beherrschende System, die größten Wachstumsimpulse setzt dagegen Windows NT frei, das in fünf Jahren knapp die Hälfte des Unix-Umsatzes erreicht haben dürfte.

Dataquest schätzt, daß im Mechanikmarkt die Software-Umsätze von 1996 bis 2001 für Systeme auf Windows NT um 41 Prozent steigen, für Unix nur noch um 6,7 Prozent. PC-Betriebssysteme (zum Beispiel MS-DOS) sollen lediglich einen Zuwachs von 3,6 Prozent verzeichnen. Rückläufig entwickeln sich die Software-Umsätze für Host-basierende und proprietäre Systeme. Hier betragen die Einbußen knapp 30 Prozent.

In absoluten Zahlen liegt die Unix-Software auch bis ins nächste Jahrtausend hinein an der Spitze: Hier rechnen die Marktforscher mit einem Umsatzanstieg von 2,2 Milliarden Dollar (1996) auf 3,4 Milliarden (2001). Die Einnahmen für PC-basierte (zum Beispiel MS-DOS) Software werden von 600 Millionen Dollar auf knapp 720 Millionen anwachsen und deutlich von Software für NT abgelöst. Im vergangenen Jahr erzielte Windows NT nur 115 Millionen Dollar, im Jahr 2001 aber soll der Umsatz auf 1,5 Milliarden Dollar hochschnellen und damit knapp die Hälfte der Unix Software erreichen.

Diese Zahlen belegen, daß Windows NT schon mittelfristig das System der Zukunft sein wird. Schließlich sind die Unix-Programme meistens teurer als NT-Lösungen und erfordern einen höheren Lernaufwand, was die optische Stärke der Unix-Plattform relativiert.

Die größten Wachstumsmärkte für den Einsatz von CAD-Software im Mechanikmarkt machten die Analysten dabei in der asiatischen Pazifikregion - ohne Japan - aus. Hier werden die Umsätze mit knapp 20 Prozent in den kommenden fünf Jahren fast doppelt so schnell wachsen wie in Europa (10,7 Prozent) und den USA (10,6 Prozent). Für Japan wird ein Zuwachs von 8,5 Prozent vorausgesagt.

Das bedeutet: Bei der Entscheidung für CAD-Systeme werden vor allem die Programmpakete Investitionssicherheit versprechen, die auf Unix oder Windows NT basieren. Die Windows-NT-Systeme haben aber aufgrund ihrer günstigeren Kostenstruktur auch bei verschärftem Wettbewerb unbestreitbare Vorteile.

Konzentration bei den CAD-Anbietern

Gleichzeitig findet seit einiger Zeit auf dem Markt der CAD- Anbieter eine Bereinigung und Konzentration statt, die noch weiter anhalten wird. Nur noch wenige Hersteller werden in der Lage sein, sowohl moderne Basistechnologien als auch leistungsfähige Applikationen zu entwickeln.

"Steigende Entwicklungskosten und fallende Margen zwingen die CAD-Anbieter, sich auf ihr Fachwissen zu konzentrieren und auf Standards zu setzen", erklärt Dieter Höfler, Geschäftsführer von Autodesk Deutschland. Aus diesem Grund wird mehr und mehr Komponententechnologie entwickelt und eingesetzt. So habe sich zum Beispiel der Volumenkern "Acis" als Standard-Geometriekern für CAD-Anwendungen durchgesetzt.

Auf diesem Kern entstehen branchenübergreifende Plattformen, auf der Entwicklungspartner mit ihrem fachspezifischen Know-how spezielle Applikationen und Branchenlösungen aufsetzen können.

Doch wie sieht es derzeit mit dem CAD-Einsatz in Deutschland aus? 1996 befragte der CAD-Circle in einer Marktstudie über 8000 Unternehmen zu Systemeinsatz, Art und Grad der Integration verschiedener Prozeßschritte.

Der CAD-Circle ist ein informeller Zusammenschluß führender Anbieter von CAD-Software, darunter Autodesk, Bentley Systems, Computervision, EDS, Cocreate, IBM, ICEM Technologies, Intergraph, Matra, PTC SDRC, Spatial Technology, Strässle Informationssysteme und Ziegler Informatics. Von den befragten Unternehmen entwickeln 67,4 Prozent mit CAD.

Bei der Frage, welches System im Einsatz ist, kam Autodesk mit 43 Prozent auf Platz eins. Es folgten HP (16 Prozent), IBM (neun Prozent), Computervision (sechs Prozent), Intergraph und PTC (vier Prozent). Ziegler, EDC Unigraphics und Matra Datavision erreichten jeweils zwei Prozent.

Beim Einsatz der Software zeigte sich eine große Diskrepanz zwischen den Möglichkeiten der Programme einerseits und den tatsächlich genutzten Funktionalitäten. 91,5 Prozent der befragten Unternehmen setzen CAD-Software vor allem für die 2D-Zeichnungserstellung, also als elektronisches Zeichenbrett, ein. Lediglich 15,3 Prozent nutzen 3D-Flächenmodellierung und nur 26 Prozent die 3D-Volumenmodellierung als Haupteinsatzgebiet.

Schließlich ging der CAD-Circle auch der Frage nach, wie die Unternehmen die vorhandenen CAD-Daten im folgenden Prozeßverlauf weiter nutzen. Etwa die Hälfte der Befragten erstellt Zeichnungen für die technische Dokumentation, 24 Prozent für die Qualitätssicherung nach ISO.

Hoch ist auch der Anteil der Firmen, die bereits eine CAD-CAM-Koppelung betreiben: Etwa 20 Prozent steuern mit ihren CAD-Daten 2-Achs-Fräsmaschinen und 16 Prozent 3-Achs-Fräsmaschinen. Auch eine PPS-Koppelung ist bei knapp 18 Prozent der Betriebe installiert. 13 Prozent der Firmen verwenden ihre CAD-Daten zudem für FEM-Berechnungen und andere Analyseverfahren.

Neue Aufgaben für Konstrukteure und Designer

Auch die Aufgabenstellung der Konstrukteure und Designer im Maschinenbau unterliegt dem Wandel der Zeit. Der Ingenieur und Planer kann jetzt - wesentlich früher als bisher - wichtige, planentscheidende Berechnungen und Analysen vornehmen, die das Bauen von teuren Prototypen auf ein absolutes Minimum reduzieren und zudem Kosten als auch Zeit sparen. Dadurch ist bereits der Konstruktionsprozeß schneller und weniger fehleranfällig. Die automatisierte Datenübergabe an nachgeordnete Produktionsschritte schaltet weitere Fehlerquellen aus. So wird der gesamte Prozeß von der anfänglichen Idee bis zum fertigen Produkt deutlich verkürzt - bei besserer Qualität und mit weniger Aufwand.

Künftige Anforderungen an CAD-Software

Diese Entwicklung geht an den Herstellern von CAD-Software nicht spurlos vorbei. Gefragt sind Programme, die auf Standards aufsetzen Anders als ihre Vorgänger und Konkurrenten haben sie nicht nur schneller und sicherer, sondern auch einfach zu bedienen und zu erlernen zu sein. Die Software muß den vorhandenen Bestand an Daten, Zeichnungen und Wissen in ihre neue Technologie einbinden, gleichermaßen 2D- wie 3D-tauglich sein und objektorientierte Fähigkeiten bieten. Neue CAD-Programme müssen professionelle Ergebnisse auf PCs liefern, über intelligente Automatisierungs-Tools verfügen, die der Benutzer seinen Bedürfnissen entsprechend anpassen kann, und den weltweiten Datenaustausch über das Internet ermöglichen.

Auch auf dem Markt der CAD-Software ist der Trend zur bedienerfreundlichen, leistungsfähigen, sicheren, kostengünstigen und weltweit etablierten Standardsoftware - ähnlich wie im Office-Bereich - nicht mehr aufzuhalten, sind Marktkenner überzeugt.

Angeklickt

Technologisch ist im CAD-Markt eine entscheidende Veränderung eingetreten: CAD-Programme sind längst mehr als nur elektronische Reißbretter. Sie haben sich zu umfassenden, komplexen Werkzeugen entwickelt, die über die reine Zeichnungserstellung hinaus attraktive Möglichkeiten bieten. CAD ist auf dem Weg zur durchgängigen Lösung - von der ersten Skizze über die Konstruktion und Detailplanung bis hin zur Fertigung und Produktion.

Trend zu 3D

Der Trend, in 3D zu konstruieren, ist nicht mehr aufzuhalten, auch wenn der Maschinenbau traditionell eine 2D-orientierte Welt ist - aus folgenden Gründen:

-In der charakteristischen Ingenieurausbildung beherrscht das 2D-Denken den Lernplan.

-Bis heute waren 3D-Entwurf und -Design sehr kostenintensiv und zwar sowohl hinsichtlich der Software als auch der dazu benötigten Rechnerplattform.

-Die Programmsysteme für 3D-Entwurf und -Design erforderten nicht selten einen hohen Lernaufwand und völliges Umdenken.

-3D-Volumenmodellierer, die mit dem vorhandenen 2D-Datenbestand und den 2D-Zeichnungen der Zulieferer nur beschränkt zusammenarbeiteten, stellten Unternehmen vor größere Probleme.

Hier hat sich in den vergangenen Jahren sowohl bei der Hard- als auch bei der Software einiges getan, so daß auch im Maschinenbau jetzt ein Wandel zur Anwendung aktueller 3D-Entwurfs- und Konstruktionswerkzeuge einsetzt. Sicher nicht über Nacht, aber mittelfristig wird die 2D-Tradition abgelöst.*Jörg Eschenfelder ist Fachjournalist in München.