Auswirkungsanalysen in der Produktentwicklung

Die gesamte Wertschöpfung im Blick

Viele Produkte sind in verschiedenen Materialien und unterschiedlichen Modellen erhältlich. Das macht jedoch Änderungen im Konstruktions- und Produktionsprozess notwendig und erhöht die Fehleranfälligkeit. Ein neues Forschungsprojekt soll dem entgegenwirken.

Prof. Dr.-Ing. Iris Gräßler, Inhaberin des Lehrstuhls für Produktentstehung am Heinz Nixdorf Institut ( Uni Paderborn)

Die Variantenvielfalt wächst: Viele Produkte gibt es heute nicht nur in verschiedenen Farben oder Materialien, sondern auch in unterschiedlichen Modellen. Jedes modifizierte Detail bedeutet Änderungen im Konstruktions- und Produktionsprozess aller beteiligten Partnerinnen und Partner. Bei der Entwicklung von komplexen Produkten wird das sogenannte Engineering Change Management (ECM), also Prozesse, um Änderungen an Produkten kontrolliert und dokumentiert vorzunehmen, zunehmend zeitraubend und fehleranfällig. Unvollständige oder verteilte Daten- und Wissensbasen, Medienbrüche in den Informationsflüssen, mangelnde Einbindung der Lieferanten und hohe Kosten für das Variantenmanagement können den Prozess erheblich erschweren. Im Verbundprojekt „ImPaKT“ (IKT-befähigte modellbasierte Auswirkungsanalyse in der Produktentwicklung) arbeiten die Konsortialpartnerinnen und -partner deshalb an einer Lösung, die eine effiziente Auswirkungsanalyse von Änderungen dank einer ganzheitlichen Daten- und Wissensbasis ermöglicht und gleichzeitig Produktbaukästen durch funktionsorientierte Auswirkungsanalysen besser beherrschbar macht.

Da Änderungen an Produkten weitreichende Auswirkungen auf die Qualität, Kosten oder auch Liefertermine haben können, sei es wichtig, solche Änderungen systematisch zu planen und abzustimmen:

„‚ImPaKT‘ betrachtet bei der Auswirkungsanalyse die gesamte Wertschöpfungskette einschließlich der Kundinnen und Kunden sowie der Zuliefernden. Das ist ein Alleinstellungsmerkmal des Projekts“, betont Prof. Dr.-Ing. Iris Gräßler, Inhaberin des Lehrstuhls für Produktentstehung am Heinz Nixdorf Institut und Leiterin des Konsortialprojekts.

Die Forschungserkenntnisse sollen direkt für die industrielle Praxis nutzbar gemacht werden, erklärt Projektmanager Christian Oleff. „Dank des breitgefächerten Verbunds von Anwendungspartnern und der leistungsstarken IT-Systempartner sind wir in der Lage, branchenübergreifende Lösungen für den Entwicklungsalltag in der industriellen Praxis zu entwickeln“, beschreibt der Mitarbeiter in der Fachgruppe Produktentstehung am Heinz Nixdorf Institut.

Eines der Projektziele ist der Aufbau eines idealtypischen Modells, einer sogenannten Referenzarchitektur, für eine durchgängig modellbasierte Systementwicklung. Durch die Integration von zum Beispiel mechanischen, elektronischen und softwaretechnischen Komponenten in einem Produkt sind interdisziplinäre Entwicklungsprozesse erforderlich. Die Projektteilnehmenden wollen deshalb einen gemeinsamen Parameterraum für Änderungen schaffen: Dafür sollen aus verschiedenen Disziplinen stammende Modelle in den bestehenden Datentöpfen – beispielsweise aus der Entwicklung mechanischer, elektrotechnischer und softwaretechnischer Systemelemente – verknüpft werden. Auf Basis dieser Integrationsplattform sollen mit den Mitteln des Model-based Systems Engineerings (MBSE), also der Produktentwicklung auf Basis von Modellen, und unter Nutzung von Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) Methoden für eine ganzheitliche Auswirkungsanalyse entwickelt und implementiert werden. Ein weiteres Ziel ist es,  Standards zur Einbindung der Auswirkungsanalyse in das Prozessmanagement und die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit einzuführen. „MBSE ist ein mächtiger Lösungsansatz für die kollaborative Produktentstehung, den wir für unterschiedliche Branchen und Unternehmenstypen verfügbar machen wollen“, erklärt Gräßler.

An ihrem Lehrstuhl für Produktentstehung arbeitet Verbundkoordinatorin Prof. Dr.-Ing. Gräßler an einer konkreten Beurteilung von Änderungsauswirkungen auf Basis eines Systemmodells und deren Anwendung. Vorrangige Aufgabe der Industriepartnerinnen und -partner wird es sein, die Tauglichkeit der Projektergebnisse an drei Fallbeispielen aus der Praxis zu validieren: einem komplexen Raupenlaufwerk für Landmaschinen, einer intelligenten Auswuchtmaschine und einem Präzisions-Werkzeug für den Spritzguss von Steckdosendeckeln für E-Fahrzeuge. „Bei allen Fallbeispielen geht es um die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit auf Basis eines ganzheitlichen Systemmodells und die Auswirkungsanalyse von Änderungen“, so Gräßler. Auf Grundlage der „ImPaKT“-Referenzarchitektur wollen die Software-Partnerinnen und –Partner dann einen Demonstrator implementieren, der die Informationen verknüpft und deren Auswertung ermöglicht.

 

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