Neues Verbundprojekt: Wissenschaftler*innen und Industriepartner*innen entwickeln neuen Ansatz für die industrielle Praxis
Je komplexer und variantenreicher Produkte werden, desto aufw?ndiger ist es für Unternehmen, technische und finanzielle Auswirkungen dieser ?nderungen zuverl?ssig zu analysieren und zu bewerten. Die Herausforderungen wachsen, wenn viele Partner*innen an der Produktentwicklung beteiligt sind. Auswirkungsanalysen sollen Unternehmen dabei helfen, im Vorfeld m?gliche Folgen von Produkt?nderungen zu ermitteln. Um solche Analysen in der Produktentwicklung zu vereinfachen, entwickelt ein Konsortium aus Forschungsinstituten, Software-Herstellern und Anwenderunternehmen unter Führung des Heinz Nixdorf Instituts der Universit?t Paderborn einen modellbasierten und IT-gestützten L?sungsansatz. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gef?rderte Verbundprojekt ?ImPaKT“ (IKT-bef?higte modellbasierte Auswirkungsanalyse in der Produktentwicklung) ist im Januar gestartet und umfasst ein Projektvolumen in H?he von rund vier Millionen Euro für die Dauer von drei Jahren.
Betrachtung der gesamten Wertsch?pfungskette
Die Variantenvielfalt w?chst: Viele Produkte gibt es heute nicht nur in verschiedenen Farben oder Materialien, sondern auch in unterschiedlichen Modellen. Jedes modifizierte Detail bedeutet ?nderungen im Konstruktions- und Produktionsprozess aller beteiligten Partner*innen. Bei der Entwicklung von komplexen Produkten wird das sogenannte Engineering Change Management (ECM), also Prozesse, um ?nderungen an Produkten kontrolliert und dokumentiert vorzunehmen, daher zunehmend zeitraubend und fehleranf?llig. Unvollst?ndige oder verteilte Daten- und Wissensbasen, Medienbrüche in den Informationsflüssen, mangelnde Einbindung der Lieferanten und hohe Kosten für das Variantenmanagement k?nnen den Prozess erheblich erschweren. Im Verbundprojekt ?ImPaKT“ arbeiten die Konsortialpartner*innen deshalb an einer L?sung, die eine effiziente Auswirkungsanalyse von ?nderungen dank einer ganzheitlichen Daten- und Wissensbasis erm?glicht und gleichzeitig Produktbauk?sten durch funktionsorientierte Auswirkungsanalysen besser beherrschbar macht.
Da ?nderungen an Produkten weitreichende Auswirkungen auf die Qualit?t, Kosten oder auch Liefertermine haben k?nnen, sei es wichtig, solche ?nderungen systematisch zu planen und abzustimmen: ??ImPaKT‘ betrachtet bei der Auswirkungsanalyse die gesamte Wertsch?pfungskette einschlie?lich der Kund*innen und Zuliefer*innen. Das ist ein Alleinstellungsmerkmal des Projekts“, betont Prof. Dr.-Ing. Iris Gr??ler, Inhaberin des Lehrstuhls für Produktentstehung am Heinz Nixdorf Institut und Leiterin des Konsortialprojekts. Die Forschungserkenntnisse sollen direkt für die industrielle Praxis nutzbar gemacht werden, erkl?rt Projektmanager Christian Oleff. ?Dank des breitgef?cherten Verbunds von Anwendungspartnern und der leistungsstarken IT-Systempartner sind wir in der Lage, branchenübergreifende L?sungen für den Entwicklungsalltag in der industriellen Praxis zu entwickeln“, so der Mitarbeiter in der Fachgruppe Produktentstehung am Heinz Nixdorf Institut weiter.
Neue Methoden für eine ganzheitliche Auswirkungsanalyse
Eines der Projektziele ist der Aufbau eines idealtypischen Modells, einer sogenannten Referenzarchitektur, für eine durchg?ngig modellbasierte Systementwicklung. Durch die Integration von z. B. mechanischen, elektronischen und softwaretechnischen Komponenten in einem Produkt sind interdisziplin?re Entwicklungsprozesse erforderlich. Die Projektpartner*innen wollen deshalb einen gemeinsamen Parameterraum für ?nderungen schaffen: Dafür sollen aus verschiedenen Disziplinen stammende Modelle in den bestehenden Datent?pfen – beispielsweise aus der Entwicklung mechanischer, elektrotechnischer und softwaretechnischer Systemelemente – verknüpft werden. Auf Basis dieser Integrationsplattform wollen die Projektpartner*innen mit den Mitteln des Model-based Systems Engineerings (MBSE), also der Produktentwicklung auf Basis von Modellen, und unter Nutzung von Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) Methoden für eine ganzheitliche Auswirkungsanalyse entwickeln und implementieren. Au?erdem sollen Standards zur Einbindung der Auswirkungsanalyse in das Prozessmanagement und die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit eingeführt werden. ?MBSE ist ein m?chtiger L?sungsansatz für die kollaborative Produktentstehung, den wir für unterschiedliche Branchen und Unternehmenstypen verfügbar machen wollen“, erkl?rt Gr??ler.
An ihrem Lehrstuhl für Produktentstehung arbeitet die Verbundkoordinatorin Prof. Dr.-Ing. Gr??ler an einer konkreten Beurteilung von ?nderungsauswirkungen auf Basis eines Systemmodells und deren Anwendung. Vorrangige Aufgabe der Industriepartner*innen wird es sein, die Tauglichkeit der Projektergebnisse an drei Fallbeispielen aus der Praxis zu validieren: einem komplexen Raupenlaufwerk für Landmaschinen, einer intelligenten Auswuchtmaschine und einem Pr?zisions-Werkzeug für den Spritzguss von Steckdosendeckeln für E-Fahrzeuge. ?Bei allen Fallbeispielen geht es um die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit auf Basis eines ganzheitlichen Systemmodells und die Auswirkungsanalyse von ?nderungen“, so Gr??ler. Auf Grundlage der ?ImPaKT“-Referenzarchitektur wollen die Software-Partner*innen dann einen Demonstrator implementieren, der die Informationen verknüpft und deren Auswertung erm?glicht.
An dem Projekt beteiligt sind neben dem Heinz Nixdorf Institut das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung der RWTH Aachen, die Softwareh?user CONTACT Software, Itemis und PROSTEP sowie die Anwenderunternehmen Eisengie?erei Baumgarte, Hadi-Plast Kunststoff-Verarbeitung, Hofmann Mess- und Auswuchttechnik, CLAAS Industrietechnik, Knapheide Hydraulik-Systeme sowie Schaeffler.
