Funktionsorientiertes Komplexitätsmanagement in allen Phasen der Produktentstehung (FuPEP)

Problemstellung
In der Entwicklung und Produktion eines Produktes sind heute eine Vielzahl an Akteuren zeitgleich involviert. Aufgrund komplexer werdender Produktstrukturen sind den Akteuren aber die Wirkbeziehungen zwischen den Bauteilen sowie zwischen den Bauteilen und den erforderlichen Produktionsprozessen oftmals nicht mehr hinreichend bekannt. Nicht abgestimmte Entscheidungen und Handlungen sind die Folge, die zu erhöhten Entwicklungskosten und Terminüberschreitungen führen. Vor allem KMU benötigen ein Assistenzsystem, das die Analyse und die Beherrschung von Komplexität in der Produktentstehung im Systems Engineering aufgreifen kann und mit wirtschaftlichem Aufwand die Effizienz im Produktentstehungsprozess deutlich erhöht.

Projektziele
Das Forschungsprojekt FuPEP entwickelt und validiert ein Assistenzsystem mit Fokus auf die Zielgruppe KMU, das die strukturelle Produkt- und Prozesskomplexität sicht- und beherrschbar macht. Hierbei visualisiert das Assistenzsystem Zusammenhänge zwischen den Bauteilfunktionen, insbesondere den Softwarefunktionen sowie den erforderlichen Produktionsprozessen, um Maßnahmen für die Komplexitätsreduzierung abzuleiten. Um das volle Potenzial des Assistenzsystems nutzen zu können, werden Empfehlungen für eine agile Aufbau- und Ablauforganisation konzipiert und ein Lehr- und Lernkonzept für das betriebliche Komplexitätsmanagement bereitgestellt.

Vorgehensweise
Um Informationsflüsse und Abhängigkeiten zwischen zeitlich veränderlichen Systemelementen mathematisch zu beschreiben und zu simulieren, werden sogenannte Design-Structure-Matrix-Ansätze angewandt. Darauf basierend wird FuPEP Wirkbeziehungen in komplexen Produkten analysieren, modellieren, simulieren und durch Visualisierung allen Akteuren zeitparallel als Entscheidungsgrundlage für Optimierungen im kooperativen Engineering zur Verfügung stellen. Das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI) dient als Grundlage, um neben Informationen zu Bauteilen und Produktionsprozessen erstmals auch Softwarekomponenten und -funktionen in die Komplexitätsbewertung einzubeziehen. Entwickelte Lösungsbausteine werden als Demonstrator-Assistenzsystem aufgebaut und in repräsentativen Anwendungsfällen und speziell auf die Bedürfnisse von KMU validiert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Ergebnisse befähigen vor allem KMU, leistungsfähige Lösungen für das Engineering komplexer mechatronischer Produkte zu entwickeln und zu vermarkten. Hierzu wird ein Schulungskonzept aufgebaut, welches den Transfer in Unternehmen gewährleistet. Der Einsatz der entwickelten Lösungen führt bei Unternehmen neben einer reduzierteren Entwicklungs- und Produktionsdauer zu einer geringeren Fehleranfälligkeit, da allen Akteuren die Abhängigkeiten zwischen den Bauteilen, Softwarefunktionen und Prozessen zu jedem Zeitpunkt im Produktentstehungsprozess bekannt sind. Durch die Einbindung der Region OWL über das Spitzencluster it’s OWL sowie von überregionalen Unternehmen ist ein branchenübergreifender Transfer der Ergebnisse über die Projektlaufzeit hinaus sichergestellt.

• Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
• Leichtwerk Research GmbH
• LMtec Service GmbH
• MSF-Vathauer Antriebstechnik GmbH & Co. KG
• Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe