Integrierte Produktentwicklung. Vielfalt-, Komplexitäts- und Kostenreduktion; Erweiterte Anforderungen an Forschung und Lehre

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1 Technische Universität t Chemnitz Integrierte Produktentwicklung Fakultät t für f r Maschinenbau IPE-Labor Professur Konstruktionslehre Fakultät t f für r Maschinenbau Institut f für f r für r Konstruktions- und Antriebstechnik Professur Konstruktionslehre Vielfalt-, Komplexitäts- und Kostenreduktion; Erweiterte Anforderungen an Forschung und Lehre. TU Chemnitz 2. Professur Konstruktionslehre 3. Motivation 4. Integrierte Produktentwicklung Sichten 5. Problemstellung 6. IPE - Labor 7. Ausgewählte Anwendungsbeispiele 7.. Potenzialcheck 7.2. Normteilebereinigung 7.3. Kostenmanagement C-Teilebeschaffung 8. Nutzungsziele des IPE-Labors Prof. Dr.-Ing. Erhard Leidich Dr.-Ing. habil. Werner Grahl Technische Universität Chemnitz Professur Konstruktionslehre Reichenhainer Straße Chemnitz Tel: Fax: Das Vorhaben "Labor für integrierte Produktentwicklung" wird durch das sächsische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst und den Europäischen Fond für regionale Enwicklung (EFRE) gefördert.

2 TU-Chemnitz Übersicht Fakultät für Naturwissenschaften Fakultät für Mathematik Fakultät für Informatik Fakultät für Maschinenbau Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fakultät für Wirtschaftswissenschaften Philosophische Fakultät von 23

3 TU-Chemnitz Studentenzahlen Studenten in den Fakultäten Fakultät für Mathematik Fakultät für Naturwissenschaften Fakultät für Maschinenbau Fakultät für Elektrotechnik/Inform.-techn. Fakultät für Informatik Fakultät für Wirtschaftswissenschaften Philosophische Fakultät Sonstige (Gasthörer, ) Σ Studenten 2,8% 4,5% 4,0% 6,3% 5,2% 8,2% 22,0% von 23

4 Professur Konstruktionslehre Forschungsfelder Konstruktionslehre Prof. Leidich Gestaltfestigkeit Betriebsfestigkeit Reibdauerfestigkeit Nichtlineare FE-Berechnungen Experimentelle Untersuchungen von WNV Verzahnungsfestigkeit Rissuntersuchungen Festigkeitshypothesen von 23 Tribologie Schwingungsverschleiß Beschichtung im Reibkontakt Hydrodynamische Gleitlager Integrierte Produktentwicklung Produktentstehungs- Prozess (PEP) Kostenmanagement im Konstruktionsprozess Berechnung und Gestaltung Virtuelle Produktentwicklung Vielfaltsreduktion Komplexitätsreduktion Qualifizierung

5 Professur Konstruktionslehre Forschungskooperationen Gestaltfestigkeit Betriebsfestigkeit Reibdauerfestigkeit Nichtlineare FE-Berechnungen Experimentelle Untersuchungen von WNV Verzahnungsfestigkeit Rissuntersuchungen Festigkeitshypothesen Tribologie Reibwerte Schwingungsverschleiß Beschichtung im Reibkontakt Hydrodynamische Gleitlager Professur Unternehmensrechnung und Controlling Integrierte Produktentwicklung Produktentstehungs- Prozess (PEP) Target Costing Berechnung und Gestaltung Virtuelle Produktentwicklung Labor für integrierte Produktentwicklung Vielfaltsreduktion Komplexitätsreduktion Kostenmanagement von 23

6 Motivation Marktentwicklung und Handlungsbedarf der KMU Verstärkung der Individualisierung in den Produktanforderungen Jedem Kunden sein Produkt Maßnahmen zur Vielfalts- und Komplexitätsreduktion Zunahme Produktanforderungen über den Produktlebenszyklus Forderung nach hybriden Produkten Maßnahmen zur Entwicklung hybrider Produkte Zunahme des Kostendruckes auf die Produktentstehungs- und -vermarktungsprozesse Globalisierung des Marktes Maßnahmen zum Kostenmanagement von 23

7 Integrierte Produktentwicklung Darstellung des Gesamtkonzeptes: Integrierte Produktentwicklung im aktuellen IPE-Forschungsvorhaben Prozesse/Aufgaben Objekte Methoden Information/Wissen IuK-Technologie Quelle: In Anlehnung an: Vajna, S.; Burchardt, C.: (Produktentwicklung), S von 7 von Dipl.-Wirt.-Inf. Susann Köhler, Prof. Dr. Uwe Götze

8 Integrierte Produktentwicklung Verbindungen zwischen den Sichten: Entwickl./ Konstrukt. Fertigung/ Montage Integr. Produktentwicklung im aktuellen IPE-Forschungsvorhaben Vertrieb/ Verkauf Nutzung/ Instandhalt. Demontage, Recycling Prozesse/Aufgaben Objekte Produkt Baugruppe Bauteil Produktplanung Beschaffung Produktgruppe Fertigungsteil Kaufteil Entscheidungen Conjoint- Analyse Target Costing Planungsmethoden Optimierungsmethoden Methodenwissen Kostenwissen Wirkprinzipien Arbeits-, Prüfpläne Teilemanagement-Software Katalog- Software CAD-neutraler Modellierer Clusteranalyse Gestaltungsmethoden Stand der Technik geometrische Merkmale ERP-System PDM-System CAD-System CAD-System Bewertungsmethoden Kostenreduktionsmethoden Anforderungswissen Werkstoffwissen Kalkulations- System Berechnungssoftware Suchmethoden Kostenschätzmethoden Funktionen Toleranzen Simulationssoftware Methoden Informationen/Wissen IuK-Technologie von 8 von Dipl.-Wirt.-Inf. Susann Köhler, Prof. Dr. Uwe Götze

9 Norm- und Kaufteile Einkauf Bestellmengenplanung Lieferantenauswahl Beschaffungsstrategien Lagerwirtschaft Lagerstrategien A-, B-, C-Teile Kapitalbindung Aufbauorganisation Organisationsstruktur Projektorganisation Problemstellung Auswirkungen von Vielfalt Entwicklung & Konstruktion Gleichteileverwendung Baureihen- und Baukastenentwicklung Fehlervermeidung Teilestamm IT-Systemlandschaft Datenverwaltung Datensuche Informationsflussgestaltung Fertigungsteile Arbeitsvorbereitung Arbeitsgangplanung Werkzeugplanung Fertigung & Montage Qualität Prozesssicherheit Durchlaufzeit Kapitalbindung Ablauforganisation Terminplanung Kapazitätsplanung Prozessorganisation - Der Teilestamm ist ein Spiegelbild der unternehmensinternen Prozesse - Mängel im Teilestamm sind daher ein Indiz für ineffiziente Prozesse von 23 M. Konarsky

10 Überblick Ist-Stand IPE-Labor Entwicklungsprinzipien Aufgabenstellung Konzepte Vielfaltsreduktion Bestandsbearbeitung und -planung Anforderungen Komplexitätsreduktion Prozessveränderung und -planung Lösungen Konzepte Anforderungen Lösungen Konzepte Anforderungen Lösungen Kostenmanagement Lösung von 23

11 Vorstellung IPE-Labor Infrastruktur von 23

12 Vorstellung IPE-Labor Transfermethoden Ist-Stand Normen und Konstruktionsrichtlinien Arbeitsabläufe Produktdaten IT-Systeme Demonstratorstruktur Randbedingungen Produkt- u. Komponentenspektrum Konstruktionshoheit Besonderheiten des Marktsegmentes Inhalt des Teilprozesses Lösungsumfang u. -inhalt Lösungsschritte Projektteam Zeitumfang Nutzen Soll-Stand Normungsvorschläge Veränderungsvorschläge zur Prozessgestaltung Simulierte Ergebnisdaten Integrationsvorschläge IT-Systeme Transferleistungen Ist-Standsanalysen Konzeptentwicklungen Lösungssimulation Einführungsunterstützung von 23

13 Anwendungsbeispiel Potenzialcheck Erfassen der Ziele und Randbedingungen 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. Erfassen des IST-Zustandes 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 - Vermeiden von Nachsuchen im CAD bei 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 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. Modifizieren der Ziele und Randbedingungen von 23

14 Anwendungsbeispiel Potenzialcheck Ermittlung Einsparpotenziale 3. Quantifizieren der Schwachstellen Analyseschwerpunkte: Strukturierung / Klassifikation des Datenbestandes Reproduzierbarkeit der Artikelbenennungen Vollständigkeit und Vergleichbarkeit der Artikel beschreibenden Parameter Aktualität der Artikelverwendung 4. Abschätzen des Nutzens 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 von 23

15 Anwendungsbeispiel Potenzialcheck Entwicklung Lösungskonzept Schwachstelle Prio Lösungskonzept Prio Struktur des Teilestammes Klassenbildung - Klassifizieren nach Betriebsklassifikator. Nachklassifizieren nach vorhandenen Klassifikator 2. Erarbeiten eines Klassifikators und Neuklassifizieren 3. Erarbeiten von ERP-Eingabemasken Artikelbezeichnungen Artikelnamen/ - Klassifizieren nach Standardklassifikator 2 5. Konzipieren der Verbesserungsmaßnahmen Merkmale pro Artikel 2. evtl. Ergänzen um spezifische Klassen 3. Festlegen der zu belegenden Merkmale/Untergruppe 4. Klassifizieren Datenbeschaffung/ Datenrevisionierung Kauf- und Normteiledaten. Einführen Katalogsoftware und Integration in CAD 2. Integration CAD-ERP zur Datenübernahme bei Konstruktion, zyklische Aktualisierung des Kataloges Fertigungsteiledaten - Nativ-Checkin in Katalogsystem einmalige Urfüllung mit - Modellieren von Teilefamilien im Katalogsystem nachbearbeitetem und bereinigtem Suchen Teile Suchfunktionalität des Katalogsystems nutzen - strukturelles und visuelles Suchen, - textuelles Suchen, Teilestamm - geometrisches ERP/PDM Suchen, - Konstruktionsassistent -System bei Fertigungsteilekonstruktion zyklischer Abgleich (nächtlich) - automatisierte Suche durch Konfiguratornutzung 2 Zusatzinformationen 2 Verlinken mit Artikeldatensätzen Bestand PARTsol Bestand 3 LINK DB Filter Vorzugsteile Auswahlreihen Nutzerrechte 6. Ableiten des IT-Konzeptes Neuanlagen von Teilen über Online-Schnittstelle PARTsol Suchen CAD Wieder verwenden ecatsol Katalogteile Nicht katalogisierte Fremdteile einfügen CADENAS Pool SML Fertigungsteile einfügen ecatsol SML Quelle: in Anlehnung an CADENAS GmbH von 23

16 Anwendungsbeispiel Normteilebereinigung Anforderungen an Ausgangsdatenbereitstellung Basisinformationen:. Artikelidentnummer des ERP (Spalte B) 2. Klassifikationshilfen (Spalten C und D) bspw. Beschaffungsart, Warengruppe 3. Benennungen (Spalten E,F) möglichst Trennung in Name, Abmessungen/Größenangabe, Werkstoff, Normnummer/Bestellnummer/Zeichnungsnummer 4. Zeichn.DIN-Nr (Spalte G) Zeichnungsnummer (Fertigungsteile), Normnummer (Normteile), Bestellnummer (Kaufteile) 5. Werkstoff Werkstoffangabe oder Festigkeitsklasse Ergänzungsinformationen:. Erfassen der Ausgangsdaten 6. Gültigkeitskennzeichen (Spalte Y) 7. Ersetzt durch (Spalte AB) 8. Ersatz für (Spalte AA) 9. wenn vorhanden: Auswahlreihen/Vorzugsteile/Prioritäten für Teilenachnutzung - interne Normung und interne Arbeitsunterweisungen zum Umgang mit nicht priorisierten Teilen 0. Lieferantencode oder Lieferant. Verbauungs- oder Verbrauchsmengen für Entscheidungen zu Vorzugsteilen/Auswahlreihen von 23

17 Anwendungsbeispiel Normteilebereinigung Phasen der Konzepterarbeitung 2. Konzept Artikelpriorisierung 3. Konzept Nutzerrechte 4. Konzept Prozessabläufe von 23

18 Anwendungsbeispiel Normteilebereinigung Clusteranalysen zur Entscheidungsvorbereitung. Clusterung nach Hauptgruppe Normteil 2. Clusterung nach Gruppe Schraube 5. Artikelclustering durchführen Inhalt des Subclusters UGR Innensechskant Clusterung nach: Merkmal ZEICHN.DIN-NR. 3. Clusterung nach Merkmal LIEFERANT Untergruppe Zylinderschraube Clusterinhalte 6. Lieferantenclustering durchführen Werkzeug: PARTwarehouse textuell clustering Werkzeug: PARTwarehouse textuell clustering von 23

19 Anwendungsbeispiel Normteilebereinigung Entscheidungsdokumentation Bewertungskriterien: Funktionserfüllung, Aufwand für Konstruktionsänderungen, Artikelkosten KH KD LS Bewertung Ersatz keine Artikelartensubstitution keine Artikelartensubstitution 7. Festlegen von Vorzugsteilen + Vorzugslieferanten keine Artikelartensubstitution Ablösung: ISO 4762, ISO keine Artikelartensubstitution Ersetzung durch ISO 4762, ISO 2269 vorber. 8. Festlegen von Auswahlreihen 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 von 23

20 Anwendungsbeispiel Normteilebereinigung Visualisieren der Entscheidungen 9. Standardfilter (F) einrichten 0. Erweiterungsfilter (F2) einrichten Werkzeug: ERPsolutions, Partsolutions. Freigeben zum Dauerbetrieb Werkzeug: ERPsolutions, Partsolutions von 23

21 Arbeitsgebiet Kostenmanagement Anwendungsbeispiel Beschaffung C-Teile Kosteneinsparungen in der C-Teilebeschaffung Fallbeispiel Verbindungselemente (520 Datensätze), D = Artikel/Jahr Ausgangszustand: Einzelbestellungen für 520 Artikel mit d 0 = 50 Artikel pro Jahr Bereinigter Zustand: Vorzugsteile (~440 Artikel) mit d = 52 Artikel pro Jahr organisatorischer Zwang zur Gleichteileverwendung Bündelung des Verbrauchs Stückzahleffekte in der Materialdisposition Parameter Ausgangszustand Bereinigter Zustand Bestellfixe Kosten Lagerkostensatz 200 /Bestellung 0 /Stk*Jahr 200 /Bestellung 0 /Stk*Jahr Ausgangszustand Bereinigter Zustand Einkaufpreis Rabattstaffelnutzung 0,00% 0% Einstandspreis opt. Losgröße nach Andler 25 Stk 50 Stk Bestellungen für Gesamtbedarf Materialkosten Gesamt Lagerkosten Gesamt Bestellkosten (Gesamt) Beschaffungskosten Gesamt Einsparung % 0 Materialkosten Gesamt Lagerkosten Gesamt Bestellkosten (Gesamt) Beschaffungskosten Gesamt von 23 M. Konarsky

22 Nutzungsstrategie des IPE-Labors Studentische Projekte Bachelorarbeiten, Diplomarbeiten, Masterarbeiten Lehrveranstaltungen für Studenten Übungen, Belege angewandte Forschung Grundlagenforschung Einführungsprojekte Informationsveranstaltungen, Transferworkshops, Industriearbeitskreise Fachkräfteschulungen von 23

23 IPE-Labor Unsere Tür ist jederzeit für Sie offen! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! von 23