Concurrent Engineering in der praktischen Anwendung

Verfasst von: Mark Taber
  • 4/9/2021
  • Lesestoff : 5 min
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Um die Kultur der Zusammenarbeit zu fördern, die eine Grundlage für hoch engagierte und erfolgreiche Entwicklungsorganisationen bildet, setzen viele Hersteller auf Concurrent Engineering. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem Technologien eingesetzt werden, um Produktdaten automatisch mit global verteilten Teams zu verbinden und zu kommunizieren, die mehrere Entwicklungswerkzeuge verwenden.

Bestandteile des Concurrent Engineering

Während der Hauptzweck dieses Ansatzes darin besteht, das multidisziplinäre Team zeitnah zu nutzen, um die Produktentwicklung zu beschleunigen, liegt der Schlüssel in der Nutzung der Technologie zur Integration von Menschen und Prozessen. Auf diese Weise trägt das Concurrent Engineering dazu bei, dass Fertigungseinschränkungen frühzeitig im Konstruktionsprozess berücksichtigt werden, z. B. durch Design for Manufacturing (DfM), Design for Cost/DfP (DfC/DfP), Design for Assembly (DfA) und Design for Testability (DfT).

Durch diese Integration kann das Entwicklungsteam parallel mit anderen Beteiligten entwerfen und arbeiten und die Nachteile der sequenziellen Entwicklung überwinden. Während die Produktdesigner beispielsweise mit dem Entwurf des Produkts beginnen, kann das Vertriebsteam an der Nachrichtenübermittlung arbeiten und die Produkt-Support-Abteilung kann sich Gedanken über den After-Sale-Support machen. Ein weiteres Beispiel: Während die mechanischen Konstrukteure an der Einbindung der PCB (Printed Circuit Board) arbeiten, die vom Elektrotechnik-Team entwickelt wird, können die Software-Ingenieure beginnen, sich den Software-Code anzusehen.

Wie implementiert man Concurrent Engineering?

Wie bereits erwähnt, ist die Technologie der Dreh- und Angelpunkt im Concurrent Engineering. Genauer gesagt, Product Lifecycle Management (PLM)-Software. PLM vereint Entwicklung und Produktion, indem es eine gemeinsame Sicht auf gemeinsame Daten über einen digitalen Faden bereitstellt. Dieser Digital Thread verbindet die Fertigungsanforderungen mit Produkten, Prozessen und Ressourcen und macht sie leicht zugänglich und visualisierbar.

PLM-Software ermöglicht einen nahtlosen Fluss von präzisen Informationen in Echtzeit zwischen Entwicklung und Fertigung, sodass die Teams gleichzeitig arbeiten und qualitativ hochwertigere Produkte schneller auf den Markt bringen können. PLM ermöglicht eine automatisierte, nachvollziehbare und bidirektionale Übergabe von Konstruktionsdaten - einschließlich der zugehörigen anlagenspezifischen Dokumentation und Prozesse - an die Produktionssysteme. Dazu gehören Fertigungsstücklisten (MBOMs), Fertigungsprozessmanagement sowie Fertigungsoptimierung und -simulation (z. B. Ergonomie-, Roboter-, Layout- und Prozessplanung). Durch die Integration mit Manufacturing Execution Systems (MES) und Enterprise Resource Planning (ERP) wird PLM zur maßgeblichen Datenquelle für die Produktinformation in der Fabrik. Mit anderen Worten: PLM ermöglicht die Anwendung von Concurrent Engineering.

PLM wird typischerweise schrittweise auf dem Weg zur "digitalen" Fabrik der Zukunft eingeführt:

Schritt 1: In diesem Schritt verwenden die Fertigungsingenieure in der Regel PLM- und CAD-Software, um aus der von der Konstruktion freigegebenen 3D-CAD-Struktur die Stückliste und Arbeitsanweisungen zu entwickeln. Auf diese Weise können sie die 3D-Daten als Grundlage für alle nachgelagerten Aktivitäten verwenden, was PLM zur wichtigsten Informationsquelle für alle Funktionsteams macht. Diese Informationen können dann bei der Durchführung von Simulationen als Input für die Prozesspläne und Arbeitsanweisungen (Fließband, Ergonomie, etc.) verwendet werden. Außerdem werden Änderungsmanagement-Prozesse entwickelt, um sicherzustellen, dass die Fabrik frühzeitig Zugriff darauf hat.

Schritt 2: Ziel dieses Schrittes ist es, den Fertigungsingenieuren die Möglichkeit zu geben, eindeutige Werkssichten von Produkten zu entwickeln, die für alle PLM-Benutzer sichtbar sind. Dazu gehören werksspezifische assoziative Prozesse, Ressourcenpläne und Arbeitsanweisungen.

Schritt 3: Dieser Schritt zielt auf eine zusätzliche Integration zwischen IT-Systemen (z. B. PLM und ERP) und Systemen der Betriebstechnik (OT) (z. B. SCADA), einschließlich vernetzter Maschinen und Werkzeuge als Teil des Industrial Internet of Things (IIoT). Hier könnte ein Hersteller beispielsweise Augmented Reality (AR) für Arbeitsanweisungen nutzen.

Was sind Anwendungen von Concurrent Engineering?

Lassen Sie uns alle potenziellen Anwendungen des Concurrent Engineering mit PLM erkunden.

Stücklistentransformation mit Nachverfolgbarkeit

Mit Funktionen zur Stücklistenverwaltung und -transformation erstellen und verwalten Produktentwickler ein teilzentriertes digitales Produkt, das in jedem Schritt des Produktlebenszyklus genutzt werden kann. Das bedeutet, dass mechanische, Software- und elektronische Teile sowie zugehörige Artefakte in die Konstruktionsstückliste integriert werden können. Dadurch wird eine einzige Schnittstelle geschaffen, die die Zusammenarbeit zwischen den Teams ermöglicht, die sich auf domänenspezifische Systeme wie CAD, PLM und ERP verlassen. Darüber hinaus können die Rückverfolgbarkeit und die Assoziativität über werksspezifische MBOMs hinweg verbessert und der Stücklistenabgleich durch Nutzung der werksspezifischen MBOM-Assoziativität und eines einheitlichen Änderungsprozesses optimiert werden.

Prozessplanung

Im PLM erstellt und verwaltet die Fertigung Prozessbeschreibungen in einem robusten und änderungsempfindlichen Verzeichnis. Von der MBOM aus kann jeder anhand von Prozessplänen sehen, wie das Produkt zusammengesetzt wird. Gleichzeitig verkürzt PLM die Zeit bis zur Markteinführung drastisch, da die Entwickler in die Lage versetzt werden, frühere Entwürfe einfach wiederzuverwenden. Die Fertigungsleistung wird mit konfigurations- bzw. anlagenspezifischen Prozessplänen, die mehrere Sequenzen von Vorgängen enthalten, nahtlos.

Die Unterstützung des Änderungsworkflows stellt sicher, dass die Fabrik weiß, dass eine Änderung bevorsteht - und zwar frühzeitig - und kann sie einplanen oder einen anderen Ansatz vorschlagen. Gleichzeitig ermöglicht die Unterstützung eines Qualitätsworkflows zurück zu den Konstruktions- und Fertigungsplanern eine wichtige Ursachenanalyse.

Ressourcen-Management

PLM hilft bei der effizienteren Nutzung von Fertigungsressourcen, die in der Fertigung für die Produktion, Wartung, Inspektion oder Reparatur von Teilen benötigt werden. Bei diesen Ressourcen kann es sich um physische (Arbeitsplätze, Werkzeuge, Prozessmaterialien) oder personelle Fähigkeiten handeln, die normalerweise mit Kosten-, Zeit- und/oder technischen Einschränkungen verbunden sind.

CAD in der Fertigung

Heutzutage ist es für Ingenieure unerlässlich, schnell verschiedene Designalternativen und die Fertigungsprozesse zu bewerten, die die Wettbewerbsfähigkeit und Schnelligkeit bieten, die erforderlich sind, um neue Projekte zu gewinnen. Mit den richtigen CAD-Lösungen können Hersteller die Entwicklung innovativer Produkte unter Verwendung der modernsten und effizientesten Fertigungstechnologien unterstützen. Sie können das Produkt und die Produktion im Kontext der realen Bedingungen verbessern.

Die Unterstützung von generativem Design, Echtzeitsimulation, Mehrkörperdesign und additiver Fertigung - um nur einige Beispiele zu nennen - ermöglicht es, Produkte effizient vom Konzept zum digitalen Prototyp zu bringen.

Digitale Simulation und Zeitoptimierung

Auf einer hohen Ebene bietet PLM ein integriertes Konfigurations-/Änderungsmanagement für Simulationsartefakte (d. h. Simulationsmodelle, -ergebnisse und -berichte) und stellt die Beziehung zwischen Produkten, Prozessen und Ressourcen her. Die simulationsgetriebenen Designfunktionen unterstützen generatives Design und Echtzeitsimulation. Letztere ermöglicht ein ständiges Feedback zu Designentscheidungen. Darüber hinaus wird die Simulation auf Analystenebene unterstützt, sodass alle Ingenieure die endgültige Validierung des Designs vor der Produktion vornehmen können.

Arbeitsanweisungen für die Montage

Ein zentrales Verzeichnis und die Konstruktionsumgebung für die Verwaltung von Fertigungsdaten in PLM versorgen die Mitarbeiter an der Fertigungslinie mit relevanten, aktuellen Montagearbeitsanweisungen. Mithilfe dieser Software kann die Konstruktion die erforderlichen Prozesse definieren und die Materialien, Werkzeuge, Fähigkeiten, Teile/Baugruppen und Maschinen angeben, die für die Ausführung der Arbeit erforderlich sind. Mit der richtigen CAD-Software kann die Entwicklung sogar benutzerdefinierte 3D-Illustrationen und Animationen aus vorhandenen CAD-Assets erstellen, die dann zum zentralen Verzeichnis hinzugefügt werden können.

Mit den Informationen aus diesem Verzeichnis können Bediener und Endbenutzer-Techniker auf technische 2D- und 3D-Arbeitsanweisungen am Bildschirm oder über mobile Geräte, Tablets und AR-Headsets zugreifen. Interaktive, animierte Arbeitsanweisungen können proaktiv zu Beginn von Montagevorgängen bereitgestellt werden oder dem Endbenutzer bei Bedarf zur Verfügung gestellt werden, um ihn bei der Erledigung einer Aufgabe zu unterstützen. Und mit einer Software, die Informationen direkt aus dem PLM bezieht, haben die Mitarbeiter an der Fertigungslinie immer die genauesten, aktuellsten und relevantesten Arbeitsanweisungen für die Teile oder Baugruppen, an denen sie arbeiten, zur Verfügung, was dazu beiträgt, menschliche Fehler zu reduzieren und Ausschuss und Nacharbeit zu minimieren.

Ein Beispiel für Concurrent Engineering in der Automobilindustrie

Unternehmen aller Branchen nutzen PLM für verschiedene Anwendungen des Concurrent Engineering. Volvo zum Beispiel nutzt PLM-Software als Rückgrat für einen industrialisierten Digital Thread, der die teamübergreifende Effizienz verbessert und die Markteinführung beschleunigt. Dies ist besonders wichtig für Volvo, da die Konfigurationsvariationen und die Komplexität in seinem Produktkatalog zunehmen. Insbesondere wird PLM eingesetzt, um einen freien Informationsfluss zwischen Entwicklung und Fertigung zu ermöglichen und sicherzustellen, dass Konstruktionsänderungen schnell und effizient an die Fertigung weitergegeben werden.

PLM ermöglicht einen schnellen, genauen und nachvollziehbaren Arbeitsablauf für die Produktentwicklung, während die Zeit bis zur Markteinführung verkürzt, die Kosten gesenkt und die Qualität verbessert werden. Dies hilft dabei, das Design von Komponenten zu verbessern und sie schnell in die Produktion zu bringen.

 

PLM für die technische Entwicklung

Erstellen und Erweitern des Digital Threads

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  • PLM

Der Autor

Mark Taber Mark Taber ist Vice President of Marketing.

In seiner derzeitigen Funktion leitet Mark Taber die Einführung der Digital Engineering Transformation, die Unternehmen in die Lage versetzt, von den grundlegenden Veränderungen bei Produkten, dem Internet der Dinge, zu profitieren. Dieser Weg soll Ihnen helfen, diesen Mehrwert durch die Einführung neuer Technologien und technischer Verfahren nutzen zu können.

Mark verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in den Bereichen Prozessautomatisierung, Anwendungsintegration, Cyber-Sicherheit und Entwicklung. Vor PTC war Mark CEO von Active Endpoints (übernommen von Informatica), einem Unternehmen für Prozessautomatisierung. Mark ist Absolvent der Wharton School und lebt derzeit in Raleigh, North Carolina.