Integriertes Varianten-Management angesichts zunehmender mechatronischer Durchdringung

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1 Integriertes Varianten-Management angesichts zunehmender mechatronischer Durchdringung ProSTEP ivip Symposium 2009 Berlin, den 12. Mai 2009 Dr.-Ing. Alexander Lewald

2 Gegenstand dieses Beitrags Sensibilisieren für die Bedeutung des Themas Integriertes Varianten- Management angesichts zunehmender mechatronischer Durchdringung Ergebnisse einer gemeinsam mit dem WZL der RWTH Aachen durchgeführten Studie zum Thema Managing Complexity in Automotive Engineering aufzeigen Antworten eines Lösungsanbieters grob skizzieren Nicht Gegenstand dieses Beitrags Vorstellung einer SW-Lösung In wurde in folgendem Beitrag wurde ein praxiserprobter Ansatz zum Thema besprochen: Ein praktischer Ansatz zur integralen Darstellung von mechatronischen Gesamtsystemen Marc Schütz, Parametric Technology GmbH (Track 4a)

3 Kernaussagen Es besteht allgemein Konsens, dass die Komplexität in der Automobilindustrie mannigfaltige Ursachen hat und weiter steigt. Eine gemeinsam mit dem WZL der RWTH Aachen erstellte Studie belegt, dass die Beherrschung der Komplexitätstreiber zum Haupthebel für die weitere Erfolgsoptimierung wird. PTC ist bemüht Lösungen zum Integrierten Varianten-Management bereit zu stellen, um die Unternehmen in der diskreten Fertigung bei der Bewältigung Ihrer Herausforderungen im Bereich Komplexitätsmanagement zu unterstützen.

4 Kernaussagen Es besteht allgemein Konsens, dass die Komplexität in der Automobilindustrie mannigfaltige Ursachen hat und weiter steigt. Eine gemeinsam mit dem WZL der RWTH Aachen erstellte Studie belegt, dass die Beherrschung der Komplexitätstreiber zum Haupthebel für die weitere Erfolgsoptimierung wird. PTC ist bemüht Lösungen zum Integrierten Varianten-Management bereit zu stellen, um die Unternehmen in der diskreten Fertigung zu unterstützen.

5 Komplexitätstreiber sind mannigfaltig und nachhaltig! Disruptive Technologien Zunehmende Produktkomplexität Engineering Calculations Zeit- & Kostendruck Mechanical Software Electrical Documentation Emissionsrichtlinien Komplexe Multi-Disziplinäre Informationen

6 Mechatronik zu eng gefasst? Mechatronik nach VDI-Richtlinie 2206 Mechatronik bezeichnet das synergetische Zusammenwirken der Fachdisziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik und Informationstechnik beim Entwurf und der Herstellung industrieller Erzeugnisse sowie bei der Prozessgestaltung. Die Mechatronik soll Mechanik, Elektronik und Informatik miteinander verschmelzen und anstelle von mehreren Modellen ein mechatronisches Gesamtsystem beschreiben. Mechatronische Systeme haben die Aufgabe, mit Sensorik, Prozessorik, Aktorik und Elementen der Mechanik, Elektronik und Informatik (sowie anderer funktionell erforderlicher Technologien) Energie, Stoff (Materie) und/oder Information umzuwandeln, zu transportieren und/oder zu speichern.

7 High-level Prozessüberblick mechatronische Produktentwicklung PTC

8 Ausgewählte Anforderungen auf Prozess-Ebene Programm- Produktkomplexität Erfordert, dass Entwicklungsprojektund Produktkosten entwicklungsbegleitend transparent sind. Funktionale Produktstrukturen & Nachvollziehbarkeit Erfordert, dass Anforderungen durchgängig gemanaged, wiederverwendet, und konfiguriert werden. Systemintegration Erfordert, dass Anforderungen, Änderungen und Konfigurationen zwischen den Disziplinen synchronisiert werden. Kundenbindung Erfordert kontextbasierende Echtzeit- Bereitstellung der notwendigen Informationen (z.b. Diagnose) PTC

9 Kundenbindung erreichen durch die Bereitstellung kontext-sensitiver Informationen in Echtzeit Content Manager

10 Lokale Datenbasen verhindern ausreichende Änderungstransparenz Rqmts. Mgmt. System PDM File System SCM Welche Auswirkung hätte die Änderung? PLM ERP PTC

11 Typische Situation bei OEMs: Informationen liegen in verschiedenen Datentöpfen, Excel ist das Arbeitsmedium! 11 Aktuelle Systeminfrastruktur Fertigungspläne MFG MFG Plan Plan 1. Define Manucaturing Strategy Start Start Define Define MFG MFG Strategie Strategie Teilegeometrie, Entwicklg.Stüli Zusammenbau- Stücklisten Maschinendaten, Einrichtungen Werkzeugdaten Vorgabezeiten ebom, ebom, 2D/3D 2D/3D Visualisation Visualisation Baugruppen Baugruppen Maschinen Maschinen Werkzeuge Werkzeuge Standardzeiten Standardzeiten 2. Advanced Mfg Planing 3. Optimization In-/Outsource? In-/Outsource? Define Define MFG MFG BOM BOM Define Define Process Process Plan Plan Manage Manage Mfg Mfg Resources Resources Produce Produce Time Time & Cost Cost estimates estimates Optimize Optimize Process Process design design Change? Design Design Change? Process Steps Manufacturing Manufacturing Outsourcing Outsourcing Tooling Tooling & Facory Facory Equipment Equipment Design Design 77 Hallenlayout, Maschinenlayout Layouts, Bereitstellorte/ Logistik Host Hallenpläne Hallenpläne Logistik Logistik.. 4. Document process Plan 5. Release Create Create NC/CMM NC/CMM Programms Programms Create Create Work Work Instructions Instructions Approve Approve?? Release Release to to Production Production Finish

12 Typische Situation bei Systemlieferanten: Produktstruktur von OEM und Systemlieferant nicht abgeglichen! Z41 - Speedstar Z41.1 Z41.2 Z41.3 Z41.4 Legende Vehicle Car body Attach. parts ext. Seats Seat, front left Produktfamilie Typ Z41.1, Z41.2, Z41.3, Z41.4 +SEA_SPRT+SCV_VACH+... Z41.1, Z41.2, Z41.3 +SEA_NORM+SCV_ALCN Z41.1, Z41.2, Z41.3 +SEA_NORM+SCV_TXTL+... Produktstrukturelement (mit referenzierter Produktkomponente) Positionsvariante (mit Spezifikationsregel) Artikel (Baugruppe/Einzelteil) 1200 Seat, front left complete Sport shape, Vachette leather, Heating 1132 Seat cushion Backrest Headrest Armrest Recliner 0912 Seat rail 1230 Seat, front left complete Norm shape, Alcantara, Heating 1301 Seat, front left complete Norm shape, Textile Quelle: Auszug aus dem Promotionsvortrags von Herrn Dr. Matthias Zagel vom 10. November 2006

13 Kernaussagen Es besteht allgemein Konsens, dass die Komplexität in der Automobilindustrie mannigfaltige Ursachen hat und weiter steigt. Eine gemeinsam mit dem WZL der RWTH Aachen erstellte Studie belegt, dass die Beherrschung der Komplexitätstreiber zum Haupthebel für die weitere Erfolgsoptimierung wird. PTC ist bemüht Lösungen zum Integrierten Varianten-Management bereit zu stellen, um die Unternehmen in der diskreten Fertigung zu unterstützen.

14 Zielsetzung der Studie Die Beantwortung folgender Fragen Organisationskomplexität: Auf welcher Basis erfolgt das interne und unternehmensübergreifende Zusammenwirken von OEMs und Zulieferern? Befehlsempfänger versus strategischer Partner? Prozesskomplexität: In welchem Umfang sind die Abläufe in der Produktentwicklung für die beteiligten Unternehmen überschaubar und beherrschbar? Systemkomplexität: Unterstützen die jeweiligen IT-Systemlandschaften gemeinsame Prozesse oder sind sie eher hinderlich, indem sie zu Produkt- und Prozesskomplexität führen? Produktkomplexität: Ist sie Auslöser oder Folge der anderen Komplexitätstreiber? Ganzheitliche Beherrschung dieser Komplexitätstreiber: Was ist die richtige Erfolgsmischung für die Zukunft? WZL/Fraunhofer IPT Schuh & Co. GmbH Seite 14

15 Beherrschung der Komplexitätstreiber wird zum Haupthebel für die weitere Erfolgsoptimierung Vielfalt (und Funktionskomplexität) nehmen dynamisch zu Bei unveränderten Kosten- und Nutzenkurven nimmt der Nettonutzen für die Unternehmen ab Ausgleich durch Anpassung beider Kurven möglich Kostenkurve kann beeinflusst werden durch verbesserte Komplexitätsbeherrschung Kosten / Kundennutzen Kundennutzen (Ertrag) Gesteigerter Nettonutzen Veränderte Kostenkurve durch verbesserte Komplexitätsbeherrschung Vielfalt Darstellung qualitativ WZL/Fraunhofer IPT Schuh & Co. GmbH Seite 15

16 Systemlieferanten und OEMs haben sich zur Komplexitätsbeherrschung unterschiedlich aufgestellt Fähigkeiten zur Komplexitätsbeherrschung ausgebaut bestehend einfach Systemlieferanten OEMs vielfältig Systemlieferanten bauen ihre Fähigkeiten zur Komplexitätsbeherrschung relativ schnell auf OEMs werden stärker von den externen Markt- und Technologie-Trends beherrscht und verbessern ihre Fähigkeiten zur Komplexitätsbeherrschung unterproportional schnell Herausforderungen durch Markt- und Technologie-Trends Legende Relativ stärkere Entwicklungsrichtung Relativ schwächere Entwicklungsrichtung WZL/Fraunhofer IPT Schuh & Co. GmbH Seite 16

17 Drei Leistungsdimensionen erklären die Stellhebel zur Verbesserung der Komplexitätsbeherrschung Fähigkeiten zur Komplexitätsbeherrschung ausgebaut bestehend? Technologiebeherrschung = Beherrschung der Funktionskomplexität Vielfaltsbeherrschung = Beherrschung der Produktprogrammkomplexität Prozessbeherrschung = Beherrschung der Ablauf-/ Wertschöpfungskettenkomplexität Die in der Unternehmensbefragung herausgearbeiteten Leistungsdimensionen unterstützen sich gegenseitig bei OEMs und Systemlieferanten WZL/Fraunhofer IPT Schuh & Co. GmbH Seite 17

18 OEMs und Systemlieferanten unterscheiden sich in ihren Fähigkeiten zur Komplexitätsbeherrschung Prozessbeherrschung Leistungsdimensionen Vielfaltsbeherrschung Technologiebeherrschung OEMs OEMs propagieren Wiederverwendungsstrategien in firmenspezifischen Ausprägungen Ausprägung der Integratorenrolle der OEMs ist im Fluss Prozessunsicherheiten begrenzen die Umsetzungseffizienz bei OEMs Systemlieferanten Systemlieferanten sind konsequent und maximieren Wiederverwendung durch Plattformen Technologie- und Qualitätsführerschaft durch Kompetenzzuwachs und Systembeherrschung Zu den OEMs hin sind die Systemlieferanten einerseits flexibel kundenorientiert und andererseits gestaltungswillig WZL/Fraunhofer IPT Schuh & Co. GmbH Seite 18

19 Verbesserung der Vielfaltsbeherrschung Die proaktive Verbesserung der Vielfaltsbeherrschung erfordert Maßnahmen hinsichtlich der Gestaltung von Baukästen und deren Umsetzungsprozess Steigerung der Baukastenqualität: Umsetzung und Ausweitung des Baukastenprinzips innerhalb von und über Produktfamilien hinweg In einem Unternehmen können gleichzeitig verschiedene Baukästen existieren, die sich anhand ihres Kommunalitätsniveaus unterscheiden Innerhalb der Kommunalitätsniveaus können Kommunalitätskaskaden definiert werden Optimierung des Umsetzungsprozesses für Baukästen: Die Umsetzung erfordert die Hilfe eines modernen Konfigurations- und Moduldatenmanagements als Prozess- und IT-Unterstützung Die Bewertung von variantenbedingten Komplexitätskosten erfolgt durch verschiedene Herangehensweisen, die zielgerichtet gewählt werden sollten WZL/Fraunhofer IPT Schuh & Co. GmbH Seite 19

20 Kernaussagen Es besteht allgemein Konsens, dass die Komplexität in der Automobilindustrie mannigfaltige Ursachen hat und weiter steigt. Eine gemeinsam mit dem WZL der RWTH Aachen erstellte Studie belegt, dass die Beherrschung der Komplexitätstreiber zum Haupthebel für die weitere Erfolgsoptimierung wird. PTC ist bemüht Lösungen zum Integrierten Varianten-Management bereit zu stellen, um die Unternehmen in der diskreten Fertigung zu unterstützen.

21 Paradigmenwechsel Fähigkeiten + Produkte Prozesse + Systeme Wie die Dinge zusammenspielen wird zunehmend wichtiger als die Funktionalität per se!

22 Prozessverbesserungen treiben die Produkt-Roadmap Production Plan Concept Design Validate Support Ramp Up Management Portfolio Management Program Management New Product Introduction Regulatory Compliance Quality Management Change and Configuration Management Sales & Mktg Proposal Response Requirements Capture and Management Product Marketing Publications Engineering Sourcing Manufacturing Service Concept Development System Design Detailed Design Verification and Validation Variant Design & Generation Design Outsourcing Component and Supplier Management Advanced Sourcing Manufacturing Process Management Tooling and Factory Equipment Design Manufacturing Outsourcing Technical Publications Service Program Management Equipment Management Performance Analysis

23 Iteratives Software Engineering gegen Kundenprozesse und daten RC Planning RC1 Plan & Tech Summit RC1 Test Planning RC2 Plan & Tech Summit RC2 Test Planning RC3 Plan & Tech Summit RC3 Test Planning Sprint Heartbeat RC1 Sprints Sprint 1 Sprint 2 Sprint 3 RC2 Sprints Sprint 4 Sprint 5 Sprint 6 RC3 Sprints Sprint 7 Sprint 8 Sprint 9 Sprint Planning RC Testing Demo Demo Demo Demo Demo Demo Demo Demo Demo RC2 Testing RC3 Testing RC1 Testing RC 2 Testing RC 3 Testing Demonstrations with Customer data sets every 3 months RC1 Demo RC2 Demo RC3 Demo We are planning several RCs for each major release

24 Integriertes Varianten-Management Plan Concept Design Validate Production Support Management Sales & Mktg Engineering Sourcing Manufacturing Service Anforderungen aufnehmen & Varianten ableiten Portfolio Management Program Management New Product Introduction Regulatory Compliance Quality Management Change and Configuration Management Proposal Response Modulare Baukasten Requirements Capture and Management erstellen bzw erweitern Optionen & Concept Development Konfig.- Logik System Design erarbeiten Baukasten Detailed Design entwickeln Verification / and Validation Varianten absichernvariant Design & Generation Design Outsourcing Fertigungsplanung erstellen Product Marketing Publications Component and Supplier Management Early Sourcing Manufacturing Process Management Tooling Design and Manufacture Manufacturing Outsourcing Baukasten / Varianten dokumentieren Unternehmen brauchen einetechnical durchgängige PublicationsLösung, um die Service Program Management Einzelaspekte durchgägngig managen zu können Equipment Management Performance Analysis

25 Samsung Software Information System Lösung Windchill and Rational deliver software design re-use P R O F I L E Leading consumer electronics manufacturer in wide variety of products ranging from televisions, mobile phones, computers, etc. CHALLENGES Software Asset Management across 24 Global Business Units Software Part Strucutre Management Standardized Product Development resp. Management Processes Software Component Re-use ACTIONS Windchill as the Software Information System backbone with links into DOORS (Requirements Management), ClearCase (Software Configuration Management) and ClearQuest (Software Defect Tracking) RESULTS Software Information System was selected as most successful IT project of 2006 It has been successfully deployed to over 6,000 software developers across Samsung Electronics and other Samsung Groups Samsung CIO We have been in a strategic partnership with PTC for six years, and the tremendously successful results have proven that PTC is a company that provides the best solutions for us.

26 VOLVO utilizes Pro/Engineer, ProductView and Windchill in multiple divisions for Powertrain and Chassis More than 95% of the 100,000+ trucks built by VOLVO each year are in the heavy weight class over 16 tons, making Volvo Truck the second largest heavy-duty truck brand in the world. BUSINESS INITIATIVE VOLVO Powertrain required a Product development Platform for one development team located in three sites (Sweden, France, US) and serving six customers (VOLVO, Renault, Mack, CE, Penta, Bus) PTC SOLUTION Pro/Engineer w Pro/Intralink, Windchill and ProductView form the backbone of VOLVO Powertrain s development environment Integrated with VOLVO s KOLA system Successful synchronization of CAD and Viewing environments RESULTS Multi-user, multi-site access using Pro/Intralink as the central CAD data management system for Powertrain data Used Windchill to Implemented one common product modification request process and release process to support all global sites Reduce inconsistent product data caused by multiple platforms

27 WABCO implements PLM Backbone based on Windchill With 7,200 employees, WABCO is a global leader in commercial vehicle braking, stability, suspension and transmission control systems BUSINESS INITIATIVE WABCO needed a global product development platform to link employees at 11 manufacturing and R&D facilities globally PTC SOLUTION WABCO has deployed PTC s Product Development System (PDS) for digital product content management and engineering change management WABCO replaced 3 legacy systems and established one overall PLM Backbone They also implemented different business process and migrated ~2.3 million legacy objects into PDMLink. ERP data is pulled out of SAP to provide designers with manufacturing process information and supplier information RESULTS Improved System Design, Detailed Design, Verification & Validation, Component & Supplier Management, and Manufacturing Outsourcing processes

28 Dong Feng Commercial Vehicle

29 Fazit Es besteht allgemein Konsens, dass die Komplexität in der Automobilindustrie mannigfaltige Ursachen hat und weiter steigen wird. Eine gemeinsam mit dem WZL der RWTH Aachen erstellte Studie belegt, dass die Beherrschung der Komplexitätstreiber zum Haupthebel für die weitere Erfolgsoptimierung wird. PTC ist bemüht Lösungen zum Integrierten Varianten-Management bereit zu stellen, um die Unternehmen in der diskreten Fertigung bei der Bewältigung Ihrer Herausforderungen im Bereich Komplexitätsmanagement zu unterstützen.

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