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Meine Sicht auf PDM, PLM und Engineering-Methoden

Dieser Blog ist als offene Informationsquelle für all jene konzipiert, die sich professionell mit den Themen PDM, PLM und/oder Engineering-Methoden befassen.

Freitag, 10. Januar 2014

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Worauf kommt es bei PDM wirklich an?

Das Thema Produktdatenmanagement (PDM) ist nach einer langen und zähen Anlaufphase nun endlich in der Fertigungsindustrie angekommen. Nachdem Großunternehmen schon seit Mitte der 1990er Jahre erhebliche Mittel in PDM investieren, erkennt nun auch der Mittelstand zusehends die Notwendigkeit, sich damit zu beschäftigen. Die Motivation hierfür liegt vor allem in der Suche nach Möglichkeiten zur Kosteneinsparung und zur Verbesserung der Umsatzrendite. Folglich sollte man meinen, Produktdatenmanagement in Industrieunternehmen jeglicher Größe sei eine klassische Management-Aufgabe.

Die Realität sieht jedoch anders aus. Das Akronym PDM wird sofort zum Synonym für PDM-Software. Damit ist PDM automatisch ein IT-Thema. Entsprechend dieser Logik wird PDM an die IT-Abteilung delegiert. Produktdatenmanagement wird so lediglich als Projekt zur Einführung einer PDM-Software aufgesetzt. Und obwohl der Aufbau von hochwertigem Produktdatenmanagement eine außerordentlich komplexe Aufgabe ist, die ein hohes Maß an Kompetenz und Erfahrung erfordert, wird nicht selten "hemdsärmelig" agiert: Ohne konkrete Zielsetzung, ohne entwickeltes Fachkonzept und ohne methodisches Auswahlverfahren wird viel zu schnell eine Software eingekauft, der Zustand der Produktdaten und der korrespondierenden Prozesse bleibt unverändert und die Software-Anpassung erfolgt – ohne präzise Vorgaben – nach der Methode "Versuch und Irrtum". Dies sind die Gründe warum PDM-Projekte häufig weit hinter den Erwartungen zurückbleiben oder gar scheitern.

PDM ist weit mehr als Software

PDM-Software löst noch keine Probleme. Auch wenn Anbieter von PDM-Software und mehr noch die von vermeintlicher PLM-Software propagieren, dass mit ihren Systemen Informationen schneller zur Verfügung stehen, die Konstruktion weniger Teile kreiert, Entwicklungszeiten verkürzt werden, Variantenvielfalt beherrschbar wird und vieles mehr sich zum Besseren wendet. Es wird sogar behauptet, die Produktivität zu maximieren, was auch immer damit gemeint sein mag. Derartige Aussagen entbehren jeglicher Grundlage, weiter nichts als Vertriebsfloskeln.

Aus der Sicht eines neutralen Strategie-Beraters bleibt festzuhalten, dass PDM weit mehr ist als Software. Produktdatenmanagement befasst sich zunächst eingehend mit organisatorischen Fragen wie: Welche Vorgänge (Prozesse) konsumieren und produzieren welche Produktdaten, welche Produktdaten bilden eine informationelle Einheit und welche informationellen Einheiten müssen wann wie in einen Kontext gebracht werden? Demzufolge beginnt die Einführung einer leistungsfähigen PDM-Lösung mit Prozessgestaltung und Datenorganisation, PDM-Software als Werkzeug zur effektiven Nutzung kommt erst mit der Umsetzung ins Spiel.

Ohne Fachkonzept geht es nicht

Niemand käme auf die Idee, ein Haus zu bauen und dafür teure Baumaterialien zu beschaffen ohne vorher einen Bauplan zu erstellen. Genau das wird vielfach bei der PDM-Einführung gemacht. Ohne "Bauplan" (Konzept) wird "Material" (Software) beschafft. Ein Kardinalfehler, denn PDM-Software ohne Bebauungsplan ist nutzlos. Langjährige Erfahrung zeigt, dass die zentrale Aufgabe in einem PDM-Projekt die Entwicklung eines Fach-/Sollkonzepts ist. Es beschreibt detailliert – anders als etwa die üblichen 30-seitigen Lastenhefte – wie spezifisches Produktdatenmanagement methodisch gestaltet und mittels geeigneter Software anwendungsgerecht umgesetzt werden soll.

Mit PDM sollen die Geschäftsprozesse in den fertigungsvorgelagerten Bereichen kostenmäßig wirtschaftlicher und hinsichtlich der Ergebnisqualität besser ausgeführt werden können. Mit dieser Zielvorgabe liegt der Schwerpunkt auf der Verbesserung der Datenqualität. Jeder Prozess in der Produktentstehung muss entsprechend seinem Zweck/Ziel vollständige und widerspruchsfreie Daten liefern. Dies ist nur möglich, wenn für die Ausführung eines Prozesses stets vollständige, aktuelle und widerspruchsfreie Eingangsdaten zur Verfügung stehen. Um diese Bedingung zu erfüllen, müssen für alle prozessrelevanten Daten und ihre Beziehungen schlüssige Definitionen erarbeitet werden. Für wirtschaftliches Management von Produktdaten wird ein Datenmodell gebraucht, das alle Beschreibungs- und Nutzdaten sowie deren Relationen auf eine Objektstruktur abbildet. Neben einer Reihe von Aspekten wie standardisierte Nomenklatur und parallele Nummern zur Identifikation und Klassifikation kommt dem Lifecycle-Bezug eine besondere Bedeutung zu. Hierbei spielen die Revisionierung und Versionierung von Geschäfts- und Datenobjekten sowie die stets eindeutige Kennzeichnung ihres Reifegrads eine herausragende Rolle.

Mit der Entwicklung des Fach-/Sollkonzepts wird in weiten Teilen die künftige Arbeitsweise eines Unternehmens festgelegt. Prozesse und Methoden ändern sich oder werden neu aufgesetzt. Nur wenige Schlüsselpersonen der Anwenderschaft sind als Mitglied des PDM-Teams direkt in die Projektarbeit eingebunden. Der Rest kennt das Vorhaben nur vom Hörensagen. So kann sehr schnell der Eindruck von "einsamen" Entscheidungen aufkommen und sich unwillkürlich negative Stimmung bilden. Für den Erfolg der PDM-Einführung ist es aber unerlässlich, die Akzeptanz der Anwenderschaft zu gewinnen. Schließlich können nur die Mitarbeiter die Projektergebnisse in wirtschaftlichen Unternehmenserfolg ummünzen. Dringliche Neuerungen müssen frühzeitig und transparent mit Hilfe von Projekt-Marketing dargelegt werden. Für alle Betroffenen muss zu jeder Zeit erkennbar sein, warum bestimmte Veränderungen ohne Alternative sind. Auf diese Weise lässt sich ein gemeinsames Prozessverständnis entwickeln und die gemeinsame Leistungsstärke auf die angepeilte Zielmarke heben.

PDM-Software muss PDM-Konzept nutzbar machen

Die Auswahl einer geeigneten PDM-Software erfordert einen methodischen Auswahlprozess. Grundlage hierfür ist das systemneutrale Fach-/Sollkonzept. Es liefert präzise alle Anforderungen an eine PDM-Software. Kernforderung ist heute die Unterstützung von integralem Projekt-, Prozess- und Datenmanagement. Schwerpunkt bei Projektmanagement ist der flexible Aufbau von typisierten Projektstrukturplänen mit Phasenmodell und Einbindung von Geschäftsprozessen. Zeiten und Kosten für Projekt- bzw. Prozessaufgaben können einzeln oder aggregiert geplant und erfasst werden. Prozessmanagement ist eine zunehmend wichtiger werdende Komponente von PDM-Software. Es geht weit über einfaches Workflow Management hinaus und erlaubt professionelle Prozessmodellierung (z. B. nach Standard BPMN 2.0). Über Prozessaufgaben (Tasks) und Formulare (Forms) können Funktionen nicht nur von PDM-Software, sondern auch von anderen Systemen (CAQ, ERP, CRM etc.) via Webservices ausgeführt werden. Damit eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten: Geschäftsprozesse sind ohne Grenzen – unabhängig von Anwendungssystemen – lauffähig und der PLM-Integrationsansatz kann wesentlich einfacher und zudem effizienter implementiert werden.

Die zeitbezogene Verwaltung des Virtuellen Produkts (VP) ist die grundlegende Aufgabe der Datenmanagement-Komponente von PDM-Software. Das VP besteht aus der Produktstruktur und allen Teile beschreibenden Dokumenten. Damit enthält das VP sämtliche prozessrelevanten technischen Daten zu einem Produkt (Gerät, Maschine, Anlage etc.) bezüglich Gestalt, Technik, Qualität, Funktion, Fertigung, Montage, Nutzung, Wartung, Stilllegung und Recycling. Dieser Ansatz stellt hohe Anforderungen an Teile- und Dokumentenmanagement. Teilemanagement sollte die Verwaltung von Teilen einschließlich Klassifikation, von Produktstrukturen inklusive integraler Produktstrukturen und Sichten darauf sowie von regelbasierten Produktstrukturen (Variantenkonfigurationen) leisten. Letzter Punkt wird auch dem Begriff Variantenmanagement zugeordnet. Die Verwaltung von Dokumenten einschließlich ihrer Klassifikation ist Aufgabe des Dokumentenmanagements. Das Datenmodell von Dokumentenmanagement muss zwingend imstande sein, logisch zusammengehörende Dateien gleichen und/oder unterschiedlichen Formats in beliebiger Zahl als informationelle Einheit "Dokument" mit einer einzigen Identifikationsnummer zu führen. Diese Grundfähigkeit wird sowohl bei Dokumenten der Kategorie Unterlage als auch bei Dokumenten der Kategorien Modell und Zeichnung gebraucht. Natürlich beeinflusst die Qualität des Datenmodells auch erheblich die Möglichkeiten der Integration von CAx-Anwendungen.

Obgleich eine ganze Reihe von kommerziellen PDM-Systemen angeboten wird, bleiben doch viele Anbieter mit ihrer Software weit hinter den Anforderungen von wirtschaftlichem und an wirtschaftliches Produktdatenmanagement zurück. Ob Projekt-, Prozess- oder Datenmanagement, es gibt kaum einen PDM-Anbieter mit einem durchgängig überzeugenden Produkt. Bei nicht wenigen Themen müssen projektschädliche Kompromisse gemacht werden, weil der Aufwand, die ungenügende oder fehlende Funktionalität durch Software-Anpassung (Customizing) zu realisieren, das Projekt-Budget überfordern würde. Für die erfolgreiche Umsetzung eines exzellenten PDM-Konzepts, kommt es nicht darauf an, PDM in der Cloud betreiben zu können oder PDM als App auf dem Smartphone verfügbar zu haben, wirklich wichtig sind das Datenmodell und die Architektur einer PDM-Software. Eine Fehlentscheidung bei der Systemauswahl ist durch Customizing kaum mehr mit vertretbarem Aufwand zu korrigieren.

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Freitag, 28. Februar 2014

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PDM- und CAD-Software aus einer Hand – was bringt’s?

In PDM-Einführungsprojekten taucht immer wieder die Frage auf, ob es nicht von Vorteil wäre, die PDM-Software vom selben Hersteller zu beziehen von dem auch die CAD-Software kommt. Hintergrund dieser Frage ist die vermeintlich besondere Bedeutung der Integration der CAD-Anwendung in die künftige PDM-Lösung. In Betrieben, die CAD-Software von einem Hersteller einsetzen, der auch PDM-Software in seinem Angebot hat, wird häufig unwillkürlich angenommen, dass dieser die bestmögliche Integration beider Systeme liefern kann. Die Vertriebsbeauftragten dieser Hersteller und Anbieter tun darüber hinaus alles, um diese Mutmaßung beim Kunden zur Gewissheit werden zu lassen.

Bei neutraler Betrachtung zeigt sich ein etwas anderes Bild. Die meisten namhaften Hersteller von PDM- und CAD-Software haben ihre Systeme teilweise oder vollständig durch Akquisition erworben. Einige Beispiele seien hier genannt: Siemens PLM bietet die CAD-Software NX ® und die PDM-Software Teamcenter ® an. NX ® wurde ursprünglich von Unigraphics Solutions entwickelt, und Teamcenter ® entstammt im Wesentlichen dem PDM-System Metaphase ® von Control Data und SDRC. Bei PTC (Parametric Technology Corporation) kam zur CAD-Software Pro/ENGINEER ® (heute: Creo Elements/Pro ®) durch die Übernahme von Windchill Technology Incorporated die PDM-Software Windchill ® hinzu. Dassault Systèmes ergänzte sein Angebot der CAD-Software CATIA ® um die PDM-Software ENOVIA Matrix ® durch die Übernahme von MatrixOne Incorporated. NX ® und Teamcenter ®, Creo Elements/Pro ® und Windchill ® sowie CATIA ® und ENOVIA Matrix ® haben infolgedessen ursprünglich jeweils keine gemeinsamen Entwicklungslinien, geschweige denn eine gemeinsame konzeptionelle Basis. So sind auch die Schnittstellen weder von herausragender Qualität noch von besonderer Funktionalität geprägt.

Ähnlich ist der Sachverhalt bei der CAD-Software SolidWorks ® und der PDM-Software SolidWorks Enterprise PDM ®. Das CAD-System SolidWorks ® – entwickelt in den USA von SolidWorks Software – wurde von Dassault Systèmes (DS) durch Übernahme erworben. Die DS-Tochter SolidWorks Corporation übernahm in der Folge den schwedischen Hersteller der PDM-Software Conisio ®. Conisio ® wird von DS SolidWorks Corporation unter dem Namen SolidWorks Enterprise PDM ® angeboten. Auch bei dieser Konstellation erfolgte die Entwicklung der CAD- und PDM-Software unabhängig voneinander. Allerdings war CSG Scandinavia AB – der Entwickler von Conisio ® – Certified Gold Partner von DS SolidWorks Corporation. Die Verwaltung von SolidWorks ®-Daten war daher bereits ein Schwerpunkt bei der Entwicklung von Conisio ®. Demzufolge bietet die Schnittstelle zwischen SolidWorks ® und SolidWorks Enterprise PDM ® eine solide Basis zur Realisierung einer projektspezifischen CAD-Datenmanagement-Lösung. Für den Aufbau einer professionellen PDM-Lösung ist SolidWorks Enterprise PDM ® aufgrund seiner derzeitigen Funktionalität aber nur bedingt geeignet. Das Datenmodell dieser Software ist auf Dokumentenmanagement ausgelegt, CAD-Daten (Modelle und Zeichnungen) lassen sich damit Workflow-getrieben verwalten. Die heutigen Anforderungen in den Unternehmen der Fertigungsindustrie an vollumfängliches Produktdatenmanagement – insbesondere als Kernkomponente zur Implementation einer PLM-Integrationslösung – gehen jedoch weit darüber hinaus.

Der Wert bzw. Nutzen einer PDM-Lösung wird nicht nur von seiner PDM-CAD-Integration bestimmt. Die Qualität der CAD-Schnittstelle ist zwar ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Schaffung einer PDM-Arbeitsplattform, weit wichtiger ist jedoch ein integratives Datenmodell für vollständige, aktuelle und widerspruchsfreie Projekt-, Prozess- und Produktdaten. Zudem werden in den Entwicklungs- und Konstruktionsabteilungen des Technischen Büros häufig mehrere CAD-Systeme eingesetzt. Hinzu kommt die Nutzung von CAE/EDA-Software im Bereich der Elektro-Konstruktion. In den meisten Fällen liegt somit Multi-CAD-Anwendung vor. Eine Auswahl der PDM-Software aufgrund eines vorhandenen CAD-Systems bringt folglich kaum einen Vorteil, kann aber erhebliche Probleme aufwerfen.

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Dienstag, 6. Mai 2014

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Was ist und leistet PLM wirklich?

Wie schon bei Produktdatenmanagement (PDM) gibt es auch bei Product Lifecycle Management (PLM) zwei grundlegende Ebenen, die gesondert betrachtet werden müssen: Konzeption und Software. Auf der Konzeptionsebene lautet die zentrale Frage: Welche Anforderungen in welchen Geschäftsprozessen sollen – oder besser müssen – erfüllt werden? In der Praxis der industriellen Produktion zeigt sich hier ein überaus vielschichtiges Spektrum. Soll mit der Einführung von Product Lifecycle Management sich eine echte Verbesserung der Unternehmensleistung und infolge eine höhere Rentabilität einstellen, müssen die jeweils spezifischen Gegebenheiten unbedingt beachtet werden.

Noch mehr als die Einführung von PDM ist die von PLM eine anspruchsvolle und herausfordernde Management-Aufgabe. Die einbezogenen Prozesse und die damit verbundenen Informationsflüsse durchziehen die gesamte Wertschöpfung. Das Zusammenwirken einer Vielzahl von Prozessteilnehmern aus verschiedenen Abteilungen muss PLM-konform reorganisiert werden. Hierbei ist es unvermeidlich, Regeln sowohl für einzelne Aufgaben als auch für Prozesse und darüber hinaus für ganze Betriebsabläufe neu festzulegen. Bereiche der Wertschöpfung (Entwicklung, Konstruktion, Arbeitsplanung etc.) lediglich isoliert zu betrachten, ist nicht hilfreich. Ziel der Einführung von Product Lifecycle Management ist schließlich eine deutliche Verbesserung der Unternehmensrendite.

Regeländerungen wie sie für diese Zielsetzung notwendig sind, stoßen bei Beteiligten häufig auf Ablehnung. Die individuelle Wahrnehmung macht aus notwendigen Veränderungen rasch persönliche Bedrohungen. Es folgt irrationales Handeln, das in störende Konflikte ausartet. Wenn in dieser Situation die Einführung von PLM nicht als unternehmensstrategisches Vorhaben aufgesetzt ist, dessen Realisierung von der Geschäftsleitung mit aller Konsequenz verfolgt wird, ist ein Fehlschlag zwangsläufig. Spätestens hier wird klar, dass PLM kein IT-Projekt, sondern IT nur ein Teil von PLM ist.

Und damit kommt die Software-Ebene ins Spiel. Natürlich ist heute in allen Bereichen der industriellen Wertschöpfung informationstechnische Ausrüstung im Einsatz, angefangen vom Arbeitsplatzrechner im Technischen Büro bis zum Industrieroboter in der Montage. In nahezu jedem Rationalisierungsprojekt gibt es eine IT-Komponente, so auch beim Aufbau einer PLM-Lösung. Software-Anbieter vermitteln jedoch den Eindruck, als stünde das Akronym PLM ausschließlich für ein IT-System. Obwohl es keine Software der Klasse PLM gibt, bezeichnen Anbieter von PDM- und ERP-Software ihre Produkte als PLM-Systeme. Es wird suggeriert, als brauche man für erfolgreiches Product Lifecycle Management nur die richtige Software.

Software ist notwendig, aber nicht hinreichend

Herausforderungen wie hohe Produktkomplexität, große Variantenvielfalt und Mass Customization (= massenhafte Spezialanfertigung) stellen besondere Anforderungen an die Arbeitsorganisation in Industriebetrieben. Zunehmender Wettbewerbsdruck verlangt danach, Aufgaben wirtschaftlich auszuführen; dem entgegen stehen diverse Beschränkungen. Als zentrales Problem werden die riesigen Datenmengen gesehen. Bis zu 40 % der Arbeitszeit gehen für die Suche nach CAD-, CAE-, CAP-, CAQ- und Office-Dateien verloren. Die Strategie zur Umgehung dieser Beschränkungen besteht meist darin, Teile der Organisation gesondert zu betrachten. In überschaubaren Bereichen wird lokal nach optimalen Lösungen gesucht. Der Vertrieb beschäftigt sich mit CRM, die Entwicklung mit PDM, die Arbeitsvorbereitung mit ERP und die Produktion mit MES.

Beim Abbau von Beschränkungen aus Unternehmenssicht geht es nicht nur um das rasche Auffinden von Daten etwa in Vertrieb oder Entwicklung. Die schnellstmögliche Bearbeitung von Aufgaben in einzelnen Bereichen der Organisation führt nicht automatisch zum besten Gesamtergebnis; meist ist sogar das Gegenteil der Fall. So ist die schnelle Erstellung einer Fertigungszeichnung noch kein Gradmesser für das Gesamtergebnis der Wertschöpfung. Erst wenn die Zeichnung im Entwicklungs- oder Änderungsprozess den Reifegrad zur Teilefertigung erreicht hat und darüber hinaus alle weiteren Teile und Prozess beschreibenden Dokumente (FEM-Analyse, NC-Programm, Arbeitsplan etc.) auch in diesem Freigabegrad vorliegen, ist dieser Teilprozess im Technischen Büro abgeschlossen. Parallel dazu – im Sinne von Simultaneous Engineering – muss zudem zeitnah die Produktionsplanung erfolgen. Im Anschluss daran kann dann mit der Produktion begonnen werden.

Vom Virtuellen Produkt (VR) zum Realen Produkt (RP)

Ein Geschäftsprozess ist erst dann abgeschlossen, wenn die letzte Aufgabe darin ausgeführt ist. Um den wertschöpferischen Gesamtprozess in einem Unternehmen der Fertigungsindustrie zeitlich zu verkürzen, ist eine optimale Koordination aller Einzelaufgaben Voraussetzung. PLM bietet hierfür die notwendigen Lösungsansätze. Die traditionelle Trennung von Produktentwicklung und Produktionsplanung wird mit einer neu gestalteten Prozess- und Datenorganisation weitgehend aufgehoben. Bereits während der Entwicklungsphasen Konzeption, Entwurf und Detaillierung werden durch Parallelisierung die Prozesse Arbeitsplanung, Betriebsmittel-Konstruktion und Disposition graduell einbezogen. Mit dieser Strategie lassen sich nicht nur Durchlaufzeiten wirtschaftlich signifikant verkürzen, sondern auch Probleme und Fehler frühzeitig erkennen und somit teure Änderungsschleifen vermeiden.

Zentrales Element zur Umsetzung dieser Strategie ist das Virtuelle Produkt. Es ist die Summe aller Definitionen und Beschreibungen, die notwendig und hinreichend sind, um ein Produkt wirtschaftlich bauen, nutzen, warten, stilllegen und entsorgen zu können. Basis des Virtuellen Produkts sind die Teilestammdaten und deren Verknüpfung zur Produktstruktur. Diese beinhaltet neben Teilen und Baugruppen unter anderem auch alle Fertigungsvorstufen-Komponenten wie etwa Rohteile, Halbzeuge, Rohmaterialien. Jedem Teilestammsatz in der Produktstruktur sind sämtliche Teile und Prozess beschreibenden Dokumente (Modelle, Zeichnungen und Unterlagen jeder Art) zugeordnet. Um das Virtuelle Produkt und damit alle seine Teilestamm-, Dokumentenstamm- und Nutzdaten in jeder Lebensphase vollständig, aktuell und widerspruchsfrei führen zu können, ist ein stringentes Revisions- und Versionskonzept sowie ein eindeutiger dreidimensionaler Freigaberaum erforderlich.

Mit diesem Ansatz ist PLM in der Lage, die Kernforderung der ISO 10007 (Konfigurationsmanagement) zu erfüllen. Diese lautet Konfigurationsidentifizierung und verlangt das eindeutige und zeitabhängige Erkennen der Zusammensetzung eines Produkts zu jedem Zeitpunkt und in jeder Lebensphase. Die Arbeitsergebnisse (Daten) aus allen fertigungsvorgelagerten Prozessen laufen im Virtuellen Produkt zusammen. Es umfasst somit alle Funktions-, Geometrie-, Technologie-, Qualitäts-, Fertigungs-, Service- und Recycling-Daten. Seine interdisziplinäre Nutzung als Wissensbasis ist ein entscheidender Schritt hin zur Digitalen Fabrik. Beim Übergang vom Technischen Büro (PDM) zur Produktionsplanung (ERP) wird das Virtuelle Produkt zum Realen Produkt. Aus Teilen werden Artikel und aus Produktstrukturen Stücklisten.

PLM muss zu jeder Auftragsart konform sein

Das Zusammenspiel der beiden Hauptprozesse Entwicklungs- und Logistikzyklus der industriellen Produktion steht im Mittelpunkt des PLM-Ansatzes. Die Sonderheiten der verschiedenen Auftragsarten wie Engineer/Design to Order, Build/Make to Order, Assemble to Order oder Configure to Order müssen jeweils durch das Virtuelle und Reale Produkt sowie deren Entwicklungs- bzw. Herstellungsprozess abgebildet werden. Während bei Einzel-/Sonderanfertigung zwischen Virtuellem und Realem Produkt eine 1:1-Beziehung besteht, liegt bei Serienfertigung eine 1:n-Beziehung vor. Bei Serienfertigung mit varianten Konfigurationen ist das Virtuelle Produkt ein Virtuelles Variantenprodukt; es enthält alle optionalen Virtuellen Produktvarianten. Da jede mögliche Virtuelle Produktvariante von mehreren Kunden bestellt werden kann, existiert zwischen Virtueller und Realer Produktvariante auch eine 1:n-Beziehung.

PLM stellt durch sein Integrationskonzept sicher, dass stets vollständige, aktuelle und widerspruchsfreie Produkt-, Planungs- und Produktionsdaten und damit ebensolche Prozessdaten über alle Systemgrenzen hinweg vorliegen. Das Virtuelle Produkt über seine gesamte Lebensdauer mit allen Änderungen zu verwalten, ist allein mit einer guten PDM-Lösung möglich. Der Übergang vom Virtuellen zum Realen Produkt erfordert hingegen eine exzellente PLM-Lösung. Zwischen den Änderungsständen von VP und RP muss immer eine eindeutige Beziehung bestehen. Dies gilt ganz besonders bei langlebigen Produkten (Kraftwerk, Montagestraße, Flugzeug etc.), die im Laufe ihrer Anwendungs- bzw. Nutzungsdauer mehrmals infolge Modernisierung, Umbau oder Revision modifiziert werden. Aber auch im Rahmen der Pflege von Serienprodukten ist die Konsistenz zwischen VP und RP eine grundlegende Forderung.

Beim Umbau einer Anlage beispielsweise wird über die Kundendaten das Reale Produkt in der ERP-Datenbank ermittelt. Durch das integrale PLM-Datenmodell ist sofort ein Rückgriff auf das Virtuelle Produkt in der PDM-Datenbank möglich. Gemäß den Änderungswünschen des Kunden können im Technischen Büro die Engineering-Arbeiten (Design und Manufacturing Engineering) ausgeführt werden. Mit den geänderten Teilen und Produktstrukturen – eindeutig gekennzeichnet mit neuen Revisionsnummern und Freigabedaten – lassen sich ERP-seitig die entsprechenden Artikel und Stücklisten des Realen Produkts aktualisieren. Die Konfigurationen von Virtuellem und Realem Produkt ändern sich infolge des Umbauprojekts von "as built" in "as modified". Nach Abschluss der Arbeiten umfassen die PLM-Anlagendaten wiederum die vollständige und aktuelle Technische Dokumentation der Anlage.

Zusammenfassung

Was ist PLM? PLM (Product Lifecycle Management) ist eine Unternehmensstrategie mit der Zielsetzung, auf Basis eines durchgängigen Daten- und Prozessmodells die Geschäftsanwendungen PDM, ERP, CRM etc. zu einer integralen IT-Arbeitsplattform zu verknüpfen.

Was leistet PLM? PLM unterstützt die Ausführung aller Wertschöpfungsprozesse – Entwicklung, Planung, Beschaffung, Produktion, Nutzung, Wartung, Stilllegung und Recycling – mit vollständigen, aktuellen und widerspruchsfreien Produkt-, Planungs-, Produktions- und Prozessdaten.

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Mittwoch, 23. Juli 2014

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Variantenkonfiguration – mit PDM- oder ERP-Software?

Die Anforderung der Kunden nach individualisierten Artikeln und Produkten, sowohl im Konsumgüter- als auch im Investitionsgüterbereich, steigert den Komplexitätsgrad und ist wirtschaftlich nur mit Standardisierung, Modularisierung und regelbasierter Variantenkonfiguration zu leisten. Obwohl die Entwicklung von varianten Produkten (kurz: Variantenprodukte) zweifellos eine Engineering-Aufgabe ist, wird das Thema Produktkonfiguration immer wieder kontrovers diskutiert. Vielfach wird bei diesem Komplex lediglich der Vorgang des Konfigurierens gesehen. Die Folge ist, dass das Thema dem Vertrieb und damit der ERP-Software zugeordnet wird.

Diese Entscheidung orientiert sich meist nicht an den Erfordernissen der Prozesse, sondern an den Interessen der ERP-Fraktion. Die 150%-Stückliste als funktionaler Bestandteil der installierten ERP-Software dient als Hauptargument. Vor allem dann, wenn es im Haus (noch) keine PDM-Lösung gibt. Dabei bleibt außer Acht, dass die zulässigen Konfigurationen im Technischen Büro fachlich aufgebaut, geprüft und freigegeben werden müssen. Hierbei sind größtenteils technische Gegebenheiten sowie Normen und Richtlinien zu berücksichtigen. Nicht immer unterscheiden sich Produkte nur in Design und/oder Farbe – nichttechnische Merkmale, die auch vom Vertrieb festgelegt werden können.

Während der Entwicklung der geforderten Produktvarianten entstehen gleichzeitig die Bedingungen für die notwendigen und zulässigen Kombinationen von varianten Teilen und Baugruppen. Um jede Art von Bedingung für den Aufbau einer varianten Produktstruktur (= Variantenkonfiguration) eindeutig beschreiben zu können, sind die vier Regeltypen Ausschluss-, Auswahl-, Struktur- und Definitionsregel erforderlich. Die Ausschlussregel dient zur Definition des Konfigurationsdialogs, während die drei anderen Regeltypen Elemente der varianten Produktstruktur sind bzw. sein können, je nach Komplexität einer Variantenkonfiguration. Mit dieser Methode lassen sich beliebige Variantenkonfigurationen graphisch interaktiv ohne Programmieraufwand erstellen. Mit der Verknüpfung von Teileklassen mit dem Regelwerk können zudem Standardteile (= Teilevarianten) automatisiert und somit dynamisch selektiv in jede Konfiguration eingebracht werden.

Wenn das implementierte PDM-System diese Funktionalität bietet, können alle Prozesse im Zusammenhang mit Konfiguration auf einer SOA(Service-orientierte Architektur)-basierten PDM/ERP-Integrationslösung ablaufen. Entwicklung und Pflege einer Variantenkonfiguration sowie das Konfigurieren einer Produktvariante daraus erfolgen mit Funktionseinheiten der PDM-Software. Der Produktkonfigurator kann hierbei als neutrales Formular gestaltet sein, das mittels SOA-Integration mit der PDM-Datenbank kommuniziert. So kann auch der Vertrieb problemlos mit den PDM-seitig verwalteten Variantenkonfigurationen arbeiten. Über Artikelreferenzen können zugleich Preise aus der ERP-Datenbank gezogen und einem konfigurierten Produkt zugeordnet werden. Die konfigurierte PDM-Produktstruktur lässt sich bei Bedarf sofort als ERP-Stückliste anlegen. Damit können die Dispositions- und Produktionsprozesse begonnen werden.

Mit diesem Ansatz werden Variantenkonfigurationen mit Teilevarianten, Regeln und Variantenbaugruppen informationstechnisch dort angelegt und verwaltet, wo sie auch entwickelt werden. Das nach der Freigabe der Entwicklung nachträgliche "Aufbauen" einer Variantenkonfiguration als 150%-Stückliste mit den Mitteln der ERP-Software entfällt. Ebenso das Aktualisieren der 150%-Stückliste nach technischer Änderung einer Variantenkonfiguration in Entwicklung und Konstruktion. Dadurch kann ein zeitaufwändiger und fehleranfälliger Prozess vermieden werden. Auch wenn nahezu jede ERP-Software eine 150%-Stückliste abbilden kann, sollte unvoreingenommen geprüft werden, ob die Funktionalität genutzt werden soll. Entscheidend ist letztlich, ob der Gesamtprozess "Varianten-/Produktkonfiguration" flexibel, wirtschaftlich und mit hoher Ergebnisqualität ausgeführt werden kann.

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Mittwoch, 24. September 2014

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Unabhängige fachliche Sicht auf die PDM-Software Windchill ®

Windchill ® wurde von der 1996 von James E. Heppelmann gegründeten Firma Windchill Technology Inc. entwickelt. Parametric Technology Corp. ® (PTC) übernahm Windchill ® 1998 durch Akquisition. Das System basiert gänzlich auf Internet-Technik und wird als PLM-Software angeboten, obwohl das Akronym PLM für eine Integrationslösung aus diversen IT-Anwendungen steht, nicht aber für eine Software-Klasse.

Windchill ® ist modular aufgebaut und bietet formal alle Bausteine für PDM und die Integration von Autoren- und Geschäftsanwendungen. Bei genauer Analyse zeigen sich merkliche Defizite. Die Objektklassen zur Teile- (Windchill ® benutzt den Begriff Artikel nach ERP-Jargon) und Dokumentenverwaltung sind rudimentär ausgeprägt. Beispielsweise Werkstoff, Oberfläche, Farbe und weitere Teileeigenschaften können als Attributeintrag geführt werden, es fehlen hierfür eigene Objektklassen, um etwa den Werkstoff umfänglich als Werkstoffstammsatz einbringen zu können. Für Dokumente gibt es keine typisierbaren Kategorien (z. B. Modelle) mit spezifischen Eigenschaften (Geometrieklasse, Darstellungsgrad, Einbauzustandsvariante etc.). Zur Kennzeichnung der Bearbeitungsstände von Teilen und Dokumenten kennt Windchill ® das Attribut Freigabestatus. Damit lassen sich einem Objekt die Bearbeitungsphasen "in Arbeit", "in Prüfung" oder "freigegeben" zuweisen. Zur Erfüllung der QS-Anforderungen, insbesondere im Bereich Automotiv, ist dies nicht ausreichend. Es fehlen weitergehende Angaben (3er Tupel) zum projektphasenbezogenen Freigabestand.

Windchill ® unterstützt Sichten auf Produktstrukturen bzw. Stücklisten. Änderungen in der Produktstruktur der Konstruktionssicht schlagen auf die Produktstruktur der Fertigungssicht durch. Damit kann eine prozesstechnische Verknüpfung von Engineering und Manufacturing Design realisiert werden. Hingegen ist es nicht möglich, beliebige Teile (z. B. in identischer Ausführung von verschiedenen Herstellern) alternativ an jeder Position in eine Produktstruktur mittels Alternativteile-Relation mit definierbaren Eigenschaften (z. B. Priorisierung) einzubringen.

Das Datenmodell zur Dokumentenverwaltung besteht im Wesentlichen aus einer Art Dokumentinfosatz. Damit können jeweils eine Datei bzw. Hauptdatei (z. B. DOCX) und davon abgeleitete Formate (PDF, JT, STEP etc.) geführt werden. Es gibt keinen Dokumentstammsatz, mit dem beliebig viele Dateien mit gleichen oder unterschiedlichen Formaten, die logisch ein Dokument (Modell, Zeichnung oder Unterlage) bilden, mit einer Dokumentnummer und einer Revisionsnummer geführt werden können. Dokumentstammsatz und Dokumentdatensatz sind in einer Objektklasse zusammengefasst; somit ist keine Abgrenzung zwischen der Stammsatzrevision und der Datensatzversion (bei einer Dokumentdatei) oder den Datensatzversionen (bei mehreren Dokumentdateien) möglich. CAx-Dateien als teile- und/oder prozessbeschreibende Dokumente nach den Anforderungen des Konfigurationsmanagements gemäß ISO 10007 zu führen, erfordert aber genau diesen Ansatz. Ein weiteres Manko in diesem Kontext ist, dass keine organisationsbezogene Grunddatenzuordnung (Teilenummer, Revisionsnummer, Benennung etc.) für Kunden, Lieferanten oder Hersteller bei Teilen und Dokumenten möglich ist. Auch diese Funktionalität kommt vor allem bei Automobilzulieferern hinsichtlich der Prozesssicherheit zum Tragen.

Das Workflow-Management von Windchill ® unterstützt PDM-bezogene Aktionen. Prozessaufgaben müssen direkt in Verbindung mit PDM bzw. PDM-Objekten stehen. Übergeordnete Geschäftsprozesse, in denen Daten aus verschiedenen Geschäftsanwendungen (PDM, ERP, CAQ, CRM etc.) nach einer definierten Systematik verarbeitet werden müssen, werden nicht unterstützt. Die Notation ist zur Modellierung umfangreicher Prozesse wenig geeignet, internationale Standards wie BPMN 2.0 werden nicht unterstützt.

Windchill ® kann in jedem marktgängigen Webbrowser (z. B. MS Internet Explorer) genutzt werden. Die Benutzerführung entspricht ergonomisch nicht dem, was heute nach dem Stand der Technik möglich ist. Die Anwendung ist in weiten Teilen umständlich und wenig übersichtlich. Eine über längere Zeit fehlerfreie Nutzung erfordert vom Anwender ein überaus hohes Maß an Konzentration.

Windchill ® ist im Standard sehr einfach ausgeprägt. Für anspruchsvolles Produktdatenmanagement fehlen grundlegende Definitionen im Datenmodell. Es gibt so gut wie keine standardisierten Turnkey-Lösungen; die Software ist als Entwicklungswerkzeug konzipiert. Vieles, was in einem hochwertigen PDM-System "Out of the box" verfügbar sein sollte, muss in jedem Einführungsprojekt neu implementiert werden. Das macht eine relativ hohe Investition erforderlich. In mittelständischen Unternehmen kann dies schnell den finanziellen Rahmen sprengen.

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Montag, 27. Oktober 2014

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PLM muss Engineering-Methoden unterstützen

Kurze Durchlaufzeiten in Entwicklung und Konstruktion sind für Unternehmen der Fertigungsindustrie nach wie vor extrem wichtig. Jede Zeiteinsparung in diesem Bereich bringt reale Kostenentlastung. Zudem schlägt sich hohe Produktqualität positiv auf die Rentabilität nieder: weniger Änderungen, weniger Reklamationen, weniger Garantieleistungen, mehr Kundenzufriedenheit, mehr Absatz, mehr Marktanteile. Die Leistungsgrößen Zeit, Kosten und Qualität stetig zu verbessern, ist im globalen Wettbewerb zu einer schieren Notwendigkeit geworden. Nicht zuletzt soll dieses Ziel mit der Einführung von PDM-Software und dem Aufbau einer spezifischen PLM-Integrationslösung erreicht werden.

Software allein, ob sie nun PDM oder PLM genannt wird, liefert keinen substanziellen Beitrag. Diese "teure" Erfahrung ist vielfach gemacht worden; die Gründe hierfür sind bekannt. PLM kann nur erfolgreich gestaltet werden, wenn das Einführungsprojekt primär nicht als IT-Thema verstanden, sondern die Kernaufgabe darin gesehen wird, die Arbeits- und Datenorganisation so zu konzipieren, dass vollständige, aktuelle und widerspruchsfreie Stamm-, Struktur- und Nutzdaten zu einer hohen Prozessqualität führen. Erreicht wird dies mit einem detaillierten Fachkonzept (Bebauungsplan) zur individuellen Gestaltung von PDM-Software. Mit dem gleichen Detaillierungsgrad muss das Fachkonzept zur individuellen Gestaltung der PLM-Softwareintegration unter Einbeziehung der Komponenten PDM, ERP, CAQ, M-CAD, E-CAD, CAO etc. entwickelt werden.

Eine durchgängig konsequent gestaltete PLM-Integrationslösung präsentiert sich als integrale Arbeitsplattform für alle Aufgaben mit Produktbezug. Dabei geht es nicht nur um Prozess- und Datenmanagement, ebenso wichtig ist die Unterstützung von zukunftsweisenden Engineering-Methoden. Im Gegensatz zur Produktion ist der Rationalisierungsgrad in Entwicklung und Konstruktion bislang nur gering ausgeprägt. Trotz leistungsfähiger CAx-Systeme wird noch immer viel "Handarbeit" geleistet. Mit jedem neuen Auftrag wird modelliert, analysiert, gezeichnet, geprüft etc., und in der Folge entstehen hohe Kosten. Standardisierung und Normierung, Modularisierung, Baukasten-Konstruktion sowie Variantenkonfiguration können für deutliche Entlastung sorgen. Doch braucht die Nutzung dieser Methoden insbesondere leistungsfähige Integrationen von PDM und CAD sowie von PDM und ERP.

Standardisierung ist mehr als CAD-Variantentechnik. Assoziativ parametrisierte Geometriemodelle (Generics) auf allen Ebenen der Produktstruktur (Formelement, Rohteil, Teil, Baugruppe) erfordern besondere Fähigkeiten der CAD-Anwendung. So müssen etwa Formelemente über ihre Parametertabellen zu einem Teil und dessen Parametertabelle zusammengebaut werden können. Die PDM-Lösung muss in der Lage sein, die entsprechenden Teileklassen und Merkmal-Leisten abzubilden. Vor allem müssen Merkmal-Leisten von Formelementen oder Teilen zu Merkmal-Leisten von Teilen oder Baugruppen verknüpft werden können. Je nach Grad der Umsetzung dieser Engineering-Methode lassen sich Produkte mehr oder weniger vollständig konfigurierbar aufbauen. Hierfür ist es notwendig, dass PDM die regelbasierte Variantenkonfiguration (VK) unterstützt. Die Entwicklung eines VK-Regelwerks sollte graphisch interaktiv erfolgen können. Darüber hinaus muss die Möglichkeit bestehen, Teileklassen mit Regeln zu verknüpfen. So lassen sich Teilevarianten dynamisch selektiv in eine Konfiguration einbringen. Während des Konfigurierens kann es gegebenenfalls nötig sein, parallel auf PDM- und ERP-Daten zuzugreifen. Nach dem Konfigurationslauf erfolgt die Übergabe der erzeugten Produktstruktur an ERP. Das konfigurierte Produkt kann nun direkt in die Disposition und die weiteren Prozesse gehen.

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Mittwoch, 18. Februar 2015

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Stammdaten, Datenmodell und Prozesse

Was macht wirklich die Qualität einer PLM-Lösung aus? In Beraterkreisen und anderen vermeintlichen Expertenrunden wird schnell von Prozessen und deren Bedeutung gesprochen. Die Hauptaufgabe in einem PLM-Projekt sei, Prozesse zu analysieren und zu optimieren. Aus Beratersicht lässt sich damit relativ einfach Geld verdienen. Mit einem der zahlreich am Markt verfügbaren Business Process Management-Tools lassen sich eindrucksvolle "Prozess-Tapeten" anfertigen. Doch was ist der Nutzen?

Prozessketten (Workflows) als Vorarbeit für den Aufbau einer Process Engine zu entwickeln, ist ein durchaus wichtiger Teil der Projektarbeit, jedoch keineswegs der wichtigste und schon gar nicht der erste. Zunächst stellt sich die Frage nach dem Zweck eines Prozesses bzw. Vorgangs. Im Bereich Product Lifecycle Management (PLM) haben Vorgänge immer mit dem Produktionsfaktor Information zu tun, d.h. Input und Output eines Vorgangs sind grundsätzlich Daten bzw. Informationseinheiten. Die Qualität der ausgehenden Daten wird von der Qualität der eingehenden bestimmt. Es ist demzufolge wesentlich, die Qualität der Ein- und Ausgangsdaten unabhängig von den Prozessdetails festzulegen.

Nach ihrer Identifikation ist es hilfreich, jeden der Prozesse zunächst als "Black Box" zu betrachten. In Bezug auf ihren Zweck sollten jeweils vollständige, aktuelle und widerspruchsfreie Ein- und ebensolche Ausgangsdaten definiert werden. Damit steht der wichtigste Teil der PLM-Projektarbeit an, die Entwicklung des Datenmodells und darin eingeschlossen die Festlegung der Grund- bzw. Stamm- und Strukturdaten. Ist diese anspruchsvolle Arbeit geleistet, kann in der nächsten Phase jede "Black Box" untersucht werden. Unter Berücksichtigung des aufgesetzten Datenmodells und der damit verbundenen Datenqualität lassen sich nun im Sinne der Wirtschaftlichkeit wirklich optimale Prozessabläufe modellieren.

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Montag, 27. April 2015

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Was ist eigentlich PLM-Software?

Das Akronym PLM steht für Product Lifecycle Management; mit diesem Ansatz soll ein Produkt in seiner Konfiguration (Zusammensetzung) mittels vollständiger, aktueller und widerspruchsfreier Daten über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg stets eindeutig erkennbar sein (siehe ISO 10007). Im Entwicklungszyklus wird das Virtuelle Produkt (VP) mit all seinen Änderungen lückenlos in einer Systemlösung auf der Basis von Software der Klasse Product Data Management (PDM) verwaltet. PDM-Software ist in ihrem Datenmodell so konzipiert, dass Produktdaten im Technischen Büro mit hoher Dynamik bearbeitet werden können. Im Logistikzyklus mit den betrieblichen Prozessen Beschaffung, Produktion und Absatz erfolgt der Übergang vom Virtuellen Produkt zum Realen Produkt (RP). Die VP-Daten mit definiertem Freigabestand werden von PDM-Software an eine Systemlösung der Software-Klasse Enterprise Resource Planning (ERP) übergeben. ERP-Software ist in ihrem Ansatz bzw. Datenmodell so aufgebaut, dass Produktdaten in den organisatorischen Prozessen Produkt- und Mengenbedarfs- sowie Produktionsplanung lesend genutzt werden können. Aus dem VP werden in Verbindung mit konkreten Produktionsaufträgen – bei Serien- und seriennaher Auftragsfertigung mit Kundenbezug – die Realen Produkte.

Zwischen Virtuellem Produkt und Realen Produkten besteht eine 1:n-Beziehung (eine Ausnahme bilden ggf. Sondermaschinen). Um Lifecycle Management für Produktdaten in allen Phasen – Entwicklung, Planung, Beschaffung, Produktion, Nutzung, Wartung, Stilllegung und Recycling – durchgängig gewährleisten zu können, sind zumindest Systemlösungen der Software-Klassen PDM und ERP notwendig. Darüber hinaus ist die Realisierung einer robusten Prozessbrücke in Form einer tiefen Systemintegration unerlässlich.

Weder PDM- noch ERP-Software sind in der Lage, die Anforderungen von PLM allein zu unterstützen. Umso erstaunlicher ist, dass sowohl PDM- als auch ERP-Anbieter (Dassault, PTC, SAP, Siemens etc.) als Hersteller von "PLM-Software" auftreten. Ebenso wenig wie etwa Teamcenter ® ERP-Funktionalität bieten kann, ist etwa SAP PLM ® imstande, dynamische PDM-Aufgaben zu unterstützen. Es ist zu vermuten, dass das Akronym PLM aus Marketing-Gründen verwendet wird. Offensichtlich soll suggeriert werden, dass man höherwertigere PDM-Software als der Mitbewerb anbiete. Sollte diese Vermutung unzutreffend sein, müsste unterstellt werden, dass die Anbieter von "PLM-Software" nicht verstanden haben, was PLM wirklich ist, nämlich eine integrative Lösung, die eine mehr oder minder großer Zahl an PLM-Komponenten einschließt (siehe Abbildung). Das eigene Software-Angebot als das zu benennen, was es tatsächlich ist, zeigt nicht nur eine Form von unternehmerischer Seriosität, sondern verhindert Verunsicherung und Verwirrung bei Kunden und Interessenten.

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Freitag, 26. Juni 2015

bjs009150626

Datenqualität ist Fundament von PLM

Ohne systemgestütztes Produktdatenmanagement (PDM) bestehen Produktdaten im Wesentlichen lediglich aus CAx-Dateien (Modelle, Zeichnungen, NC-Programmen, Berechnungen etc.). Da bei dieser Konstellation zu den Nutzdaten keine Beschreibungs- bzw. Stammdaten geführt werden können, erhalten die Dateien Namen, die sich aus einer Reihe von Schlüsseln zusammensetzen. Auf diese Weise werden Informationen wie etwas Dokumenttyp, Benennung, Projekt, Version, Freigabestand etc. zugeordnet. Ferner gibt es keine Verknüpfungen zwischen zusammengehörenden Dateien. Diese Form von Datenverwaltung gleicht der einer Loseblattsammlung in einem Papier-Archiv. Das hat nichts mit elektronischer Datenverarbeitung zu tun, hier handelt es sich um elektronische Zettelwirtschaft.

In einem industriellen Fertigungsunternehmen mit einer großen Zahl von Produktdaten-Nutzern muss dieser Zustand unabwendbar ins Chaos führen. Die digitalen bzw. elektronischen Produktdaten sind unstrukturiert und demzufolge intransparent. Teile werden unter mehreren Nummern und/oder Benennungen geführt. Änderungen sind wegen fehlender Revisions- und Versionsmechanismen nicht mehr nachvollziehbar. Darüber hinaus existiert keine Möglichkeit, Freigabestände detailliert jeweils mit Entwicklungsschritt, Reifegrad und zulässiger Verwendung zu beschreiben. Da zu keiner Zeit eine Plausibilitätsprüfung bei der File-Ablage erfolgt, entstehen zunehmend nicht mehr definierbare Dateistände, außerdem wächst die Zahl an Datei-Doubletten stetig an. Bei diesen Gegebenheiten produziert die elektronische Zettelwirtschaft ganz nebenbei auch eine Menge wertloses elektronisches Altpapier.

Mit der Einführung einer PDM-Software und dem Aufbau einer firmenspezifischen PLM-Integrationslösung ist es unerlässlich, diese Defizite konsequent abzustellen. Datenqualität ist die Grundlage für hochwertiges Product Lifecycle Management (PLM). Wenn die PLM-Lösung helfen soll, ein Unternehmen in Bezug auf seine Wertschöpfungsprozesse wirtschaftlicher arbeiten zu lassen, müssen Produktdaten ohne Wenn und Aber in jeder Lebensphase vollständig, aktuell und widerspruchsfrei sein. Dazu braucht es vor allem ein flexibles Nummernsystem, standardisierte Nomenklatur (Begriffssystem), ein transparentes Klassifikationssystem sowohl für Teile als auch für Dokumente sowie stringent prozessorientierte Stamm- und Strukturdaten.

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Freitag, 31. Juli 2015

bjs010150731

Spezifische Eigenschaften von PDM und deren Anwendungsgebiete

In Unternehmen der Fertigungsindustrie existiert häufig eine vielfältige IT-Landschaft. Vor allem sind diverse Softwaresysteme installiert, die teilweise formal die gleiche Funktionalität bieten. Die Folge ist: isolierte Daten, unzulängliche Datentransparenz, unkontrollierte Datenqualität, Beeinträchtigung der Arbeitsproduktivität und schließlich eine unbefriedigende Rentabilität. Um dieses Szenario zu verhindern, sollten nur die Softwaresysteme angeschafft werden, die für eine exzellente PLM-Integrationslösung unbedingt notwendig sind.

PDM ist eine dieser Komponenten. Sie bildet im Technischen Büro das Gegenstück zu ERP in der Logistik/Disposition. Die Eigenschaften bzw. Funktionen von PDM-Software sollten mindestens die Verwaltung aller Baukomponenten, Produktstrukturen und Dokumente sowie deren Verknüpfung, regelbasiertes Variantenmanagement und Produktkonfiguration, prozessgesteuertes Status-, Revisions- und Versionsmanagement, Workflow- und Projektmanagement, integrales Projekt-, Prozess- und Datenmanagement, daten- und aufgabenbezogenes Berechtigungsmanagement sowie die Integration aller relevanten IT-Systeme (CAD, CAQ, ERP etc.) umfassen.

Mit diesen Möglichkeiten können die Systemklasse PDM und ihre Daten in den nachstehenden Aufgaben- und Anwendungsgebieten genutzt werden: Technischer Vertrieb, Produktplanung, Technische Dokumentation, Standardisierung, Normierung und Modularisierung, Produktentwicklung und Prototyping, Betriebsmittelkonstruktion, Auftrags- und Änderungskonstruktion, Qualitätssicherung für Produkt und Prozess, Arbeits- und Prozessplanung, CAP-gestützte NC-Programmierung, Beschaffung, Fertigung und Montage, Wartung und Reparatur sowie Stilllegung und Recycling.

Das Datenmodell von PDM ist speziell für diese Anforderungen konzipiert. Als Technisches Informationsmanagementsystem (TIS) für Fertigungsunternehmen, Anlagenbauer und Engineering-Dienstleister ist PDM Navigator durch den Produkt beschreibenden Datenbestand, sein Workflow-Management steuert gruppenorientierte Arbeitsprozesse und sein Projektmanagement unterstützt die Abwicklung typisierter bzw. standardisierter Vorhaben. Für den einzelnen Mitarbeiter ist PDM multifunktionaler Arbeitsplatz zur Förderung der persönlichen Produktivität, für das Unternehmen ist es strategisches IT-Werkzeug zur wirtschaftlichen Nutzung des Produktionsfaktors Information und zur Optimierung der Leistungsgrößen Zeit, Kosten und Qualität.

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Montag, 28. September 2015

bjs011150928

Konzeption der PLM-Lösung ist wichtigste Projektphase

Aufbau und Einführung einer unternehmensspezifischen PLM-Lösung sind eine hoch komplexe Aufgabe. Zielsetzung ist nicht weniger als eine integrale IT-Arbeitsplattform, bestehend aus PDM, ERP, CAx etc., zu realisieren, auf der alle Geschäftsprozesse von Produktentwicklung, Planung, Produktion, Nutzung, Wartung, Stilllegung bis Recycling mit vollständigen, aktuellen und widerspruchsfreien Produkt- und Prozessdaten ausgeführt werden können. Betrachtet man die wichtigsten Abschnitte eines PLM-Projekts: Bestandsaufnahme und Zielsetzung, Entwicklung des systemneutralen Fachkonzepts, Auswahl des geeignetsten PDM-Systems, Ableitung des systembezogenen Lösungskonzepts aus dem systemneutralen Fachkonzept, Systemanpassung und -installation, Konzept- und Anwendungsschulung sowie Datenaufbereitung und -import, zeigt sich unzweifelhaft, dass die Entwicklung des systemneutralen Fachkonzepts der mit Abstand wichtigste Teil der PLM-Einführung ist.

Was in einem Unternehmen ohne Informationstechnik schlecht organisiert abläuft, kann mit Informationstechnik nicht besser werden. Es genügt demzufolge nicht, nur die Informationstechnik auf den neuesten Stand zu bringen; mit der Einführung von PLM muss vor allem auch die "Funktionsweise" eines Unternehmens modernisiert werden. Um dies zu erreichen, ist es dringend notwendig, die aktuellen Gegebenheiten bei der Datenverwaltung, den Geschäftsabläufen und den Arbeitsmethoden auf den Prüfstand zu stellen. Die identifizierten Defizite müssen durch ein exzellentes Daten-, Prozess- und Projektmodell abgestellt werden. Der Fokus bei dieser Arbeit liegt auf den Themen Teile- und Dokumentenmanagement einschließlich Klassifikation, Produktstrukturen und Sichten (Views), Varianten- und Produktkonfiguration, Entwicklung, Änderung und mehrstufige Freigabe, Definition, Planung, Steuerung und Monitoring von Projekten, Konfigurations- und Lifecycle Management, Revisions- und Versionsmanagement, Nummerungs- und Benennungssystematik, Rollenkonzept und Datensicherheit, prozessbasierte Systemintegration (ERP, MCAD, CAE/FEM, CAP/NC, ECAD/EDA, CAO, CAQ etc.), Partneranbindung und vieles mehr.

In der Konzeptphase werden die Grundlagen für den späteren Erfolg oder Misserfolg gelegt. Fehler in diesem Abschnitt des Vorhabens lassen sich auch mit einer noch so guten PDM-Software nicht mehr wettmachen. Umso wichtiger ist es, ein sehr gutes Kern-Team aufzustellen. Die Mitglieder sollten unbedingt in der Lage sein, komplexe Zusammenhänge zu abstrahieren. Es ist besonders wichtig, sich vom Denken in Software-Kategorien zu lösen. Gute Konzepte für eine effektive Arbeits- und Datenorganisation erfordern eine IT-freie Sicht auf die Dinge. Software an sich löst ohnehin keine Probleme, dies gilt auch für PDM. Das Kern-Team sollte sich bei der Konzeptarbeit konsequent mit den Organisations- und nicht mit Software-Belangen beschäftigen. Die Einführung von PLM ist primär ein Organisationsprojekt, PDM-Software und weitere PLM-Komponenten kommen erst mit der Umsetzung der Konzepte ins Spiel. Erst mit hervorragenden Konzepten wird aus guter PDM-Software eine exzellente PLM-Lösung. Selbstverständlich braucht die Entwicklung eines hochwertigen Fachkonzepts seine Zeit. Wer hier spart, spart definitiv an der falschen Stelle. Qualität geht vor Schnelligkeit und ist Garant für Projekterfolg.

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Freitag, 30. Juni 2017

bjs012170630

Hohe Wirtschaftlichkeit durch prozesskonforme IT-Arbeitsplattform, Teilestandardisierung, Produktmodularisierung und cyber-physische Produktionssysteme

Die Unternehmen der Fertigungsindustrie (Maschinen- und Anlagenbau, Automotive etc.) machen derzeit glänzende Geschäfte. Autos und Maschinen "Made in Germany" sind weltweit gefragt. Dennoch ist nicht alles "Gold" was glänzt. Hohe Kosten, geringe Rentabilität, niedrige Eigenkapitalquote und folglich wenig unternehmerischer Handlungsspielraum für wichtige Investitionen in die Zukunft sind ein weit verbreitetes Problem, insbesondere in Klein- und Mittelstandsbetrieben. Zwischen Umsatz und Gewinn besteht vielfach ein ungutes Missverhältnis. Das Kostenniveau belastet die Rentabilität, und obwohl seit Jahren erhebliche Summen in die Informations- und Fertigungstechnik fließen, stellt sich keine nachhaltige Entlastung ein. Auch die gängigen Management-Maßnahmen wie Personalabbau, Outsourcing, Umstrukturierung und/oder Standortverlagerung bringen in der Regel nur selten den gewünschten Erfolg. Die Situation wird sich bei Abkühlung der gegenwärtigen konjunkturellen Lage – und das ist nur eine Frage der Zeit – weiter verschärfen. Hinzu kommt der Wettbewerbs- und Preisdruck durch aufstrebende Anbieter mit akzeptablen Low-Cost-Produkten.

Nur wenige Firmen erreichen 2-stellige oder gar hohe 2-stellige EBIT-Margen. Im Maschinen- und Anlagenbau lag die operative Umsatzrendite vor Zinsen und Steuern in 2015 durchschnittlich bei etwas über 6 %. Viele Betriebe kommen gerade mal auf 3 oder 2 % oder sind noch darunter. Nicht nur in diesen Unternehmen herrscht dringend Handlungsbedarf. Soll sich etwas ändern, müssen die Kosten für Entwicklung, Planung und Produktion in dem Maße reduziert werden, wie die erzielbaren Verkaufserlöse schwinden. Doch wie lässt sich eine unbefriedigende Rentabilität verbessern? Der Automatisierungsgrad in der Teilefertigung, Montage und Qualitätskontrolle ist bereits sehr hoch, und allein mit weiteren Rationalisierungsmaßnahmen in der Produktion lassen sich die Probleme nicht lösen. Großen Einfluss auf die Produkt(ions)kosten – bis zu 75 % – haben die fertigungsvorgelagerten Bereiche Entwicklung, Konstruktion und Arbeitsplanung. Darüber hinaus liegt bei diesen Aufgaben der Personalkostenanteil bei rund 70 %. Die Einsparungs- und Optimierungsmöglichkeiten in diesem Segment sind demzufolge entsprechend groß.

Zugleich verlangt der Markt immer mehr nach individualisierten Produkten mit hoher Funktionsvariabilität und Anwendungsflexibilität zu günstigem Preis und guter Qualität. Dies gilt gleichermaßen für Konsum- und Investitionsgüter. Ohne substantielle Veränderungen sind ansteigende Kosten in den fertigungsvorgelagerten Prozessen unvermeidbar. Umso wichtiger ist es, ein Umfeld zu schaffen, in dem eine "gesunde" Rentabilität erzielt werden kann. Zwei Dinge sind dafür notwendig: zum ersten eine hoch integrierte informationstechnische Arbeitsplattform, auf der die Arbeitsergebnisse von Mechanik- und Elektro-Konstruktion, Software-Entwicklung, Simulation, Arbeitsplanung und Qualitätssicherung zum virtuellen bzw. digitalen Produkt zusammengeführt werden und zweitens eine Engineering-Methodik, die kundenspezifische Produktvarianten mittels Individualkonfiguration anstelle von Individualkonstruktion möglich macht.

Gerade diese beiden elementaren Zukunftsthemen sind nicht im Blickfeld der Geschäftsleitung. Die herausragende Bedeutung des Produktionsfaktors Information wird somit nicht wahrgenommen. Auf- und Ausbau der IT-Systemlandschaft erfolgen nicht auf der Grundlage eines Masterplans zur Unternehmensentwicklung. Software-Lösungen werden durch Abteilungsinitiativen beschafft. Dabei sind naturgemäß nur die eigenen Arbeitsprozesse und deren Aufgaben von Interesse. Es fehlt die Gesamtsicht auf das Geschäftsmodell und die damit verbundenen Wertschöpfungsprozesse. Auf diese Weise entwickelt sich über die Jahre ein schleichender System-Wildwuchs, der unweigerlich zu einem IT-Flickenteppich führt, oftmals sogar mit redundanter Software (CAD, DMS etc.). Die Folge: es liegen isolierte IT-Lösungen vor, die zwangsläufig isolierte Produktdaten mit sich bringen, isoliert verwahrt in den Fachabteilungen. Die fehlende ganzheitliche Sicht auf die Produktentwicklung verhindert das Entstehen einer ganzheitlichen Produktdokumentation. Diese Art von Arbeitsorganisation und Datenmanagement ist nicht geeignet, die Anforderungen an das Technische Büro in einer Smart Factory zu erfüllen. Lose – nicht zum virtuellen Produkt verknüpfte – Produktdaten lassen sich auftrags- und prozessbezogen wenig effizient auf die einzelnen Arbeitsebenen verteilen. Durchgängig barrierefreier Informationsfluss als Voraussetzung für wirtschaftliche Arbeitsproduktivität ist so nicht gegeben.

Der zweite große Hebel zur Kostensenkung in der Fertigungsindustrie heißt Konstruktionsmethodik. Trotz 3D-CAD-System ist die Entwicklung von auftragsspezifischen Teilen bis zur Produktionsreife je nach Grad der Komplexität aufwendig und teuer. Wird die CAD-Software als "3D-Konstruktionsmaschine" eingesetzt, wächst die Anzahl "handgemachter" Konstruktionsteile explosionsartig. Diese "Einzelstücke" binden meist ohnehin knappe Entwicklungskapazität, rufen mitunter Qualitätsprobleme hervor, verursachen hohe Fertigungskosten und belasten das Betriebsergebnis. Wirksame Methoden zur Abhilfe dieser schädlichen Effekte wie Standardisierung, Modularisierung und Baukastenkonstruktion werden häufig als nicht praktikabel angesehen. Die Teile seien viel zu komplex und die Kundenanforderungen zu speziell. So wird für die Abwicklung eines Kundenauftrags der x-te Flansch, das x-te Distanzstück, die x-te Platte konstruiert, der Mehraufwand in Kauf genommen und die Nachteile bei der Prozesseffizienz als unvermeidlich akzeptiert. Mit dieser Sichtweise wird die große Chance verspielt, Individualprodukte mit den Prozessen und Methoden der massenhaften Spezialanfertigung (Mass Customization) zu realisieren. Die flexible Konfiguration von Produktvarianten auf der Grundlage von Teilestandardisierung und Baukastenkonstruktion und deren flexible Fertigung mittels cyber-physischer Produktionssysteme gemäß "Industrie 4.0" sind die nachhaltige Antwort auf Wettbewerbs- und Kostendruck.

Es ist erstaunlich, dass so viele Firmen der Fertigungsindustrie sich den "Luxus" leisten, auf diese strategischen Methoden zur Unternehmensentwicklung zu verzichten. Trotz der zunehmenden Bedeutung von Digitalisierung in den Arbeitsprozessen wird die Entwicklung der Informationstechnik nicht als Managementaufgabe gesehen. Ohne strategische Zielsetzung und ohne Masterplan wird Software eingeführt. Nahtstellen und damit Einflüsse, Überschneidungen und Abhängigkeiten zwischen IT-Projekten (z. B. PDM und ERP) bleiben unerkannt. Die implementierten Lösungen kommen meist nicht über die Leistungsstufe von elektronischer "Zettelwirtschaft" hinaus, Investitionen bleiben so weit hinter den Erwartungen zurück. Genauso unverständlich ist, dass die Geschäftsleitung die zukunftsträchtige Methodik Teilestandardisierung und Produktmodularisierung nicht als Managementaufgabe wahrnimmt und konsequent vorantreibt. Individuelle Kundenlösungen mit Hilfe eines intelligenten Produktbaukastens zu konfigurieren, macht konkurrenzlos schnell und flexibel.

Fazit: Die Unternehmen bringen durch herausragende Ingenieurleistungen überwiegend Top-Produkte hervor, die weltweit gefragt sind. Gleichzeitig leisten sich viele Firmen insbesondere in den fertigungsvorgelagerten Prozessen eklatante Versäumnisse in der Arbeits- und Datenorganisation. Die Folge: Einbußen bei Produktivität, Wirtschaftlichkeit und Rentabilität. Auch wenn die Unternehmen derzeit größtenteils glänzende Geschäfte machen, sollte dringend gehandelt werden.

Weiterführende Literatur

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Freitag, 29. September 2017

bjs013170929

Industrie 4.0 erfordert erweiterten PLM-Ansatz

Eine Produkt-Biographie (Lebenszyklus) schließt alle Phasen von der Produktplanung bis zum Recycling ein. Dabei liegt ein Produkt in drei Zuständen vor: virtuell, real und physisch. Das virtuelle Produkt ist die digitale Produktdokumentation und Ergebnis von Entwicklung, Konstruktion und Arbeitsplanung. Das reale Produkt basiert auf dem virtuellen Produkt und ist dessen digitale Ergänzung aus den Logistikprozessen Disposition, Beschaffung und Produktionsplanung. Das physische Produkt ist die Materialisierung der digitalen Beschreibung des realen Produkts durch die Prozesse Fertigung, Montage und Qualitätssicherung. PLM muss dafür sorgen, dass die Änderungsstände von virtuellem, realem und physischem Produkt zu jeder Zeit vollständig, aktuell und widerspruchsfrei sind. Dies gilt insbesondere für langlebige Güter (Anlagen, Druckmaschinen, Flugzeuge etc.), die während ihrer Nutzungsdauer durch Umbau, Modernisierung oder Revision diverse Änderungen erfahren.

Wenn die intelligente Fabrik mit der Idee von Industrie 4.0 in naher Zukunft Realität werden soll, muss der Produktionsfaktor Information auf allen Ebenen der Wertschöpfung und über alle Ebenen der Wertschöpfung hinweg durchgängig nutzbar sein. Digitale Produktdaten werden von der Entwicklungs- über die Planungs- und Steuerungs- bis zur Ausführungsebene, also vom PDM- über das CAQ-, DMF-, ERP- und MES/BDE-System bis zur Maschinensteuerung benötigt. In der Prozessplanung etwa soll mit der Intention der Digitalen Fabrik (Digital Manufacturing, DMF) das virtuelle Produkt virtuell produziert werden können. Durch den Einsatz der digitalen Simulation sollen sich auf diese Weise hochflexible Prozesse für cyber-physische Produktionssysteme entwickeln lassen, speziell für Individualprodukte mit Losgröße 1+. Und zur realen Produktion sollen digitale Produkt-, Prozess- und Prüfdaten (NC-Programme, Einrichtpläne, Fertigungs- und Montagezeichnungen, Stücklisten, Montageanleitungen, Prüfpläne etc.) dynamisch an die operativen Stellen (CNC-Maschinen, 3D-Drucker, Montageplätze etc.) verteilt werden.

Um das Hauptziel von Industrie 4.0, die Flexibilisierung der industriellen Produktion zur kostengünstigen massenhaften Spezialanfertigung, realisieren zu können, muss die Vernetzung der Produkt-, Prozess- und Prüfdaten schon in den fertigungsvorgelagerten Prozessen beginnen. Lose – nicht im Kontext von virtuellem und realem Produkt stehende – Daten lassen sich auftragsbezogen nicht effizient auf die involvierten Arbeitsebenen verteilen. PLM als integrale Informationsdrehscheibe zur Aufnahme und Distribution des gesamten Produkt- und Prozesswissens in der Smart Factory erfordert demzufolge die Verknüpfung der Werkzeuge PDM, CAQ, DMF, ERP und MES/BDE. Darüber hinaus wird für das durchgehend digital arbeitende Unternehmen ablaufgesteuerte systemübergreifende Vorgangsbearbeitung gebraucht. Immanentes Workflow-Management in der PDM- oder ERP-Software ist wenig hilfreich, Geschäftsprozesse enden nicht an Systemgrenzen. Notwendig ist folglich übergeordnetes Business Process Management (BPM) als Komponente vom PLM.

Fazit: PDM-Software, häufig mit dem Akronym PLM etikettiert, kann allein die Anforderungen an das Product Lifecycle Management des Digitalen Unternehmens mit der Zielsetzung Industrie 4.0 nicht erfüllen. Es braucht ein Gesamtkonzept und leistungsfähige SW-Bausteine als Komponenten für eine PLM-Integrationslösung.

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Josef Schöttner, Berater, Referent und Buchautor

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