Fakultät für Verkehrs- und Maschinensysteme (Fakultät V)
Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb
Fachgebiet Industrielle Informationstechnik
Prof. Dr.-Ing. R. Stark
Entwicklung und Management digitaler
Produktentstehungsprozesse (EMP)
1. Vorlesung:
Einordnung digitaler Produktentstehungsprozesse
(PEP) in die unternehmensweite Prozesslandschaft
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Gliederung
► Vorwort
Einleitung
Begriffsklärung: „Management von Entwicklungsprozessen“ oder „Managementprozesse“?
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Organisatorisches
Ausblick
2
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Die multidisziplinäre Disziplin der Industriellen Informationstechnik
Vorwort
3
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
MaschinenbauVirtuelle Produktentstehung
(CAD, CAM, CAE, CAID, CAP,
PDM, DLM, VR, AR, …)
Natur-
gesetze
Modell-
bildung
Zahlen
Rechen-
gesetze
Numerik
Algo-
rithmen
Sprachen
Rechner
Daten-
banken
Daten-
technik
Netz-
technik
Kon-
struktion
Berech-
nung
Ferti-
gungs-
vorbe-
reitungRegelung
Automa-
tisierung
Produk-
tionMechanik
Dynamik
Logistik
Kosten
Betriebs-
(Volks-)
wirt-
schaft
Gesetze
Stan-
dards
Mechanik
Statik
Physik Mathe-
matik
Infor-
matik
Elektrotechnik Bauingenieur-
wesen und
Architektur
Wirt-
schafts-
inge-
nieur-
wesen
Wirtschaft und
Politik
Steigender Anteil
Grundlagen für die Nutzung der Industriellen Informationstechnik
Vorwort
4
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Vorwort
Definition der Industriellen Informationstechnik
► Die Industrielle Informationstechnik ist eine multidisziplinäre Disziplin und
bezeichnet die Anwendungen von Methoden der Informatik zur Lösung
ingenieurwissenschaftlicher Problemstellungen in der industriellen Konstruktion,
Fertigung und Montage sowie zur Erfassung von Prozessen entlang der gesamten
virtuellen Produktentstehung in der Industrie.
Fachgebiet Industrielle Informationstechnik an der TU Berlin
► Das Fachgebiet der Industriellen Informationstechnik an der TU Berlin ist
eingebettet in der Fakultät für Verkehrs- und Maschinensysteme sowie im Institut
für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb.
► Das Fachgebiet Industrielle Informationstechnik an der TU Berlin beschäftigt sich
mit der Weiterentwicklung der digitalen Lösungen zur Verbesserung und
Erweiterung der Ingenieurtätigkeiten im gesamten Ablauf der virtuellen
Produktentstehung von der Produktidee und -planung, der Produktentwicklung bis
zur Planung und Anlaufabsicherung der Produktion.
Definition und Fachgebiet an der TU Berlin
5
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Industrielle Informationstechnik
Einführung in die Informationstechnik für Ingenieure
Grundlagen und Anwendungen der Industriellen Informationstechnik
Technologien der Virtuellen Produktentstehung
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Informationstechnische Prozesse für den digitalen Fabrikbetrieb
Virtuelles Entwickeln in der industriellen Praxis
(Virtual Engineering in Industry)
Überblick der Lehrveranstaltungen des Fachgebietes
Vorwort
6
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Vorwort
Studium des Maschinenbaus an der Ruhr-Universität
Bochum
Integriertes einjähriges Studium an der Texas A&M
University, USA, im Bereich Mechanical Engineering
Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für
Konstruktionstechnik / CAD an der Technischen Fakultät
der Universität des Saarlandes
System-Ingenieur Karosserieentwicklung der Ford Werke in
Köln
(Senior) Technischer Spezialist CAD, Produktmodellierung
und Product Information Management in Ford Europa
Technischer Leiter / Europäischer Manager "Virtuelle
Produktentstehung & Methoden“ in der Ford Motor
Company
Leiter des Fachgebiets Industrielle Informationstechnik an
der Technischen Universität (TU) Berlin sowie Direktor des
Geschäftsfeldes Virtuelle Produktentstehung des
Fraunhofer Instituts für Produktionsanlagen und
Konstruktionstechnik (IPK) in Berlin
Technische
Universität
Berlin
Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark
7
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Vorwort
Termine der Lehrveranstaltung EMP
1. Einordnung digitaler PEP in die unternehmensweite Prozesslandschaft
2. Herausforderungen digitaler PEP
3. Produktdefinition, -varianten und -stücklisten
4. Datenmanagement / Datenaustausch
5. Virtuelle Produktabsicherung (1/2)
6. Virtuelle Produktabsicherung (2/2)
7. Prozessmanagement - Einführung
8. Planung der technischen Abläufe / Zusammenhänge der Kernprozesse
9. Deterministische Abläufe und kreative, dynamische Abläufe
10. Informationstechnische Hilfsmittel zur Beschreibung von Prozessen und Abläufen
11. Business Process Management (BPM) Systeme
12. PLM Lösungen
13. Freigabe und Change Management
14. Simulation/Erprobung neuer oder verbesserter digitaler Produktentstehungsprozesse
15. Gastvorlesung: Dr. Griess: Engineering Transformation
16. Ausgewählte Präsentationen aus dem Fachgebiet
8
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Gliederung
Vorwort
► Einleitung
Begriffsklärung: „Management von Entwicklungsprozessen“ oder „Managementprozesse“?
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Organisatorisches
Ausblick
9
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Einleitung
Digitalisierung des Produktentstehungsprozesses
Felix Wankel an seinem Zeichenbrett mit
einer Konstruktionszeichnung. 1954 erfand
er den Wankel-Motor.
(Quelle: G. Mauricio)
CAD-Arbeitsplatz: Dreidimensionale
Modellierung mit digitalen Werkzeugen.
(Quelle: ksi metall)
Damals Heute
Reproduzierbarkeit
Effizienz
Flexibilität (Änderungen)
Automatisierung
3D-Asichten
10
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Einleitung
Beispiel für einen digitalen Produktentstehungsprozess
Styling
• Ideengenerierung und Erzeugung von Lösungsvarianten für das Autodesign
• 3D-Visualisierung z.B. durch VR-Sketching oder Virtual Clay Modelling
• Vergleich und Auswahl eines Designs
Konstruktion
• 3D-Gestaltung von Einzelteilen wie z.B. einer Kurbelwelle mit CAD-Tools
• Zusammenfügen der Einzelteile zu Baugruppen
• Erstellung von Stücklisten
Absicherung & Freigabe
• CAE-Analyse: Berechnung und Auslegung von Bauteilen, z.B. Überprüfung, ob eine Welle dauerfest ist
• Kollisionsanalyse von Bauteilen
• Ein- und Ausbauunter-suchungen
• Baubarkeits-prüfungen
Testen
• Durchführung von Strömungs-simulationen an einem DMU (Digital Mock-Up)
• FEM (Finite Elemente Methode) zur Belastungsanalyse
• Crash-Tests
• Ergonomie-untersuchungen
Produktions-planung
• Planung und Simulation des Fertigungs-prozesses
• Auswahl der Maschinen
• Reihenfolge der Fertigungsschritte
• Parallelisierungvon Arbeitsschritten
• Prozess-optimierung
11
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Begleitprozesse
VertriebMarketing Beschaffung/Einkauf
Reales
Produkt
Realer Produktlebenslauf
Informationsfluss
NutzungEntsorgung
& Recycling
Hersteller Kunden
Produktherstellung
operativeProduktion
Iterationen
Produktentstehungsprozess aus Sicht des Produktlebenszyklus
Der Produktlebenszyklus setzt sich aus den Hauptprozessphasen der
Produktentstehung (Planung, Entwicklung, Arbeitsvorbereitung), der
Produktherstellung (operative Produktion) und des
realen Produktlebenslauf (Nutzung und Entsorgung/Recycling) zusammen.
Hauptprozessphasen werden durch Begleitprozesse, wie Marketing,
Beschaffung/Einkauf und Vertrieb, ergänzt
Einleitung
PlanungEntwicklung
(Konstruktion& Erprobung)
Arbeits-vorbereitung
Produktentstehung
12
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Einleitung
Entwicklung und Optimierung von Produktentstehungsprozessen (1/2)
Der Erfolg eines Unternehmens wird maßgeblich durch die Leistungsfähigkeit
seiner Produktentwicklung bestimmt
Globale Märkte und individualisierte Kundenanforderungen führen zu einem
verschärften Wettbewerb
Konzeption und Umsetzung dieser Maßnahmen erfolgen im Spannungsfeld
zwischen Organisation, Methoden, Technologien, Wissen/Kompetenz und
Motivation
Behandlung von Problemstellungen sowohl im industriellen Umfeld als auch im
theoretisch-wissenschaftlichen Bereich
Dadurch werden Optimierungsmaßnahmen des
Produktentwicklungsprozesses erforderlich
13
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Einleitung
Entwicklung und Optimierung von Produktentstehungsprozessen (2/2)
Durch immer schnellere Entwicklungszyklen nehmen Unterstützungsmaßnahmen
der Produktentwicklung eine herausragende Stellung ein
Ziel: Optimierung hinsichtlich Zeit, Kosten, Innovationsfähigkeit und
Ergebnisqualität
Optimale Ergebnisse zielen dabei auf integrierte Prozessketten und können nur
durch eine ganzheitliche Betrachtung des umschriebenen Spannungsfelds erreicht
werden
Handlungsschwerpunkte
Umgestaltung der Ablauforganisation
Entwicklung und Einführung von Methoden zur Unterstützung der
Produktentwicklung
Konzeption, Einführung und Optimierung von informationstechnischen
Anwendungen
14
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Gliederung
Vorwort
Einleitung
► Begriffsklärung: „Management von Entwicklungsprozessen“ oder „Managementprozesse“?
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Organisatorisches
Ausblick
15
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Grundsätzlich Unterscheidung
Begriffsklärung
Entwicklungsprozess Managementprozess
• Konstruktion von technischen Produkten
• Der Entwicklungsprozess folgt meist einer
Methodik
• Z.B. iterativer Durchlauf der Schritte (nach
VDI 2221):
• Aufgabenklärung
• Konzipieren
• Entwerfen
• Ausarbeiten
• Beispiel für konkreten Prozess: Entwicklung
eines Flugzeugs von der ersten Idee bis
zum fertigen Produkt
• Steuerung von Geschäftsprozessen
• Beispiele für Managementprozesse:
• Entwicklung von Visionen und einer
Unternehmensstrategie
• Bestimmung von Unternehmenszielen
• Personalführung
• Qualitätsmanagement
• Projektmanagement
• Risikomanagement
• Finanzmanagement
• Beispiel für konkreten Prozess:
Entscheidung für oder gegen den Bau
eines Flugzeuges aufgrund von
wirtschaftlichen und strategischen
Gesichtspunkten
16
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Quelle: nach VDI 2206
Systematisierung Test
Integration
Umsetzung
EntwurfEntwurf
Umsetzung
Integration
Test
mit Rechnerunterstützung
V-Modell als Anleitung für Entwicklungsprozesse
Ursprünglich 1986 vom Bundesverteidigungsministerium entwickelt, um
Softwareentwicklung zu standardisieren und finanziell zu kontrollieren
Mittlerweile auch in anderen Domänen häufig genutzt (Ingenieurwesen etc.)
Begriffsklärung
17
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Begriffsklärung
Evolution des Entwicklungsprozesses
18
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Begriffsklärung
Management von Entwicklungsprozessen
Produktentstehungsprozess
(Quelle: www.innovations-wissen.de)
Was soll wie erreicht werden?
Messkriterien festlegen, Ziele messbar
machen
Ist das Projektziel erreichbar?
Ist das Ziel unter den gegebenen
Umständen und mit den vorhandenen
Ressourcen realisierbar?
Zeitrahmen festlegen, Meilensteine
festlegen
Eindeutige Zuordnung von Personen zu
den Projektrollen (Leiter, Controller,
Auftraggeber, Assistent etc.)
Klare Aufgaben-, Verantwortungs- und
Kompetenzabgrenzungen zwischen allen
Beteiligten
Vereinbarung eines projektbezogenen
Informationssystems
19
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Beispiel für Managementprozess: Projekt-Review
Begriffsklärung
Ende
einer
Projekt-
phase
Verein-
barung
eines
Review-
Termins
Vorberei-
tung
einer
Projekt-
präsen-
tation
Ent-
schei-
dung
über das
Projekt
(go/
no go)
Diskus-
sion der
Projekt-
erfahr-
ungen
Ab-
schätz-
ung der
Auswir-
kungen
auf
andere
Projekte
Kommu-
nikation
der
Auswir-
kungen
an
Projekt-
leiter
Zielsetzung:
• Reflexion der Projektarbeit
• Überprüfung des Projekts auf realistische Annahmen
Ergebnis des Prozesses:
• Eine Erfahrungsdokumentation liegt vor
• Die Auswirkungen der Veränderungen im Einzelprojekt auf das
Projektportfolio sind klar
Quelle: Entwurf nach Patzak / Rattay
20
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Begriffsklärung
Managementprozess
Grundlegende Praktiken eines Managementprozesses:
Identifizierung der notwendigen Aktivitäten und Aufgaben
Überprüfung der Angemessenheit der beabsichtigten Vorgehensweise
Planung und Beschaffung der notwendigen Ressourcen und Infrastruktur
Vollständige Durchführung der notwendigen Arbeiten
Überwachung des Fortschritts der Arbeiten
Prüfung der Arbeitsprodukte der Arbeitsschritte und Bewertung der Ergebnisse
Einleitung von Korrekturen bei Abweichungen
Überprüfung des Endergebnisses
Definition:
„Die Planung, Gestaltung und der Betrieb von Geschäftsmodellen erfolgt im
Rahmen von Managementprozessen. Ein Managementprozess umfasst die
regelmäßig durchlaufene Folge von Aktionen von der Entwicklung von
Handlungsalternativen über die Auswahl von einer Handlungsalternative bis zu
ihrer Umsetzung. Managementprozesse laufen in jedem Unternehmen ab.“
Quelle: Fraunhofer IPK, Unternehmensmanagement
21
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Begriffsklärung
Die vier Phasen eines Managementprozesses
1. Plan (Planen):
Diagnose der
Ausgangslage
Planung der Maßnahmen
Entscheidung über die
Soll-Informationskultur
Entscheidung, ob Aspekte
der Ist-Kultur belassen,
verbessert oder
umfassend verändert
werden müssen (Gap-
Analyse)
Auswahl von Zielgruppen
und geeigneten
Instrumenten
2. Do (Tun):
Umsetzung der
Maßnahmen
Durchgehende
Unterstützung durch das
Management und das
Hinzuziehen von
Fachspezialisten
3. Check (Überprüfen):
Kontrolle der Maßnahmen
Überwachung der
Maßnahmendurchführung
Evaluation der erreichten
Ziele durch Vergleichen
des Ausgangs- und des
Ist-Zustandes
4. Act (Agieren, Verbessern):
Verbesserung der
Maßnahmen und Prozesse
Lernen aus den gemachten
Erfahrungen
kurzfristige korrektive
Maßnahmen
Verbesserung der
eingesetzten Methoden und
Instrumente
Erkenntnisse fließen in den
nächsten Zyklus ein
PDCA-Zyklus: Iterativer Problem-
Lösungsprozess, der
ursprünglich im Qualitätswesen
eingesetzt wurde.
(Quelle: securitymanager.de)
22
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Gliederung
Vorwort
Einleitung
Begriffsklärung: „Management von Entwicklungsprozessen“ oder „Managementprozesse“?
► Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Organisatorisches
Ausblick
23
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Betrachtung des prinzipiellen Produktentstehungsprozesses
Planung: Definition der Anforderungen, Kreativmethoden zur Lösungsfindung,
Lösungsauswahlmethoden, …
Konstruktion: Modellierung eines Volumenkörpers, Materialauswahl, Auslegung der
Abmaße anhand von Berechnungen, Festlegung von Toleranzen, …
Erprobung: Aufbau von realen und virtuellen Prototypen zur Durchführung von
Prüfverfahren (Belastungstests, Funktionstests, …)
Arbeitsvorbereitung: Planung des gesamten Fertigungs- und Montagesystems
Forschung/ Marketing AbwicklungDistribution/
GebrauchErprobungPlanung Konstruktion
Arbeits-
vorbereitungHerstellung
Produktentstehung
Produktentwicklung
Produktmarkt
Produktentsorgung
Konstruktion
Produktion
24
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Beispiel 1: Gestaltung, Auslegung, Berechnung, Simulation
Quelle: Prof. Lindemann, TU München
CAD-Modellierung
FEM
Simulation
Mechanisches Modell
26
Quelle: Prof. Ovtcharova
Quelle: UGS
Quelle: National Crash Analysis Center
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Beispiel 2: Virtuelle/Digitale Design Reviews
Definition:
Ein Design Review ist eine dokumentierte, umfassende und systematische
Untersuchung eines Designs. Ziel ist es, dessen Fähigkeit zu beurteilen, die
Qualitätsforderung zu erfüllen, potenzielle Probleme zu identifizieren und die
Entwicklung von Lösungen hierfür niederzulegen. Ein Design-Review kann in
einem beliebigen Stadium des Design-Prozesses durchgeführt werden.
Quelle: DIN EN ISO 8402
Untersuchung eines Auto-Designs im VR Cube
Beispielhafter Ablauf:
Ein Design-Artefakt wird meist im Vorfeld an die
Teilnehmer verteilt
Das Review Team setzt sich aus Vertretern von
betroffenen Abteilungen (z.B. QM, Entwicklung, Vertrieb,
Produktion, Fertigungsplanung) zusammen
Die Entwickler präsentieren beim Review ihren Entwurf
Kritiker (Revier) schlagen Änderungen oder
Verbesserungen vor
Während des Reviews werden unterschiedliche Daten und
statistische Werte gesammelt, um den Prozess später
einer Analyse unterziehen zu können
32
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Beispiel 3: Virtuelle Prototypen als Entscheidungshilfe für das
Management
Quelle: Adam Opel GmbH
In regelmäßigen Abständen wird das
Management über den Projektfortschritt
informiert
Virtuelle Prototypen ermöglichen es dem
Management, frühzeitig wichtige
Entscheidungen zu treffen und somit den
Produktentwicklungsprozess positiv zu
beeinflussen
Relevante Informationen betreffen:
Design
Wirtschaftlichkeit
Funktionalität
Technische Daten
Mögliche Probleme
Fortschritt des Projekts und Zeitbedarf
Vergleich mit Konkurrenzprodukten
…
27
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Beispiel 4: Systems Engineering
Disziplinenübergreifendes
System-Engineering
Quelle: IBM / MDT Vision
Komplexe Produkte erfordern das Zusammenspiel vieler
Systeme, Baugruppen und Einzelteile
Produkt- und Produktionssysteme erfordern zunehmend
die Intelligenz von Elektronik und eingebetteter Software,
um die gewünschten Funktionen überhaupt bereitstellen
zu können
Die verlässliche Produktionsfreigabe erfordert den
Nachweis der digitalen Absicherung aller Systeme
zueinander
(Verträglichkeit von Platzbedarf, Funktion, Eigenschaften,
Fertigbarkeit und Montierbarkeit)
Die „Verträglichkeit“ der einzelnen Teilsysteme zueinander
wird zum führenden Zielparameter
Der Wegfall der zahlreichen Konvertierungsprozesse, des
Aufbereitens und Wiederherstellens von Daten und des
Verschickens großer Datenpakete setzt Ressourcen frei.
Systems Engineering harmonisiert die Schnittstellen zwischen
allen Disziplinen, Phasen und Unternehmensebenen.
28
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Beispiel 5: Collaborative Engineering (Meetings in virtueller Umgebung)
Groupware
Telekooperation
CAD-
Collaboration
Viewing-
Collaboration
• Kalender, Aufgaben,
Kontakte, Nachrichten,
Datenablage, File-
Sharing-Systeme,
Versionskontrollsysteme,
Dokumenten- &
Workflowmanagement
• keine Modellmodifikation
• Whiteboard-Konferenzen,
Videokonferenzen,
Application Sharing
• Telekonferenzen mit
gemeinsamen Betrachten
von Dokumenten
• kein CAD wegen des
Bedarfs hoher
Bandbreiten
Funktionalität der Werkzeuge
Ko
mp
lexit
ät
de
r A
ufg
ab
en
ste
llu
ng
• 2D/3D Visualisierung,
verteiltes DMU und
Design Reviews
• Gemeinsames
Betrachten der Modelle
ohne Änderungs-
möglichkeiten
• Gemeinsames Nutzen
eines CAD-Systems oder
einer Collaboration-
Plattform mit voller 3D-
Funktionalität
• Gesamter
Funktionsumfang des
CAD-Systems bzw. DMU
mit Änderungs-
möglichkeiten
Asynchrone Werkzeuge
Synchrone Werkzeuge
Übersicht der
Kommunikationswerkzeuge
29
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Beispiel 6: Prozessmodellierung zur Prozessgestaltung und -optimierung
Planung / Optimierung
Überwachung /Steuerung
Prozessmodellierung
Prozessmanagement
Ist-TermineIst-MengeIst-Qualität
Maßnahmen
Subprozess 1
Prozess
Subprozess .. Subprozess n
Subprozess .. Subprozess ..
ZieltermineZielmengeZielqualität
30
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Beispiel 7: Fertigungsprozessplanung
Fertigungsart?
Einzelfertigung
Serienfertigung
Sortenfertigung
Massenfertigung
Fertigungsablauf?
Lagerfertigung
Auftragsfertigung
Programmfertigung
Konzeption von
Produktionsplanungs- und
-steuerungssystemen (PPS-
Systeme)?
Push-Prinzip
Pull-Prinzip
(Zweibehältersystem,
Mehrbehältersystem,
Kanban)
Ablaufprinzip?
Werkstattfertigung
Fließfertigung
Gruppenfertigung
Baustellenfertigung
31
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Beispiel 8: Fabrikbetriebsplanung
Robotersimulation
Materialflusssimulation
Ergonomie-
simulation
Quelle: Opel
Alle relevanten Daten, Informationen
der Produktionsplanung werden digital
beginnend in der Strategiephase bis
zur Anlaufphase in einem Gesamt-
Modell mit steigendem Reifegrad
bereitgestellt.
Bereitstellung von (teilw. integrierten)
IT-Systemen zur Entwicklung eines
digitalen Fabrikmodells
Integration und Vernetzung aller
relevanten Schnittstellen (Logistik,
Fabrikplanung, etc.) und Disziplinen
(z.B. Entwicklung) durch digitale
Prozessunterstützung (z.B. Workflow-
Unterstützung, digitales Fabrikmodell)
Aufbau von Umgebungen für virtuelle
Teams (z.B. CSCW, Shared
Application Support, verteilte Prozesse
und Workflows)
32
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
CAS Computer-Aided Styling
CAD Computer-Aided Design
CAE Computer-Aided Engineering
CAM Computer-Aided Manufacturing
AM Anforderungsmanagement
PDM Product Data Management
PLM Product Lifecycle Management
PIM Supply Chain Management
EB e-Business
ERP Enterprise Resource Planning
SE Simultaneous Enginerring
EAI Enterprise Application Integration
ENTWICKLUNGVERKAUF UND
NUTZUNG
PRODUKTION
MISMIS
CAD/CAE/VISCAD/CAE/VIS
CAD/CAMCAD/CAMPIMPIM
CAS/VISCAS/VIS
PLM
ERPERP
CISCISEB
ERP
SE
CAS / AM
CAD / CAE
CAD / CAMSCM
PDM/PLM
EAI
Beispiel 9: Lifecycle-Datenmanagement
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
33
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Domänenübergreifende Entwicklung
Entwicklungs-
werkzeuge
Produkt, System,
Modul
FEM
MKS CASEECAD
DRCPCB-Layout
HiL RUP IDE
SiL
CAD
DMU Tool-SuiteE-Simulation
Fertigung,
Montage
RE/RM
Domänenwissen
Informations-
management
PLM-Applikationsebene
PE-Prozessebene
Service
Multidisziplinäres PDM
Kollaborationswerkzeuge
IT-Infrastrukturebene (SOA, Grid, WEB-Services, …)
SoftwareElektronikMechanikInterdisziplinäres Entwickeln
34
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Gliederung
Vorwort
Einleitung
Begriffsklärung: „Management von Entwicklungsprozessen“ oder „Managementprozesse“?
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
► Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Organisatorisches
Ausblick
35
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Unterscheidung zwischen Geschäfts- und
Produktentstehungsprozessen
Quelle: Fraunhofer IPK, Unternehmensmanagement
Geschäftsprozesse sind
...Ketten von Unternehmensaktivitäten und ihren netzartigen
Zusammenhängen
...Arbeits-, Informations- und Entscheidungsprozesse
...Beschreibungen für das Zusammenwirken von Menschen, Betriebsmitteln,
Material, Methoden und Informationen
...eine Menge von Aktivitäten zur Erbringung eines Ergebnisses, das von den
Kunden des Unternehmens von Nutzen ist. Ein Geschäftsprozess kann dabei
funktionsübergreifend sein.
Produktentstehungsprozess:
Folge von Aktivitäten, die zur Entwicklung eines Produktes von der ersten Idee
bis zur Freigabe für die Fertigung notwendig sind.
36
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Elemente des Produktentstehungsprozesses
Quelle: Kind/Heimann
Produktentstehungsprozess
AktivitätenI I I
Tätigkeitsstruktur
Methoden
Wissen
InformationenProduktdaten
IT-Ressourcenund Infrastruktur
Human
Resources
Andere
Ressourcen
Kunde
Märkte
Zulieferer
Fabrik
37
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Vorgang der Prozessmodellierung
Modellierung von Prozessketten
Modellierung von Produktentstehungsprozessen
Modellierung von Prozessbausteinen
Änderungsprozess
DatenablageDatenerzeugung
Berechnung/ Simulation
• Allgemeingültige
Detailebene
• Attributierung (Aktivitäten,
Ergebnistypen, Rollen, etc.)
• Verwendung der Prozess-
bausteine
• Ergänzung um spezifische
Prozessschritte
DMU-Aufbau
Freigabe
Methoden
.....
• Verbinden von Prozessketten
zu Prozessnetzen
• Abstimmen der Teilprozesse
durch Einfügen von
Synchronisationspunkten
spez. Prozessschritte
allg. Prozessbaustein
Teilprozess M
Teilprozess N
...........
Quelle: Heimann
38
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Anwendungen des Prozessmanagements
Komplexität der Dateninterpretation
Fu
nktio
nsum
fang
Optimierung
Visualisierung
•Projektdarstellung (Gantt)
•Workflow
• Referenzprozessbeschreibung
•Prozessdarstellung (SADT, ERP, ...)
•Projektcontrolling
•Informationsmanagement
Datensammlung•Prozessdatenmodell
•Prozessoptimierung
•Ressourcenmanagement
Überwachung,Steuerung
Planung
Quelle: Heimann
39
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagements
Darstellungsvarianten von Produktentstehungsprozessen
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00
task approval
task analysis
crit. areas
coordination
work princip.
materials
geometry
weight det.
cost determ.
b.o.m.
kinematics
tryout
dynamics
failure anal.
evaluation
release
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
700000 900000 1100000 1300000Gantt-Diagramme-
ProzessorientierteVerteilung vonEntwicklungszeit, -kosten etc.
Prozessanimation
AufgabenorientierteVerteilung von Zeit, Kosten etc.
Quelle: Raupach, Biantoro
40
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Gliederung
Vorwort
Einleitung
Begriffsklärung: „Management von Entwicklungsprozessen“ oder „Managementprozesse“?
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagement
► Organisatorisches
Ausblick
41
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Termin und Ort von Vorlesung und Übung
Ort der Vorlesung
Die Vorlesung findet im kleinen Hörsaal (PTZ 001) statt.
Anmeldung zur Veranstaltung
Die Anmeldung erfolgt über die Internetseite des ISIS-Portals. (einen Link finden Sie auf der folgenden Seite)
Die Übungen sind mit den Übungen der Industriellen Informationstechnik zusammengelegt
Inhalt der Übung:
Im Rahmen einer ausgewählten Aufgabestellung soll in Kleingruppen ein Produkt von der Idee bis hin zu einem virtuellen Prototypen entwickelt werden
42
So finden Sie uns:Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb
Pascalstr. 8-9
10587 Berlin
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Betreuung und Unterlagen
Unterlagen zur Vorlesung► Folien der Vorlesung werden online zur Verfügung gestellt
► Mit der dritten Vorlesung stehen die Unterlagen jeweils montags (13 Uhr) in der Woche der Vorlesung bereit (Anmeldung im ISIS-System erforderlich)
► Registrieren Sie sich bitte auf der ISIS-Internetseite für die Vorlesung unter:
https://www.isis.tu-berlin.de/course/category.php?id=48
Übungsanmeldung► Melden Sie sich bitte außerdem auf der ISIS-Internetseite zur Übung Entwicklung und
Management digitaler Produktentwicklungsprozesse an, unter:
https://www.isis.tu-berlin.de/course/category.php?id=48
Sekretariat von Prof. Dr.-Ing. R. Stark► Frau Behring
- Raum: 504
- Telefon: (030) 314-25416
- E-Mail: [email protected]
► Hörer- und Übungsscheine, Prüfungstermine
Ansprechpartner Übungen► Herr Dipl.-Ing. Kai Lindow
- Raum: 572
- Telefon: (030) 39006-212
- E-Mail: [email protected]
43
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Gliederung
Vorwort
Einleitung
Begriffsklärung: „Management von Entwicklungsprozessen“ oder „Managementprozesse“?
Digitale Tätigkeiten des Ingenieurs
Überblick über die Inhalte des Prozessmanagement
Organisatorisches
► Ausblick
44
Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse
Ausblick auf diese Lehrveranstaltung
• Iterative Arbeitsabläufe
• „Workflow“ & „Workload“
Management
• Quality Gates
• Deliverables & Progress
Management
Produktlebenszyklus
Engineering Netzwerk
Virtuelles Produkt• Kontextbezogener Entwurf
• Prototypbezogene
Konfiguration
• „High-end“ Visualisierung
• Validierung
• Feedback und Optimierung
Informations- und
Kommunikationstechnologien
• CAx
• PLM
• VR/AR
• Web-Portale
• Telekommunikationsdienste
Produktentstehungsprozess
Team Kollaboration
Erfahrungswissen
• Iterative Arbeitsabläufe
• „Workflow“ & „Workload“
Management
• Quality Gates
• Deliverables & Progress
Management
Produktlebenszyklus
Engineering Netzwerk
Virtuelles Produkt• Kontextbezogener Entwurf
• Prototypbezogene
Konfiguration
• „High-end“ Visualisierung
• Validierung
• Feedback und Optimierung
Informations- und
Kommunikationstechnologien
• CAx
• PLM
• VR/AR
• Web-Portale
• Telekommunikationsdienste
Produktentstehungsprozess
Team Kollaboration
Erfahrungswissen
Quelle: Prof. Ovtcharova, Universität Karlsruhe (TH)
Entwickler
Lieferanten
Hersteller
Kunden
45