Digitalisierung in der Konstruktion

CAD CAM

Digitalisierung – Was einst am Zeichenbrett begann, läuft heutzutage fast ausschließlich digital und sogar schon mit Unterstützung von Echtzeitdaten aus dem Feld ab - die Konstruktion von Produkten, Maschinen oder Anlagen.

22. August 2017

Zurückblickend in die Geschichte der Konstruktionsmethodik waren die CAD- und PLM-Werkzeuge der erste Schritt in Richtung eines digitalisierten Produkts. Damals wurde das am Zeichenbrett entstehende Wissen mithilfe von IT-Werkzeugen erfasst. Im Ergebnis konnten die Anwender den Konstruktionsprozess selbst verbessern und eine höhere Produktivität und bessere Resultate erzielen. zudem wurden auch nachgelagerte Schritte wie Herstellungsprozesse durch eine bessere Datenversorgung optimiert.

Die Einführung der PLM-Tools hob dann weitere Effizienzpotenziale auf Prozessebene. Im Konstruktionsprozess vereinfachte und beschleunigte sich beispielsweise die Zusammenarbeit zwischen unterschiedlichen, global verteilten Konstruktionsteams sowie zwischen unterschiedlichen Disziplinen. Einkauf und Fertigung erhielten nochmals bessere Informationen, in der gesamten Wertschöpfungskette ergaben sich Produktivitätsfortschritte.

Mit der jetzt fortschreitenden Digitalisierung der Produkte selbst ergeben sich in der Konstruktion neue Verbesserungsansätze und Möglichkeiten der Effizienzsteigerung. Die Konstrukteure rücken näher an die Nutzung des Produkts heran und können nun nachvollziehen, wie Produkte tatsächlich verwendet werden. Aus dieser Perspektive lassen sich Produkte in ihrer Leistungsfähigkeit besser an die tatsächlichen Kundenbedürfnisse anpassen und überflüssige Teile oder Funktionen eliminieren.

Die unterschiedlichen Abteilungen eines Unternehmens arbeiten heutzutage mit mächtigen Werkzeugen wie PLM, ERP oder CRM. Diese automatisieren wesentliche Kernprozesse und sind wichtige Säulen des Unternehmenserfolges. Jedoch ergeben sich für einzelne Anwender oftmals Schwierigkeiten, wenn Informationen aus mehreren Systemen bei der Bearbeitung einzelner Vorgänge benötigt werden. Ihnen sind diese nicht einfach zugänglich, entweder weil schlicht Zugangsberechtigungen fehlen oder weil die Komplexität der Systeme das Auffinden der Informationen erschwert.

Hier entstand mit der Digitalisierung die Möglichkeit, einzelne Rollen und Aufgaben mit spezialisierten Apps zu unterstützen, so genannten »Role Based Apps«. In diesen Applikationen werden die Informationen aus den unterschiedlichen Systemen zusammengezogen und in einfach konsumierbarer Form zur Verfügung gestellt. Der Anwender bekommt somit ein auf seine Rolle maßgeschneidertes Infopaket, ohne lange suchen oder sich durch unnütze Information graben zu müssen. Selbst fehlende Zugangsberechtigungen sind kein Problem mehr, da er nicht mehr auf einzelne Programme oder bestimmte Sicherheitsebenen zugreifen muss. Die Ergebnisse der Aufgaben werden dann wieder in dem System abgelegt.

Im Unterschied zu heute üblichen IT-Strategien werden viele Anwender somit nicht mehr in den mächtigen Systemen arbeiten, sondern aufgabenbezogene Applikationen verwenden, die die Komplexität der mächtigen Systeme verbergen und so die Arbeitsschritte vereinfachen.

Eine leistungsfähige IT-Infrastruktur, die alle wesentlichen Prozesse im Unternehmen unterstützt, ist die Voraussetzung für den Wandel. Die heute bekannten Infrastrukturen wie ERP, PLM, CRM oder MES sollten auf dem erforderlichen Leistungsstand sein, um darauf aufbauend die Applikationen für den jeweiligen Anwendungsfall realisieren zu können.

Bezogen auf die Konstruktion bedeutet dies, dass Produktdaten früh erfasst werden müssen, um von dort aus rechtzeitig für die nachgelagerten Prozesse bereitgestellt zu werden. Viele Unternehmen haben ihre Konstruktionsprozesse bereits umfassend digitalisiert – von den Produktanforderungen über Modularität und Varianten, die Konstruktionsdisziplinen bis hin zur Produktfreigabe. Sie sind somit für diese Aufgabe gut gerüstet. Andere haben an dieser Stelle noch Nachholbedarf und können von den Erfahrungen anderer profitieren.

Wenig Risiken

Die Chancen der Digitalisierung sind deutlich sichtbar, die Risiken dagegen eher klein. Die Chancen liegen in der Beschleunigung der Entwicklungsprozesse und der Verbesserung der Produkte. In Summe werden sich daraus erhebliche Wettbewerbsvorteile für Firmen ergeben, die schnell agieren und eine Führungsrolle bei der Digitalisierung einnehmen.

Die Risiken ergeben sich dementsprechend, wenn die Chancen und Möglichkeiten der Digitalisierung weniger schnell und umfassend genutzt werden. Dann besteht das Risiko, im Wettbewerb mit agileren Firmen in Rückstand zu geraten. Natürlich müssen wichtige Aufgaben adressiert werden, beispielsweise die geeignete Sicherung des nun digital erfassten Wissens des Unternehmens und der Kunden.

Konstrukteure selbst müssen sich zukünftig stärker mit den Möglichkeiten der digitalen Technologien auseinandersetzen. Das bedeutet für die traditionellen Ingenieurdiziplinen wie Mechanik und Elektrik auch, die Möglichkeiten der Digitalisierung stärker in den Fokus zu nehmen.

Für Unternehmen ergeben sich zwei komplementäre Denkrichtungen bei der Formulierung ihrer Digitalisierungsstrategie: In produktbezogenen Anwendungsfällen geht um die Erweiterung der Produkte um Connectivity-Features wie Apps, die Nutzung oder Steuerung des Produkts vereinfachen. Weitere Felder sind die Fernüberwachung und Wartung zur effizienteren Nutzung oder die Integration in die Anwendungslandschaft des Kunden. In prozessbezogenen Anwendungsfällen steht mehr die Optimierung der eigenen, betriebsinternen Abläufe im Vordergrund, um weitere Effizienzgewinne zu erzielen.

Beide Denkrichtungen bergen signifikante Potenziale für Unternehmen und sollten Bestandteil jeder Digitalisierungsstrategie sein. Die internen Anwendungsfälle geben den Unternehmen neben den zu erwartenden Verbesserungen auch die Möglichkeit, sich dem Thema zu nähern, ohne riskante Änderungen im Produktspektrum vornehmen zu müssen. mk

Auf einen Blick

Role Based Apps

• Einkauf: Dem Materialeinkauf werden Informationen aus dem PLM-System und qualifizierte Lieferanten aus dem ERP-System bereitgestellt, um eine Ausschreibung zu initiieren. 

• Produktion: Dem Werker werden am Arbeitsplatz aufgabenspezifische Arbeitsanweisungen bereit-gestellt, zum Beispiel eine seri-alisierte, auftragsbezogene Visu-alisierung des Produkts aus dem PLM-System.

• Service: Dem Servicetechniker werden auf den Servicefall zuge-schnittene Informationen auf ein mobiles Gerät gesendet: Hier findet er Betriebszustände oder Fehlermeldungen vor.

Erschienen in Ausgabe: 06/2017