Bereit für Industrie 4.0? Effizienter durch CAx-Optimierung

Methodenentwicklung und -optimierung ist seit vielen Jahren eine bekannte Herausforderung im digitalen Produktentstehungsprozess. Lange Zeit haben Unternehmen dieser Aufgabe aber keine Priorität eingeräumt. Die Fachabteilung selbst meldete keinen Bedarf, sich an eine grundsätzliche CAx-Optimierung zu machen. Es klappte ja alles.

Effizient war das nicht immer, aber praktikabel. Zusätzliche Aufgaben wurden mit höherem Personaleinsatz gelöst. Bei Schwierigkeiten mit dem Prozess oder der Software ermittelten die Mitarbeiter ihre Lösung nach der „trial and error“-Methode. Neuen Kollegen wurde zur Begrüßung gerne mal ein Katalog der bewährten Workarounds übergeben. Auch dem Management erschien das Kostenpotenzial lange Zeit nicht attraktiv genug, um abteilungsübergreifenden Abläufe und Strukturen in Frage zu stellen.

Dieses Bild ändert sich. Die disruptiven Veränderungen in den Branchen bedeuten für die Unternehmen zum einen, dass sie noch mehr gefordert sind, bei Kosten, Produktivität und Flexibilität im Branchenvergleich ganz vorne dabei zu sein. Zum anderen benötigen sie für die neuen Geschäftsmodelle auch einen Produktentstehungsprozess, der eine flexible Ausrichtung der Produktion an den Kundenwünschen unterstützt.

Betrachtet man Merkmale heutiger Entwicklungs- und Konstruktionsabteilungen, stößt man schnell auf typische Schwachstellen, die sich mit einer günstigen ROI-Kurve verbinden. Die realisierten Einsparungen übersteigen schnell die Investitionen.

Grundsätzlich ist oft ein unzulänglicher Zusammenhang zwischen eigentlicher Anforderung und der Beschaffung zu beobachten.

Eine systematische Vorgehensweise gab es nicht. Beschafft wurden Softwarelizenzen und Schulungen, keine individuellen, integrierten Lösungen für den digitalen Produktentstehungsprozess. Viele Unternehmen haben ihren Produktentstehungsprozess entweder nie grundlegend systematisiert oder die einmal gefundenen Lösungswege nie angepasst.

Die folgende Übersicht listet typische Schwachstellen des Produktentstehungsprozesses auf, wie sie sich in der Beratungstätigkeit beobachten lassen. Jeder Punkt dieser Aufzählung steht für entsprechend erhöhte Zeit- und Kostenaufwände beziehungsweise zu geringe Effizienz:

• Selbst für die Standardprodukte des Sortiments gibt es mitunter keine einheitlichen Startmodelle und auch keine Konstruktionsrichtlinien. Vorlagen und Bauteilkataloge fehlen.

• Ein effizientes Varianten-Management ist nicht möglich.

• Ohne Standards können die Automatisierungsmöglichkeiten bei wiederkehrenden Tätigkeiten nicht ausgeschöpft werden. Davon abgesehen, dass dieses Potenzial nicht in jedem Einzelfall gleich erkannt wird.

• Die Arbeitsweisen zwischen unterschiedlichen Bereichen beziehungsweise Schnittstellen sind nicht klar definiert. Die mangelhafte Kommunikation sorgt für fehlerhafte Daten und eine mangelhafte Datenqualität.

• Fehlende Standards bedeuten, dass Änderungen länger dauern und fehleranfällig sind. Der Lösungsweg des Kollegen ist eine Augenblicksidee und lässt sich später kaum noch nachvollziehen. Fehler können nicht systematisch ausgemerzt werden.

• Die Einarbeitung neuer Mitarbeiter dauert länger.

• Die Qualität des Endprodukts und damit die Außendarstellung des Unternehmens leiden.

Ein Beispiel aus der Praxis macht diese Zusammenhänge anschaulich. In der Füge- und Verbindungstechnik von Kunststoffkonstruktionen werden häufig sogenannte Schnapphaken verwendet. Ziel ist es, zu einem optimalen Verhältnis zwischen Fügekraft und Halte- beziehungsweise Lösungskraft zu kommen. In vielen Fällen werden solche Elemente mit erheblichem Aufwand immer wieder neu konstruiert. Ohne entsprechendes Regelwerk bleibt offen, ob der Konstrukteur dem Bauteil das optimale Verhältnis von Fügekraft und Halte- bzw. Lösungskraft mitgibt.

Was sollte hier anders werden? Eine Automatisierung der Wiederhol-Geometrie bringt zweifach positive Effekte. Die Mitarbeiter kommen wesentlich schneller zum gewünschten Bauteil. Und der Schnapphaken berücksichtigt immer die Regeln für seine optimale Form, denn diese Regeln sind der Automatisierungslösung inhärent, quasi hart verdrahtet. Die jeweilige Ausprägung der Schnapphaken lässt sich dabei über Parameter steuern. Das Ergebnis: niedrigere Kosten und höhere Qualität.

Durch firmenspezifische Makros für die eingesetzte Software erreicht man eine Zeitersparnis und sichert die Qualität. Beispiele für komplexe Arbeitsschritte, die auf diese Weise automatisiert werden, sind die Bereinigung und Qualitätssicherung innerhalb der Datenstruktur, die Mehrfachselektion von Features sowie die Konfiguration und automatisierte Befüllung eines Bauteilschriftfeldes.