Während des Lebenszyklus eines Produkts von der ersten Idee bis zur Wiederverwertung fallen Daten und Informationen von vielen Beteiligten in verschiedenen Systemen an. Doch gerade kleine und mittelständische Unternehmen können die resultierende Komplexität kaum beherrschen und lassen daher Wettbewerbsvorteile ungenutzt.
Die Autoren: Joachim Lentes ist Abteilungsleiter ‚Competence Team Digital Engineering‘ am Fraunhofer IAO in Stuttgart, Nikolas Zimmermann ist Mitarbeiter am IAT der Universität Stuttgart und Holger Eckstein ist Mitarbeiter am Fraunhofer IAO in Stuttgart
Zur Unterstützung aller Beteiligten im Laufe des Produktlebenszyklus existiert eine Vielzahl an IT-Systemen. Allerdings können vorhandene Daten und Informationen oft nur mit hohem Mehraufwand gewinnbringend genutzt werden. In der Initiative amePLM (advanced platform for manufacturing engineering and PLM) wird daher eine Lösung für kleinere produzierende Unternehmen erarbeitet. Sie besteht aus Referenzprozessen, einem Referenzdatenmodell sowie einer offenen Plattform zur Unterstützung der an der Produkt- und Produktionsentstehung Beteiligten. Die Referenzprozesse dienen als Ausgangspunkt und Orientierungshilfe zur Realisierung robuster firmenspezifischer Prozesse und entsprechender Workflows. Das Referenzdatenmodell ist in Form einer Ontologie definiert, so dass die Anpassung des allgemeinen Modells an firmenspezifische Gegebenheiten durch Spezialisierung der Elemente des Datenmodells einfach möglich ist. Das ontologiebasierte Datenmodell resultiert zunächst in einem gemeinsamen Vokabular für die notwendige kurze Konfigurationsphase und bildet dann eine einheitliche Sprache im Sinne einer Datenschnittstelle des offenen und möglicherweise verteilten Unterstützungssystems.
Die Architektur der offenen Plattform erlaubt es den Anwendern, weiter ihre gewohnten Systeme zu nutzen oder neue Module einzusetzen und bei Bedarf auf die neuen Funktionalitäten der amePLM-Lösung zuzugreifen. Durch diesen Ansatz wird einerseits vermieden, das Rad neu zu erfinden und andererseits bleiben den Nutzern unnötige Investitionen und Schulungen erspart. Neben Modulen zur Unterstützung von Engineering-Aktivitäten wie Simulation und Optimierung bietet die amePLM-Lösung insbesondere eine grafische Benutzerschnittstelle für den einheitlichen Zugriff auf verteilt vorliegende Informationen aus verschiedenen Quellen (siehe Bild). Beispielhaft ist eine 3D-Oberfläche dargestellt, die allerdings problemlos gegen eine klassische 2D-Benutzerschnittstelle ausgetauscht werden kann. Über Workflow-Komponenten werden Anwender darüber hinaus durch die unternehmensspezifischen Prozesse geführt, so dass klar definierte Vorgehensweisen und Meilensteinkriterien eingehalten und dokumentiert werden können.
Praxisbeispiele zeigen konkreten Nutzen
Die Möglichkeiten, die sich dem Anwender der Plattform bieten, sollen anhand zweier unterschiedlicher Beispiele aus der Industrie verdeutlicht werden.
- Ein Pilotanwender der amePLM-Lösung ist Anbieter von Montagedienstleistungen für Telekommunikations- und Elektroniksysteme wie RF-Filtereinheiten und Kabelbäume. Eine besondere Herausforderung ist es, die Daten der verschiedenen Produkte und Produktvarianten zu handhaben. Werden Produkte, Einzelteile oder Konfigurationen geändert, ist es notwendig, die aus den Änderungen resultierenden Auswirkungen auf die Produktion zu identifizieren und die Arbeiter in der Montage über die Änderungen zu informieren. Änderungen werden üblicherweise mit einem neuen Auftrag des Kunden übermittelt, wobei aber auch später Folgeaufträge für bereits gefertigte Produkte erfolgen können. Die amePLM-Plattform unterstützt die Anwender hier dabei, herauszufinden, welche Aufträge gleiche oder geänderte Produkte betreffen. Vom Kunden wird das Produkt spezifiziert und gleichzeitig das Auftragslos angefordert. Dies ist der erste Schritt, bei dem die Lösung die Anwender im Unternehmen unterstützt, indem das Informationsmanagement auf der Grundlage des Referenzdatenmodells ‚intelligenter‘ gestaltet wird. Der nächste Schritt ist die Prüfung, ob alle notwendigen Teile, Komponenten und Unterbaugruppen auf Lager sind. Hierfür wird kommerzielle Software eingesetzt, die durch eine lose Kopplung als weiteres Modul angedockt ist, ohne vollständig integriert zu sein. Das Workflow-Modul der Plattform unterstützt den Prozessablauf durch eine automatische Bestandsabfrage und Bestellung fehlender Teile. Da die interne Montageplanung mittels der Simulations- und Optimierungsmodule der amePLM-Plattform beschleunigt und verbessert wird, kann das Pilotunternehmen sogar neue Kunden gewinnen. Im Rahmen der Produktionsplanung und -steuerung können vom Produktionsleiter alle notwendigen Dateien direkt aufgerufen werden, so dass er nicht mehr manuell auf Netzlaufwerken nach relevanten Informationen suchen muss.
- Ein weiteres Pilotunternehmen ist ein Ingenieurdienstleister, der insbesondere in den Bereichen Produktentwicklung und Produktionsplanung aktiv ist. Haupteinsatzgebiet der Lösung ist in diesem Fall die Unterstützung von Planung und Aufbau eines neuen Motorenwerks eines Kunden des Dienstleisters. Komplexität und notwendige Zeit, ein solches Projekt auszuführen, sind als sehr hoch einzustufen. Der Fokus der Anwendung liegt deshalb in der Unterstützung der Akquise sowie der Konzept- beziehungsweise Grobplanungsphase. Um die Zeitspanne zur Angebotsabgabe deutlich zu verringern, muss der verantwortliche Ingenieur Zugriff auf alle wesentlichen, im Unternehmen zur Verfügung stehenden Informationen über frühere Projekte für den potenziellen Kunden haben. Hierbei ist es auch nützlich zu wissen, ob ähnliche Projekte oder Akquisen schon bei anderen Kunden durchgeführt wurden. Relevante Daten und Informationen im Unternehmen können über die Benutzerschnittstelle ermittelt werden. Unterstützt durch das Workflow-Modul ist die amePLM-Lösung dann in der Lage, auf Grundlage des Referenzdatenmodells und der gespeicherten Metadaten des Linked-Data-Ansatzes nach weiteren potenziell relevanten Informationen zu suchen und diese zeitgleich nebeneinander zu visualisieren. Eine weitere Funktionalität der amePLM-Lösung ist die Unterstützung von Gruppenentscheidungen durch ein GDSS-Modul (Group Decision Support System), mit dem die oftmals umständlichen und zeitintensiven Entscheidungsprozesse zwischen den beteiligten Firmen deutlich schneller und effizienter durchgeführt werden können.
Im letzten Jahrzehnt machten mittelständische Unternehmen häufig schlechte Erfahrungen mit IT-Systemen aus dem Kontext PLM oder auch der Digitalen Fabrik. Die meisten verarbeitenden Kleinunternehmen nutzen die entsprechenden Systeme kaum oder gar nicht. Eine häufig anzutreffende Meinung ist, dass diese Systeme zu komplex, zu unpraktisch und zu teuer sind und dass damit die Nachteile des Systemeinsatzes die entsprechenden Vorteile überwiegen. Der Einsatz offener, ontologiebasierter Unterstützungssysteme wie der amePLM-Lösung mit ihren Referenzdatenmodellen, Anwendungsmodulen und der grafischen Benutzerschnittstelle bietet hier gute Erfolgsaussichten für kleine und mittelständische produzierende Unternehmen sowie Ingenieurdienstleister. Erfahrungen mit den Pilotunternehmen zeigen, dass unter Verwendung der entwickelten Lösung Zeiten, Aufwände und Kosten für Projekte in verschiedensten Bereichen des Produktlebenszyklus wesentlich reduziert werden können – und dies bei einfacher, intuitiver Bedienung und niedrigen Investitions- und Schulungskosten. co
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