IPE-Labor. Multiplicity, Complexity, and Cost Reduction; Enhanced Requirements for Research and Study

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1 Fakultät für Maschinenbau Institut für Konstruktions- und Antriebstechnik Professur Konstruktionslehre Institut für Konstruktions- und Antriebstechnik Technische Universität Chemnitz Integrierte Fakultät Produktentwicklung für Maschinenbau IPE-Labor Professur Konstruktionslehre Multiplicity, Complexity, and Cost Reduction; Enhanced Requirements for Research and Study. TU Chemnitz 2. Professorship of Engineering Design 3. Problem 4. Solution phases for optimizing the product development process 5. Selected examples of use 5.. Checking potential 5.2. Standard part cleaning 5.3. Cost management C-part acquisition 6. Use strategy of the IPE lab Prof. Dr.-Ing. Erhard Leidich Dr.-Ing. habil. Werner Grahl Technische Universität Chemnitz Professur Konstruktionslehre Reichenhainer Straße Chemnitz Tel: Fax:

2 Technical University Chemnitz Overview Faculty of Natural Sciences Faculty of Mathematics Faculty of Computer Science Faculty for Mechanical Engineering Faculty for Electrical Engineering and Information Technology Faculty of Economics and Business Administration School of Humanities and Social Sciences

3 Technical University Chemnitz Number of students Students in the Faculties Mathematics Natural Sciences Mechanical Engineering Electrical Engineering and Information Technology Computer Science Economics and Business Administration School of Humanities and Social Sciences Other (guest listeners, ) Σ 0,000 Students 2,8% 4,5% Fakultät f 4,0% 6,3% Fakultät f Naturw is Fakultät f 22,0% 5,2% 8,2% Fakultät f Inf ormatio Fakultät f Fakultät f Wirtschaf Philosoph

4 Professorship of Engineering Design Research Fields Engineering Design Prof. Leidich Design endurance Endurance strength Friction fatigue limit Non-linear FE calculations Experimental examination of WNV Gearing resistance Fissure verification Resistance suppositions Tribology Oscillation wear Coating for friction contact Hydrodynamic slide bearing Integrated product development Product manufacturing process (German: PEP) Cost-management in construction process Calculation and geometry Virtual product development Multiplicity reduction Complexity reduction Qualification

5 Department of Engineering Design Research Cooperation Design endurance Resistance endurance Friction fatigue limit Non-linear FE calculations Experimental examination of WNV Gearing resistance Fissure verification Resistance suppositions Tribology Friction values Oscillation wear Coating for friction contact Hydrodynamic slide bearing Department of Corporate Accounting and Controlling Integrated Product Development Product manufacturing process (German: PEP) Target Costing Calculation and geometry Virtual product development Lab for integrated product development Multiplicity reduction Complexity reduction Cost management

6 Motivation Market Trend and Need for Action of Small and Medium-Sized Companies Reinforcement of individualization in product requirements Each customer gets his product Measures for multiplicity and complexity reduction Increase in product requirements via product lifecycle Demand for hybrid products Measures for development of hybrid products Increase of cost pressure on product manufacturing and marketing processes Globalizing the market Measures for cost management

7 Integrated Product Development Display of entire concept: Integrated product development in current IPE research project Processes / Tasks Objects Methods Information / Knowledge Information and Communication Technology Source: Referring to: Vajna, S.; Burchardt, C.: (product development), p Nr. - 7 of von Industrieforum Augsburg Dipl.-Wirt.-Inf. Susann Köhler, Prof. Dr. Uwe Götze

8 Integrated Product Development Connection between views: Product planning Developm ent / Constructio n Fabrication / assembly Acquisition Integrated product development in current IPE research project Sales Use / Stock Disassembly / recycling Processes / Tasks Product group Object Product Assembly Part Part to be produced Supplier part Decision Conjoint analysis Target Costing Methods of planning Optimization methods Methodic knowledge Cost knowledge Operating principles Work, test plans Part management Catalog software CAD neutral modeler Cluster analysis Design methods Status of technology Geometrical attributes ERP system PDM system CAD-System CAD-System CAD system Evaluation methods Cost reduction methods Requirement dependencies Knowledge of material Calculation system Calculation software Search methods Estimate of costs Functions Tolerance Simulation software Methods Information / Knowledge Information and communication technology Nr. - 8 of von Industrieforum Augsburg Dipl.-Wirt.-Inf. Susann Köhler, Prof. Dr. Uwe Götze

9 Standard and Supplier Parts Purchasing Planning order size Select supplier Procurement strategies Stock Management Stock strategy A, B, C parts Capital commitment Problem Effects of Multiplicity Development & Construction Use of same parts Development of construction kits and types Error prevention Material Master Part to be Produced Process Planning Planning production steps Equipment planning Fertigung & Montage Qualität Prozesssicherheit Durchlaufzeit Kapitalbindung Structural Organization Structure of organization Organization of projects IT System Environment Data management Data search Information flow design Process Organization Terminplanung Kapazitätsplanung Prozessorganisation - The material master is a mirror of the company internal processes - Defects in the material master are therefore an indication of inefficient processes M. Konarsky

10 Introducing the IPE Lab Principles of Development Assignment of task Concepts Reduction of multiplicity Inventory processing and planning Requirements Reduction of complexity Process change and planning Solutions Decision memos Business evaluation Decision memos Business evaluation Cost management

11 Introducing the IPE Lab Infrastructure

12 Introducing the IPE Lab Methods of Transfer Actual Status Standard and construction guidelines Processes Product data IT systems Demonstration Structure Basic conditions Product and component spectrum Construction authority Characteristics of market segment Contents of Part Process Scope and content of solution Steps towards the solution Project team Time needed Uses Theoretical Status Standardization suggestions Change proposal for process design Simulated results Integration suggestions IT systems Transfer Achievements Actual status analyses Concept development Solution simulation Introductory support

13 Example of Use: Check Potentials Create Goals and Fringe Conditions Bewertungsmerkmal Beschreibung des IST-Zustandes Teilestamm Größe Artikel in 06/2008 Wachstum 09 Artikel im Monat Durchschnitt zwischen 06/2007 und 05/2008 Strukturierung Einkauf Arbeiten mit Anlegen Datensätzen Suchen - Klassifizierungssystem nicht vorhanden - zur Strukturierung werden die Merkmale BESCHAFFUNGSART, WARENGRUPPE, und die teilsprechende Artikelidentnummer (.+2. Stelle) genutzt - Bündelung gleicher Teilearten in Gruppen nicht möglich. Capturing the ACTUAL status Benennungen - Name, Abmessungen und Material in einem Merkmal - keine SML-Normen für Artikelbezeichnungen, nur Vorlage im ERP und Erfahrungen der Nutzer Organisation Konstruktionshoheit - ab 2000 zu allen Produkten im Unternehmen - davor zwei Teilestämme mit unterschiedlichen Strukturen, die nicht vereinheitlicht wurden Zentral auf Unternehmensebene Unternehmensziele - jeder Konstrukteur nach Bedarf - für Neuanlage keine digitale Unterstützung Reduzieren der Teilestammgröße um mindestens - Suchen nach Begriffen im ERP Auszug, Nutzung von Artikelmerkmalen des ERP-Datensatzes 25%, Kostensenkung in der Logistik - Konstrukteur, Einkauf, Vertrieb, Pm, Montage (Meister und Schlosser), Fertigungssteuerung, Qualitätssicherung mindestens 50% Reduzieren des Teilestammwachstums auf Einsparen von Arbeitszeit - bei Artikelsuche und - bei Neuanlegen von Datensätzen sowie Projektteam: Teamleiter: Konstruktionsleiter Bearbeiter: Konstrukteur+ MA Projektmanagement Schnittstelle zwischen CAD und ERP wird angeschafft konstruktive Änderungen sind unbedingt zu vermeiden, es ist zwischen Entwicklung neuer Produkte und Produktpflege zu differenzieren während Projektbearbeitung neu angelegte Artikel werden nach Projektende nachgepflegt Projekt wird in zwei aufeinander folgenden Etappen bearbeitet, Erzeugnisse und VWP werden in eigener Verantwortung klassifiziert. Etappe Klassifikatorerarbeitung, Kauf- und Normteile 2. Etappe Eigen- und Fremdfertigungsteile nach jeder Etappe werden die Teilergebnisse in das ERP-System übertragen 2. Modifying - Vermeiden von Nachsuchen goals im CAD and bei fringe conditions fehlenden Arikelangaben Verbesserung der Aktualität der Artikel (Gültigkeit) und Artikeldaten im ERP (zeitnahe Fremdteile- revisionierung) Verbesserung der Nachnutzung vorhandener Fertigungseile, Losgrößenerhöhung und Halbfabrikate Geltende Randbedingungen

14 Analysieren der Schwachstellen Beispiel Example of Use: Check Potentials Determining Savings Potentials Analyseschwerpunkte: Anwendungsbeispiel Potenzialcheck Strukturierung / Klassifikation Analysieren der des Schwachstellen Datenbestandes Beispiel 3. Reproduzierbarkeit Quantifying der Artikelbenennungen the weak areas Analyseschwerpunkte: Vollständigkeit und Vergleichbarkeit der Artikel beschreibenden Parameter Aktualität der Artikelverwendung Strukturierung / Klassifikation des Datenbestandes Reproduzierbarkeit der Artikelbenennungen Vollständigkeit und Vergleichbarkeit der Artikel beschreibenden Parameter Aktualität der Artikelverwendung 4. Estimating use Prozesskosteneinsparung aus Reduzierung des Teilestamms des Teilestammwachstums Norm- und Kaufteile : Anteil: Artikel Anteil: ca..350 Artikel von Artikeln von Artikeln Einsparpotenzial in Stück: Dubletten Ansatz 5%: entspricht.50 Artikel entspricht ca. 70 Artikel Vorzugsteile/Auswahlreihen Ansatz 4%: entspricht Artikel entspricht ca. 90 Artikel Anzahl: Artikel ca. 260 Artikel Einsparpotenzial in EUR (bei 25,00 EUR/Artikel): Anlagekosten Neuteil (/Pflicht/) 500,00 EUR Summe : EUR EUR Fertigungsteile/Werksnormteile: Anteil: Artikel Anteil: ca..650 Artikel von Artikeln von Artikeln Einsparpotenzial in Stück: Familienbildung Ansatz 2,5 % entspricht 675 Artikel entspricht ca. 20 Artikel Anzahl: 675 Artikel ca. 20 Artikel Einsparpotenzial in EUR (bei 200,00 EUR/Artikel): Anlagekosten Neuteil (/Pflicht/) 500,00 EUR Summe: EUR EUR Einsparpotenzial Gesamt: EUR EUR

15 Example of Use: Check Potentials Develop Solution Concept Schwachstelle Prio Lösungskonzept Prio Struktur des Klassenbildung - Klassifizieren nach Betriebsklassifikator Teilestammes. Nachklassifizieren nach vorhandenen Klassifikator 2. Erarbeiten eines Klassifikators und Neuklassifizieren 3. Erarbeiten von ERP-Eingabemasken Artikelbezeichnungen Artikelnamen/ - Klassifizieren nach Standardklassifikator 5. Designing Merkmale pro Artikel improvement measures. Auswahl (ecl@ss, ETIM, UNSPC) 2. evtl. Ergänzen um spezifische Klassen 3. Festlegen der zu belegenden Merkmale/Untergruppe 4. Klassifizieren Datenbeschaffung/ Datenrevisionierung Suchen Kauf- und Normteiledaten Fertigungsteiledaten Teile Zusatzinformationen 2. Einführen Katalogsoftware und Integration in CAD 2. Integration CAD-ERP zur Datenübernahme bei Konstruktion, zyklische Aktualisierung des Kataloges - Nativ-Checkin in Katalogsystem - Modellieren von Teilefamilien im Katalogsystem Suchfunktionalität des Katalogsystems nutzen - strukturelles und visuelles Suchen, - textuelles Suchen, - geometrisches ERP/PDM Suchen, - Konstruktionsassistent - System bei Fertigungsteilekonstruktion - automatisierte Suche durch Konfiguratornutzung Verlinken mit Artikeldatensätzen 2 einmalige Bestand PARTsol Bestand 2 3 LINK DB Filter 6. Divert IT concept Suchen PARTsol CAD Wieder verwenden ecatsol Katalogteile Nicht katalogisierte Fremdteile einfügen CADENAS Pool SML Fertigungsteile einfügen ecatsol SML Quelle: in Anlehnung an CADENAS GmbH

16 Example of Use: Clean Up Standard Parts Request Raw Data Appropriation Basic information:. Article identification number of ERP (column B) 2. Classification help (columns C and D), e.g. procurement type, commodity group 3. Naming (column E,F) preferably separation in name, dimensions/size indication, material, standard number/order number/drawing number 4. Drawing/DIN number (column G) drawing number (parts to be produced), standard number (standard parts), order number (purchased parts) 5. Material type or property class Additional information:. Create raw data 6. Validity marking (column Y) 7. Replace with (column AB) 8. Replacement for (column AA) 9. If available: selection rows/preferred parts/priorities for part reuse internal standard and internal job instruction for handling non-prioritized parts 0. Supplier code or supplier. Lining or usage amount for decisions to preferred parts/selection rows

17 Example of Use: Clean Up Standard Parts Phases of Concept Development 2. Develop article prioritization concept 3. Develop user right concept 4. Develop process sequences concept Artikelsuche Filter V-Teile Katalogsystem PSOL Nutzungsantrag stellen j Artikel? n Artikelsuche Filter A+U-Teile mit ID j n Artikel? Artikelsuche Filter U-Teile ohne ID j n Artikel? nach CAD exportieren Nutzungsantrag stellen ERP-Satz anlegen Artikel? Artikelsuche Internet j n Daten in PSOL einchecken Neukonstruktion Konstr. Änderung Filter aktualisieren

18 Example of Use: Clean Up Standard Parts Cluster Analyses Concerning Decision Preparation. Clusterung nach Hauptgruppe Normteil 2. Clusterung nach Gruppe Schraube 5. Carry out article clustering Inhalt des Subclusters UGR Innensechskant Clusterung nach: Merkmal ZEICHN.DIN-NR. 3. Clusterung nach Merkmal LIEFERANT Untergruppe Zylinderschraube 6. Carry out supplier clustering Clusterinhalte Werkzeug: PARTwarehouse textuell clustering Werkzeug: PARTwarehouse textuell clustering

19 Example of Use: Clean Up Standard Parts Decision Documentation Bewertungskriterien: Funktionserfüllung, Aufwand für Konstruktionsänderungen, Artikelkosten KH KD LS Bewertung Ersatz keine Artikelartensubstitution keine Artikelartensubstitution 7. Set preferred parts + preferred suppliers keine Artikelartensubstitution Ablösung: ISO 4762, ISO keine Artikelartensubstitution Ersetzung durch ISO 4762, ISO 2269 vorber. 8. Set selection rows Werkzeug: PARTsolutions Bewertungskriterien: Vorentscheidungen (Dublette, Materialsubstitution) Bedarf in Produktreihe Bedarf im Service Ergebnis: Ausgangsbestand: 3 Vorzugsteil: 6 Ausnahmeteil: 20 Ungültig: 5 davon Mat. substituiert: 4 davon schon gesperrt: Werkzeug: PARTwarehouse textuell clustering, Excel

20 Example of Use: Clean Up Standard Parts Visualize Decisions 9. Apply standard filter (F) 0. Apply enhancement filter (F2) Werkzeug: ERPsolutions, Partsolutions. Release for long-term usage Werkzeug: ERPsolutions, Partsolutions

21 Example of Use: Cost Management C-parts Cost Analysis Cost savings in C-parts procurement Case study connection elements (520 datasets) Estimated: Proposal list to determine preferred parts Organizational compulsion to use equal/similar parts Package use Unit price effects in material arrangement (storage + acquisition) Parameter Initial State Adjusted State Order fixed costs Storage fee per pc. 0 0 Purchasing price 0 0 Scale of discount use 0,00% 0% Acquisition cost 0 9 Optional order quantity according to supplier 25 Stk 48 Stk Order for total demand Total material costs Total storage costs Order costs (total) Total acquisition costs Savings 3% Materialkosten Gesamt Ausgangszustand Bereinigter Zustand Lagerkosten Gesamt Bestellkosten (Gesamt) Beschaffungskosten Gesamt Material: FACTON M. Konarsky

22 Use Strategy of the IPE Lab Student projects Bachelor theses, Diploma theses, Master theses Classes for students Tutorials, documents Applied research Fundamental research Introductory projects Orientations transfer workshops, industry workshops Staff trainings

23 IPE Lab Our door is always open to you! Thank you for your attention!