Hochverfügbare Steuereinheiten entwerfen Eine Idee zum Produkt reifen lassen (Teil 1)

Ideen lassen sich durch eine strukturierte Vorgehensweise in ein gelungenes Produkt umsetzen
Ideen lassen sich durch eine strukturierte Vorgehensweise in ein gelungenes Produkt umsetzen

Anhand einer hochverfügbaren Steuereinheit für eine industrielle Anwendung wird im Folgenden erläutert, worauf es schon bei Konzeption und Design ankommt, um die geforderte ausfallsichere Lösung zu ­realisieren.

Vom Produktkonzept bis zum Post-Manufacturing gilt es, viele Fehlerquellen zu umschiffen. Im Idealfall sollten die verschiedenen Design-, Fertigungs- und Service-Schritte nahtlos ineinandergreifen. Anhand einer komplexen, hochleistungsfähigen und hochverfügbaren Steuereinheit einer industriellen Anwendung wird erläutert, worauf es schon bei Konzeption und Design ankommt, um die geforderte ausfallsichere Lösung zu realisieren.

Eine konsequente Bedarfsuntersuchung für Elektronik, SW und Mechanik, Best-Practice-Gehäusebau, Verifikation der einzelnen Baugruppen und ein problemloses Funktionieren in der Kombination, Simulationen und Tests bereiten den Weg für schnelles, unkompliziertes Prototyping und die Serienfertigung. Im Fokus stehen dabei vor allem die Anforderungen an die Hitzebeständigkeit des Systems bzw. ein ausgeklügeltes Wärmemanagement – basierend auf bewährter Thermoanalyse – sowie die Redundanz der Bauteile.

Wie ein komplettes Systemkonzept vom Entwurf über Prototyping und Serienfertigung bis hin zum Post-Manufacturing idealerweise aussehen kann, beschreibt eine insgesamt dreiteilige Artikelserie, wobei der zweite und dritte Beitrag zeitnah in kommenden Elektronik-Ausgaben erscheinen werden.

Durchdachtes Systemkonzept ist gefragt

Unabhängig davon, ob das Design und die Entwicklung der Steuereinheit in der eigenen Firma oder durch einen verlässlichen Partner gemacht wird, muss erst einmal das Konzept sauber durchdacht und schriftlich niedergelegt werden. Welche Funktion muss die Steuereinheit erfüllen, welche Schnittstellen sind zu bedienen, welche Anforderungen gibt es bezüglich Zuverlässigkeit des Systems, wie oft kann das System gewartet werden, steht es in einem kontrollierten Umfeld mit der Möglichkeit, jederzeit einen Service-Techniker dorthin zu schicken, der das System warten und Bauteile bei Bedarf austauschen kann, oder steht das System irgendwo weit entfernt vom nächsten Service-Punkt? Und selbst wenn es schnell erreichbar wäre: Besteht die Möglichkeit, jederzeit darauf zuzugreifen, oder gibt es feste jährliche Wartungszeiten, die genau eingehalten werden müssen?

Hier ist bereits erkennbar, dass es nicht nur auf eine saubere technische Implementierung einer Lösung ankommt, sondern dass man auch das Service-Konzept nicht außer Acht lassen sollte. Es ist immer noch eine der großen Herausforderungen in der Industrie, dass diejenigen, die ein System designen und implementieren, einen ganz anderen Blickwinkel (und teilweise einen deutlich kurzfristigeren) auf eine Lösung haben als diejenigen, die nachher sicherstellen müssen, dass die Steuereinheit, die ja auch nur das Subsystem einer Applikation ist, möglichst reibungslos – zum Teil 20 Jahre und mehr – in einer kontrollierten oder auch rauen Industrieumgebung funktionieren muss. Und das sind nur die technischen Herausforderungen: Das Ganze muss auch kommerziell effektiv umgesetzt werden, also bei steigendem Kostendruck und möglichst ohne notwendige kostenintensive Redesigns.

Es zeigt aber auch schon gut, dass mehrere, teilweise in einem gesunden Widerstreit stehende Faktoren (und Personenkreise) für ein möglichst einfach zu fertigendes, langzeitverfügbares und kommerziell attraktives Produkt zu beachten sind. Und hier kommt der Faktor Mensch dazu: Eine zentrale Rolle kommt dem Projektmanager mit technischem und kommerziellem Verständnis zu, der die entsprechenden Funktionen in einem Team aussteuert und für die effektive Umsetzung verantwortlich zeichnet. Natürlich geht so etwas auch über Telefon und Videokonferenzen, aber die Realität hat gezeigt, dass es angesichts der unterschiedlichen Perspektiven sehr hilfreich ist, wenn – wie im Falle der Heitec AG am neu eröffneten Kompetenzzentrum – ein Team aus Projektmanager, Entwicklung, Fertigung und Gehäusetechnik sowie auch Einkauf sehr eng zusammenarbeiten kann. Ein solches Projektteam, parallel unterstützt durch einen sauberen, stringenten Prozess, ist eine gute Kombination, um Projekte in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden schnell, effektiv und kostenoptimiert umzusetzen (Bild 1).