Produktentwicklung

Individualisierte, genau dem Kundenwunsch entsprechende Produkte sind gefragter denn je. Eine Aussage, die auch auf den Automobilmarkt und vor allem auf Fahrzeuge der Oberklasse zutrifft. Durch ein großes Angebot individueller Pakete der Hersteller kann fast jeder Wunsch erfüllt werden. Betrachtet man diese Entwicklung aus Sicht der Disposition eines Unternehmens, stellt man fest, dass das größte Problem die Handhabung der teilweise nahezu ins Unendliche gehenden Variantenvielfalt darstellt. Ein Ansatz zur Verringerung bzw. zur vollständigen Vermeidung dieser Komplexität durch den Einsatz eines speziellen, vom eigentlichen Produktmodell weitestgehend entkoppelten Produktkonfigurators soll in diesem Beitrag aufgezeigt werden.

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.

Steigende Kundenanforderungen an eine Individualisierung der Fahrzeuge sowie eine abnehmende kundenspezifische Markenaffinität bei der Auswahl von Neufahrzeugen verursachen einen erhöhten Wettbewerbsdruck im automobilen Umfeld. Dabei müssen Produktinnovationen und technologische Fortschritte unter höchster Belastung der Projektorganisation in immer kürzerer Zeit in die Produkte integriert werden. Der Abstimmungs- und Koordinationsaufwand im zunehmend zergliederten Innovationsnetzwerk zwischen Hersteller und Entwicklungs-/Systempartnern steigt durch den Termindruck und die vertikale Verlagerung der Verantwortung dramatisch an und stellt das automobile Umfeld vor immer neue Herausforderungen.

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.