Referenten

Keynotes zur Einführung

   

Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza

Institutsleiterin Produktionssysteme, wbk Institut für Produktionstechnik

 

Karlsruher Produkt-Produktions-Codesign

Unternehmen sehen sich heutzutage vor der Herausforderung, komplexe und variantenreiche Produkte in immer kürzerer Zeit unter enormen Kostendruck auf den Markt zu bringen. Der Trend geht hin zur kundenindividuellen Fertigung  mit Losgröße eins unter Massenfertigungsbedingungen. Diese extreme Dynamik stellt sowohl die Produkt- als auch die Produktionssystementwicklung vor eine enorme Herausforderung. Um dennoch agil auf den Markt reagieren zu können, muss die starke Abhängigkeit zwischen Produkt und Produktionssystem schon in der frühen Phase der Produktentstehung integriert betrachtet werden, um wechselseitige Auswirkungen von Änderungen schon frühzeitig bewerten und gegenseitige Anforderungen und Randbedingungen identifizieren zu können. Dies wird als Produkt-Produktions-Codesign bezeichnet.

Die Teilnehmer der erstmaligen Karlsruher Tagung für Produkt-Produktions-Codesign in Kooperation mit dem Institut für Produktentwicklung (IPEK) erhalten einen gesamtheitlichen Überblick über die Herausforderungen und Chancen durch die Einführung einer integrierten Vorgehensweise zwischen Produkt- und Produktionssystementwicklung im Rahmen eines Produkt-Produktions-Codesigns. Hochkarätige Beiträge aus Industrie und Wissenschaft beleuchten anhand konkreter Beispiele aus der Praxis Methoden aus den Bereichen Advanced System Engineering, Produktgenerationsentwicklung sowie dem Einsatz von digitalen Zwillingen zur funktionsorientierten Qualitätsregelung beleuchtet. Im Rahmen von Diskussionsrunden werden zudem Impulse für die Zukunft der agilen Schaffung von Innovationen gegeben.

 

 
 

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Albert Albers

Sprecher der Institutsleitung, IPEK – Institut für Produktentwicklung

 

Karlsruher Produkt-Produktions-Codesign

Unternehmen sehen sich heutzutage vor der Herausforderung, komplexe und variantenreiche Produkte in immer kürzerer Zeit unter enormen Kostendruck auf den Markt zu bringen. Der Trend geht hin zur kundenindividuellen Fertigung  mit Losgröße eins unter Massenfertigungsbedingungen. Diese extreme Dynamik stellt sowohl die Produkt- als auch die Produktionssystementwicklung vor eine enorme Herausforderung. Um dennoch agil auf den Markt reagieren zu können, muss die starke Abhängigkeit zwischen Produkt und Produktionssystem schon in der frühen Phase der Produktentstehung integriert betrachtet werden, um wechselseitige Auswirkungen von Änderungen schon frühzeitig bewerten und gegenseitige Anforderungen und Randbedingungen identifizieren zu können. Dies wird als Produkt-Produktions-Codesign bezeichnet.

Die Teilnehmer der erstmaligen Karlsruher Tagung für Produkt-Produktions-Codesign in Kooperation mit dem Institut für Produktentwicklung (IPEK) erhalten einen gesamtheitlichen Überblick über die Herausforderungen und Chancen durch die Einführung einer integrierten Vorgehensweise zwischen Produkt- und Produktionssystementwicklung im Rahmen eines Produkt-Produktions-Codesigns. Hochkarätige Beiträge aus Industrie und Wissenschaft beleuchten anhand konkreter Beispiele aus der Praxis Methoden aus den Bereichen Advanced System Engineering, Produktgenerationsentwicklung sowie dem Einsatz von digitalen Zwillingen zur funktionsorientierten Qualitätsregelung beleuchtet. Im Rahmen von Diskussionsrunden werden zudem Impulse für die Zukunft der agilen Schaffung von Innovationen gegeben.

   

 

Dr.-Ing. Tom Schneider

Geschäftsführer Entwicklung, TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG

 

LAZ - Datengetriebe Forschung im Produkt-Produktions-Codesign – lokal gedacht/global erbracht

Welche Daten müssen erfasst und ausgewertet werden, damit Produkte und Produktion im Codesign optimiert werden können? Neben der perfekt aufeinander abgestimmten, durchgängigen Toolkette ist es insbesondere notwendig Umgebungen und Räume zu schaffen, welche die individuelle Architektur des Produkt-Produktions-Codesigns zulassen und zusätzlich die gezielte Erfassung von Datenströmen ermöglichen. Mit dem Bau des Lern- und Anwendungszentrums Mechatronik (LAZ) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gestaltet Baden-Württemberg einen internationalen Leuchtturm. Gemeinsam mit dem Hochtechnologieunternehmen TRUMPF Werkzeugmaschinen wird eine Produktions- und Konstruktionsumgebung geschaffen, welche das Potential bietet, Ende-zu-Ende Prozesse in Echtzeit der Produktgestaltung gemeinsam mit Studierenden des KIT zu erleben, zu beobachten, zu wandeln und zu optimieren. Zukünftig entsteht im LAZ damit ein Umfeld, in dem Forscher des KIT zusammen mit produktgestaltenden Unternehmen und Ihren Partnern Produkt-Produktions-CoDesign Prozesse besser erforschen und verstehen können. Der Rückfluss der Erkenntnisse in Gesellschaft und Unternehmen hat das Potential nachhaltig Innovation zu ermöglichen und den Entwicklungs- und Produktionsstandort in Europa zu sichern.

   

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Sven Matthiesen

Lehrstuhlinhaber für Gerätekonstruktion und Maschinenelemente, IPEK – Institut für Produktentwicklung

 

LAZ - Datengetriebe Forschung im Produkt-Produktions-Codesign – lokal gedacht/global erbracht

Welche Daten müssen erfasst und ausgewertet werden, damit Produkte und Produktion im Codesign optimiert werden können? Neben der perfekt aufeinander abgestimmten, durchgängigen Toolkette ist es insbesondere notwendig Umgebungen und Räume zu schaffen, welche die individuelle Architektur des Produkt-Produktions-Codesigns zulassen und zusätzlich die gezielte Erfassung von Datenströmen ermöglichen. Mit dem Bau des Lern- und Anwendungszentrums Mechatronik (LAZ) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gestaltet Baden-Württemberg einen internationalen Leuchtturm. Gemeinsam mit dem Hochtechnologieunternehmen TRUMPF Werkzeugmaschinen wird eine Produktions- und Konstruktionsumgebung geschaffen, welche das Potential bietet, Ende-zu-Ende Prozesse in Echtzeit der Produktgestaltung gemeinsam mit Studierenden des KIT zu erleben, zu beobachten, zu wandeln und zu optimieren. Zukünftig entsteht im LAZ damit ein Umfeld, in dem Forscher des KIT zusammen mit produktgestaltenden Unternehmen und Ihren Partnern Produkt-Produktions-CoDesign Prozesse besser erforschen und verstehen können. Der Rückfluss der Erkenntnisse in Gesellschaft und Unternehmen hat das Potential nachhaltig Innovation zu ermöglichen und den Entwicklungs- und Produktionsstandort in Europa zu sichern.

   

Block 1: Mit Agilität und Struktur erfolgreich Prozesse im Produkt-Produktions-Codesign realisieren

   

 

Dr.-Ing. Daniele Naro

Director Technologies and R&D - Products, Technology & Digitalization, thyssenkrupp Mining Technologies

 

Von individueller Produktentwicklungskompetenz zu kollektiver Innovationskultur – Entwicklungspartnerschaften zur Unterstützung global verteilter Produktentstehung im  Großanlagenbau
  • Zusammenführung verteilten Erfahrungswissens
  • Prototypen als „Kristallisationskeime“ für Kreativität, Kommunikation, Kollaboration
  • Schwierigkeiten bei der Rückführung und Implementierung der Ergebnisse ins Unternehmen
  • Not-invented-here Syndrome
  • Aufbruchstimmung, Impulse für Eigenmotivation und Nachahmung
  • Organisationales Lernen und Transformation à Innovationskultur
   

Thomas Pfund

Präsident Business Unit E-Systems, Schaeffler Automotive

 

Agile Produktionssysteme als Antwort auf höchste Produktvariabilität

Die Elektrifizierung des Antriebsstranges wird durch die zunehmende Einschränkung der Grenzwerte für CO2 (Flottenverbrauchs- und Emissionsziele) und alle weiteren Schadstoffe (EURO 7) angetrieben. Die aktuellen Zielwerte sind nur noch mit Antriebsstrangkonzepten zu unterschreiten, die zumindest einen teilweise elektrischen Fahrbetrieb ermöglichen (PHEV oder EV). Der komplette Umstieg auf Elektromobilität ist andererseits kurzfristig nicht realistisch. Neben den Investitionen auf Seiten der Fahrzeughersteller und der sukzessiven Erfüllung der Use-Cases aller Nutzer ist es vor allem die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien, die den Gradienten des Ausbaus der Elektromobilität beschränken. Die großen Fahrzeughersteller sind deshalb gezwungen, einen Mix aus HEV-, P-HEV- und EV-Antriebssträngen anzubieten, um die Flottenziele in der Summe zu erfüllen.

Die verschiedenen Antriebsstrangkonzepte führen zu sehr unterschiedlichen Anforderungen an den Elektromotor, so dass von anwendungsspezifischen Designs auszugehen ist. Dies geht mit der Tatsache einher, dass die Stückzahlen pro Projekt schwer zu prognostizieren sind. Aufgrund der verschiedenen Konzepte sind die Wahlmöglichkeiten für den Kunden groß.

Trotzdem müssen hohe Erwartungen in Sachen Qualität, Lieferperformance und vor allem niedrige Kosten erfüllt werden.

All diese Anforderungen und Restriktionen bringen den Ansatz der klassischen Fertigungslinie an seine Grenzen. Der Vortrag beschäftigt sich mit dem Ansatz agiler Produktionssysteme für Elektromotoren, dessen Vorteilen und Grenzen und der Notwendigkeit der Verknüpfung von Produkt- und Prozessdesign.

   

Tim Baranowski

Smart Factory Project Manager, TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG

 

Advanced Systems Engineering – Erfolgreiche Umsetzung eines Produkt-Produktions-Codesigns am Beispiel der Batteriewanne

Mit dem Wandel in der Automobilindustrie vom Verbrennungsmotor hin zum elektrisierten Antriebsstrang stehen die Unternehmen TRUMPF und der Automobilzulieferer BENTELER vor der Herausforderung, attraktive Lösungen in den neuen Wertschöpfungsketten zu entwickeln.

Das Herzstück eines jedes Elektrofahrzeugs bildet das Batteriegehäuse, welches die wesentlichen Funktionen Aufnahme der Batteriemodule sowie Schutz der Batteriemodule vor mechanischer Beschädigung und vor Umgebungseinflüssen übernimmt. Das Batteriegehäuse ist in der Regel in einer crashfähigen Rahmenstruktur eingebunden, sowohl tiefgezogene als auch aus vielen Einzelteilen gefügte Wannenlösungen gehören zum Stand der Technik.

Neben der Großserienfertigung von Batteriegehäusen für verschiedenste OEMs entwickelt Benteler aktuell neue Generationen von Batteriegehäusen. Im Fokus steht dabei sowohl ein kosteneffizienter Leichtbau aus einem Werkstoffmix von Stahl und Aluminium als auch skalierbare, modulare Lösungen.

Hier kommt nun TRUMPF ins Spiel. Mit Fertigungsprozessen wie Laserschneiden, Biegen und Laserschweißen können BENTELER Produktionslösung angeboten werden, die die Vorteile hinsichtlich Kostenoptimierung, Produkt- und Volumenflexibilität optimal realisieren.

BENTELER und TRUMPF arbeiten dabei im Rahmen eines Codesigns von Produkt und zugehöriger Produktionslösung eng zusammen. Diese Zusammenarbeit repräsentiert das Advanced Systems Engineering in der E-Mobilität.

   

Ludger Gehringhoff

Customer Program Manager, BENTELER Automobiltechnik GmbH

 

Advanced Systems Engineering – Erfolgreiche Umsetzung eines Produkt-Produktions-Codesigns am Beispiel der Batteriewanne

Mit dem Wandel in der Automobilindustrie vom Verbrennungsmotor hin zum elektrisierten Antriebsstrang stehen die Unternehmen TRUMPF und der Automobilzulieferer BENTELER vor der Herausforderung, attraktive Lösungen in den neuen Wertschöpfungsketten zu entwickeln.

Das Herzstück eines jedes Elektrofahrzeugs bildet das Batteriegehäuse, welches die wesentlichen Funktionen Aufnahme der Batteriemodule sowie Schutz der Batteriemodule vor mechanischer Beschädigung und vor Umgebungseinflüssen übernimmt. Das Batteriegehäuse ist in der Regel in einer crashfähigen Rahmenstruktur eingebunden, sowohl tiefgezogene als auch aus vielen Einzelteilen gefügte Wannenlösungen gehören zum Stand der Technik.

Neben der Großserienfertigung von Batteriegehäusen für verschiedenste OEMs entwickelt Benteler aktuell neue Generationen von Batteriegehäusen. Im Fokus steht dabei sowohl ein kosteneffizienter Leichtbau aus einem Werkstoffmix von Stahl und Aluminium als auch skalierbare, modulare Lösungen.

Hier kommt nun TRUMPF ins Spiel. Mit Fertigungsprozessen wie Laserschneiden, Biegen und Laserschweißen können BENTELER Produktionslösung angeboten werden, die die Vorteile hinsichtlich Kostenoptimierung, Produkt- und Volumenflexibilität optimal realisieren.

BENTELER und TRUMPF arbeiten dabei im Rahmen eines Codesigns von Produkt und zugehöriger Produktionslösung eng zusammen. Diese Zusammenarbeit repräsentiert das Advanced Systems Engineering in der E-Mobilität.

   

Block 2: Produkte werden immer in Generationen entwickelt – ein durchgängiges Modell ermöglicht die Effektivität und Effizienz in komplexen Produktentstehungsprozessen

   

Dr. Dr. Hansjörg Maier

Leiter Produkt-Anforderungen, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG Weissach

 

Verstärkte Einführung von Systems Engineering am Beispiel des Anforderungsmanagements in der Sportwagenentwicklung

Die Automobilentwicklung befindet sich im größten Wandel ihrer Geschichte. Zunehmende und volatile Anforderungen aus Sicht der Legislative, aus Sicht des Kunden aber auch aller internen Unternehmensbereiche führen zu einem stark zunehmenden Spannungsfeld für die Entwicklung und bisheriger Vorgehensweisen.

Neben der Berücksichtigung neuer Technologien, wie beispielsweise im Bezug zur Elektromobilität oder der Digitalisierung, steht auch immer mehr das Fahrzeug im Kontext zu seinem Ökosystem im Fokus der Betrachtung. Ladeinfrastruktur, mobile digitale Anwendungen oder beispielsweise auch die Verkehrsinfrastruktur sind zunehmend vernetzt mit dem Fahrzeug selbst, was neue Freiheitsgrade aber auch Restriktionen impliziert. Die daraus resultierende Komplexität, sowohl bezüglich der Produktsubtanz aber auch hinsichtlich der Entwicklungsabläufe selbst, erfordern eine Weiterentwicklung der bisherigen Prozesse, Methoden, Systeme und auch Organisationsformen.

Zum besseren Umgang mit der Komplexität zeigt eine verstärkte Einführung eines Systems Engineering Ansatzes Potenzial, um die Durchgängigkeit und Transparenz der Fahrzeugentwicklung sicherzustellen. Anhand des Anforderungsmanagements mit Fokussierung auf die Gesamtfahrzeugebene wird der generische Systems Engineering Ansatz in der Praxis erprobt und spezifische Lösungsansätze erarbeitet. Die Erkenntnisse aus diesem Transfer von der Theorie zur Praxis unter den Rahmenbedingungen einer automobilen Produktentwicklung sind Inhalt des Vortrags – weniger als Lesung sondern vielmehr als Anregung für eine gemeinsame Diskussion.

Alexander Kubin

Doktorand im Bereich Produkt-Anforderungen, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG Weissach

 

Verstärkte Einführung von Systems Engineering am Beispiel des Anforderungsmanagements in der Sportwagenentwicklung

Die Automobilentwicklung befindet sich im größten Wandel ihrer Geschichte. Zunehmende und volatile Anforderungen aus Sicht der Legislative, aus Sicht des Kunden aber auch aller internen Unternehmensbereiche führen zu einem stark zunehmenden Spannungsfeld für die Entwicklung und bisheriger Vorgehensweisen.

Neben der Berücksichtigung neuer Technologien, wie beispielsweise im Bezug zur Elektromobilität oder der Digitalisierung, steht auch immer mehr das Fahrzeug im Kontext zu seinem Ökosystem im Fokus der Betrachtung. Ladeinfrastruktur, mobile digitale Anwendungen oder beispielsweise auch die Verkehrsinfrastruktur sind zunehmend vernetzt mit dem Fahrzeug selbst, was neue Freiheitsgrade aber auch Restriktionen impliziert. Die daraus resultierende Komplexität, sowohl bezüglich der Produktsubtanz aber auch hinsichtlich der Entwicklungsabläufe selbst, erfordern eine Weiterentwicklung der bisherigen Prozesse, Methoden, Systeme und auch Organisationsformen.

Zum besseren Umgang mit der Komplexität zeigt eine verstärkte Einführung eines Systems Engineering Ansatzes Potenzial, um die Durchgängigkeit und Transparenz der Fahrzeugentwicklung sicherzustellen. Anhand des Anforderungsmanagements mit Fokussierung auf die Gesamtfahrzeugebene wird der generische Systems Engineering Ansatz in der Praxis erprobt und spezifische Lösungsansätze erarbeitet. Die Erkenntnisse aus diesem Transfer von der Theorie zur Praxis unter den Rahmenbedingungen einer automobilen Produktentwicklung sind Inhalt des Vortrags – weniger als Lesung sondern vielmehr als Anregung für eine gemeinsame Diskussion.

   

Constantin Hofmann

Projektkoordinator, wbk - Institut für Produktionstechnik

 

Produktionssysteme für hochiterative Produkterneuerung auf Basis des Modells der PGE

Aktuelle Produktionssysteme werden nach den Gesichtspunkten einer linearen Wirtschaft geplant und gesteuert. Der Drang zu nachhaltigerem Wirtschaften, zur besseren Nutzung seltener Rohstoffe und zunehmende regulatorische Vorgaben erfordern jedoch eine grundlegende Neuausrichtung unserer Produktionssysteme. Auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft müssen agile Produktionssysteme sowohl Alt- als auch Neuprodukte bewerten, handhaben und verarbeiten können. Hierdurch steigen die Komplexität und die Unsicherheit für das Produktionssystem jedoch deutlich. Um auch unter diesen Rahmenbedingungen eine effiziente Produktion zu ermöglichen, müssen die Domänen der Produktentwicklung und der Produktionsplanung und -steuerung zusammenwachsen. Eine vorausschauende Produktgestaltung und die Auswahl der Produktionsprozesse unter dem Gesichtspunkt einer Nutzung über mehrere Produktionslebenszyklen hinweg stellen die Weichen für eine Kreislauffabrik. Auf Ebene des Produktionssystems selbst, sind inhärent modulare, flexible und produktunabhängige Konzepte für die Gestaltung der Produktionsanlagen, deren Vernetzung und Steuerung nötig.

   

Dr.-Ing. Simon Rapp

Oberingenieur, IPEK – Institut für Produktentwicklung

 

Produktionssysteme für hochiterative Produkterneuerung auf Basis des Modells der PGE

Aktuelle Produktionssysteme werden nach den Gesichtspunkten einer linearen Wirtschaft geplant und gesteuert. Der Drang zu nachhaltigerem Wirtschaften, zur besseren Nutzung seltener Rohstoffe und zunehmende regulatorische Vorgaben erfordern jedoch eine grundlegende Neuausrichtung unserer Produktionssysteme. Auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft müssen agile Produktionssysteme sowohl Alt- als auch Neuprodukte bewerten, handhaben und verarbeiten können. Hierdurch steigen die Komplexität und die Unsicherheit für das Produktionssystem jedoch deutlich. Um auch unter diesen Rahmenbedingungen eine effiziente Produktion zu ermöglichen, müssen die Domänen der Produktentwicklung und der Produktionsplanung und -steuerung zusammenwachsen. Eine vorausschauende Produktgestaltung und die Auswahl der Produktionsprozesse unter dem Gesichtspunkt einer Nutzung über mehrere Produktionslebenszyklen hinweg stellen die Weichen für eine Kreislauffabrik. Auf Ebene des Produktionssystems selbst, sind inhärent modulare, flexible und produktunabhängige Konzepte für die Gestaltung der Produktionsanlagen, deren Vernetzung und Steuerung nötig.

   

Dr.-Ing. Volker Frey

Geschäftsentwicklung Strategie, Endress+Hauser SE+Co. KG

 

KI-unterstützte Konstruktion - Machine Learning zur automatisierten Wissensextraktion aus bestehenden Produktmodellen

Steigende Variantenvielfalt, kundenindividuelle Produkte, verkürzte Produktlebenszyklen und ein enormer Wettbewerbsdruck – all das sind nur einige wenige Herausforderungen, denen sich Unternehmen heutzutage gegenübersehen. Insbesondere für den Bereich der Produktentwicklung bedeutet dies, möglichst schnell und kostengünstig neue Produkte gemäß individuellen Kundenwünschen auf den Markt zu bringen. Häufig werden Produkte daher in Generationen entwickelt, um auf bewährten Lösungen und damit Wissen in neuen Generationen aufzubauen und Risiken, beispielsweise bezüglich Funktionalität oder auch Produzierbarkeit, zu reduzieren. Im Zuge der Digitalisierung liegt in vielen Unternehmen daher bereits eine große Menge an Daten, beispielsweise in Form von Produktmodellen, aus vorangegangenen Generationen vor. Diese Daten stellen eine große Wissensbasis dar, die jedoch bisher noch nicht systematisch genutzt wird. Grund hierfür ist unter anderem, dass ein Großteil des Wissens implizit ist und daher nur schwer zu formalisieren. Verfahren des Maschinellen Lernens bieten hier großes Potenzial, dieses Wissen aus vorhandenen Produktmodellen zu extrahieren und damit für weitere Generationen nutzbar zu machen. Welche Probleme in Unternehmen durch die unzureichende Nutzung dieses Wissens auftreten und welche Ansätze es in der Forschung zur Lösung dieser Thematiken gibt soll in diesem Vortrag dargelegt werden.

   

Carmen Krahe

Wissenschaftliche Mitarbeiterin, wbk - Institut für Produktionstechnik

 

KI-unterstützte Konstruktion - Machine Learning zur automatisierten Wissensextraktion aus bestehenden Produktmodellen

Steigende Variantenvielfalt, kundenindividuelle Produkte, verkürzte Produktlebenszyklen und ein enormer Wettbewerbsdruck – all das sind nur einige wenige Herausforderungen, denen sich Unternehmen heutzutage gegenübersehen. Insbesondere für den Bereich der Produktentwicklung bedeutet dies, möglichst schnell und kostengünstig neue Produkte gemäß individuellen Kundenwünschen auf den Markt zu bringen. Häufig werden Produkte daher in Generationen entwickelt, um auf bewährten Lösungen und damit Wissen in neuen Generationen aufzubauen und Risiken, beispielsweise bezüglich Funktionalität oder auch Produzierbarkeit, zu reduzieren. Im Zuge der Digitalisierung liegt in vielen Unternehmen daher bereits eine große Menge an Daten, beispielsweise in Form von Produktmodellen, aus vorangegangenen Generationen vor. Diese Daten stellen eine große Wissensbasis dar, die jedoch bisher noch nicht systematisch genutzt wird. Grund hierfür ist unter anderem, dass ein Großteil des Wissens implizit ist und daher nur schwer zu formalisieren. Verfahren des Maschinellen Lernens bieten hier großes Potenzial, dieses Wissen aus vorhandenen Produktmodellen zu extrahieren und damit für weitere Generationen nutzbar zu machen. Welche Probleme in Unternehmen durch die unzureichende Nutzung dieses Wissens auftreten und welche Ansätze es in der Forschung zur Lösung dieser Thematiken gibt soll in diesem Vortrag dargelegt werden.

   

Block 3: Digitaler Zwilling zur funktionsorientierten Qualitätsregelung im Produkt-Produktions-Codesign

   

Dr.-Ing. Stefan Hamelmann

Technischer Direktor Werk Homburg, Robert Bosch GmbH

 

Digitale Zwillinge zur funktionsorientierten Qualitätsregelung

Fertigungsprozesse so zu regeln, dass das Arbeitsergebnis die gewünschten Qualitätsmerkmale erfüllt, ist eine seit langem bewährte Vorgehensweise, z.B. bei der statistischen Prozessregelung (SPC). In der Regel wird hierbei ein Merkmal wiederholt gemessen, um Abweichungen durch Anpassungen des Fertigungsprozesses entgegenzuwirken. Durch die zunehmende Digitalisierung im Fertigungsbereich steigt die Menge der erfassten und für eine Weiterverarbeitung in kürzester Zeit verfügbaren Daten zu einer Vielzahl von Produktmerkmalen sprunghaft an. Durch die geeignete Verknüpfung dieser Daten entsteht ein Abbild jedes einzelnen Produkts, der „digitale Zwilling“. Das Homburger Fertigungswerk der Robert Bosch GmbH nutzt den digitalen Zwilling in Kombination mit dem Funktionsmodell eines Produktes, um komplexe Qualitätsmerkmale mit möglichst geringem Aufwand erfüllen zu können. In einem der Anwendungsfälle wird durch den digitalen Zwilling die Auswahl geeigneter Komponenten möglich, um die Ausfallrate bei der Schlussprüfung eines Produkts deutlich zu senken. In einem anderen Anwendungsfall kann auf Teile der Schlussprüfung eines Produkts komplett verzichtet werden, da stattdessen der digitale Zwilling geprüft wird. Zukünftige Anwendungsfälle zielen auf eine Kombination beider Ansätze, d.h. die Fertigungsprozesse so zu beeinflussen, dass keine Ausfälle bei der Schlussprüfung auftreten und diese im Idealfall entfallen kann.

   

 

Dr.-Ing. Tobias Düser

Head of ADAS/AD Virtual Testing Solutions, AVL Deutschland GmbH

 

Kontinuierliche Validierung von Systems-of-Systems – Treiber für eine enge Verzahnung von Produktentwicklung und Produktionstechnik

Bei der Entwicklung von komplexen Systems-of-Systems wird die kontinuierliche Validierung noch mehr an Bedeutung gewinnen. Produkte werden über Generation hinweg reifen. Die Volatilität des Zielsystems und der damit verbundenen Anwendungsfälle erfordern es, Produkte modularer und flexibler zu entwickeln. Validierung dient dem Wissensgewinn und bildet die Basis der Optimierung der nächsten Produktgeneration. Der Erfolg eines Produktes wird stark davon abhängen, wie effizient diese Optimierungen über Produktgenerationen hinweg erfolgen können.
In der Entwicklung werden neue Methoden, wie z.B. Lean-Startup, zum Einsatz kommen. Hierbei werden sogenannte Minimal Viable Products (MVPs) entwickelt und an der späteren Nutzergruppe validiert. Es müssen daher Produktionssysteme zur Verfügung stehen, die bereits in frühe Phasen die Fertigung von MVPs unterstützen.
Erkenntnisse und Verbesserungen müssen schnellstmöglich im zu entwickelnden System berücksichtigt werden. Daher werden flexible Produktionssysteme benötigt, die diese kontinuierlichen Änderungen erlauben, zugleich aber sehr nahe an den produktiv eingesetzten Produktionssystemen sind.
Zukünftige Produkte werden während der Nutzungsphase aufgrund von Felderfahrungen (In-Use Validierung) kontinuierlich Updates und Verbesserungen erhalten. Bei mechatronischen Systemen ist eine enge Integration mit der Produktionssystementwicklung erforderlich, da idealerweise die Produktionssysteme so flexible sind, dass sie einfach für „Hardware-Updates“ umgestellt werden können.