Absicherung der CAD Datenund Prozessqualität in unternehmensübergreifenden Produktentwicklungsprozessen

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1 Whitepaper der :em engineering methods AG Absicherung der CAD Datenund Prozessqualität in unternehmensübergreifenden

2 Von hierarchichen Strukturen OEM Während Produktmanager, Projektmanager und Entwicklungsleiter in der Vergangenheit die Frage Selber bauen und kaufen? immer häufiger dahingehend entschieden haben, die Entwicklung von Produktkomponenten spezialisierten Zulieferern anzuvertrauen und die Komponenten zuzukaufen, verlagert bzw. erweitert sich diese Fragestellung zunehmend hin zu einer unternehmensstrategischen Frage. Immer häufiger ist zu entscheiden, ob die Gesamtentwicklung eines Produktes oder einer Produktkomponente in alleiniger Verantwortung betrieben wird oder beispielsweise in Kooperation mit einem Marktbegleiter. Damit einhergehend ist zu beobachten, dass sich die unternehmensübergreifenden Entwicklungspartnerschaften von einer mehrstufigen Auftraggeber - Auftragnehmer - Struktur (OEM first Tier second Tier third Tier ) allmählich zu einer netzartigen Kooperationsstruktur hin entwickeln. Die Motivationen für Kooperationen unter Marktbegleitern sind beispielweise u.a. Zugewinn an Technologien und Kompetenzen Flexibler und effizienter Ressourceneinsatz Kostenreduktion -und Kostenrisikoreduktion bzw. -verteilung Effizientere Markterschließung und Reduzierung bzw. Verteilung des Entwicklungsrisikos OEM Entwicklungskooperation OEM,3 Tier 3,4 Tier 3,4 zu vielfältig vernetzten Strukturen Dabei zeichnen sich die Kooperationsbeziehungen oftmals durch eine projektspezifische, zeitlich begrenzte Zusammenarbeit aus, z.b. bei der Entwicklung und/oder Produktion eines Produktes oder einer Produktkomponente. Ob Beauftragungen mit traditionellen Auftraggeber - Auftragnehmer - Beziehungen oder strategische Entwicklungskooperationen wie oben angedeutet: Soweit sich die Zusammenarbeit auf die Entwicklung von Produkten oder Produktkomponenten erstreckt, sind auch immer Produkt(-entwicklungs-) daten, in der Regel CAD-Daten und gegebenenfalls die begleitenden Struktur- und Stammdaten, in die unternehmensübergreifenden Entwicklungsprozesse eingebunden, die es u.a. über die Anforderungen an die CAD Daten- und Prozessqualität abzusichern gilt. Je vielfältiger die Kooperationsformen werden und je mehr sich diese Kooperationsformen von der klassischen Auftraggeber - Auftragnehmer - Beziehung entfernen, umso feinfühliger ist mit den Anforderungen an die CAD Daten- und Prozessqualität umzugehen. So wenig wie möglich, so viel wie nötig Bei der Definition von CAD Qualitätsanforderungen gilt die Prämisse So wenige Anforderungen wie möglich, aber so viel wie notwendig! So wenige Anforderungen wie möglich, weil die Einhaltung von CAD Qualitätsanforderungen bei der Konstruktion mit einem entsprechenden Aufwand verbunden ist. Dieser schlägt sich in Form von Entwicklungskosten bei der Preisgestaltung der Entwicklungsleistung oder der Produkte nieder. Darüber hinaus macht jede Anforderung nur dann Sinn, wenn deren Einhaltung auch geprüft werden kann und die Nichteinhaltung angemessene Maßnahmen nach sich zieht. Auch die Überprüfung der CAD Daten- und Prozessqualität ist mit entsprechendem Aufwand verbunden. Im unternehmensübergreifenden Datenaustausch kann die Überprüfung der CAD Daten- und Prozessqualität im Rahmen einer Dateneingangsprüfung beim Datenempfänger oder im Rahmen einer Datenausgangsprüfung beim Datensender durchgeführt werden. So hohe Anforderungen wie notwendig, weil die Aufwände bzw. die Kosten, die für die Einhaltung der Anforderungen an die CAD Daten- und Prozessqualität und für die Überprüfung der CAD Daten entstehen, geringer sind als die Kosten, die in späteren 2/7

3 Kosten der CAD Fehlerbeseitigung und Fehlerfolgekosten in Prozessen (qualitative, keine quantitative Aussage) Phasen der Produktentwicklung bei der Verwendung der CAD Daten entstehen, wenn diese nicht die definierten CAD Qualitätsanforderungen erfüllen. Somit ist der Definition von Anforderungen an die CAD Daten- und Prozessqualität ein entsprechendes Augenmaß beizumessen, um der Prämisse So wenige Anforderungen wie möglich, aber so viel wie notwendig gerecht zu werden. Dazu gehört auch, dass bei der Definition und Bewertung der CAD Qualitätsanforderungen stets abzuwägen ist, ob als Alternative zur Definition bzw. Erweiterung von Anforderungen auch eine Änderung von Prozessen bzw. Weiterentwicklung von Systemen sinnvoll sein kann. Die Datenverwendung bestimmt die Qualitätsanforderung CAD Qualitätsanforderungen können je nach Verwendung/Verbauung im Fahrzeug sehr unterschiedlich sein. Das ist darauf zurückzuführen, dass ganz unterschiedliche Prozesse definiert sind in denen die CAD Daten verwendet werden. Ein Generator, entwickelt und produziert von einem Zulieferer, wird im Rahmen von DMU Prozessen im Hause des Kunden zur geometrischen Absicherung hinsichtlich seiner Durchdringungsfreiheit und seiner Einbau- und Austauschbarkeit untersucht. Hierfür sind jedoch keine Informationen über die Gestaltung der innen liegenden Teile des Generators erforderlich. Für die DMU Prozesse reicht die genaue Kenntnis der Außengeometrie und gegebenenfalls der Anordnung der Befestigungselemente aus. Daraus folgt, dass die geometrischen und strukturellen Anforderungen an die CAD Daten des zugelieferten Generators vergleichsweise gering angesetzt werden können. Für CAD Daten, die von einem Entwicklungsdienstleister für Bauteile erstellt werden, die tatsächlich im Hause des Automobilherstellers produziert oder zusammengesetzt werden können jedoch Qualitätsmerkmale gefordert sein, die aus Fertigungs- und Produktionsprozessen resultieren. Diese Daten könnten beispielsweise bei der Ableitung von NC- Daten oder bei der Werkzeugentwicklung verwendet werden. In solchen Fällen können geschlossene und damit nicht produzierbare Hohlräume oder nicht geschlossene Linien und Flächen die Weiterverwendung der CAD Daten erheblich behindern. Ähnliches kann für Daten gelten, die beim Kunden für die Ableitung von Simulationsdaten verwendet werden. Auch die jeweilige Produktentwicklungsphase kann die CAD Qualitätsanforderungen mit beeinflussen. Während einer Angebotsphase sind die CAD Qualitätsanforderungen niedriger anzusetzen als bei Daten, die für die Freigabe im Hause des Kunden vorgesehen sind. Je später gravierende Mängel der CAD Daten- und Prozessqualität festgestellt werden, umso größer sind tendenziell auch die direkten Kosten für die Beseitigung von Fehlern und indirekte Fehlerfolgekosten beispielsweise durch Prozessverzögerungen. Außerdem können diese Kosten mit Erreichen von kritischen Meilensteinen im Entwicklungsprozess sprunghaft ansteigen. Die Qualitätsprüfung erfordert nicht nur die CAD Daten als Prüfobjekte, sondern auch Informationen darüber, auf welche Kriterien hin eine konkrete CAD Datei zu prüfen ist. Da diese Kriterien je nach Verwendung der CAD Daten stark variieren, wird ein Mechanismus benötigt, wie die Information über die Datenverwendung den CAD Daten direkt oder indirekt mitgegeben werden kann. Ohne diese Information ist eine zielführende Datenprüfung entsprechend der Prämisse So wenig wie möglich, so viel wie nötig nicht möglich. Projektmeilenstein, z.b. Start der Betriebsmittelentwicklung Produktentwicklungsfortschritt Auch der physikalische Transfer der CAD Daten (DFÜ: Datenfernübertragung) kann u. U. die Verwendbarkeit der CAD Daten in Folgeprozessen erheblich beeinflussen. Im DFÜ Prozess vom Lieferanten zum Kunden können beispielsweise systemtechnisch bedingt die Dateinamen verändert werden. Dies kann dazu führen, dass Daten im Kontext einer Bau- 3/7

4 gruppe nicht mehr als Teil der Baugruppe erkannt werden und neu eingefügt werden müssen. Dies kann noch lange, nachdem die Datenübertragung stattgefunden hat, zu ganz erheblichen Problemen und Aufwänden führen. Im CATIA V5 Kontext resultiert daraus die Anforderung, die Nutzdaten in einem tar-container zu verpacken und dann diesen tar-container als Nutzdatei zu versenden. Neben den Anforderungen an die CAD Datenqualität bestehen demnach auch Anforderungen an die DFÜ Prozessqualität, die letztlich auch die CAx / PDM Kompetenz des Datensenders aus Sicht des Datenempfängers mit bestimmen. Festgestellte Defizite in der Datenqualität sind in der Regel nicht auf mangelndes Bewusstsein für das Thema CAD Daten- und Prozessqualität zurückzuführen, sondern überwiegend darauf, dass CAD Qualitätsanforderungen und Qualitätsmanagementprozesse des Kunden beim Datenerzeuger nicht bekannt sind bzw. die Kommunikation der Anforderungen an irgendeiner Stelle unterbrochen ist. Ursachen hierfür sind beispielsweise Situationen wie Urlaubsvertretungen und Neueinstellungen im Kontext der Datenerzeuger. Immer wieder kommt es auch zu Projektsituationen, in denen nicht vorgesehen und spontan Daten versendet werden oder ältere Daten erneut versendet werden, ohne diese an die aktuellen CAD Qualitätsanforderungen anzupassen. Auch wenn sich solche Situationen nicht gänzlich vermeiden lassen zeigen diese Beispiele, dass im CAD Qualitätssicherungsprozess der Kommunikation und der Dokumentation der CAD Qualitätsanforderungen eine hohe Bedeutung zukommt. Das umso mehr, je größer das Datenaustauschvolumen und je höher die Zahl der externen Datenerzeuger ist. Die Dokumentation und Kommunikation der CAD Qualitätsanforderungen ist die Verantwortung der Anforderungssteller, also in der Regel in der Verantwortung der Datenempfänger. Die Weitergabe der Informationen an die eigentlichen Anwender bzw. an die Datenerzeuger liegt wiederum in der Verantwortung der Häuser, in denen die Daten erzeugt werden. Die Kommunikations- und Dokumentationsform seitens der Datenempfänger kann hier jedoch enorme Unterstützung leisten. Die Mischung macht s Erfahrungen beim CAx Support für Lieferanten im Hause eines Premiumherstellers der Automobilindustrie zeigen, dass eine ausgewogene Zusammenstellung und Anwendung verschiedener Kommunikations- und Dokumentationswege den Erfolg bringt. Portal und Newsletter Portale bieten die Möglichkeit, komplexe Inhalte einer breiten Masse von Anwendern zur Verfügung zu stellen. Auf Grund des Benutzerkonzeptes lassen sich jedoch nach dem Einloggen eines Benutzers auch benutzer- oder unternehmensspezifische Informationen über ein derartiges Portal transportieren, wie beispielsweise Protokolle der Dateneingangsprüfung oder ein Feedback über die CAx/PDM Kompetenz des Datensenders aus Sicht des Datenempfängers. Die Zustellung der Informationen über Portale ist jedoch daran gebunden, dass sich die adressierten Informationsempfänger aktiv in das Portal einloggen. Dies hat der Betreiber des Portals nicht in der Hand. Kurzfristig zuzustellende Informationen lassen sich über Newsletter schneller kommunizieren und sind direkt zustellbar. Individuelle Kontakte Treten Fragen seitens eines Partners bezüglich der CAD Qualitätsanforderungen oder zu den im Rahmen eines Portals transportierten Informationen auf, sollte die Möglichkeit einer gezielten Kontaktaufnahme bestehen. Die Kontaktmöglichkeiten sollten für beide Seiten transparent sein. Lieferantentage Ist neben dem Transport komplexer Zusammenhänge eine Öffentlichkeitswirksamkeit gewünscht, bietet sich die Organisation einer Veranstaltung, z.b. eines Lieferantentages an, insbesondere z.b. bei Projektstarts. Workshops Für sehr individuelle Fragestellungen, die einen Lieferanten im Kontext eines Projektes betreffen, kann ein individueller Workshop unter Beteiligung von Methodenspezialisten und Konstrukteuren beider Seiten hilfreich sein. Ziel dieser Maßnahmen ist es, Informationen mit einem Höchstmaß an Effizienz und Effektivität, also mit geringem Aufwand und hoher Wirksamkeit zu transportieren und so zur Optimierung der CAD Daten- und Prozessqualität beizutragen. Sehr gute Erfahrungen wurden mit dem im Folgenden dargestellten Qualitätssicherungskreislauf gemacht. 4/7

5 Das Konzept des Qualitätssicherungskreislaufs basiert auf der Annahme, dass ein optimaler Prozessablauf existiert, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Weg von der Spezifikation von Leistungsumfängen bis hin zur CAD-Datenfreigabe ohne weitere Iterationen abläuft. Der verantwortliche Entwickler des OEM erstellt eine Bauteil-/Baugruppen-Spezifikation Die Spezifikation wird direkt an den Zulieferer versendet Begleitend kommuniziert das CAx Support Team für Lieferanten mit dem Zulieferer, um aktuelle Informationen bzgl. Softwareständen etc. an den Administrator und CAD-Methoden und Regularien an den Entwickler zu übermitteln Der Administrator auf Zuliefererseite stellt die Aktualität der Softwareumgebung sicher Auf Basis eines projektspezifischen Workshops erfolgen zwischen dem Entwickler des OEM, dem Entwickler des Zulieferers und ggf. des DFÜ- Administrators des Zulieferers unter Moderation des CAx Support Teams für Lieferanten Abstimmungen, die Konstruktionsmethoden, Datenausprägungen und Datenumfänge betreffen Die CAD-Daten werden durch den Entwickler des Zulieferers erstellt und durch den DFÜ-Verantwortlichen des Zulieferers an den OEM versendet auf OEM-Seite werden die empfangenen Daten vom Entwickler inhaltlich und von einem Datenprüfer formal überprüft Sind die Daten in beiden Fällen in Ordnung, werden sie vom Entwickler des OEM freigegeben und können in nachgelagerten Prozessen genutzt werden 5/7

6 Wird allerdings ein Nicht in Ordnung der Daten festgestellt, kommt das Konzept des Qualitätsabsicherungskreislaufes zum Tragen: Im Falle der Verletzung von formalen Kriterien (z.b. falsche Benennungen, Geometrie- Fehler, fehlende Attributierungen) führt ein Mitarbeiter des CAx Support Teams für Lieferanten auf OEM-Seite eine Fehleranalyse durch und kommuniziert die Ergebnisse nebst Verbesserungshinweisen an den Entwickler des Zulieferers inhaltlicher Fehler kommuniziert der Entwickler des OEM direkt mit dem Entwickler des Zulieferers Der Entwickler des Zulieferers optimiert die CAD-Daten gemäß Absprache und übergibt die Daten zwecks Versendung wiederum an den DFÜ- Verantwortlichen. Zuliefererpakete: die systemtechnische Basisintegration Zur Erreichung einer optimalen CAD-Daten- und Prozessqualität ist eine systemtechnische Basisintegration erforderlich. Diese kann in Form von Zuliefererpaketen erfolgen, mit denen das verwendete CAD System auf Seiten der Datenerzeuger partnerspezifisch konfiguriert werden kann. Dieses Prinzip wird beispielsweise von Automobilherstellern verwendet. Über ein Zuliefererpaket lassen sich auch Materiallisten sowie Bibliotheken und Kataloge mit kundenspezifischen Konstruktionselementen wie zum Beispiel Zeichnungsrahmen bereitstellen. Erst die Integration des Zuliefererpakets in die CAx-Umgebung des Lieferanten ermöglicht die Erzeugung von Daten, die den Anforderungen aus den OEM- Prozessen genügen. Die CAx / PDM Kompetenz des Partners ist mitbestimmend für den Erfolg einer Entwicklungspartnerschaft Die Aufwände zur Absicherung und Optimierung der CAD Daten- und Prozessqualität sowie die Investition in Systemintegrationen und Informationsangebote rund um die Themen Prozesse, Daten, Systeme sind auch wirtschaftlich zu betrachten. Die genannten Aufwände und Investitionen bedingen, dass Anforderungen an Engineeringprozesse, CAD Daten- und Prozessqualität sowie an Systemintegrationen und Kommunikationsangebote kontinuierlich hinterfragt und sich ändernden Randbedingungen angepasst werden. Darüber hinaus können jedoch die Bereitschaft und die Anstrengungen zur Erfüllung der Anforderungen seitens der Projektpartner auch künftige Partnerstrategien beeinflussen. So ist durchaus denkbar, dass beispielsweise die Ergebnisse der Dateneingangsprüfung zukünftige Entscheidungen bei der Auftragsvergabe beeinflussen. Dies geschieht in der Regel über strategische Konzepte zur Bewertung von Entwicklungspartnern auf Basis der in der jüngeren Vergangenheit (in Relation zum Bewertungszeitpunkt) erreichten Scores. Einfließen können beispielsweise Logistikmerkmale wie Liefertreue und Lieferflexibilität (just-in-time Anlieferung), Kostenmerkmale, Produktqualität am Band und die Einschätzung der Entwicklungsleistung und der Zusammenarbeit in der Entwicklung. Darüber hinaus rückt die Kompetenz der Partner in Bezug auf die Einhaltung von Anforderungen an die CAD Daten- und Prozessqualität zunehmend in den Focus der Bewertung von Entwicklungspartnern. Wenn man davon ausgeht, dass die Anforderungen mit Augenmaß definiert wurden und bei Nichteinhaltung der Anforderungen in späteren Phasen der Produktentwicklung Prozessverzögerungen auftreten können oder andersherum gefolgert, zusätzliche Aufwände entstehen um die CAD Daten des Partner in einen freigabefähigen, anforderungskonformen Zustand zu bringen, ist die Einbeziehung der CAx/ PDM Kompetenz nur konsequent. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass alle Lieferanten und Partner nach den gleichen Regeln bewertet werden, ohne die jeweiligen projektspezifischen Anforderungen außer Acht zu lassen. So darf beispielsweise bei der Vergabe eines Auftrags die gelieferte CAD Datenqualität zweier Wettbewerber eine Rolle spielen, nicht jedoch unterschiedlich hohe Investitionen in kundenspezifische Systeminfrastruktur, wenn diese für einen zu vergebenden Auftrag nicht relevant sind und deutlich über die Anforderungen hinaus gehen. Ein Premiumhersteller der deutschen Automobilindustrie hat die :em engineering methods AG beauftragt, die monatliche Bewertung der CAX/ PDM Kompetenz von ca Lieferantenstandorten operativ durchzuführen und konzeptionell weiter zu entwickeln. 6/7

7 Bei Bedarf unterstützt die :em AG die Lieferanten bei der Optimierung Ihrer CAx Daten- und Prozessqualität sowie der strategischen Koopersationsanbindung an den Kunden. Operative und strategische Herausforderung an Konstrukteure, Systemadminstratoren und Projekt- und Kooperationsmanagement Die Absicherung der CAD Daten- und Prozessqualität ist eine wichtige qualitätssichernde und prozessoptimierende Komponente im Produktentwicklungsprozess und eine tägliche Herausforderung im operativen Engineering und im Datenaustausch. Sie ist aber auch eine strategische Herausforderung an das Projekt- und Kooperationsmanagement, da letztlich alle Projektpartner ihren Anteil am Projekt und die Investitionen in das Thema CAD Daten- und Prozessqualität operativ, wirtschaftlich und strategisch zu betrachten haben. Die wichtigsten Bausteine bei der Absicherung der CAD Daten- und Prozessqualität sind projektspezifisch und verwendungsspezifisch feinfühlig justierte CAD Qualitätsanforderungen, ein ausreichendes Maß an Anforderungskommunikation, und effektive qualitätssichernde Maßnahmen, basierend auf einer transparenten Qualitätsprüfung. Ein Weg kann beispielsweise die Etablierung eines CAx Support Teams für Lieferanten sein, das CAx /PDM Qualitätsmanagementprozesse definiert und umsetzt. Ein Beispiel dafür ist der Qualitätssicherungskreislauf. Peter Tabbert Herausgeber: :em engineering methods AG Rheinstraße Darmstadt Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) mail: Sitz und Registergericht Darmstadt, HRB 8644 USt.-IdNr: DE StNr: Vorsitzender des Aufsichtsrates: Benno Rösch, Betriebswirt (VWA) Vorstand: Dr. Erik Claassen Christian Donges Dr. Sven Kleiner Dr. Marcus Krastel (Vors.) Redaktion: Dr. Marcus Krastel Gestaltung/Layout/Grafik: Eva Anhäuser Warenzeichen: Alle im Newsletter genannten Produkte, Namen oder Firmennamen sind Warenzeichen bzw. eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Eigentümer/ Hersteller. Aus dem Fehlen der Markierung kann nicht geschlossen werden, dass eine Bezeichnung ein freier Warenname ist. Rechtliche Hinweise: Die :em engineering methods AG übernimmt keinerlei Gewähr für die Aktualität, Korrektheit, Vollständigkeit oder Qualität der bereitgestellten Informationen. Der Newsletter und alle in ihm enthaltenen Beiträge sind urheberrechtlich geschützt. Eine auszugsweise Verwendung durch Entnahme von Informationen aus dem Whitepaper ist untersagt. Der Whitepaper darf weiteren Interessenten zur Verfügung gestellt werden. Urheber- und Verlagsrecht: Das Whitepaper und alle in ihm veröffentlichten Beiträge und Abbildungen sind urherberrechtlich geschützt. Nachdrucke, Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen, Kopien, sowie Speicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen, auch auszugsweise, bedürfen der ausdrücklichen schriftlichen Genehmigung der :em engineering methods AG. Erfüllungsort und Gerichtsstand ist Darmstadt. Weitere Whitepaper finden Sie zum Download unter 7/7

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