Eversheim / Schuh Integrierte Produkt- und Prozessgestaltung

1. Auflage 2006
ISBN: 978-3-540-26946-5
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 299 Seiten

Reihe: Computer Science and Engineering (German Language)

In dem Buch werden aktuelle Modelle und Methoden im Bereich 'Integrierte Produkt- und Prozessgestaltung' dargestellt. Die 'Integrierte Produkt- und Prozessentwicklung' ist eine interdisziplinäre Aufgabe verschiedener Disziplinen, wie Marketing, Produktentwicklung, Produktion und Arbeitswissenschaften. Ein effektiver und effizienter Produktentstehungsprozess ist nur über die Abstimmung und Integration der disziplinenspezifischen Einzelmethoden sicherzustellen. Betrachtet wird daher neben der methodischen Unterstützung einzelner Aktivitäten auch die Methodenvernetzung über den Gesamtprozess der Produktentstehung. Neben der Methodenintegration liegt eine wesentliche Herausforderung im Datenmanagement von Produktentwicklungsprojekten. Hierbei werden die Aspekte des Product Life Cycle Management betrachtet.

 Professor Dr.-Ing. Dr.h.c. Dipl.-Wirt.Ing. Walter Eversheim ist seit 1973 Inhaber des Lehrstuhls für Produktionssystematik der RWTH Aachen und Direktor des Laboratoriums für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre. Leiter der Abteilung Planung und Organisation des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie (IPT), Aachen; ständiger Gastprofessor und Direktoriumsmitglied des Instituts für Technologiemanagement der Hochschule St. Gallen, Direktor des Forschungsinstituts für Rationalisierung, seit 1992 Honorarprofessor der Tianjin-Universtität, China. 1992 verlieh ihm die Universität Trondheim die Ehrendoktorwürde. Seit 1983 ist Prof. Eversheim Senatsbeauftragter für Technologietransfer der RWTH-Aachen.
Prof. Dr. Günther Schuh studierte Maschinenbau und Betriebswirtschaftslehre an der RWTH Aachen. Er promovierte 1988 nach einer Assistentenzeit am WZL bei Prof. Evers-heim, wo er bis 1990 als Oberingenieur tätig war. Von 1990 an war er vollamtlicher Dozent für Fertigungswirtschaft und Industriebetriebslehre an der Universität St. Gallen (HSG). 1993 wurde er dort Professor für betriebswirtschaftliches Produktionsmanagement und zugleich Mitglied des Direktoriums am Institut für Technologiemanagement. Prof. Schuh folgte im September 2002 Prof. Eversheim auf dem Lehrstuhl für Produktionssystematik der RWTH Aachen und im Direktorium des WZL und des Fraunhofer IPT in Aachen nach. Prof. Schuh wurde 1991 die Otto-Kienzle-Gedenkmünze der Wissenschaftlichen Gesell-schaft für Produktionstechnik verliehen. Seine wissenschaftlichen Arbeiten wurden mehrfach im Rahmen des Technologiewettbewerbs Schweiz prämiert. Maßgebliche Me-thoden und Instrumente zum Komplexitätsmanagement, zur ressourcenorientierten Prozesskostenrechnung und zum partizipativen Change Management sowie das Konzept der Virtuellen Fabrik gehören zu seinen wichtigsten Forschungsergebnissen. Er ist Gründer und Hauptgesellschafter des Software- und Beratungsunternehmens GPS Komplexitätsmanagement AG in St. Gallen, Würselen und Atlanta.
Prof. Schuh ist Verwaltungsrat, Aufsichtsrat oder Beirat in verschiedenen Maschinenbau-unternehmen und Softwarehäusern.

Autoren/Hrsg.

Eversheim, Walter

Schuh, Günther

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;5
2;Inhalt;7
3;Autorenverzeichnis;11
4;Abkürzungsverzeichnis;17
5;1 Einleitung;19
5.1;1.1 Zielsetzung des Buches;19
5.2;1.2 Sonderforschungsbereich 361 “Modelle und Methoden zur integrierten Produkt- und Prozessgestaltung“;21
5.3;Literatur;21
6;2 Integrierte Produkt- und Prozessgestaltung;23
6.1;2.1 Produktentwicklung;23
6.2;2.2 Simultaneous Engineering;26
6.3;2.3 Befähigung zur integrierten Produkt- und Prozessgestaltung;27
6.4;2.4 Rahmenkonzept einer integrierten Produkt- und Prozessgestaltung;29
6.4.1;2.4.1 Organisation und Informationsmanagement;29
6.4.2;2.4.2 Integrierte Produktdefinition und Technologieplanung;31
6.4.3;2.4.3 Integrierte Produkt- und Produktionsprozessgestaltung;33
6.5;2.5 Modelle und Methoden;34
6.6;Literatur;37
7;3 Organisation und Informationsmanagement;39
7.1;3.1 Management integrierter Produktentstehungen;39
7.1.1;3.1.1 Methoden zum Management von Entwicklungsprojekten;40
7.1.2;3.1.2 Darstellung der entwickelten Methoden;45
7.1.3;3.1.3 Applikationsmöglichkeiten;65
7.1.4;Literatur;69
7.2;3.2 Datenmanagement im Entwicklungsprozess;72
7.2.1;3.2.1 Methoden zur Datenmodellierung und Kommunikationsinfrastruktur;73
7.2.2;3.2.2 Methoden zum integrierten Produkt- und Prozessdatenmodell und Produktdatenmanagementsystem;76
7.2.3;3.2.3 Applikationsmöglichkeiten;88
7.2.4;Literatur;90
8;4 Integrierte Produktdefinition und Technologieplanung;93
8.1;4.1 Frühinformationssysteme;93
8.1.1;4.1.1 Konzept für strategische Frühinformationssysteme;95
8.1.2;4.1.2 PROFIS – ein Prozessmodell zum Betrieb eines Frühinformationssystems;98
8.1.3;4.1.3 Ergebnisse und offene Fragen;107
8.1.4;Literatur;109
8.2;4.2 Konzipierung markt- und kreislauforientierter Leistungsbündel;111
8.2.1;4.2.1 Die QFD-gestützte Konzeptfindungshilfe ProSerF;112
8.2.2;4.2.2 Beurteilung der Konzeptfindungshilfe ProSerF;130
8.2.3;Literatur;131
8.3;4.3 Integrative Qualitätsplanungssystematik;133
8.3.1;4.3.1 Präventive Qualitätsmanagement-Methoden;133
8.3.2;4.3.2 Integrative Qualitätsplanungssystematik;134
8.3.3;4.3.3 Applikationsmöglichkeiten;146
8.3.4;Literatur;148
8.4;4.4 Bereichsübergreifende Produktdefinition;150
8.4.1;4.4.1 Entwicklung hin zur simultanen Produktentwicklung;150
8.4.2;4.4.2 Methoden zur bereichsübergreifenden Produktdefinition;151
8.4.3;4.4.3 Bereichsübergreifende Produktdefinition mit Softwareagenten;154
8.4.4;Literatur;168
8.5;4.5 Parametrische Konstruktion;169
8.5.1;4.5.1 Methoden zur parametrischen Konstruktion und Restriktionsmanagement;169
8.5.2;4.5.2 Methode für ein integriertes Anforderungs- und Restriktionsmanagement;172
8.5.3;4.5.3 Methode für das Management der Abhängigkeiten in der parametrischen Konstruktion;177
8.5.4;4.5.4 Visualisierung der Abhängigkeiten und Änderungsanalyse;182
8.5.5;4.5.4 Applikationsmöglichkeiten;185
8.5.6;Literatur;186
8.6;4.6 Einsatzplanung von Fertigungstechnologien;188
8.6.1;4.6.1 Methoden zur Technologieeinsatzplanung;189
8.6.2;4.6.2 Methoden zur Technologieplanung;191
8.6.3;4.6.3 Referenzprozess für das Technologiemanagement;201
8.6.4;4.6.4 Applikationsmöglichkeiten;205
8.6.5;Literatur;205
9;5 Integrierte Produkt- und Produktionsprozessgestaltung;209
9.1;5.1 Konstruktionsbegleitende Prüfablauf- und Prüfmitteleinsatzplanung;209
9.1.1;5.1.1 Methode zur Modellierung der Prüfplanung;210
9.1.2;5.1.2 Methode zur Modellierung der Prozessabläufe;210
9.1.3;5.1.3 Methode zur Minimumkosten-Tolerierung;211
9.1.4;5.1.4 Effiziente Ausgestaltung der Prüfplanung;212
9.1.5;5.1.5 Die Toleranzkosten-Sensitivitätsanalyse (TKSA);212
9.1.6;5.1.6 Wissensbasiertes Prüfmittelmanagement-System (WiP);219
9.1.7;5.1.7 Applikationsmöglichkeiten;223
9.1.8;Literatur;224
9.2;5.2 Bewertung von Fertigungsfolgen;226
9.2.1;5.2.1 Methoden zur Bewertung von Fertigungsfolgen und zur Prozesszeitermittlung;227
9.2.2;5.2.2 Methodik zur Generierung und Bewertung von Fertigungsfolgen;228
9.2.3;5.2.3 Methoden zur Prozesszeitermittlung;233
9.2.4;5.2.4 Applikationsmöglichkeiten;239
9.2.5;Literatur;242
9.3;5.3 Funktionsbewertung und Prototypenfertigung;244
9.3.1;5.3.1 Materielle Prototypen in der Produktentwicklung;244
9.3.2;5.3.2 RP- & RT-Verfahrensauswahl;247
9.3.3;5.3.3 IT-Prototyp zur RP- und RT-Verfahrensauswahl;260
9.3.4;Literatur;261
9.4;5.4 Arbeits- und Betriebsorganisation in der frühzeitigen Produktionsgestaltung;263
9.4.1;5.4.1 Methoden zur Ablauf- und Strukturplanung;263
9.4.2;5.4.2 Methoden zur prospektiven Gestaltung und Bewertung von Produktionstätigkeiten;264
9.4.3;5.4.3 Integrierte Produkt- und Prozessgestaltung;265
9.4.4;5.4.4 Applikationsmöglichkeiten;278
9.4.5;Literatur;280
9.5;5.5 Frühzeitige Gestaltung der Fertigungsleittechnik;282
9.5.1;5.5.1 Einleitung;282
9.5.2;5.5.2 Methoden und Werkzeuge zur Erstellung von Fertigungsleitsoftware;284
9.5.3;5.5.3 Entwicklung agentenorientierter Fertigungsleitsysteme;288
9.5.4;5.5.4 Interaktive Entwicklung von Visualisierungssystemen;295
9.5.5;5.5.5 Zusammenfassung und Ausblick;296
9.5.6;Literatur;297
10;6 Trends;299
11;Sachverzeichnis;301

Leseproben

5.2 Bewertung von Fertigungsfolgen (S.208)

Aufgrund einer nach wie vor oftmals unzureichenden Abstimmung von Produktentwicklung und Produktherstellung treten immer wieder zeit- und kostenintensive Abläufe auf. Um dies zu vermeiden, ist im Sinne der integrierten Produkt- und Prozessgestaltung eine enge Verzahnung der Bereiche Produktgestaltung und Prozessgestaltung anzustreben.

Ein Hilfsmittel, um den Austausch zwischen den Bereichen Produkt- und Produktionsprozessgestaltung zu unterstützen, ist die Generierung und Bewertung von Fertigungsfolgen. Diese Methodik stellt das Bindeglied zwischen Konstruktion und Planung dar und ermöglicht durch den frühen Abgleich der Produktanforderungen mit den Möglichkeiten zur Herstellung eines Produkts die optimale Anpassung der Fertigung an eine Produktionsumgebung.

Darüber hinaus kann durch die frühe Bewertung und Optimierung von Fertigungsprozessen konstruktionsbegleitend die Auslegung der Prozesse und die Machbarkeit der Fertigung durch eine Kennwertberechnung unterstützt werden. Zur Generierung und Bewertung von Fertigungsfolgen sind Informationen aus der parametrischen Konstruktion und der Einsatzplanung von Fertigungstechnologien notwendig, welche zum einen die Produktmerkmale entlang der herzustellenden Features beschreiben und zum anderen mögliche Technologien zur Herstellung einzelner Bauteilfeatures definieren.

Dies kann bereits in einer frühen Phase der Konstruktion mit der reinen Betrachtung funktionaler Produktelemente beginnen und wird mit zunehmendem Planungsfortschritt um nichtfunktionale Produktelemente erweitert. Innerhalb der Generierung und Bewertung von Fertigungsfolgen werden die Fertigungstechnologien mit der realen Produktionsumgebung verknüpft und bezüglich ihrer Umsetzbarkeit auf speziellen Maschinen geprüft.

Die nach dieser Bewertung verfügbaren Maschinen werden entlang der herzustellenden Bauteilfeatures zu Fertigungsfolgen verknüpft und um Handhabungs-, Transport- und Lagermittel sowie Prüfschritte erweitert. Zur Bewertung dieser generierten Fertigungsfolgen wird nachfolgend eine multikriterielle Bewertung der Fertigungsfolgen durchgeführt, um eine Aussage über auftretende Zeiten, Kosten, Qualitäten sowie ökologische Aspekte zu bekommen.

In diesem Zusammenhang spielen sowohl die konstruktionsbegleitende Abschätzung der Fertigungszeiten in frühen Phasen der Produktentstehung als auch deren exakte Bestimmung und Optimierung unter Nutzung von Simulationstechniken in späteren Phasen eine wesentliche Rolle. Ergebnis der Bewertung ist ein Nutzwert für jede Fertigungsfolge, über den eine Rangfolge der Fertigungsalternativen ermittelt und die optimale Fertigungsfolge ausgewählt werden kann.

Die mit dieser Auswahl verknüpften Informationen können daraufhin wieder als Feedback zur Konstruktion gegeben werden, um eventuell Anpassungen am Produkt durchführen zu können. Zusätzlich können sie als Eingangsinformationen für die Funktionsbewertung und Prototypenfertigung oder zur frühzeitigen Planung der Arbeits- und Betriebsorganisation dienen.

5.2.1 Methoden zur Bewertung von Fertigungsfolgen und zur Prozesszeitermittlung

Die Analyse industriell angewandter Methoden und Hilfsmittel zur Unterstützung einer integrierten Produkt- und Prozessgestaltung zeigt, dass Methoden zur aufbau- und ablauf-technischen Unterstützung einer integrierten Produktentwicklung sowie Projektmanagementansätze bereits erfolgreich eingesetzt werden (Eversheim 1995).

CAD-Systeme zur Unterstützung der Produktgestaltung und Automatisierungseinrichtungen in der Fertigung weisen heute bereits eine hohe Funktionalität auf: CAD-Daten werden produktseitig mit hoher funktionaler Integration für die bereichs- und unternehmensübergreifende Dokumentation sowie zu Berechnungs- und Simulationszwecken genutzt (Chalmers 1999). Oftmals liegt eine direkte Kopplung von Produktdaten mit Steuerungsdaten von Einzelprozessen vor.

Die Datenverarbeitungssysteme zur Arbeitssteuerung und solche in der operativen Fertigung arbeiten effizient. Aufgrund von Schnittstellenproblemen bei der Integration von CAx-Lösungen und bedingt durch die Explosion der Produktdatenmenge bei zunehmend unternehmensübergreifenden Entwicklungsprojekten, werden ERP- und PDMSysteme häufig lediglich zur „bereichsübergreifenden Dokumentenverwaltung" eingesetzt (Wendenberg 1999, S. 14).

Auch andere rechnergestützte Hilfsmittel zur phasenübergreifenden Unterstützung von Prozessplanungsfunktionen können derzeit noch nicht mit der steigenden Komplexität von Produktentwicklungsprozessen Schritt halten (Kimura 1999).