Managementerfahrungen mit der Integration neuer Technologien

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1 Managementerfahrungen mit der Integration neuer Technologien 1. Einleitung In der heutigen Zeit sind Entwicklungen mehr und mehr vom Einfluß des time to market geprägt. Neue Produkte müssen in immer kürzerer Zeit auf den Markt gebracht werden, um den Vorsprung vor dem Mitkonkurrenten zu bewahren. Um diesen Status beizubehalten ist die Einführung modernster Technologien unabdingbar. Auf einen neuen Innovationsschritt der eingesetzten Technologien zu verzichten oder einen Releasewechsel der eingesetzten Software zu verzichten bedeutet Rückschritt. Trotzdem muß bei aller Notwendigkeit des Einsatzes modernster Technologien darauf geachtet werden, daß zum einen nur diejenigen Technologien eingesetzt werden, die tatsächlich einen Vorsprung sichern, und zum anderen die modernsten Technologien auch unter wirtschaftlichen Maßstäben eingeführt werden. Hier stellen sich vermehrt die Fragen "Muß ich tatsächlich immer das letzte Software-Release einsetzen oder reichen auch größere Releasewechsel in größeren Abständen", "Kann ich die Erprobung neuerer Software-Releases bezahlen", "Muß für jedes Software-Produkt ein Wartungsvertrag abgeschlossen werden" und "Muß bei jeder Ankündigung neuer Hardware ein Umtausch der Hardware durchgeführt werden". Hier ist Erfahrung und Fingerspitzengefühl für die Bedürfnisse der Hochtechnologie-einsetzenden Firma gefragt. Im Einsatz der modernsten Technologien stellt sich die Frage, an welcher Stelle der Einsatz dieser Technologien angebracht ist. Einsatzgebiete neuer Technologien können Vorentwicklung, Entwicklung, Modellbau, Werkzeugkonstruktion oder Werkzeugbau sein. Bei Beurteilung der neuen Technologien ist zudem zu unterscheiden, ob Prototypen-, Zeichnungs- oder Werkzeugerstellungszeit verkürzt werden soll. Diese Frage ist schnell zu beantworten, da beim Einsatz modernster Technologien die Datendurchgängigkeit im gesamten Unternehmen im Vordergrund stehen muß. Der Einsatz modernster Technologien in Teilbereichen, z.b. nur im Bereich des Werkzeugbaus wird nur punktuelle Beschleunigung, nicht aber eine generelle Verkürzung der Entwicklungszeiten zur Folge haben. In der technischen Entwicklung steht die Umsetzung der Ideen des Designers, verknüpft mit den technologischen Möglichkeiten des Entwicklers in kürzester Zeit im Vordergrund. Faktisch bedeutet dies, daß das vom Designer erdachte oder bereits geschnitzte, gefeilte oder geknetete Designer-Modell in kürzester Zeit in eine praktische Konstruktion umgesetzt und anschließend quasi online im Modellbau in Modelle zur Begutachtung umgesetzt werden können. Ziel ist also eindeutig die Erstellung eines präzisen Modells in kürzester Zeit. Dieses Ziel ist mit der Stereolithographie-Methode auf der Basis modernster CAD-Technologien ohne weiteres möglich. Aufgrund des hohen Preises der Stereolithographie-Systeme (nicht file:////servers1/aschendo/publikationen/cad-management/cad-management.htm (1 von 8) [ :02:23]

2 unter 150 TDM als Desktop-Systeme) sind die Modelle zumeist nur über Dienstleistungsaufträge extern erstellbar. Nach dem Eingang der vom Dienstleister erstellten Modelle (je nach Größenordnung ist die parallele Erstellung mehrer Modelle kein großer preislicher Unterschied) ist eine Begutachtung der Modelle durch die einzelnen Fachbereiche als Grundlage für die weiteren Entwicklungs- und Fertigungsvorbereitungsschritte eine wesentliche Hilfe. Um Einbauuntersuchungen vornehmen zu können, reicht das bei Stereolithographie- Verfahren verwendete Material jedoch aufgrund der Festigkeit nicht aus. Die im Bereich Vakuumgießen verwendbaren Materialien sind hierfür wesentlich besser verwendbar. So stellt sich die Frage, ob es günstiger und sinnvoller ist, die erforderliche Anzahl von Modellen durch parallele Fertigung per Stereolithographie oder durch Abgüsse aus Vakuumgießanlagen bereitzustellen. Für Funktionsmuster beim Kunden bietet sich aufgrund des besseren Materials der Abguß aus Vakuumgießanlagen an, da hieraus bereits Funktionsmuster für den Kunden abgeleitet werden können. Durch den Einsatz modernster Technologien im Modellbau und vorgelagert in der Entwicklung sind die Zeiten zur Erstellung von Mustern extrem verkürzbar und damit der Man-Power-Einsatz drastisch reduzierbar. Wurden vor einiger Zeit die Modelle noch ausschließlich per Hand oder lediglich geringfügig mit manuell bedienten NC- Maschinen erstellt, so sind heute durch den Einsatz modernster Technologien diese Muster in wesentlich kürzerer Zeit erzeugbar. Zum anderen ist gleichzeitig die Anzahl der Muster einer Entwicklung mit geringem Zeitaufwand beliebig zu erhöhen. Bei der heutigen Komplexität von Oberflächen und Volumenkörpern ist die Reproduzierbarkeit durch manuelle Methoden nicht mehr möglich. 2. Interaktion von CAD- und NC-Techniken Im Anfang der Einführung von CAD-Techniken war eine klare Abgrenzung von CAD und CAM vorherrschend. Im Bereich der Entwicklung werden grundsätzlich immer die dem Entwicklungsstand der CAD-Software verfügbaren Tools eingesetzt. Dies waren Anfang bis Mitte der 90er-Jahre Oberflächen-Modellierer, die jedoch noch nicht mit den Möglichkeiten der heutigen Freiformflächen-Modellierer konkurrieren konnten, Ende der 90er-Jahre waren Volumen-Modellierer verfügbar, die jedoch erst mit der tiefgreifenden Anwendung der parametrischen Modellierung sinnvoll eingesetzt werden konnten. Im Bereich der Werkzeugkonstruktion stand immer die Beschreibung des zu produzierenden Werkzeugs im Vordergrund. Hierfür reichten grundsätzlich 2D-CAD- Systeme. Die eigentlich wichtigste Aufgabe der Oberflächen- und sonstigen Elektroden file:////servers1/aschendo/publikationen/cad-management/cad-management.htm (2 von 8) [ :02:23]

3 trat in den Hintergrund und wurde zumeist von den Werkzeugbauabteilungen übernommen. Im Bereich des Werkzeugbaus wiederum mußten Technologien angewandt werden, die es gestatteten, die komplexen Vorgaben der Entwickler zu erfüllen. Aufgrund der vorhandenen Technologie zwischen Entwicklung und Werkzeugkonstruktion war man jedoch auf CAM-Technologien angewiesen, in denen der CAD-Anteil stark in den Hintergrund trat. Die CAM-Technologie war nah an die verwendeten NC-Maschinen angepaßt. Die vom Entwickler vorgegebenen Oberflächen- oder Volumenkonstruktionen mußten mit Werkzeugtechnologie-Methoden (Senkerodieren, Fadenerodieren, Fräsen, etc.) ins Werkzeug gebracht werden. So kamen CAM-Systeme zur Anwendung, deren Postprozessoren und Bedienung nahe der Werkzeugmaschine angelehnt war. Somit ist klar, daß aufgrund der klaffenden Lücke die Zeit des time to market sehr lang war. Im Bereich des Modellbaus herrschten zudem zumeist manuelle Methoden vor, um Muster zu erzeugen. Die gesamte Entwicklung wurde also durch das bottleneck Werkzeugkonstruktion wesentlich verlangsamt. Diese Problematik gilt es durch gezielte Interaktion zwischen CAD und CAM zu vermeiden, bzw. zu vermindern. Betrachten wir die NC-Techniken und deren Optimierung durch die Interaktion von CAD und CAM im Überblick: - Fräsen Die Anwendung von Fräsmaschinen bei manueller Bedienung nach Vorgabe durch Zeichnungen ist technologisch veraltet und führt zu keiner weiteren Innovation im Unternehmen. Auf der Basis von CAM als Insellösung auf der Basis von Zeichnungen kann zwar die Produktivität der Fräsmaschinen leicht erhöht werden, führt jedoch keinesfalls zur Verkürzung der Entwicklungszeiten. Zudem ist die Umsetzung komplexer Oberflächen und Volumenkörper nur ungenau möglich. Durch den technologischen Kurzschluß zwischen Entwicklung und Werkzeugbau können NC-Daten auf der Basis der Oberflächen- oder Volumendaten der Entwickler erzeugt werden. Erst hierdurch sind Entwicklungszeiten verkürzbar, um das Ziel der Reduzierung des time to market zu erreichen. Die technologischen Änderungen sind durch Offsets, Einfügung von Schrägen, etc. durch CAD möglich. file:////servers1/aschendo/publikationen/cad-management/cad-management.htm (3 von 8) [ :02:23]

4 Dies sorgt jedoch nur für eine geringe Verkürzung der Entwicklungszeiten. Erst durch die durchgängige Einführung von CAD mit einem CAD-Datenmodell, das aus der Entwicklung stammt, von der Werkzeugkonstruktion geändert wird und dann im Werkzeugbau ins Werkzeug gebracht wird, ist eine weitere drastische Reduktion der Entwicklungszeiten zu erzielen, die das Continous Improvement wesentlich überschreitet. - Stereolithographie Erst durch die Anwendung der Methode der Stereolithographie waren die von der Entwicklung erstellten Volumenkörper sinnvoll anwendbar. Auf der Basis der Volumenkörper können SLA-Daten erzeugt werden, die vom SLA-Dienstleister verwendet werden, um daraus Modelle zu generieren. Die sehr schnell erzeugten Modelle können zur Überprüfung der Konstruktion, Einleitung von Änderungen und Verbesserungen oder bereits zur Einleitung des Werkzeugerstellungsprozesses herangezogen werden. Um Funktions- oder Kundenmuster zu erhalten, können zudem über Abgüsse aus Vakuumgießanlagen beliebige Mengen von Funtionsmustern generiert werden. - Digitalisieren Häufig stellt sich die Frage, wie man, möglichst bei Umgehung der Flächen- und Volumenerstellungsschritte auf der Basis des Designermusters oder -zeichnungen, direkt vom Designermuster ein Entwicklermuster erzeugen kann. Ende der 80er-Jahre wurde dies durch Kopierfräsmaschinen ermöglicht. Es zeigt sich jedoch bei den heutigen Zwängen der einzubauenden Elektronik-Technologien, daß der Raum unter den Designermustern nicht ausreicht und somit Anpassungen an den Designermustern vorgenommen werden müssen. Direktes Kopieren ist somit unmöglich. Somit wird eine andere Vorgehensweise benötigt. Diese besteht darin, daß die Design-beschreibenden Flächen mit taktilen oder optischen Digitalisiersystemen gescannt werden, mit Flächenrückführungssoftware bei Erkennung von topologischen Kanten in CAD-lesbare Flächendaten umgewandelt werden und dann mit "normalen" CAD-Methoden manipuliert werden können. Diese Technologie ist mittlerweile auch für sehr kleine, exakte, symmetrische und komplexe Oberflächen anwendbar und kann, in der Entwicklung bei Nach- oder Variantenkonstruktionen, die Entwicklungszeit weiter file:////servers1/aschendo/publikationen/cad-management/cad-management.htm (4 von 8) [ :02:23]

5 verkürzen. 3. Vom Muster zur Vorserie Die komplette Einführung einer CAD/CAM-Kette von der Entwicklungs- über die Werkzeugkonstruktion zum Werkzeugbau bei paralleler Integration des Modellbaus hat nur ein Ziel: "Umsetzung der Designer-Ideen über das Muster zur Vorserie", wobei nach der Vorserie die kostspieligen Fertigungswerkzeuge "in Stahl und Eisen" gefertigt werden können. Die Probleme und Fehler der verschiedenen Entwicklungsschritte sollte dann jedoch ausgeräumt sein, um Änderungen in den kostspieligen Fertigungswerkzeugen auszuschließen. Die einzelnen Schritte: - Von der CAD-Konstruktion zum Muster Dieser Prozeßschritt kann auf der Basis von CAD- Volumenkonstruktionen durch Anwendung der Stereolithographiemethode oder auf der Basis von komplexen Oberflächendaten schnell erzielt werden. Durch die schnelle Generierung von Mustern können Fehler bereits am Anfang der weitergehenden Konstruktion ausgeschlossen werden. - Vom Muster zur Vorserie Auf der Basis der Anwendung der parametrischen Modellierung von Volumenkörpern können durch Offsets zur Berücksichtung der Schwindung des Materials oder Schrägungswinkel zur Realisierung der Entformbarkeit bereits an der Werkzeugkonstruktionsabteilung vorbei Versuchswerkzeuge generiert werden, auf deren Basis Erkenntnisse für das eigentliche Werkzeug erzielt werden können. Eine andere Methode zur Erreichnung dieses Ziels besteht bei Anwendung guter Materialien auf der Anwendung des Vakuumgießens. Somit können aus Silikonformen (zumeist ohne Berücksichtigung von Schrägung) Funktionsmuster gewonnen werden. Somit sind schnelle Kleinserien bereits frühzeitig für den Kunden beistellbar. 4. Erfolge file:////servers1/aschendo/publikationen/cad-management/cad-management.htm (5 von 8) [ :02:23]

6 Die Busch-Jaeger Elektro GmbH hat bei konsequenter Anwendung obig erwähnter Methoden gewaltige Vorteile bei der Verkürzung der Entwicklungszeiten erreicht. Auf der anderen Seite ist jedoch herauszustellen, daß ohne den Einsatz komplexer CAD/ CAM-Methoden die Machbarkeit komplexer Strukturen nur unzureichend gewährleistet werden kann. Es sind also im Detail folgende Aspekte zu berücksichtigen: - Einsparungen Sicherlich sind durch Einführung von CAD/CAM Einsparungen am Man-Power-Potential erzielbar, da z.b. Technische Zeichner eingespart werden können, weil moderne CAD-Systeme das Ausziehen von Detailierungszeichnungen erübrigen. Zum anderen kann die Anzahl der Modellbauer längerfristig reduziert werden. - Machbarkeit Die Machbarkeit ist ein wesentlicherer Grund für die Anwendung von CAD/CAM-Techniken, da das Fräsen von Freiformflächen mit manueller Bedienung unmöglich ist. - Zeitvorteil Ein wesentlich größerer Vorteil liegt in der Reduktion der Zeit des time to market, da Entwicklungszeiten radikal verkürzt werden können. - Qualität Ein weiterer Vorteil liegt in der Erhöhung der Entwicklungs- und Werkzeugqualität, da Fehler bereits frühzeitig erkannt und behoben werden können und die Maßhaltigkeit wesentlich verbessert werden kann. 5. Einführungsaufwand Bei der Busch-Jaeger Elektro GmbH wird bereichsübergreifend das CAD-System CADDS von Computervision seit 1983 eingesetzt. file:////servers1/aschendo/publikationen/cad-management/cad-management.htm (6 von 8) [ :02:23]

7 Die Einführung von CAD wurde 1983 durch die hohen Anschaffungskosten der Hardware gebremst. Zudem waren die Möglichkeiten der CAD-Systeme 1983 auf 2D und 3D-wireframe begrenzt. Somit trat die Durchgängigkeit zum Werkzeugbau in den Hintergrund. Vorteil der CAD-Einführung waren Variantenkonstruktion und Übergabe von Basiskonstruktionen an die Werkzeugkonstruktion. Erst mit dem Aufkommen der workstation-systeme und dem damit verbundenen Verfall der Hardwarepreise konnte die Einführung von CAD, auch bereichsüberschreitend und mit Blick auf den Werkzeugbau und den Modellbau, intensiviert werden. Der Preis für einen Hardwarearbeitsplatz wurde von 1983 bis 1990 auf 10 % reduziert. Auf der anderen Seite war die Software, 1983 noch im Rahmen der Hardware mitbeschafft, kostspieliger geworden. Dies wurde durch die Modularisierung der Software jedoch erleichtert. Für die heutigen CAD-Anwendungen mit parametrischer Modellierung sind workstation-systeme vergleichbar einer SUN-SPARCstation 20 oder Ultra 1 unbedingt erforderlich. Dies sind ca. 45 TDM je System. An Software sind umfangreiche Basisysteme inklusive parametrischer Volumenmodellierung, erweitert um Freiformflächenmodellierer, Schattierer, etc. für nicht wenig unter 100 TDM erforderlich. Berücksichtigt man noch die Peripherie (Plotter) und Schnittstellen (IGES, VDA-FS, SLA), so sind weitere ca. 40 TDM erforderlich. Ein einzelnes System kostet somit fast 200 TDM, für ein kleineres Unternehmen mit Einzelsystemen nicht bezahlbar. Erst durch eine durchgehende Anwendung von CAD/CAM-Systemen bei Mehrschichtbetrieb ist eine wirtschaftliche Anwendung von CAD/CAM annehmbar. Ein weiterer wichtiger Punkt ist der gezielte Einsatz von Trainings- und Consulting- Maßnahmen, ohne deren zusätzliche Investition die Anwendung eines komplexen CAD-Systems unmöglich ist. Hier sind je CAD-Anwender leicht weitere 20 TDM erforderlich. Abzuraten ist aufgrund des Stille-Post-Syndroms von der Ausbildung einzelner Key-User mit der Weitergabe des erlangten Wissens. Auch riesige externe Schulungsmaßnahmen sind zumeist erfolglos. Erfolgversprechend sind, wie bei der Busch-Jaeger Elektro GmbH durchgeführt, Schulungsmaßnahmen on the Job, d.h. das erlangte oder zu erlangende Wissen wird direkt an bestehenden Konstruktionen angewandt. Hierzu der Rückgriff auf gute und bekannte Trainer erforderlich, die das gewünschte Lernziel erreichbar machen. Begleitet und vollendet werden diese Schulungsmaßnahmen durch externe Betreuungsmaßnahmen, die die Vollendung von begonnenen Projekten erst ermöglichen. Bei allen guten Vorsätzen, durchgeführten Investitionen und Schulungsmaßnahmen gilt es "kulturelle Barrieren" zu überwinden. Hierunter ist zu verstehen, daß nicht jeder Konstrukteur gewillt ist, die modernen Methoden anzuwenden, da er der Meinung ist, daß die von ihm angewandte, der Zeichenbrett-Methode entsprechende CAD- Anwendung für ihn ausreichend ist. Durch gezielte Hilfestellung muß den so gearteten file:////servers1/aschendo/publikationen/cad-management/cad-management.htm (7 von 8) [ :02:23]

8 Mitarbeitern nahegebracht werden, daß nicht seine Arbeit, sondern der Erfolg und das Wohl des gesamten Unternehmens im Vordergrund steht. Last but not least sind noch weitere Details zur Einrichtung einer wirkungsvollen CAD/ CAM-Maschinerie erforderlich. Dies sind: ein funktionsfähiges Netzwerk, eine funktionsfähige Datensicherung, ein gutes Plotsystem und ein gutes CAD/CAM- Management, daß den Anforderungen des Unternehmens gewachsen ist. 6. Schlußbemerkung Erst durch den unternehmensübergreifenden Einsatz von CAD/CAM sind die Ziele des time to market erreichbar. Neben der Verkürzung von Entwicklungszeiten ist die Machbarkeit ein wesentliches Bedürfnis für die Einführung komplexer CAD/CAM- Systeme. Neben den hohen Investitionskosten dürfen die Kosten für Training, Consulting und Service nicht aus den Augen verloren werden. Durch gezieltes Verfolgen von Visionen ist der gewünschte Erfolg jedoch erreichbar. file:////servers1/aschendo/publikationen/cad-management/cad-management.htm (8 von 8) [ :02:23]