Produktentwicklung

Innovationen sind besonders dann erfolgreich, wenn es bei der Entwicklung gelingt, Kundenanforderungen in geeigneter Weise zu berücksichtigen. In der Praxis lassen sich die Anforderungen der Kunden häufig eher vage formulieren. Die Übersetzung der Kundenanforderungen in Innovationseigenschaften ist vor allem dann anspruchsvoll, wenn ein System aus Dienstleistungen und materiellem Produkt zu betrachten ist, wie es in der Industrie inzwischen oftmals der Fall ist. Im Folgenden wird gezeigt, wie das Quality Function Deployment (QFD) bei der Entwicklung solcher gemischter Leistungsbündel angewendet werden kann. Das QFD ist bisher ein verbreitetes Hilfsmittel für die Entwicklung primär materieller Produkte. Durch eine Erweiterung führt es zu einer optimierten Abstimmung von Dienstleistungs- und Produktkomponenten in einem Product Service System (PSS).

Neuerungen im Bereich der Informationsverarbeitung und Computerhardware sind Voraussetzung und Antrieb für Effektivitätssteigerungen auch im Engineeringbereich. In den letzten Jahren entwickelte sich die Augmented Reality (AR). Diese Technologie bietet gerade im Bereich des Operating von Anlagen und Maschinen ein großes Potenzial. Darauf geht der Artikel im Folgenden ein und beschreibt ein mögliches Konzept der effizienten Informationsbereitstellung bei der Anlagenwartung. Weiterhin werden einige spezielle Probleme dargestellt, die sich mit dem Einsatz und der Gestaltung derartiger Systeme ergeben.

Der Engineering-Bereich gewinnt als Hauptquelle für Innovationen in produzierenden Unternehmen zunehmend an strategischer Bedeutung. Trotz fortschreitender Digitalisierung des Engineering finden die erforderlichen Management- und IT-Ansätze bei strategischen Top-Management-Entscheidungen in den meisten Fällen nur wenig Beachtung. Product Lifecycle Management (PLM) hat sich als ganzeinheitlicher Managementansatz im Digital Engineering etabliert, wird jedoch oft als Synonym für PDM missverstanden und an IT-Abteilungen weiter delegiert. Die Studie „Benefits of PLM“ zeigt den erreichten Nutzen und die erfolgreichsten Einführungsstrategien für PLM auf.

Strukturoptimierung auf Basis der Finite Elemente Methode ist ein Werkzeug zur Designfindung und -optimierung von Bauteilen innerhalb des Produktentwicklungsprozesses. Vorteile liegen in einer erheblichen Prozessbeschleunigung durch die Einsparung klassischer Optimierungsschleifen und in der Möglichkeit, Lösungen zu finden, die empirisch nicht erreichbar sind. Ein Nachteil der Methode lag in der Vergangenheit darin, dass die Algorithmen teilweise Entwürfe vorgeschlagen haben, die nicht oder nur mit inakzeptablem Aufwand herstellbar waren. Hieraus entstand die Motivation zur Entwicklung der im Folgenden vorgestellten Fertigungsrestriktionen für Strukturoptimierungswerkzeuge. Mittels dieser Restriktionen wird der Lösungsraum der Optimierung spezifisch für ein vorgegebenes Fertigungsverfahren eingeschränkt, sodass optimierte, herstellbare Entwürfe erstellt werden.

Die Zeiteinsparung und Steigerung der Innovationsfähigkeit in der Produktentstehung wird durch neue Methoden- und Technologieinnovationen des Virtual Engineering ermöglicht. Das Virtual Engineering Konzept beinhaltet einen ganzheitlichen Ansatz einer kooperativen, virtuellen und integrierten Produktentstehung. Dafür bedarf es einer spezifischen, anwendungsorientierten Konfiguration und Realisierung einer durchgängig integrierten Systemlandschaft. Darüber hinaus umfasst das Virtual Engineering die Anpassung und Entwicklung von Methoden und Werkzeugen für die Organisation in Produktentstehungsumgebungen.

Kürzere Entwicklungszeiten sind die bestimmenden Faktoren für die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen im produzierenden Gewerbe. Die notwendigen Ansätze zur Verbesserung industrieller Prozesse müssen sich an der Optimierung gesamter Produktlebenszyklen orientieren. Der daraus resultierende Management- und Organisationsansatz wird unter dem Begriff Product Lifecycle Management zusammengefasst. Die dafür notwendige Integration sämtlicher Daten entlang des Produktlebenszyklus kann nur mit semantischen Technologien erbracht werden. Darüber hinaus bringt der hier vorgestellte Ansatz auch genügend Intelligenz mit, um das Unternehmenswissen erfassen und den Mitarbeiter in seiner jeweiligen Arbeit entlasten zu können.

Kollaboratives Anlaufmanagement schafft für das Änderungs- und Störungsmanagement im Zuliefernetzwerk die notwendige Transparenz und definierte Strukturen in der Anlaufplanung und -steuerung. Der Serienanlauf mit Zulieferern im Netzwerk kann dadurch operativ vereinfacht werden. Die Nutzung des am Fraunhofer IML entwickelten Anlaufdemonstrators, einem Zusammenspiel der Simulation des Auftragsabwicklungsprozesses im Wertschöpfungsnetzwerk (Order-to-Delivery - OTD) und Workflowmanagementkonzepten mit Fokus auf dem Anlaufnetzwerk, macht die Komplexität im Serienanlauf plan- und steuerbar.

Die Individualisierung der Nachfrage hat in der betrieblichen Praxis zu einem enormen Anstieg der Produkt- und Prozesskomplexität geführt. Die Beherrschung der Komplexität ist daher ein zentraler Erfolgsfaktor für alle Unternehmen, insbesondere für die Automobilindustrie. Durch die ganzheitliche Modellierung von Produkten und Prozessen kann im integrierten Prozess- und Datenmodell (IPDM) das Unternehmensgeschehen auf Basis einer neuartigen Dokumentationsmethode, der so genannten Verbindungsdokumentation, vollständig abgebildet werden. Mithilfe des bewerteten Änderungsmanagements ist es dann möglich, das Modell im Hinblick auf seine Produkt- und Prozesskomplexität schrittweise und nutzenorientiert zu optimieren. Somit wird der operative Grundstein für ein umfassendes und prozessbegleitendes Komplexitätsmanagement gelegt.

Der reibungslose Produktneuanlauf ist heute eine grundlegende Voraussetzung für den Unternehmenserfolg. Die Abwicklung und Koordination dafür übernimmt das Anlaufmanagement. Das Fraunhofer IPA hat zusammen mit der Schnitzer Anlauf- und Projektmanagement GmbH ein Analyseinstrument »Potenzialcheck Produktneuanlauf« entwickelt, mit dem die Effizienz des Anlaufmanagements geprüft und Optimierungspotenziale auf Projekt- und Unternehmensebene identifiziert werden können. Darüber hinaus lassen sich verschiedene Anlaufprojekte bewerten und Best Practices ermitteln.

Die Auswahl von Methodik zur Unterstützung von Produktentstehungsprozessen ist aufgrund der Vielzahl von zur Verfügung stehenden Strategien, Methoden und Hilfsmitteln (SMH) recht schwierig. Gerade kleine und mittlere Unternehmen des Maschinenbaus mit oft nur wenig Personal im Bereich des Qualitätsmanagements und nur unzureichender Erfahrung bei der Einführung und Umsetzung von Methodik im Unternehmen scheitern oftmals schon bei der unternehmensspezifischen Auswahl. Hier ist ein Hilfsmittel erforderlich, das die Entscheider im Unternehmen unterstützt.