Das Projekt ERMA am. Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung

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1 Das Projekt ERMA am - Abstimmung am mit Partnerlehrstühlen an der TU Kaiserslautern - Technische Universität Kaiserslautern Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner Dipl.-Kfm. techn. Patrick D. Schäfer Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 1

2 Technische Universität Kaiserslautern Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner Technische Universität Kaiserslautern Dipl.-Kfm. techn. Patrick D. Schäfer Technische Universität Kaiserslautern Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 2

3 Für Produkte und Prozesse von Morgen! Das Projekt ERMA am Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung 1 Forschungsprofil 2 Öko-Design von Produkten über den Lebenszyklus 3 aktueller Stand und Ausblick Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 3

4 Forschung Der stellt sich vor: Dipl.-Kfm. techn. Patrick D. Schäfer wiss. Mitarbeiter Interdisziplinäre Prozesse Konfigurationsmanagement Entscheidungsprozesse/ Planungsprozesse Interner/externer Datenaustausch (Supply Chain) Interdisziplinäre Produktmodellierung Anforderungsstruktur Funktionsstruktur Entwicklungsstruktur Fertigungs-/Montagestruktur Engineering in Reverse Konzept von Engineering Objects Entwicklung nachhaltiger Produkte Lebenszyklus-Kostenrechnung (LCC) Ökobilanz (LCA) produktbezogene Sozialbilanz (SLCA) Forschungsgebiet: Interdisziplinäre Produktentwicklung Virtuelle Produktentwicklung Methoden Mensch Technik Organisation (Aufbau & Ablauf) Forschungsgebiet: Standards zur Informationsaufbereitung und -visualisierung Engineering Networks Flexible PDM Adaption Arbeitsplatz der Zukunft Forschungsgebiet: Erweiterte PLM Methoden Informations- und Kommunikationstechnologie Prozessorientierte Planung und Optimierung von PLM Lösungen Prozessanalyse- und Synthese (Ist, Soll) PLM-Funktionen und Nutzwertanalyse PLM-Architektur (Ist, Soll) PLM-Management und -Controlling Change Management (Human Factors) PLM Future Entscheidungsunterstützung/ Planungsunterstützung Compliance Management (Produkt) PLM-Backbone (integriertes Produktund Prozessmodell) Leichte Anpassbarkeit (Customizing) Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 4

5 Literaturtipp Aktuelle Veröffentlichung: Product Lifecycle Management: Ein Leitfaden für Product Development und Life Cycle Management Kurzbeschreibung: Dieses Buch ist ein Leitfaden für die Einführung von Product Lifecycle Management Lösungen und bietet einen Überblick über neueste Software- Funktionen sowie Entscheidungshilfen für die Praxis. Umschlagtext: Aufgrund des heute verbreiteten teamorientierten Arbeitens wird der Ingenieur in Entwicklung und Konstruktion mehr und mehr in den Planungs-, Beschaffungs- und Produktionsprozess involviert. Zur Bewältigung dieser Aufgaben braucht er neue Methoden der Entscheidungsunterstützung und der Informationsbeschaffung, da die herkömmlichen Ansätze des Produktdatenmanagements nicht ausreichend sind. Die neu entwickelten PDM- Systeme für Produktentwicklung und Lifecycle Management enthalten als zusätzliche Funktionsumfänge das Electronic Engineering, das Supply Chain Management und das Konfigurationsmanagement. Das Buch unterstützt die Planung, Entscheidungsfindung und Einführung der geeigneten Software. Eigner, M.; Stelzer, R.: "Product Lifecycle Management - Ein Leitfaden für Product Development und Lifecycle Management", 2. Aufl., Springer, Berlin, Heidelberg, ISBN: Link: Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 5

6 Für Produkte und Prozesse von Morgen! Das Projekt ERMA am Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung 1 Forschungsprofil 2 Öko-Design von Produkten über den Lebenszyklus 3 aktueller Stand und Ausblick Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 6

7 Ausgangssituation Umweltbetrachtungen rücken immer mehr in den Fokus Treiber für Veränderungen: - Endliche Ressourcenverfügbarkeit - Komplexere Produkte - Komplexere Prozesse - Komplexere Zulieferketten - Komplexere Vorschriften Prozesskomplexität Ressourcenverfügbarkeit Richtlinien und Compliance Neue Rolle von Zulieferern Produkt komplexität Herausforderungen an eine ökologische Produktgestaltung Das Denken in Lebenszyklen spielt bei der Gestaltung und Bewertung, sowie bei der Optimierung von Produkten eine entscheidende Rolle. Die frühe Phase der Produktentwicklung nimmt eine Schlüsselrolle ein: In dieser Phase werden bis zu 80% der Kosten, der Umweltwirkungen und der sozialen Aspekte und eines Produktes festgelegt. Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 7

8 Ökobilanz als Bestandteil eines PLM Ansatzes - Begründung Wesentlicher Einsatz von PLM im Produktentstehungsprozess: Auswirkungen von Design -entscheidungen auf das Umweltprofil eines Produktes Festlegung der Öko Effektivität Kenntnisse der Umweltrelevanz Einfluss auf die Umweltaspekte Festlegung der Öko Effizienz Design = Phase der Produktentwicklung Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 8

9 Exkurs: Product Lifecycle Management (PLM) Verständnis Das durch Product Lifecycle Management verfolgte Ziel besteht in einer durchgehenden, d.h. integrierten, föderierten und interdisziplinären Unterstützung aller Produktdaten erzeugenden und -manipulierenden Prozesse. Ökologische Nachhaltigkeitsbewertung: - vollständige Lebenszyklusanalyse von Produkten - Simulation von Umweltauswirkungen eines Produktes - vergleichende Umweltbewertung von Produktvarianten Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 9

10 EINE Begriffsdefinition Definition Product Lifecycle Management (PLM): Product Lifecycle Management (PLM) bezeichnet das produktbezogene und unternehmensübergreifende Informationsmanagement und umfasst darüber hinaus die Planung, Steuerung und Organisation der zur Erzeugung und ganzheitlichen Verwaltung aller Daten, Dokumente und Ressourcen erforderlichen Prozesse im gesamten Produktlebenszyklus. Dabei werden alle Personen, die gemeinsam zur Lösung von konkreten Aufgaben benötigt werden, unabhängig davon, wo sich diese Personen befinden und für welches Unternehmen sie tätig sind, einbezogen. - Unterstützung des gesamten Product Lifecycle, insbesondere die frühen Phasen des Engineering (Front Loading) - Produktbezogenes und unternehmensübergreifendes Informationsmanagement - Verwaltung des Product Records (= alle relevanten Produktinformationen) über den gesamten Product Lifecycle - Unterstützung des Cross Enterprise Engineering - Betrachtung der gesamten Planung, Steuerung,Organisation sowie der erforderlichen Prozesse. - Einbeziehen aller Personen, die gemeinsam zur Lösung von konkreten Aufgaben benötigt werden, unabhängig davon, wo sich diese Personen befinden und für welches Unternehmen sie tätig sind. Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 10

11 Exkurs: Nachhaltigkeitsbewertung mit den IND Bewertung der Nachhaltigkeit - auf einzelwirtschaftlicher Ebene Soziales sozial stark sozial schwach sozial teils sozial stark ökologisch vorwiegend ökologisch vorwiegend sozial sozialökonomisch sozialökologisch sozialökologischökonomisch ökologischökonomisch vorwiegend ökonomisch stark ökonomisch Quelle: vgl. Perspektiven für RLP Viertes lokales Agenda 21 Programm, (2007). Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 11

12 Product Lifecycle Management in der Entwicklung Produktentwicklungsprozess Entwicklung Produktplanung Prozessplanung Anwender Integrationsplattform Digitales Produktund Prozessmodell Integrationsplattform IT Methoden und IT Werkzeuge Produktbeschreibungswerkzeuge Infrastrukturwerkzeuge Eigesetzte Systeme: UNIGRAPHICS NX 7.5 CATIA V5 UNIGRAPHICS NX Modellierungswerkzeuge (CAS, CAD, CAP) - Berechnungs- und Simulationswerkzeuge (CAE) mit Visualisierung (DMU, VR, AR) - Product Lifecycle Management (PLM) - Enterprise Ressource Planing (ERP) Eigesetzte Systeme: SAP PLM SAP ERP Aras Innovator PLM PTC Windchill PLM Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 12

13 Konzept einer ökologisch-ökonomischen Produktbilanzierung Ökobilanzierung nach ISO integriert in einen PLM Ansatz Information und Daten Ökobilanzierung nach ISO integriert in ein PLM Konzept Intern (Unternehmen) Pflichtenheft Stückliste aus dem Materialmanagement / Produktionsplanung Arbeitsplan aus der Produktionsplanung und -steuerung Herstellkosten aus der Produktionskostenkalkulation Sachbilanzdatenbank Definition Sachbilanz Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens Rechnerunterstützte Sachbilanzierung Ergebnisdarstellung: Visualisierung der Ergebnisse Extern Quelle: Zulieferer Kunde Entsorger Sachbilanzdatenbank Umweltdatenbanken Wirkungsabschätzung Rechnerunterstützte Wirkungsabschätzung Ökologie Soziales DIN EN ISO 14040; vgl. auch: Feikert, S. (2007): Ökologisches Product Lifecycle Management, Shaker, Aachen. Konzept einer ökologischökonomischen Produktbilanzierung im Kontext der Nachhaltigkeitsbetrachtung Ökonomie Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 13

14 Für Produkte und Prozesse von Morgen! Das Projekt ERMA am Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung 1 Forschungsprofil 2 Öko-Design von Produkten über den Lebenszyklus 3 aktueller Stand und Ausblick Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 14

15 - Gesperrt: vertraulich - Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 15

16 ERMA stellt sich vor! Forschungsprojekt ERMA: - Energie- und Ressourceneffiziente Mobile Arbeitsmaschinen Ableitung und Entwicklung von prozessorientierten Methoden und Konzepten zur lebenszyklusweiten Erfassung und Bewertung des Energie- und Ressourcenbedarfs von mobilen Arbeitsmaschinen. Gefördert durch die Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation Förderzeitraum: bis Forschergruppe Produktentwicklung am ZNT: Prof. Dr.-Ing. M. Eigner Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung (VPE) FB Maschinenbau und Verfahrenstechnik eigner@uni-kl.de Prof. Dr.-Ing. S. Müller Lehrstuhl für Mechatronik iin Maschinenbau und Fahrzeugtechnik (MEC) FB Maschinenbau und VT steffen.mueller@uni-kl.de Prof. Dr.-Ing. B. Sauer Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik (MEGT) FB Maschinenbau und VT sauer@uni-kl.de Prof. Dr.-Ing. C. Schindler Lehrstuhl für Konstruktion im Maschinen- u. Apparatebau (KIMA) FB Maschinenbau und VT schindler@mv.uni-kl.de Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 16

17 Die Teilprojekte zu ERMA Die Teilprojekte zu ERMA: - TP 1: Ableitung und Entwicklung von prozessorientierten Methoden und Konzepten zur lebenszyklusweiten Erfassung und Bewertung des Energie- und Ressourcenbedarfs. - TP 2: Leichtbaupotentiale und ihre Wirkung auf den Leistungsbedarf einer Mobilen Arbeitsmaschine. - TP 3: Antriebsstrang und Nebenantriebe, Wirkungsgraderhöhung von Lager- und Wellenabdichtungen - TP 4: Entwicklung hybrider Antriebskonzepte, Elektrifizierung von Fahrwerkkomponenten, Nebenaggregaten und Arbeitsmaschinen. Alle Teilprojekte werden in enger Zusammenarbeit durchgeführt. Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 17

18 Vielen Dank für Ihr Interesse! Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 18

19 Vielen Dank für Ihr Interesse! Patrick D. Schäfer Montag, den 27. Juni 2011 Folie: 19