Modularisierung und funktionale Sicherheit im Maschinen- & Anlagenbau

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1 Modularisierung und funktionale Sicherheit im Maschinen- & Anlagenbau

2 Wideburg Solutions Gegründet im Mai 2011, ist seither unser primäres Ziel, die Übertragung von erfolgreichen Konzepten und Methoden aus der Serienfertigung auf den Maschinen- und Anlagenbau. Orientiert an bewährten Modellen, beispielsweise aus der Automobilindustrie, wird der kundenspezifische Individualanteil von Anlagen systematisch reduziert. Dadurch werden, bei gleichzeitiger Qualitätssteigerung, Durchlaufzeiten von Aufträgen signifikant reduziert und Fertigungskosten minimiert. Durch akademische Lösungsansätze und etablierte Standards, Querdenken und Verwenden pragmatischer Lösungen gelingt es uns, kostengünstige, stabile und innovative Ergebnisse zu erzielen. Je mehr ich weiß, umso besser werden die Lösungen. Nach diesem Motto leben wir intensive Beziehungen zu unseren Geschäftspartnern, für maximalen Kundennutzen. Wir legen Wert auf transparente interne Strukturen und eine klare Organisation. Dabei zeichnen stetige Weiterbildung, Teamwork, interner Knowhow Transfer, sowie offene Kommunikation und persönliche Freiheiten unser motiviertes Team an Spezialisten aus. PLM Product Lifecycle Management bei uns Product Lifecycle Management wird in vielen Unternehmen mit dem Thema CAD-Integration gleichgesetzt. Der Bedarf an einem PLM System wird folglich aus der Not heraus geboren. Die alität wird auf das Dokumentenmanagement für Konstruktionsdaten reduziert, um dem Chaos unorganisierter Zeichnungsversionen entgegen zu wirken. Die Anbindung von CAD-Systemen an die PLM-Welt ist dabei nur eines von vielen Werkzeugen, die in einem PLM-System zur Anwendung kommen. Wir betrachten PLM mit allen seinen Disziplinen Mechanik, Elektronik, Software, etc. ganzheitlich. Jede Disziplin definiert ihre eigenen Prozesse, Werkzeuge und Methoden im Lebenszyklus des Produktes. Hohes Optimierungspotential liegt zumeist in den Schnittstellen der Disziplinen. Diese sind in jedem Unternehmen zahlreich vorhanden und stellen in der Regel die größten Schwachstellen dar. Das PLM 3 -Eck Wideburg Solutions hat das PLM Dreieck geprägt. Jede Seite symbolisiert dabei eine Dimension im PLM. Die Grundseite des Dreiecks wird durch die Werkzeuge definiert, welche bei der Umsetzung von Prozessen unterstützend wirken sowie beim methodischen Vorgehen in der Produkt- oder Projektentwicklung eingesetzt werden. Die Potenzierung des PLM mit 3 (PLM 3 ) bezeichnet über die drei Seiten des PLM- Dreiecks hinaus, das Management der Daten für Modulare Mechatronische Systeme PLMMM im Product Lifecycle Management. Methoden Quality Function Deployment (QFD) Failure Mode Effect Analysis (FMEA) Hazard and Risk Analysis (HAZOP) Modularisierungsmethoden Komponentenkopplung... Dokumentenmanagemente Variantenmanagement PLM³ Projektmanagement smanagemente Projektsteuerung Freigabeprozess Integration von Autorensystemen Änderungsprozess Prozesse sanalyse... Werkzeuge

3 Modularisierung im Maschinen- & Anlagenbau Modularisierung effektiv Problemstellung Hersteller von Maschinen und Anlagen stehen oft im Interessenkonflikt allen Kundenwünschen gerecht zu werden und auf der anderen Seite keine aufwändigen Einzelstücke fertigen zu wollen. In der Realität hat jedoch jeder Kunde Sonderwünsche. Diese führen bereits in der Angebotsphase zu erhöhtem Aufwand und langen Durchlaufzeiten. Hat der Kunde sich entschieden, wird dieser Mehraufwand ungefiltert an die Auftragsabwicklung durchgereicht. Die Folge sind gleichermaßen erhöhte Komplexität in der Fertigungsplanung und daraus resultierend hohe Kosten zum einen, sowie das Risiko hoher Nacharbeitskosten zum anderen. Lösung durch Modularisierung/Variantenkonfiguration Ein hoher Standardisierungsgrad der Produktpalette wird durch Kombination einer Maschine oder Anlage aus wiederverwendbaren Einheiten/Modulen erreicht. Der Grad des Kundenindividualanteils an einem Produkt wird erheblich verringert und führt zielorientiert zu extremer Kostenreduzierung. Durch Standardisierung des Produktes erhöht sich auch maßgeblich die Qualität in der Fertigung. Vorteile der Modularisierung Drastische Senkung des Kundenindividualanteils Kostensenkung durch Minimierung der Teilevielfalt Erhöhung der Qualität durch Standardisierung Basis zur möglichen Produktkonfiguration Basis zur automatischen Erzeugung von Fertigungsunterlagen Schnelle Angebotsabwicklung Schnelle Auftragsabwicklung Unser Beitrag Modularisierung hat weitgreifenden Einfluss auf die Organisation im Unternehmen. In vielen Unternehmen scheitert die Einführung von Varianten-Konfiguratoren und damit die Modularisierung daran, dass diese als Allheilbringer gesehen werden und damit der Aufwand unterschätzt wird, die Einführung meist in der Auftragsabwicklung statt findet, die Organisation im Unternehmen nicht nachgezogen wird. Das Produktmanagement gilt als Schaltzentrale, welches Varianten definiert. Varianten entstehen bereits in der Entwicklung und müssen daher von dort aus ihren Weg in die Fertigung finden. Vertrieb und Auftragsabwicklung profitieren im Ergebnis von den Möglichkeiten der Konfiguration. Profitieren Sie von unserer Erfahrung. Wir unterstützen Sie ganzheitlich bei der Umsetzung Ihrer Modularisierungsund Validierungsprojekte.

4 Organisation in der Modularisierung Traceability in der funktionalen Sicherheit sstruktur ssstruktur Entwicklung Einkauf/ Vertrieb Gefährlicher Vorfall Produktmanagement Beteiligte Organisationseinheiten Fertigungsplanung Gefährlicher Vorfall Das Produktmanagament ist in der Organisation die Schaltzentrale für Modularisierungsprojekte. Ableitung von en zur Minderung von gefährlichen Vorfällen und Zuordnung der sstrukturen. Sicherheitsrelevanz wird gekennzeichnet. zur Umsetzung der en der Tests Entwicklungsprozess Konfiguration Auftragsabwicklung Input für Sicherheitsanforderung Testanforderung en Testszenario Testszenario Fertigung Beteiligte Prozesse Definierte en und sstrukturen sind Input für die Design- sowie Definition der zugehörigen Testszenarien. Konfigurationsinformationen sind zentraler Bestandteil der wichtigsten Unterenehmensprozesse von produzierenden Unternehmen. zur Umsetzung der en Produktstruktur Produkt Kunde Entwicklung iterativ Mechanik Mechanik Auftragsabwicklung Mechanik Produktmanagement Produktentwicklung Konfigurationsregeln Auftragskonfiguration Elektronik Elektronik Beteiligung des PLM Systems wird meistens vernachlässigt Konfigurationsregeln entstehen in der Produktentwicklung und werden in werden in der Auftragsabwicklung verwendet. Fertigungsvorbereitung Fertigung Software Elektronik Software Implementierung des spezifizierten Designs führt zur Produktstruktur, die danach getestet werden kann. Zusammenhänge sind durchgehend nachvollziehbar. Sicherheitsfunktion, Sicherheitsanforderung Testanforderung

5 ale Sicherheit im Maschinen- & Anlagenbau al sicher Problemstellung Mensch und Umwelt müssen vor Schäden geschützt werden. Hersteller von Maschinen und Anlagen, in denen Software und Elektronik zur Steuerung zum Einsatz kommen sind daher von Grund auf dazu verpflichtet, diese funktional sicher zu gestalten. Es gilt Risiken zu erkennen, diese korrekt zu minimieren und sich an die geltenden Normen zu halten. Die IEC als Grundnorm der funktionalen Sicherheit oder eine der davon abgeleiteten Normen, stellen hohe en an das Management der funktionalen Sicherheit. DO 178B Flugzeuge DIN EN 5012xx Bahn DIN EN Kernkraftwerke DIN EN Medizingeräte ISO/DIS Automobil IEC DIN EN Feuerungen DIN EN Prozessindustrie DIN EN Maschinen DIN EN Hausgeräte Lösung durch funktionales Vorgehen unterstützt durch Datenmanagement Software Die Normen zur Softwarequalifizierung fordern Nachvollziehbarkeit der gestellten en zu jedem Zeitpunkt. Über methodisches Vorgehen beim smanagement lassen sich sstrukturen den en zuordnen, die später in der Software umgesetzt und getestet werden können. Ebenso lassen sich Bauteile und Baugruppen aus der Elektronik den sstrukturen zuordnen, sodass eine Fehlerfortpflanzung in den Sicherheitsfunktionen durch Bauteilfehler leicht nachvollzogen werden kann. Vorteile dieses Vorgehens Einfache Nachvollziehbarkeit von der gestellten bis zur umgesetzten in Software und Hardware Leichte Testbarkeit von Einzelfunktionen und damit der gestellten en Einfache Durchführung einer FMEA auf Grundlage der Bauteil-szuordnung Erstellung von Zuordnungsmatrizen (Umsetzungsmatrizen), die am Ende einer Phase alle Inputs und Outputs enthalten und somit leicht validiert werden können Leichte Kennzeichnung von sicherheitsrelevanten en und damit sicherheitsrelevanter en, Bauteile, Tests, etc. Einfache Möglichkeit von Einflussanalysen bei Änderungen Dokumentation kann weitestgehend generiert werden und somit über den Lebenszyklus konsistent gehalten werden Unser Beitrag In vielen Unternehmen scheitern Projekte zur Softwarequalifizierung an der Dokumentation, sowie an der Nichteinhaltung von Qualitätsplänen, die zu Projektbeginn zu erstellen sind. Von der Einführung des Management der funktionalen Sicherheit, über Compliancematrizen und Sicherheitskonzepte, bis zur Validierung der Anlage, sind wir Ihr kompetenter Ansprechpartner. Bei Fragen zu Organisationsstrukturen, Prozessdefinitionen oder technischen Lösungskonzepten und deren Umsetzung stehen wir Ihnen jederzeit kompetent zur Seite.

6 Wideburg Solutions GmbH & Co. KG Keltenstraße Adelschlag Tel Bildnachweis: Nataliya Hora/Bigstock, Oleg Golovnev/Bigstock, Bernardo Varela/Bigstock, complize/photocase, kemai/photocase, o-zero/photocase B blickfang - Zertifizierter Partner PLM Software Aras Innovator

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