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Die technologische Entwicklung von CAD

Was ist Onshape?

Onshape ist das erste CAD System, welches durch die Nutzung der Cloud, Web und Mobiltechnologien die heutige Arbeitsweise von Konstrukteuren revolutioniert und unterstützt. Damit steht Onshape an der Spitze einer Evolution des CAD, die bereits seit 60 Jahren im Gange ist.

Der Grundstein von CAD wurde vor mehr als 60 Jahren gelegt – Was soll sich hier noch ändern?

Das Bild zeigt wie Produkte in den 50ern mit Zeichenbrett, Papier und Stift entwickelt wurden.

 

Die Geschichte des CAD im Schnelldurchlauf

Der Alltag der Konstrukteure in den 50er Jahren sah so aus, dass sie am Zeichenbrett mit Stift und Papier zu Gange waren. In mühsamer Handarbeit wurden sprichwörtlich „Zeichnungen“ am Reissbrett erstellt. Änderungen an Bauteilen konnten nur mit unvorstellbar großem Aufwand durchgeführt werden. Das Überschreiben von Speichermedien von Computern war diesem Prozess nicht nur in der Konstruktion überlegen, und so begann der Siegeszug der Computertechnologie auch in der Konstruktion.

Kapitel 1: Grossrechner

Wie der Name Computer Aided Design vermuten lässt, ist die Entwicklung von CAD eng an die Entwicklung des Computers gekoppelt. Die ersten Computer waren Grossrechner in Firmen, die sehr viel Platz verbrauchten, teuer waren und nur von echten Experten bedient werden konnten. Dementsprechend waren die ersten CAD Systeme hauseigene Software, die nur Konzerne für sich selbst erstellen konnten. (Beispielsweise entwickelte das Unternehmen Ford als eines der ersten sein eigenes CAD/CAM System.)

Der erste große Schritt vom Zeichenbrett zum Computer fand etwa in den 70er Jahren statt. CAD Software konnte sich in dieser Zeit erstmals in der Breite durchsetzen, weil es halbwegs universelle Software gab. Somit war CAD nicht mehr nur den Unternehmen mit großem Programmier-Know-how vorbehalten, sondern der vorgefertigte Code konnte auf den Grossrechnern von mehreren Unternehmen verwendet werden.

Kapitel 2: Unix Workstations

Der Nachteil bei Großrechnern bestand jedoch weiterhin: Sie waren extrem teuer und brauchten extrem viel Platz. Als Workstations (vornehmlich mit dem Unix Betriebssystem) technologisch genug Leistung aufbringen konnten, um CAD halbwegs performant betreiben zu können, begann der nächste Entwicklungsschritt des CAD. In den 80ern und 90ern entstanden Arbeitsplätze für Konstrukteure, die mit Unix Workstations ausgestattet waren. Die Unternehmen stellten dabei fest, dass ein Konstrukteur vor einem 15 Zoll Röhrenbildschirm effizienter und schneller arbeiten konnte, als sein Kollegen an einem 2 x 1 Meter großen Reissbrett.

Kapitel 3: Personal Computer

Die Entwicklung der Computertechnologie schritt weiter voran und als Personal Computer Anfang der 90er erstmals leistungsfähig genug waren, konnten auch hierfür CAD Systeme programmiert werden. Der Vorteil war, dass die Hardware und Software für jeden Konstrukteur immer besser, günstiger und somit auch in der breiten Masse einsetzbar wurde. Damit wurde CAD zum Industriestandard.

Kapitel 4: Die Cloud

Im Laufe der Zeit verschob man also die Arbeit des Konstrukteurs vom Zeichenbrett – an dem er unglaublich lange brauchte, um zu zeichnen und Änderungen durchzuführen – hin zum Computer, an dem er schnell und ohne viel Aufwand große Baugruppen erstellen konnte. Die Produktivität und Effizienz wurde dabei kontinuierlich verbessert.

Softwarehersteller waren den Großteil der 90er und 2000er darauf fokussiert, die CAD Software mit weiteren Funktionen zu ergänzen. Die bestehenden Systeme wurden schneller und performanter und somit immer weiter zu verbessert. Seit den 2010ern arbeiten Firmen daran, den nächsten Schritt in der technologischen Entwicklung zu gehen: Hinter dem Cloud Ansatz von Onshape steckt – die Nutzung der Cloud und Webtechnologie; besser bekannt als das Internet.

Warum hält das Internet nun auch Einzug in die Welt des CAD?

Wie auch beim Zeichenbrett, den Grossrechnern und Workstations gibt es bei den CAD Systemen für Personal Computer Nachteile:

  1. Die Software muss installiert werden
  2. Dateien werden durch Kopien geteilt

Bevor ein Konstrukteur die CAD Software nutzen kann, muss sie auf der Workstation oder dem PC installiert werden. Dies dauert in der Praxis mehrere Stunden und ist nicht nur für CAD, sondern auch PDM Systeme erforderlich. Zusätzlich müssen Server für die Lizenzverwaltung aufgesetzt werden, Netzwerke müssen eingerichtet werden, Treiber und Viewer müssen installiert werden, und so weiter.

Der Installationsprozess ist jedes Mal notwendig, wenn neue Mitarbeiter dem Unternehmen beitreten, oder wenn eine Version 2019 der Software nicht mehr mit der neuen 2020er kompatibel ist.

Die hohen Kosten beim Aufsetzen und Betreiben der Software wird den heutigen Strukturen nicht mehr gerecht, wo Konstrukteuren in mehreren Niederlassungen oder auf der ganzen Welt tätig sind und Teams flexibeler und agiler arbeiten müssen.

Nun zum zweiten wesentlichen Problem: Dateien werden durch Kopien geteilt.

Die Arbeitsabläufe in Konstruktionsabteilungen sehen momentan so aus, dass Dateien lokal erstellt werden. Damit die Informationen mit Kollegen, Zulieferern oder Kunden geteilt werden können, müssen E-Mail, Dateiablage-Systeme, Datenmanagement Systeme oder Sharing Dienste beansprucht werden. Doch sobald es Kopien von Daten gibt, kommen meist Fragen auf:

  • Wo ist jetzt die aktuellste Version der Datei?
  • Überschreibe ich deine Änderungen, wenn ich an der Version arbeite? Überschreibst du meine Änderungen?
  • Wer fügt uns am Ende des Projektes alle Versionen zusammen?

Diese Fragen behindern die Kreativität von Konstrukteuren, sie verlangsamen die Prozesse im Unternehmen und sorgen für einen sequentiellen Arbeitsablauf.

Die Lösung dieser Probleme lautet nicht, dass man Cloud-Speicher an das CAD System anbindet. Das wäre so, als würde man dem Konstrukteur aus den 50ern sagen, er bekomme jetzt einen Roboter an die Seite, der seine Zeichnungen einsammelt – die Zeichnung soll aber weiterhin von Hand erstellt werden.

Die Gründer von Onshape, darunter Jon Hirschtick, haben sich zum Ziel gesetzt, diese Probleme zu beheben. Der Lösungsansatz, den Onshape verfolgt ist radikal, mutig aber konsequent zu Ende gedacht: Das gesamte CAD System wandert in die Cloud.

Dieser Ansatz war vor 10 Jahren noch undenkbar, aber heute ist er Realität und einer der großen Schritte in der Entwicklung des CAD. Durch die Nutzung des Internets besitzt Onshape einen konzeptionelle Unterschied zu anderen CAD Systemen: Onshape ist datenbankbasiert. Konkret bedeutet dies, dass alle Daten und Werkzeuge an einem Ort in der Cloud liegen.

Es gibt keine Installationen, keine Kopien, keine Abstürze und nur eine „Single-Source-of-Truth“.

 

Das Bild steht für Optimierung, Restrukturierung, Innovation.

 

Was sind die Vorteile der Entwicklungsplattform?

Da Entwicklung nicht nur um ihrer selbst Willen vollzogen wird, bietet Onshape viele Vorteile, die es bei lokal installierten CAD Systemen nicht gibt. Im Wesentlichen lassen sich die grössten Vorteile in vier Punkten zusammenfassen:

  • Skalierbarkeit
  • Sicherheit
  • Wirtschaftlichkeit
  • Zuverlässigkeit

(1) Der erste von vier wesentlichen Vorteilen ist die Skalierbarkeit

Mit dem Wachstum von Unternehmen entsteht auch der Bedarf, die neuen Mitarbeiter mit Softwarelösungen auszustatten. Ein CAD System aus der Cloud muss nicht installiert werden. Somit erfolgt die Bereitstellung der Nutzer innerhalb von Minuten, egal auf welchem Kontinent. In der Praxis ist ein neuer Mitarbeiter in zwei Minuten arbeitsfähig!

Das gilt nicht nur für neue Mitarbeiter. Stellen Sie sich vor, dass Sie ein Bauteil von einem Zulieferer beziehen möchten. Dazu senden Sie in einem ersten Schritt die Daten an mehrere Zulieferer, um Preisabschätzungen einzuholen. In der Praxis tritt schon die erste Hürde auf, da Zulieferer mit verschiedenen CAD Systemen arbeiten. Der gängige Weg wäre es, jedem Zulieferer über E-Mail eine Step-Datei zukommen zu lassen – in der allerdings alle Informationen verloren gehen. Mit Onshape hingegen kann der Zugriff innerhalb von Sekunden auf das Bauteil ermöglicht werden.
Nehmen wir an, für eine erste Preisabschätzung genügt es, dem Zulieferer „Nur Ansehen“ Rechte zu erteilen. Wenn die Angebote eingegangen sind und Sie sich für einen Zulieferer entschieden haben, dann können Sie sofort allen übrigen Zulieferern den Zugriff auf das Teil entziehen – und bei Bedarf die Rechte für denjenigen, für den Sie sich entschieden haben ausweiten. Das alles geht innerhalb von Sekunden und ohne, dass die Zulieferer eine Lizenz kaufen* oder installieren müssen.

Neben der Installation stellt die Skalierung der Rechenleistung einen weiteren Vorteil dar. In Abhängigkeit der Nachfrage können beliebig Ressourcen zu- oder abgeschaltet werden. All dies liegt in der Verantwortung des Cloudbetreibers und wird automatisch und unbemerkt erledigt. Somit muss sich aus dem eigenen Unternehmen niemand um die Verwaltung und Wartung der eigenen Server, Netzwerke und Speicher zu kümmern.

(2) Der zweite Vorteil ist die Sicherheit

An der Stelle kommt häufig die Gegenfrage: Wie sollen meine Daten sicher sein, wenn sie nicht bei mir vor Ort liegen?

Genau die gleiche Logik befolgen beispielsweise die größten Geheimdienste und Regierungseinrichtungen. In das Hauptquartier der NSA kommt man nur, wenn die Türe vom Wachpersonal geöffnet wird. Im Gebäude selbst sind keine Handys, keine Kameras und keine Transportmedien wie z.B. USB Sticks erlaubt. Man wird ständig mit Kameras gefilmt, aus jedem beliebigen Winkel. Trotzdem hat Edward Snowden es geschafft, diese Sicherheitsmaßnahmen zu umgehen.

Vermutlich wird eine Wikileaks Affäre nicht bei kleinen und mittelständischen Unternehmen vorkommen, jedoch sind diese u.a. von Cyberangriffen bedroht. An der Stelle wird jedoch klar, dass Amazon – über dessen Cloud-Angebot Onshape gehostet wird – weitaus mächtigere und bessere Werkzeuge besitzt, um Unternehmensdaten vor Hackerangriffen zu schützen, als es ein mittelständisches Unternehmen es jemals könnte.

Neben Hackerangriffen ist das Teilen von Daten mit z.B. Zulieferern ein enormes Risko, wenn dabei E-Mail zum Einsatz kommen. Konstruktionsdaten die per E-Mail an einen Zulieferer geschickt werden, sind weg. Über diese Daten wurde jegliche Kontrolle verloren.

Dem gegenüber steht das Beispiel von eben, in dem wir einen Zulieferer auswählen wollten. Hier ruhen die Daten immer im Serverzentrum – es gibt keine Kopien.

Dementsprechend können mit diesem Modell die Zugriffsrechte auch jederzeit wieder entzogen werden. Die Datei liegt nach wie vor im Hoheitsbereich des Unternehmens. Der Zulieferer hatte zu keinem Zeitpunkt ein Exemplar der Daten.

(3) Der dritte Vorteil eines CAD Systems aus der Cloud ist die Wirtschaftlichkeit

Lokal installierte Systeme weisen in erster Linie die Lizenzkosten aus. Doch der wesentlich grössere Teil der Kosten entfällt auf die Hardware, die Administration, den Betrieb der notwendigen IT Infrastruktur und die Lizenzverwaltung sowie regelmäßige Updates und Wartungsarbeiten. Da Onshape ein gehostetes System ist, entfallen hier die indirekten Kosten komplett. Es genügen Workstations mit weniger Leistung. Die Wartung und den Betrieb übernimmt Amazon und die Administration ist deutlich vereinfacht. Das System muss ja nicht mal installiert werden.

Die Total Cost of Ownership ist also bei gehosteten Lösungen wesentlich geringer, als bei lokal installierten Systemen. Weitere Infos zu den Kosten finden Sie in unseren Webinaren.

(4) Der vierte Vorteil von Cloud CAD Systemen ist die Zuverlässigkeit

Die Zuverlässigkeit (oder Ausfallsicherheit) der Cloud wird oft als Bedenken geäußert. Hintergrund ist, dass ein Ausfall dazu führen könnte, dass wichtige Software und Dienste nicht verfügbar sind. Wenn diese wichtigen Dienste offline wären, dann wäre der Geschäftsbetrieb nicht aufrecht zu erhalten.

Im Gegensatz zu lokal installierter Software, die abstürzen kann und dabei Dateien verliert oder beschädigt, sind Cloud-Plattformen so gebaut, dass sie Systemausfällen standhalten. Der Schlüssel bei Onshape heißt Redundanz. Gleichartig aufgebaute Server – auf denen ebenfalls Onshape läuft – sind in einer Warteschlange aufgereiht. Wenn eine Instanz von Onshape abstürzt, dann übernimmt eine andere sofort. Für die Benutzer bedeutet das, dass nie wieder Daten verloren gehen. Keine Absturzmeldung, kein Bluescreen, und kein Nachkonstruieren von Daten, die beschädigt wurden. In den meisten Fällen wird der Benutzer nicht einmal bemerken, dass die Instanz gewechselt wurde.

Ein Cloud-natives System wird also niemals geplante Unterbrechungen oder Ausfälle haben. Darüber hinaus werden bei Onshape alle drei Wochen automatisch Software Updates ohne Beteiligung der IT-Abteilung durchgeführt.

Das Bild zeigt einen Ingenieur, der mit seinem PC Bauteile mit Onshape konstruiert.

Kurz zusammengefasst ist Onshape also ein CAD System,

  • das nicht installiert werden muss und somit sehr gut skalierbar ist
  • das Konstruktionsdaten sehr gut schützt, auch wenn diese mit anderen geteilt werden
  • das ein transparentes Kostenmodell aus Anwendersicht bietet
  • und das nie abstürzt und ganz nebenbei vollkommen automatisch immer auf der aktuellsten Version ist

 

Nach 60 Jahren Entwicklung des CAD ist Onshape der Vorreiter, was die technologische Innovation angeht. Mit Hilfe des Internets werden einzigartige Vorteile an Unternehmen und Konstrukteure geliefert. Kein anderes CAD System kann auf solch einzigartige Funktionen zurückgreifen, um die heutige Arbeitsweise von Konstrukteuren zu revolutionieren und zu unterstützen.

Wenn Sie sich selbst ein Bild von Onshape machen wollen, dann vereinbaren Sie einen Termin zu einer technischen Demonstration. In Zuge dessen können wir Ihnen auch einen Testzugang ermöglichen.

 

*Die Pakete Standard und Professional ermöglichen eine Zusammenarbeit als „Nur Ansehen“, ohne dass eine zusätzliche Lizenz gekauft werden muss.

Onshape wird in Deutschland von PTC-Partner INNEO Solutions vertrieben. INNEO Solutions steht seit über 35 Jahren für marktführende Lösungen in der Computer unterstützten Produktentwicklung CAD/PLM.

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