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Branchenorientierte Produktstrukturen für PLM - Teil 1

PLMBranchenorientierte Produktstrukturen für PLM - Teil 1

Historisch gesehen waren PDM-Projekte in den 80er Jahren durch die Verwaltung von technischen Dokumenten in Verbindung mit CAD geprägt. In den 90er Jahren wurden, basierend auf den Anforderungen der ISO 9001 und der Produkthaftungsanforderungen, die Dokumente mit den Stamm- und Strukturdaten verknüpft, einfache Änderungsabläufe wurden abgebildet. Schnittstellen zu PPS-Systemen wurden häufig realisiert. Markt- und Technologieexperten prognostizierten Ende der 90er Jahre, dass bei erfolgreichen PDM-Projekten viele Informationen gefiltert aus verschiedenen inner- und außerbetrieblichen Datenquellen dem Ingenieur an seinem Arbeitsplatz zur Verfügung gestellt werden.

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PLM: Branchenorientierte Produktstrukturen für PLM - Teil 1

Der Ingenieur steht im Mittelpunkt eines Informationssystems, das die angezeigten Informationen nicht mehr vollständig physikalisch speichern muss, sondern die Informationen aus betriebsspezifischen Fremdsystemen oder aus dem Inter- oder Intranet als Objekte referenziert. Durch Methoden eines durchgängigen Konfigurationsmanagements wird bereits PDM zum Backbone des Kernentwicklungsprozesses. Auch heute zeigt eine Vielzahl von industriellen Anwendungen, dass der Schwerpunkt immer noch auf PDM liegt. Ziel ist eine über den Kernentwicklungsprozess durchgängige, interdisziplinäre und integrierte digitale Produktstruktur. PLM-Lösungen verlassen den engen, administrativen Rahmen von PDM-Systemen und bieten einerseits eine breitere Abdeckung des Produktlebenszyklus ab und andererseits vermehrt Managementunterstützung. Typische Funktionen sind Governance und Compliance, Programm-/Portfoliomanagement, Analyse und Berichtswesen, Lifecycle Assessment. Die Service-Funktionen wie Vault, Archiving, I/O-Management, Viewing/Redlining sind identisch zu PDM. Grundsätzlich identisch sind allen Definitionen von PLM der breitere Einsatz und der höhere Integrationsgrad über alle Phasen des Produktlebenszyklus, über alle Disziplinen und über national und international verteilte innerbetriebliche Standorte sowie über die Prozesskette des Supply Chain hinweg.

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Wie alles beginnt
Der Produktlebenszyklus beginnt mit einer Idee, einem Kundenauftrag oder einem Marktbedürfnis, die zu einem Lastenheft mit anschließender Entwicklung führen. Der Zyklus endet nach der Produktherstellung, -nutzung und eventueller Wartung mit dem Recycling. Dieser generelle Ansatz gilt im Ansatz nicht nur für physische Produkte sondern auch für Dienstleistungen. PLM hat sich parallel zu den Veränderungen des Produktentwicklungsprozesses weiter entwickelt und deckt somit die wesentlichen Anforderungen aus Cross Enterprise Engineering, Managementunterstützung, Verwaltung aller virtuellen Produktdaten (Intellectual Property) und Einbindung in die Prozesslandschaft ab. Entsprechend der Abdeckung aller Phasen bezieht sich die Verwaltung der Produktstruktur nicht nur auf die eigentliche Konstruktionsphase (Konstruktionsstückliste oder E-BOM), sondern fängt bei der Anforderungsstruktur an und endet bei der jeweiligen Konfiguration, die durch MRO (Maintenance, Repair and Overhaul) zeitaktuell entstanden ist.

Um PDM und PLM zu verstehen, müssen zunächst die wesentlichen und gemeinsamen Kernkomponenten betrachtet werden. Dies sind:

  • das Produktmodell und das darauf basierende Produktdaten Management,
  • das Prozessmodell und das darauf basierende Prozess Management und
  • das auf einer Kombination von beiden vorher genannten Modellen basierende Konfigurationsmodell.
PLM: Branchenorientierte Produktstrukturen für PLM - Teil 1

Das Produktmodell mit seinen Beziehungen
Ein Produktmodell besteht aus den Komponenten: Produktstammsatz und Produktstruktur sowie Dokumente und Dokumentenstrukturen. Produktstrukturen in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase werden in der Regel als Konstruktionsstücklisten oder Engineering Bill of Material (E-BOM) bezeichnet. Sie beschreiben die Zuordnung von Produktkomponenten (Material, Halbzeug, Einzelteil, Baugruppe, Erzeugnis) zueinander. Die Zuordnung wird durch eine Beziehung der Art „gehört zu“ (Komponentenverwendung) oder „besteht aus“ (Komponentenauflösung) gebildet. Die Beziehung kann Informationen enthalten, zum Beispiel Menge und Einbauort. Darstellungen von Produktstrukturen basierten ursprünglich auf einer tabellarischen Form, die die Strukturstufen durch Einrücken kenntlich machte (Typische Stücklistendarstellung von PPS-Systemen). Heute werden diese Strukturen in einem Browser oder grafisch dargestellt und auch interaktiv bearbeitet.

Produktstrukturen werden aus verschiedenen Gründen differenziert aufgebaut, man spricht auch von sogenannten Sichten. Andere Sichten sind die funktionale Sicht des Konstrukteurs, die fertigungs- und montageorientierte Sicht des Arbeitsplaners, die vertriebsorientierte Sicht des Verkaufs, die Ersatzteilsicht und viele weitere Aggregierungen der Komponenten aufgrund einer spezifischen Anwendung oder Auswertung. Die Produktstruktur ist das zentrale Instrument zur Unterstützung der Informationshandhabung und der Prozessgestaltung.

Prozessmodelle
Prozessmodelle in dem hier vorliegenden Umfeld sind die Abbildungen von technischen und organisatorischen Geschäftsprozessen auf das Produktmodell. Man betrachtet langfristig stabile Prozesse, zum Beispiel das Prüf-, Freigabe-, Änderungs- und Verteilwesen, die in der Regel im Qualitätshandbuch beschrieben werden. Diese Prozesse haben juristische Auswirkungen beispielsweise auf die Produkthaftung, die elektronische Unterschrift und die Originalität des Dokuments. Prozesse werden meistens graphisch durch sogenannte Zustands- (Status) und Übergangs- (Transitions-) Diagramme dargestellt.

Kombiniert man die Funktionen des Produkt- und Prozessmodells erhält man automatisch ein methodisches Gerüst (Konfigurationsmodell), das alle Informationen nach Inhalt, Status oder Version organisiert. Durch Anwendung dieser Regeln, Beziehungen und Kontrollmechanismen werden die Einflüsse von Änderungen am zu verwaltenden Produkt automatisch verfolgt. Innerhalb des Modells wird somit beschrieben wo welches Teil verwendet wird, wer es entwickelt, hergestellt und geliefert hat, wer eine Änderung initiiert oder zu verantworten hat und wann diese Änderung durchgeführt wurde sowie wann sie in die Produktion eingelaufen ist und warum diese Änderung durchgeführt wurde.

Ein Konfigurationsmodell erlaubt die jederzeitige Ableitung eines beliebigen Konstruktions- beziehungsweise Fertigungsstandes. Die Identifizierung eines Bauzustandes erfolgt über die Effectivity. Diese stellt den Gültigkeitsbereich der zu konfigurierenden Produktkomponenten und Dokumente (Configured Items) dar und bestimmt sich je nach Anwendungsfall:

  • aus dem Datum und/oder dem Änderungsindex (Revision/Version) (vorwiegend Konsumgüter beziehungsweise Produkte in großen Stückzahlen),
  • der Auftragsnummer vorwiegend bei auftragsorientierter Einzelfertigung, oder
  • aus der sogenannten Seriennummer, einer fortlaufenden Nummer für jedes hergestellte Erzeugnis, Baugruppe oder Einzelteil (vorwiegend für Investitionsgüter in Kleinserie im sicherheitsrelevanten Bereich, wie z.B. Luftfahrt- Transport- oder Verteidigungsindustrie).

Aufgrund der immer noch hohen Dominanz hierarchischer Produktstrukturen als Kernfunktionen sowohl von PDM als auch vom PLM werden Produktstrukturen unter dem Blickwinkel verschiedener Branchen und Marktsegmente betrachtet. Dies finden Sie im zweiten Teil des Artikels in unserer September-Ausgabe. -sg-

Autoren: Martin Eigner, Andreas Eiden; TU Kaiserslautern

Technische Universität Kaiserslautern, Tel. 0631/205-3871, www.mv.uni-kl.de

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