Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Intuitive Interaktion mit Strukturdaten aus einem PLM-System

2012 , Schulze, Ernst-Eckart , Wolter, Lars , Hayka, Haygazun , Röhlig, Martin

Die Tätigkeit des Ingenieurs im Bereich der virtuellen Produktentwicklung betrifft neben dem Entwurf und der Absicherung einer dreidimensionalen Produktgeometrie auch die Erstellung, Analyse und Veränderung von strukturierten Produktinformationen. Dabei handelt es sich in erster Linie um Anforderungs-, Funktions- oder Produktstrukturen, welche innerhalb unterschiedlicher Phasen des Produktentstehungsprozesses in einem PLM-System verwaltet werden. Die Produktstruktur nimmt häufig einen zentralen Stellenwert ein, da sie als digitales Grundgerüst und Referenzstruktur innerhalb der Produktentwicklung gilt. Die Anzahl der strukturell organisierten Einzelteile und Dokumente für ein Produkt können je nach Sparte bis über 1.000.000 Elemente einnehmen (Carneo 2010), welche in mehreren Baugruppen über verschiedene Hierarchiestufen zusammengehalten werden. In der Produktstruktur werden zu dem unterschiedliche Varianten des Produktes über Konfigurationsregeln organisiert. Unter dem zusätzlichen Aspekt der zeitlichen Dynamik bei den Iterationszyklen des Entwicklungsprozesses kann für der Produktstruktur von einem komplexen Informationsgebilde gesprochen werden.

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Adaptive Modellierung und Simulation von Produktentwicklungsprozessen

2005 , Voigtsberger, J. , Krause, F.-L.

Produktentwicklungsprozesse sind keine deterministischen Standardgeschäftsprozesse. Bedingt durch unerwartete Veränderungen der Prämissen und Rahmenbedingungen muss der ursprüngliche Entwicklungsplan häufig im laufenden Prozess modifiziert werden. Diese nichtdeterministischen Einflüsse werden idealerweise durch eine stochastische Modellierung abgebildet.
Mit dem hier vorgestellten Konzept zur adaptiven Modellierung und Simulation wird eine neue Methode für die simulationsgestützte quantitative Analyse von Produktentwicklungsprozessen aufgezeigt. Im Gegensatz zu bereits etablierten Modellierungsmethoden hat das Prozessmodell keinen statischen Charakter, sondern wird während der Simulation adaptiv an die aktuellen Prämissen angepasst.
Das Konzept wurde auf der Basis spezieller objektorientierter Petrinetze prototypisch implementiert. In einer grafischen Modellierungs- und Simulationsumgebung können Produktentwicklungsprozesse adaptiv modelliert und hinsichtlich verschiedener Kennzahlenquantität.

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Kompetenzabhängiges Simulationsverfahren zur Optimierung von Produktentwicklungsprozessen

2007 , Strebel, M. , Krause, F.-L.

Der Erfolg eines produzierenden Unternehmens hängt stark davon ab, ob es innovative Produkte in kurzer Zeit auf den Markt bringen kann. Die Fähigkeiten von Unternehmen zur Entwicklung neuer Produkte werden in hohem Maße von den Kompetenzen der beteiligten Ingenieure bestimmt. Diese individuellen und die sich daraus ergebenden organisationalen Kompetenzen müssen kontinuierlich an die Anforderungen der Märkte angepasst werden, um eine hohe Produktivität in der Produktentwicklung zu erreichen. Gegenstand dieser Dissertation ist die Entwicklung einer Methode zum Kompetenzmanagement in der Produktentwicklung, mit der sich aus den individuellen Kompetenzen die verfügbaren organisationalen Kompetenzen und aus Marktanforderungen die Zielsetzungen der individuellen Kompetenzentwicklung ableiten lassen. Hierfür wurde eine Methode zur Simulation von Produktentwicklungsprozessen entwickelt, welche die Abschätzung wichtiger Kenngrößen des Entwicklungsprozesses wie die erwartete Entwicklungszeit unter Berücksichtigung der individuellen Kompetenzen ermöglicht. Die Simulationsmethode kann für die Planung verschiedener Maßnahmen zur Verbesserung von Produktentwicklungsprozessen genutzt werden, deren Ziel eine schnellere und rechtzeitige Entwicklung von Kompetenzen und die Steigerung der Produktivität durch eine bessere Nutzung vorhandener Kompetenzen ist.

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Sprache zur Optimierung von Produktentwicklungsprozessen

2004 , Heimann, R.

Effiziente Abläufe in der Produktentwicklung leisten einen zentralen Beitrag zur Sicherung des wirtschaftlichen Erfolgs produzierender Unternehmen. Während das Reengineering von Geschäftsprozessen in zahlreichen Unternehmensbereichen seit vielen Jahren Gegenstand von Optimierungsmaßnahmen ist, kommt es im Bereich der Produktentwicklung nur selten zu einer ganzheitlichen Betrachtung der Abläufe. Etablierte Werkzeuge zur Modellierung von Geschäftsprozessen sind primär auf die Beschreibung von Abläufen in informationstechnischen Systemen bzw. von administrativen Prozessen ausgerichtet. Sie verfügen nur über eine reduzierte Ausdrucksstärke, die nicht ausreichend ist, um die komplexen Zusammenhänge innerhalb der Produktentwicklung abzubilden. Zudem bieten sie keine ausreichende Unterstützung bei der Optimierung der Entwicklungsabläufe. Somit steht dem hohen Modellierungsaufwand kein adäquater Nutzen gegenüber, was zu einer geringen Akzeptanz von Optimierungsvorhaben führt. In der vorliegenden Arbeit wird mit der Design Process Language (DPL) eine Sprache eingeführt, die eine effiziente Beschreibung und Optimierung von Produktentwicklungsprozessen unterstützt. Im Gegensatz zu den meist graphisch-orientierten Notationen bereits etablierter Werkzeuge basiert die hier vorgestellte Sprache auf quasi-natürlichsprachlichen Ausdrücken. In Verbindung mit Automatismen zur Realisierung einer effizienten Prozessmodellierung führt dies zu einem deutlich reduzierten Modellierungsaufwand. Zudem erlaubt die DPL die Definition von Algorithmen zur Bewertung von Entwicklungsprozessen. Mit der vorgestellten Design Process Language wird somit ein wesentlicher Beitrag zu einer ganzheitlichen Modellierung und Optimierung von Produktentwicklungsprozessen geleistet.

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Modellierung und Analyse verteilter Entwicklungsprozesse für mechatronische Systeme

2007 , Biantoro, C. , Krause, F.-L.

Gegenwärtig ist zu erkennen, dass zahlreiche Anwendungen im Konsumgüterbereich, in der Automobil- und Flugzeugindustrie sowie im Bereich von Maschinenanlagen von den Vorteilen der Integration von Mechatronik in ihre Produkte profitieren. Andererseits kann derzeit das sich bietende Potenzial der Mechatronik noch nicht voll ausgeschöpft werden, da es noch an Methoden für einen effizienten unternehmens- und disziplinübergreifenden Produktentwicklungsprozess fehlt. Im Rahmen dieser Arbeit wird deshalb ein Konzept zur Modellierung und Simulation verteilter Entwicklungsprozesse betrachtet. Dieses Konzept berücksichtigt im Gegensatz zu den bisherigen Vorgehensweisen die Auswirkungen von dynamischen Änderungen eines Prozesszustandes - modellübergreifend - auf die abhängigen Prozesse. Weiterhin werden objektorientierte Petrinetze als Modellierungsformalismus für die wechselseitige Integration von Objekten und Netzen eingesetzt. Diese Integration bringt wesentliche Vorteile hinsichtlich der Prozessmodularisierung und der dynamischen Modellierung der Prozessstruktur. Für die Analyse und Optimierung werden Verfahren der statistischen Versuchsplanung angewandt. Durch die Umsetzung der genannten Methoden können Prozessplaner die Prozesse systematisch analysieren und eine Prozessoptimierung erreichen.

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