Engineering- und Product-Data-Management -System

Die Informationstechnologie ist aus der Produktentwicklung und Produktionsplanung und -steuerung (PPS) nicht mehr wegzudenken, sie ist nicht nur für die Kernprozesse in diesen Bereichen von hoher Bedeutung, sondern auf für die Informationsflüsse zwischen Produktentwicklung, Produktion, Qualitätsmanagement, Vertrieb und Einkauf. Eine grundlegende Rolle spielen dabei Product-Data-Management (Produkt-Daten-Management – PDM) und Engineering-Data-Management (Engineering-Daten-Management – EDM). PDM- und EDM-Systeme verbinden die technisch orientierten CAx-Systeme mit den betriebswirtschaftlich ausgerichteten ERP- und PPS-Systemen. PDM-/EDM-Systeme generieren und sammeln Informationen während des Produktentwicklungsprozesses und machen diese für die Zukunft nutzbar/wiederverwendbar.

PDM- und EDM-Systeme sind methodische Ansätze, Daten zu generieren, zu sammeln und wiederverwendbar zu machen. In der Praxis sind PDM- und EDM-Systeme IT-Systeme, welche aus einer oder mehreren IT-Lösungen (inklusive Datenbanksystemen) bestehen und in ein umfassendes Product-Lifecycle-Management-System (PLM-System) eingegliedert sind. Ziel von PLM-Systemen ist die Erfassung, Strukturierung und unternehmensweite Verfügbarmachung von Informationen über geeignete Informationssysteme aus allen Phasen der Produktentstehung sowie -nutzung bis hin zur Entsorgung. PDM ist der eigentliche Vorläufer von heutigen und zukünftigen PLM-Systemen.

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Zustandsdiagramm

Zustandsdiagramme werden in der UML beschrieben und dienen der Darstellung von Systemverhalten. Mit Zustandsdiagrammen kann das innere Verhalten von Objekten in Geschäftssystemen oder IT-Systemen beschrieben werden. Das Verhalten bezeichnet die Wechselwirkung und Interaktion zwischen Objekten eines solchen Systems. Zustandsdiagramme sind vor allem in der Software-Entwicklung verbreitet, insbesondere bei Klassenobjekten, die ein sehr dynamisches Verhalten (ausgelöst durch viele Ereignisse) aufweisen.

Zustandsdiagramme zeigen die durch Ereignisse (Events) beeinflussten Zustände, die ein Objekt annehmen kann, sowie die Ereignisse oder Nachrichten, die im kausalen Zusammenhang mit einem Zustandswechsel stehen. In einem Geschäftssystem wird die Zustandsänderung der Objekte (Verhalten) durch Geschäftsprozesse nach Geschäftsregeln ausgelöst.

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Rüstzeiten und die SMED-Methode

Mit der Layoutplanung, der richtigen Fertigungsmittelanordnung und der Optimierung der Prozessfolge lässt sich im Produktionsmanagement bereits die Auftragszeit durch Senkung der Zeit je Einheit reduzieren. Rüstzeiten werden dabei jedoch gerne außer Acht gelassen, dabei kann sich auch die Optimierung der Rüstzeiten langfristig sehr positiv auf den Fabrikbetrieb auswirken.

Als Rüstzeit tr wird die Zeit bezeichnet, die nötig ist, um Betriebs-/Hilfsmittel für Fertigungsprozesse vorzubereiten (Aufrüsten) sowie – nach der Prozessdurchführung – wieder in den ursprünglichen Zustand rückzuversetzen (Abrüsten). Es ist ferner die Zeit, die für die Umstellung eines Werkzeugs bzw. einer Maschinenanlage auf ein anderes Werkstück bzw. Produkt notwendig ist. Die Rüstzeit wird von den Fertigungsprozessen, den eingesetzten Maschinen und Werkzeugen unterschiedlich beeinflusst. Ein Rüsten kann in sehr regelmäßigen Abständen erfolgen (z. B. einmal Rüsten nach jeder Einheit) oder auch unregelmäßig sein (z. B. nach einem Schaden am Werkzeug). Für Abnutzung (z. B. Instandhaltung) werden regelmäßige Zeiten gesucht, die als Instandhaltungszeiten angesetzt werden – diese sollten möglichst lang gestaltet sein, dürfen jedoch die komplette Abnutzung, die zur Qualitätsminderung am Werkstück führt, nie ermöglichen. Oftmals wird das Abrüsten und erneutes Aufrüsten (beispielsweise nach Ablauf der Standzeit von Werkzeugen) oder Umrüsten (z. B. zur Umstellung von Prozesswerten an Maschinen) nach einer bestimmten Anzahl von gefertigten Einheiten notwendig. Anzustreben ist, dass die Rüstzahl unabhängig von der Einheit ist und pro Auftrag nur einmal oder weniger (im Durchschnitt) auftritt.

Die Rüstzeit tr wird berechnet mit der Addition von Rüstgrundzeit trg, Rüstverteilzeit trv und Rüsterholzeit trer.

tr = trg + trv + trer

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Aktivitätsdiagramm

Die meisten UML-Diagramme sind für die Darstellung von Hierarchien und Aufbaustrukturen unter dem Grundsatz der Objektorientierung geschaffen worden. Aktivitätsdiagramme zeigen jedoch die funktionale Sicht und sind unabhängig von dem Gedanken eines objektorientierten Aufbaus, gehören also zu den Verhaltensdiagrammen. Nur mit Funktionen bzw. Methoden (Aktivitäten) lässt sich Bewegung im System darstellen.

Aktivitätsdiagramme sind vergleichbar mit Programmablaufplänen oder Struktogrammen und nicht nur in der Software-Entwicklung nützlich, sondern auch in der Prozessabbildung, beispielsweise zur Abbildung von Geschäftsprozessen. Aktivitätsdiagramme ermöglichen die Abbildung von Verantwortungsbereichen über Prozesse sowie die Parallelisierung von Prozessen, was Aktivitätsdiagramme besonders für die Darstellung und Analyse von Geschäftsprozessen in der Wirtschaftsinformatik und Aktivitäten bei verteilten Anwendungen in der Software-Entwicklung qualifiziert.

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Projektmanagement und Kostenverursacher

Projektmanagement ist auch ein Kostenmanagement. Sicherlich werden bei Großprojekten die Zuständigkeiten und damit auch die Verantwortung auf verschiedene Projektmanager verteilt. Projektmanagement als Gesamtes betrachtet beinhaltet auch ein Kostenmanagement.

Die Kunst im Projektmanagement liegt nicht darin, Budgets für die Kostenstellen im Vorfeld festzulegen – wenn auch diese Aufgabe nicht trivial sein mag. Viel schwieriger ist es jedoch, Kostenoptimierung herbei zu führen, welche möglichst früh wirkt.

Fallbeispiel: Ein Lautsprecher-Hersteller, welcher verschiedene Lautsprechersets für unterschiedliche Anwendungen vertreibt, entwickelte und produziert ein neues Lautsprecherset, und plant jedes Jahr 25 000 Stück in Europa zu verkaufen. Da die Marge wegen steigenden Logistik-Kosten sinkt, beschließt der Hersteller nach 3 Jahren, die Fertigung auf Kostenoptimierung hin zu untersuchen. Nach Analyse der Fertigungsprozesse und Wertanalyse des Lautsprechersets fällt auf, dass bei geringfügiger konstruktiver Änderung des Lautsprechersets durch Wegfall eines Kühlkörpers 2,40 € entfallen – also eingespart werden – können. Es können also pro Jahr 60 000 € eingespart werden – Die Geschäftsleitung freut sich, stellt aber die Frage, warum dies nicht bereits bei der Entwicklung betrachtet wurde.

Bei einer typischen Marktlebenszeit von 5 Jahren und der Jahresstückzahl von 25 000, können so praktisch  300 000 € eingespart werden, nur für dieses Lautsprecherset. Eine spätere Erkennung der Kostenpotenziale führt zu Opportunitätskosten, demnach zur Verringerung der Marge.

Wie konnte es zu diesem Problem kommen? Um die Antwort vorweg zu nehmen: Die Prioritäten wurden nicht richtig gesetzt und entsprechend kommuniziert. Die Produktentwicklung verursacht ab einer Mittelserienfertigung relativ wenig Kosten, sofern nicht erst noch eine Grundlagenforschung notwendig ist. Die meisten Produktentwicklungen etablierter Unternehmen gehen nicht tiefer in die Entwicklungsprozesse als bis zur Anpassungskonstruktion. Die verursachten Kosten in der Konstruktion/Entwicklung sind daher im Vergleich z. B. mit den Kosten der Logistik, Fertigung und Montage recht klein.

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Prozessoptimierung durch Redesign

Die Prozessoptimierung kann zu unterschiedlichen Phasen angestrebt werden:

  • Während einer Planung für neue Prozesse (Neuplanung) oder
  • als Redesign bestehender Prozesse nach einer Ist-Analyse (z. B. Ausführungsanalyse von Produktionsprozessen nach MTM)

Es ist zu bevorzugen, die Methoden der Prozessoptimierung von Anfang an, also bereits mit der erstmaligen Planung (Neuplanung) von Prozessen/Prozessketten, anzuwenden bzw. zu berücksichtigen. Jedoch selbst wenn die Bemühungen für intelligente und schlanke Prozesse von Anfang an sehr hoch waren, sind Prozesse und Prozessketten nie “perfekt”, denn mit technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Fortschritt steigen auch die Anforderungen an Prozesse sowie die Prozessoptimierungsmöglichkeiten.

Für jede Prozessoptimierung gibt es eine Vorgehensstrategie und Analyse auf Optimierungspotenzial. Abhängig von Branche und Sachgebiet werden für die Prozessoptimierung unterschiedliche Analysegrundlagen herangezogen. Eine Prozessoptimierung in der Industrie basiert häufig auf den Grundlagen, die aus einer Wertstromanalyse gewonnen wurden.

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Ideal-Layoutplanung

Das Ideallayout ist eine Kerndisziplin in der Fabrikplanung und der Grundstein für die spätere Realplanung. Auch für die Arbeitsplanung und Unternehmenslogistik kann die Idealplanung eine Rolle spielen. Die Idealplanung ist eine Vorgabe für die Gestaltung der Realplanung. Ziel ist die optimale räumliche Zuordnung der Maschinen bzw. Arbeitsplätze sowie der Abbildung der Materialflüsse und Arbeitsabläufe. Als Datengrundlage dienen Arbeitspläne. Die Idealplanung ist grafisch einfach gehalten und wird zweidimensional dargestellt.

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Methods-Time Measurement (MTM) – Produktionsmanagement

Methods-Time Measurement (MTM) ist ein Produktionsmanagement-Instrumentarium aus der Produktions-Prozessgestaltung und Arbeitswissenschaft, um Kosten und Produktivität bereits von der Produktentstehung bis zur Fabrik- und Arbeitsplanung sowie dann auch in allen folgenden Abschnitten der Wertschöpfungskette zu optimieren.

Die Entwicklung des MTM-Systems begann in den 40er Jahren in den USA mit dem Vorsatz, ein System vorbestimmter Zeiten für die Planung und Bewertung von Produktionsprozessen zu schaffen. Das erste Buch zum Thema mit dem Titel “Methods-Time Measurement” wurde 1948 veröffentlicht. Seitdem kam eine Wandlung von MTM als ein System vorbestimmter Zeiten zu einem Produktionsmanagementsystem auf. Mittlerweile ist Produktivitätsmanagement mit MTM weltweit der geläufigste Ansatz zur Produktionsoptimierung und ist daher als Weiterbildungsform in Form von Kursen und Zertifikaten für Studenten und Absolventen interessant, die sich mit Produktionsmanagement beschäftigen. Insbesondere Wirtschaftsingenieure sollten das MTM-System kennen, verstehen und idealerweise auch anwenden können.

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Kaizen

Kaizen 改善 (かいぜん – “Wandel zum Besseren”) ist ein japanischer Ansatz zur Hervorbringung von Ideen für und Umsetzungen von ständiger Verbesserung. Im industriellen Kontext ist Kaizen eine Vorgehensweise zur betriebsinternen Prozessoptimierung zur Verbesserung der Kundenzufriedenheit, Kundenorientierung, Kundenbindung sowie Kunden-/Mitarbeiterloyalität durch Verbesserung der Produkt-, Prozess- und Servicequalität.

Langfristiges Ziel ist die Erhaltung der erreichten Zustände, wenn diese vorteilhaft sind, und die Erreichung weiterer Verbesserung. Verbesserung ist im Sinne des Kaizen immer möglich und das Streben nach Verbesserung darf niemals aufhören. Selbstzufriedenheit gibt es demnach nicht. Im Gegensatz zum Re-Engineering ist jedoch keine sprunghafte Verbesserung das Ziel, sondern die langfristig-schrittweise Innovation im Unternehmen. Der Weg des Kaizen folgt der schrittweisen Perfektionierung von Prozessen, Prozessketten und -netzwerken.

Da kleine Schritte auch nur kleine Verbesserungen verursachen, muss diese Anreihung von Verbesserungen immer wieder in einem Kreislauf wiederholt werden. Kaizen steht also für eine Evolution im Unternehmen. Sich positiv auswirkend vorhergesagte Veränderungen, die sich nach Realisierung langfristig als tatsächlich positiv auswirkend herausstellen, werden beibehalten, jedoch auch immer wieder in Frage gestellt und noch weiter perfektioniert. Veränderungen, die sich langfristig als doch nicht so vorteilhaft oder zielführend herausstellen, werden wieder verändert.

Kaizen verläuft Bottom-Up: Nach dem Prinzip, dass die Mitarbeiter ihre Arbeit am besten kennen und ihnen daher auch die besten Ideen zur Verbesserung kommen können. Die Verbesserung soll von innen heraus aus dem Unternehmen kommen und zwar von überall aus dem Unternehmen. Jeder Mitarbeiter kann und soll zur Verbesserung des Unternehmens beitragen.

Die Einbindung der Mitarbeiter führt in der Regel zu einer höheren Identifikation der Mitarbeiter mit dem Unternehmen. Sich mit dem Unternehmen verbunden fühlende und motivierte Mitarbeiter sind ein Hauptfaktor für die Sicherung der Wettbewerbsposition.

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