Einführung Die aktuelle Situation in der Produktentwicklung ist durch zunehmend dynamische und komplexe Aufgabenstellungen gekennzeichnet. Die Entwicklung eines Produktes ist kein linearer Prozess, der kontinuierlich über klar definierte Schritte zum Ziel geführt wird. Nur wenige Produkte werden neu konstruiert, meist handelt es sich dabei aber um Anpassungs-, Änderungs- oder Variantenkonstruktionen (Vajna 1982, Pahl & Beitz 1986). Ein weiterer Aspekt bei der Entwicklung ist, dass die dort verwendeten Prozesse schnell und ohne großen Aufwand in Prozessmanagementwerkzeuge eingebunden werden müssen. Diese Werkzeuge wiederum verwenden verschiedene Modellierungsansätze, wie z.B. die Netzplantechnik, die Design Structure Matrix (DSM) und die Containermodellierung. Gegenstand dieses Beitrages ist es, diese verschiedenen Ansätze zu analysieren und ihre Vor- bzw. Nachteile aufzuzeigen. Dabei hat sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, eine Kombination der zuvor genannten Methoden zu verwenden. Des Weiteren werden auch die Schnittstellen von BPMN, DSM und Containermodellierung näher beleuchtet.

Numerische Methode zur Bestimmung der Fahrwerkskonfiguration aus Baukastenkomponenten

Aus der Einleitung: "Qualität nimmt als Wettbewerbsfaktor eine immer größere Rolle ein. Damit wächst auch der Bedarf an schneller Messtechnik zur präzisen geometrischen Erfassung unterschiedlicher Werkstücke. Ein weiterer Grund für diesen steigenden Bedarf sind der zunehmende Automatisierungsgrad und die Fertigungsgeschwindigkeit in der Produktion (Pfeifer 1998). Der Vorteil der optischen 3D-Messung gegenüber konventioneller Koordinatenmesstechnik besteht vor allem in der höheren Erfassungsgeschwindigkeit. Taktile Messgeräte können im Vergleich nur sehr wenige Messpunkte in einer bestimmten Zeit digitalisieren, optische Messgeräte hingegen große Flächen in wenigen Sekunden (Berndt 2008). Des Weiteren ist die optische Messung im Gegensatz zur taktilen Messung berührungslos, wodurch Schäden am Werkstück oder direkte Einflüsse des Werkstücks (weiche Oberflächen) auf die Messergebnisse vermieden werden. In der Fertigungsmesstechnik kommen optische Verfahren vorwiegend zur Bestimmung geometrischer Kenngrößen wie Abstand, Form, Profil oder Oberflächenstruktur zum Einsatz (Pfeifer 1998). So können z. B. in der Automobilindustrie Blechbauteile auf Ihre Maßhaltigkeit hin untersucht werden."

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Die immer schnellere Veränderung des Umfelds stellt auch die internationale Automobilindustrie vor große Herausforderungen. Vor den Experten der Branche wurden diese beispielsweise auf dem 12. Internationalen CAR-Symposium der Universität auch vom Vorstandsvorsitzenden der BMW Group Dr. Norbert Reithofer diskutiert (Car 2010). Aus dem Spannungsfeld zwischen profitablem Wachstum und Globalisierung erwachsen nicht nur größere Absatzzahlen sondern auch die Zunahme an Varianz aufgrund länderspezifischer Gesetzgebung und unterschiedlichen Kundenbedürfnissen in den Hauptmärkten Europa, Nordamerika und Asien. Ein »historisches« Beispiel für diese unterschiedlichen Kundenanforderungen war die Anforderung der amerikanischen Kunden an den »Cupholder«. Das Thema ist inzwischen gelöst. Komplexer ist der Widerspruch zwischen der Ausrichtung unserer Fahrzeuge auf das Fahrerlebnis des Fahrers in den klassischen Märkten und dem Trend zum Chauffeur in vielen neuen Märkten (v.a. China).

Ausgangssituation In den beiden vergangenen Jahrzehnten hat die Product Lifecycle Management (PLM)-Durchdringung industrieller Unternehmen stetig zugenommen. Dies betrifft die verschiedenen Engineering-Disziplinen (Mechanik, Elektrik, Software, Hydraulik etc.) und immer stärker auch die der Produktentwicklung nachgelagerten Produktlebenszyklus-Phasen (Produktionsplanung, Service etc.) (Abramovici & Schindler 2010, Rudolph & Dietrich 2003). Als ein Ergebnis der zunehmenden PLM-Durchdringung existieren heute in vielen Unternehmen mehrere PLM-Umgebungen parallel, die in verschiedenen Unternehmensteilbereichen historisch gewachsen sind. Diese PLM-Umgebungen sind meist stark an bereichsspezifischen Anforderungen orientiert, aber nicht oder nur teilweise aufeinander abgestimmt. Zusätzlich zu dieser organischen Entwicklung innerhalb der Unternehmen erhöhen Fusionen und Übernahmen von Unternehmen oder Unternehmensteilbereichen die PLM-Heterogenität sprunghaft. Sichtbar wird die PLM-Heterogenität meist an der hohen Anzahl der eingesetzten PLM-Systeme (Abramovici & Schindler 2010), sie kann jedoch gleichermaßen Strategie-, Prozess- und Methoden-bezogene PLM-Komponenten sowie die PLM-Akteure betreffen (Abramovici & Göbel 2011). Der ungeplanten Heterogenität industrieller PLM-Landschaften stehen zunehmend global verteilte und sich permanent verändernde Engineering- Organisationsstrukturen gegenüber (Trippner 2002). Vor diesem Hintergrund können nicht aufeinander abgestimmte PLMUmgebungen drastische Hemmnisse für die Erreichung übergeordneter Unternehmens-Zielsetzungen, wie etwa die Produktivität und Flexibilität bei bereichsübergreifenden Kooperationen oder bei unternehmensinternen Reorganisationsvorhaben, bilden.

Gesetzliche Vorschriften verlangen bei Konstruktion und Inverkehrbringen von Maschinen die Beachtung einer wachsenden Anzahl von Normen und Richtlinien. Zunehmend spielt ebenso die Einhaltung ergonomischer Standards sowohl für den Gesetzgeber als auch für die Kunden eine immer wichtigere Rolle. Die Umsetzung dieser Forderungen gestaltet sich für Konstrukteure durch die Vielzahl von Vorschriften in unterschiedlichsten Quellen schwierig, insbesondere in kleinen und mittelständischen Unternehmen. Die ergonomiegerechte Konstruktion von Maschinen wird in Zukunft, unabhängig von der Unternehmens- und Auftragsgröße, ein wichtiger Erfolgsfaktor für die Wettbewerbsfähigkeit jedes Unternehmens im Maschinenbau sein. Konstrukteure stehen insbesondere vor der Aufgabe, Gesundheitsrisiken für das Bedienpersonal frühzeitig zu erkennen, Belastungssituationen abzuschätzen, ergonomische Problembereiche zu identifizieren und mit geeigneten konzeptuellen Lösungen zu begegnen. Dafür spielen Ergonomiebewertungen innerhalb von Risikoanalysen eine entscheidende Rolle. Ergonomiegerecht konstruierte Maschinen bieten marktrelevante Vorteile für den Hersteller. Neben der Reduzierung von Folgekosten durch Nachrüsten, Service und Support spielt die erhöhte Kundenzufriedenheit eine wichtige Rolle.

Die Firma Kärcher wurde 1935 von Alfred Kärcher in Stuttgart-Bad Cannstatt zur Entwicklung und Herstellung industrieller Produkte auf dem Gebiet der Heiztechnik gegründet. Der erste Heißwasser-Hochdruckreiniger Europas entstand 1950 am neuen Stammsitz in Winnenden und bedeutete für Kärcher den Durchbruch in der Reinigungstechnik. Ein weiterer Meilenstein in der Firmengeschichte war die Einführung des ersten tragbaren Hochdruckreinigers und die damit verbundene Erschließung des Consumer-Marktes 1984.

Aus der Einführung: "Die Informationstechnik ist seit den Anfängen von CAD vor ca. 50 Jahren ein wesentlicher Impulsgeber für die Produktentwicklung und hat maßgeblichen Anteil an Prozessinnovationen wie dem Global Engineering oder der Digitalen Fabrik. Längst geht es aber heute nicht mehr allein um die Geometriebeschreibung zukünftiger Produkte, sondern um die möglichst umfassende Begleitung und Ergänzung des realen Produkts durch das virtuelle Produkt: von der ersten Idee bis zum Recycling. Die umfassende Vision des virtuellen Produkts als Pendant zum realen Produkt (Spur & Krause 1997) ist untrennbar mit dem Fortschritt der Informationstechnologie verbunden."

To facilitate collaborative design in vocational education institutions, we have conducted a project to establish a nationwide PDM platform for four different schools spread all over the country. The particular aim of a follow up project introduced in this paper is to sensitize the participating students to sustainable design and lifecycle assessment (LCA) and provide them with hands-on tools through the PDM platform to accomplish these tasks. As a collaborative case study project, a cordless drill driver was chosen to be re-designed with respect to Ecodesign aspects. Since LCA is truly a holistic task, we focused on the ecological aspects of material and production stage. Distribution, usage and end-of-life stages were left out as well as economic and social aspects. The drill driver was divided into housing, drill chuck, gear and power unit. Each component was assigned to one of the schools and had to be designed with respect to reduced environmental impacts. Since different CAD systems are used the decision to provide the needed tools and environmental information within the PDM platform rather than CAD environment was easy. Some of the PDM systems on the market do also provide lifecycle analysis modules but it is rather a black box approach than a transparent data and reporting source. Because LCA heavily relies on the method itself and the way analysis is conducted we decided to develop our own tools. Therefore, a new, adapted interface was developed using open source business intelligence software called Pentaho to facilitate on the fly reporting and analytics of the work in progress by the users. Furthermore, the Ecoinvent database was connected to the PDM system to provide required information on carbon footprint and cumulated energy demand. The paper discusses strength and weaknesses of tools and methods with respect to the introduced case study and gives an outlook on ontology representation for the data model for better analysis capabilities.