Engineering 4.0

© Foto Jacob Lund Photography – Fotolia / Fraunhofer IAO

Entwicklung und indirekte Bereiche durch Digitalisierung effizienter gestalten

Die Digitalisierung und Vernetzung hält überall Einzug. Besonders in der Produktion sehen Unternehmen das Potenzial für diese neuen Ansätze. Doch dadurch werden mehr Daten und Informationen erzeugt, die sinnvoll und wertschöpfend eingesetzt werden müssen. Im Forschungsfeld »Engineering 4.0« untersucht das Competence Team Digital Engineering, welche Auswirkungen die Ansätze »Industrie 4.0« und die »Digitalisierung« auf indirekte Produktionsbereiche und der Produktion vorgelagerte Entwicklungsbereiche haben. Dazu versuchen wir die Potenziale zu identifizieren, welche durch die konkreten Anforderungen der existierenden Prozesslandschaft gestellt werden.

Unsere Ziele

Engineering 4.0 beinhaltet die Digitalisierung in allen indirekten Bereichen, welche für die Produktentstehung bedeutsam sind. Anzustreben ist die digitale Durchgängigkeit der gesamten Prozesskette – von der Idee über die Entwicklung, Planung, bis in die Produktionsbegleitenden Bereiche, wie Qualität, Instandhaltung, Arbeitsvorbereitung und Logistik. Das Ziel ist eine Daten und Informationsbereitstellung, bestenfalls kontext- und kompetenzbasiert, über alle Schritte des Produktentstehungsprozesses. Um das Potenzial der Digitalisierung ganzheitlich einzusetzen, müssen generierte Daten und Informationen bestmöglich genutzt werden, die entsprechenden Prozesse dafür müssen fähig und entsprechend gestaltet sein.

Mit Engineering4.0 sollen die Entwicklungsprozesse auf die Produktionsprozesse Industrie4.0 vorbereitet werden. Gemeinsam mit Industriepartner analysieren wir die vorhandene IT-Landschaft im Betrieb, um mögliche Optimierungen und die Durchgängigkeit des einheitlichen Datenmodells weiter zu verbessern. Dabei sollen die Entwicklungsprozesse ebenso wie die Abläufe in indirekten Bereichen gleichermaßen betrachtet werden. Letztendlich soll der Ansatz »Engineering 4.0« Optimierung auf der Prozessebene erlauben.

Ihr Nutzen

Über Jahre ist die Produktion und die entsprechenden Prozesse darin optimiert, verschlankt, automatisiert – effizienter und effektiver gestaltet – worden. Dabei sind indirekte Bereiche meist nur geringfügig berücksichtigt bzw. in nicht gleichem Maße Optimierungen unterzogen worden. Die Digitalisierung kann aber insbesondere diese bisher weniger aufmerksam betrachteten Bereich unterstützen und die Effizienz hier steigern. Denn eine optimale Nutzung von digitalen Daten kann Zeitaufwände reduzieren, unterstützt die Erreichung angestrebter Qualitätsziele für Prozesse und Produkte und erlaubt neue Organisationsformen auch effektiv zu leben. Es steckt vielfach mehr Potenzial zur Produktivitätserhöhung in den indirekten Bereichen als der Produktion, welche durch Industrie 4.0 agiler werden wird aber bereit hoch optimiert ist.

Neben der Gestaltung der Effizienz von Prozessen, muss auch immer der Mensch als Bestandteil berücksichtigt werden. Denn egal wie gut die Prozesse geplant, organisiert und unterstützt sind, wenn der Mensch als Bediener, Überwacher, Steuerer und Entscheider nicht auf Augenhöhe dabei ist, können die Bestrebungen nur wenig aussichtsreich sein.

Wir unterstützen Sie als Unternehmen gerne dabei, dafür den richtigen Ansatz in Ihrem Bereich zu schaffen, um langfristig wirtschaftlich und technisch erfolgreich sein.

Unsere Leistungen im Einzelnen

Erfahren Sie hier mehr über unsere Leistungen und wie Sie von unserem Know-How profitieren können

  • Vielfach wird der Entwicklungsprozess alleinig als verkettete Abfolge von spezifischen Prozessschritten kommuniziert. Doch diese Darstellung entspricht nur teilweise der Realität, denn es existieren ebenso parallele Schritte wie auch Iterationsschleifen, wobei sich die Prozesse nicht nur unidirektional beeinflussen. Als Digital Engineering sind wir uns den Herausforderungen bewusst und versuchen durch eine holistische Betrachtung die Wechselwirkungen zu analysieren und so Schlussfolgerung zur Optimierung zu treffen. Dabei betrachten wir Informationsflüsse, eingesetzte Tools und organisatorische Abläufe, um die Handlungsempfehlungen optimal auf Bedarfe abzustimmen.

  • Immer stärker erfolgt die Entwicklung, Erprobung, Testing und Simulation unterstützt durch digitale Werkzeuge. Deshalb werden immer wieder neue Werkzeuge und Funktionen entwickelt, um spezielle Tätigkeiten und Aufgaben besser zu unterstützen. Diese Erweiterung der Systemlandschaft stellt neben dem positiven Effekt der Effizienzsteigerung bei der konkreten Aufgabe neue Herausforderungen bei der durchgängigen Daten- und Informationsverwendung. Digitale Durchgängigkeit ist der Schlüssel! Doch was durch unabhängige Vereine und Kunden gefordert wird, ist nicht immer Realität basierend auf wirtschaftlichen Interessen und Vorstandsstrategien für die Geschäftsentwicklung. Wir, als Digital Engineering, unterstützen dabei die Produktentstehung weiter zu digitalisieren und trotzdem eine digitale Durchgängigkeit zu realisieren, soweit möglich mit gesetzten Gegebenheiten.

  • Industrie 4.0 - so die einhellige Meinung führt zur Steigerung der Effizienz in der Produktion und der Effektivität von angewandten Optimierungen. Doch welcher Nutzen hat eine Prozessoptimierung, wenn bereits in der Produktentwicklung bestimmte Erkenntnisse wertvoll gewesen wären? Über Engineering 4.0 verfolgen wir den Ansatz auch Informationen aus der Produktion in die Entwicklung zurück zu führen - die Verwendung der Erfahrungen aus der Produktion in Entwicklung der nächsten Produktgeneration zu bringen. Damit so unsere Überzeugung könnte der durch die Digitalisierung geschaffene Hebel nochmals deutlich vergrößert werden. Auch hier stehen wieder Prozesse, Informations- und Datenflüsse sowie aber auch die Unterstützung des Menschen im Fokus. Nur wenn optimale Tools und Abläufe geschaffen werden, ist eine effektive Nutzung der Daten bereits in der Produktentwicklung möglich und attraktiv.

  • Immer mehr Softwarefunktionen und -tools werden entwickelt und bereitgestellt. Wie immer wenn, neue Tools verfügbar sind, ist der optimierte Einsatzbereich begrenzt oder für konkrete Aufgaben optimiert. Insbesondere gelegentliche Nutzer tun sich schwer, dann für ihre Aufgabe das geeignete Tool oder die optimale Funktion auszuwählen und sinnvoll einzusetzen. Um den wachsenden Anforderungen zur Steigerung der Effizienz gerecht zu werden, müssen Nutzer - insbesondre bei komplexen und multifunktionalen Werkzeugen - unterstützt werden. Vielfach sind Hinweise auf die Funktionen ausreichend aber auch die kontextbasierte Unterstützungstiefe und -art sind Forschungsfragestellungen im Bereich Engineering 4.0.

  • Greifbarmachen von Aufwänden (indirekt) und Nutzen (produktiv)

    Die Effektivität auf Shop Floor Level ist als Kennzahl einfach aus den direkten Produktionskosten ermittelbar. Doch wie viel der Verbesserung von direkten produktiven Prozessen wirkt sich negativ auf indirekte Bereiche aus. Die erhöhten Anforderungen, meist auch mit der steigenden Digitalisierung zu korrelieren, führen zu Verlagerungen von Tätigkeiten von direkten in indirekte Berieche oder Support-Abteilungen. Doch vielfach sind die Kollaborationsprozesse zwischen direkten und indirekten Bereichen nur bedingt geregelt und standardisiert. Dadurch sind Output des einen und Input des anderen nicht immer direkt ohne Mehraufwand sinnvoll nutzbar. An dieser Herausforderung setzen wir an, um die Schnittstellen sowie zugehörige Prozesse effektiv zu gestalten und damit eine Optimierung zu ermöglichen. Denn langfristig ist eine Effizienzsteigerung sowohl in direkten wie auch indirekten Bereichen nötig, um langfristig im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Die Bewertbarkeit von Tätigkeiten und deren Nutzen für das Gesamtunternehmen wird somit wichtiger.

  • Vielfach ist der Nutzwert von Ansätzen, wie Industrie 4.0 nur begrenzt kalkulierbar. Deshalb unterstützen wir bei der Entwicklung von geeigneten Use-Cases, welche eine mögliche Bewertung des Nutzens erlauben. Dazu setzen wir ggf. auch die verfügbare Erprobungsumgebung im Digital Engineering Lab am Fraunhofer IAO ein. Damit haben Sie die Möglichkeit, dass Ihre produktiven Prozesse nicht gestört oder gar gelähmt werden, und können trotzdem Nutzungserfahrungen sammeln. Auch bei der Evaluierung des Use-Cases unterstützen wir.

  • LEAN-Management ist nicht neu. LEAN-Management hat sich in der Produktion etabliert und wird auch auf Shop Floor-Level gelebt. Doch vielfach wird bei Verschwendung hauptsächlich die Ressourcenverwendung betrachtet. Da indirekte Bereiche vielfach nur sehr geringe Ressourcenverbräuche haben, erfolgt hier eher selten die Verwendung von LEAN-Methoden. Doch der Ansatz LEAN kann teilweise auch in direkte Bereiche übertragen werden. Wir untersuchen, wie die gelingen kann bzw. Welche Voraussetzungen sind nötig für das erfolgreiche LEAN-Management in indirekten Bereichen.

Ausgewählte Projekte

 

Industrie-Projekt

Segmentsteuerung der Zukunft

Zusammen mit der Audi-AG haben wir zu Ansätzen der gewerkeübergreifenden Steuerung geforscht, um eine reaktionsfähige, transparente Steuerung unter Berücksichtigung von Mensch und Unternehmenskultur zu schaffen.

 

Öffentliches Projekt

»DREAM«: Entscheidungshilfe in der Produktion

Ziel des von der EU geförderten Projekts DREAM ist die Entwicklung eines simulationsbasierten Unterstützungssystems für Entscheider aus den Bereichen Produktionsplanung und -steuerung.  

 

Öffentliches Projekt

»amePLM«

Im Rahmen des vom Fraunhofer IAO initiierten und geleiteten EU-Projekts »amePLM – Advanced platform for manufacturing engineering and PLM« wird eine offene Engineering-Plattform entwickelt, um die integrierte kooperative Entwicklung innovativer Produkte samt ihrer Produktionssysteme zu unterstützen. Die Plattform ermöglicht es, innovative Ansätze beispielsweise aus Semantik, Heuristik und Visualisierung anzuwenden.

 

Industrieprojekt

Maschinen­anbindung für Ferndiagnose und Wartung

Für einen Verpackungssystemanbieter wurde untersucht, wie Maschinendaten über eine geeignete Verbindungstechnologie über die Ferne ausgelesen werden können.

 

Industrieprojekt

Digital unterstützter Vertriebsprozess

Im Mittelpunkt des Projektes stand der Vertriebsprozess unseres Kunden. Vertriebsmitarbeiter sollten die Vertriebsberatung für komplexe Präzisionsbauteile übernehmen können, welche außerhalb ihres fachlichen Kompetenzbereiches liegen.

 

Industrieprojekt

Optimierung von Entwicklungs­prozessen

Im Rahmen des Projekts erfolgte eine Analyse des bestehenden Entwicklungsprozesses für die wettbewerbsfähige Entwicklung von Baugruppen bei einem mittelständischen Unternehmen. Dabei wurden auch die verwendeten Software-Tools wie Konstruktionssoftware, PLM-System sowie korrespondierende Programme untersucht.

 

Industrieprojekt

Zertifizierungs­konzept für Software

Im Rahmen einer Initiative wurde von einem gemeinnützigen Verein ein Kodex für die Offenheit von Systemen für Entwicklungssoftware und -daten entwickelt. Das Ziel dieser Initiative war es, die Systeme hinsichtlich Offenheit und Interoperabilität zur verbessern und somit den Kundennutzen zu erhöhen.

 

Öffentliches Projekt

RoboPORT

Es soll eine Plattform zur Unterstützung von community-basierten Entwicklungsprozessen im Bereich Service Reobotik entwickelt werden. Die Plattform soll die geeigneten Workflows und Tolls unterstützen und dabei den Zugriff auf bereits verfügbare Hardware-Komponenten bieten.