Was ist "Design for Manufacturing"?

Design for Manufacturing ist auf dem Radar eines jeden Herstellers, der versucht, die Effizienz zu steigern und gleichzeitig qualitativ hochwertigere Produkte zu liefern. Durch diese Praxis werden F&E- und Fertigungsingenieure aufeinander abgestimmt und arbeiten zusammen, um die Probleme zu beseitigen, die einer schnelleren Markteinführung innovativer Produkte im Wege stehen.

Durch die Abstimmung und die enge Zusammenarbeit ermöglicht diese Disziplin, das richtige Produkt auf Anhieb zu produzieren. Der Effekt ist:

• Höhere Produkterfolgsraten
• Reduzierte Vorlaufzeit
• Kostengünstigere Lösungen

Kundenprobleme lassen sich durch Design for Manufacturing besser lösen

In einer typischen Fertigungsumgebung fehlt den Ingenieuren die nötige Transparenz darüber, wie sich ihre Entwürfe auf den Fertigungsprozess und die Fertigungslinie auswirken könnten. Wenn die Produktionscharakteristika bei den Konstruktionsentscheidungen nicht ausreichend berücksichtigt werden, entstehen den Herstellern zusätzliche Kosten und Zeit, insbesondere in der Anlaufphase und bei der Markteinführung.

Mit anderen Worten: Die Fertigung wird oft mit Konstruktionen überrascht, die schwierig, zeitaufwändig und/oder kostspielig zu implementieren sind, weil sie nicht frühzeitig auf die Informationen der Produktentwicklung zugreifen kann. Erschwerend kommt hinzu, dass Produktentwicklung und Fertigungsplanung auf unterschiedlichen Systemen, Werkzeugen und Dateiformaten basieren. Außerdem unterscheidet sich der serielle Prozess der Übertragung von Konstruktionen in die Fertigung von Werk zu Werk.

Dieser Mangel an Konsistenz und Interoperabilität bedeutet, dass die Fertigung auf mehrere Quellen zurückgreift, um auf benötigte Daten zuzugreifen, einschließlich Stücklisten, CAD-Zeichnungen (Computer Aided Design), digitale Mock-ups (DMU) usw. Ohne Werkzeuge, die eine ganzheitliche Sicht auf diese Ressourcen bieten, wird die Umwandlung in eine MBOM (Manufacturing Bills of Materials) zu einer frustrierenden und langwierigen Aufgabe.

Da jede Abteilung und jedes Werk individuelle und isolierte Prozesse einsetzt, um ihre Ergebnisse zu erstellen und zu pflegen, ist das Ergebnis ein erheblicher manueller Aufwand, während die Konstruktionsentwürfe übertragen und in Fertigungspläne umgesetzt werden.

Design for Manufacturing: 5 Grundprinzipien

Die Praxis des Design for Manufacturing hilft, diese Probleme zu lösen, indem sie den Zugriff auf die richtigen Daten zur richtigen Zeit ermöglicht. Dies geschieht durch die Einhaltung von fünf Grundprinzipien:

1. Einfaches Treffen von Entscheidungen im Engineering, die durch die Fertigung / den Betrieb unterstützt werden. Machen Sie die Fertigungstechnik auf strukturierte Weise zu einem Teil der frühen Phasen der Produktentwicklung. Dazu gehört, dass Aufgaben klar mit dem Prozess verbunden werden und ein besserer Informationsaustausch zwischen Konstrukteuren und der Fertigung bis hinunter auf Projekt- und Standortebene ermöglicht wird. Entscheidend ist dabei die Systemunterstützung für virtuelle Builds oder Prototypen und für Mass Customization.
2. Erhöhen Sie die Transparenz zwischen den Disziplinen, einschließlich früherer Zusammenarbeit und paralleler Aufgaben. Reduzieren Sie die Vorlaufzeit und die Zeit bis zur Produktion, indem Sie die korrekte Produktherstellung in frühen Phasen ermöglichen. Dies wird durch digitale Mock-ups und verknüpfte Prozesse, Produkte und Ressourcen ermöglicht, die dabei helfen, faktenbasierte Entscheidungen zu treffen.
3. Optimieren Sie die Stücklistenumwandlung zwischen Produktdesign und Fertigungsplanung, einschließlich Strukturen, 3D-Transformationen und Konfigurationslogik. Verbessern Sie die Rückverfolgbarkeit und Assoziativität über werksspezifische MBOMs hinweg und rationalisieren Sie die Stücklistenabstimmung, indem Sie die werksspezifische MBOM-Assoziativität und einen einheitlichen Änderungsprozess nutzen. Dies führt zu einer verbesserten Wiederverwendung über verschiedene Disziplinen hinweg und zu einer höheren Erfolgsquote des Produkts.  
4. Schaffen Sie einen standardbasierten Datenaustausch zwischen der Produktentwicklung und anderen Unternehmenssystemen. Dazu gehören Systeme wie ERP (Enterprise Resource Planning), APS (Advanced Planning and Scheduling), MES (Manufacturing Execution System), QMS (Quality Management System) und Manufacturing Intelligence-Systeme. Durch die Verwendung gemeinsamer und konsistenter Konstruktions- und Teileinformationen über Geschäftsprozesse und Mitarbeiter hinweg können Hersteller nachgelagerte Leistungen wie Dokumente, Prozesspläne und Ressourcenanweisungen erstellen und verwalten und so die Effizienz und Qualität des Unternehmens steigern.
5. Vereinheitlichen Sie das Änderungsmanagement zwischen Produkt- und Fertigungstechnik. Jede Änderung, die Konstruktionsingenieure beispielsweise an einem Arbeitsverfahren oder einem Ersatzteil vornehmen, hat Auswirkungen auf die nachgelagerte Fertigung. Mit einem besseren Einblick in den Änderungsprozess können Hersteller die Auswirkungen dieser Änderung früher im Prozess besser einschätzen. Die Optimierung der Implementierung dieser Änderung wird die Menge an Nacharbeit und Ausschuss erheblich reduzieren.

Faktoren die Design for Manufacturing beeinflussen

Um diese Prinzipien zu erfüllen und das Versprechen des Design for Manufacturing zu realisieren, müssen Hersteller in der Lage sein, Varianten in Arbeitsplänen und/oder Fertigungsmethoden für dasselbe Teil oder Produkt in verschiedenen Fabriken zu verwalten. Dies beinhaltet:

• Verwalten von Konstruktionsdateien, Betriebsdaten, verwendeten Prozessen, Teilen, Fähigkeiten, verwendeten Dokumenten und Arbeitsanweisungen für die Werkstatt, von der Entwicklung bis zur Produktion
Nutzung der Logik aus konfigurierbaren Stücklisten bei Verwendung der Prozessplanungsfunktionalität
• Unterstützung des Konfigurationsmanagements rund um die Fertigungsprozessplanung
• Unterstützung des Änderungsmanagements im Rahmen der Fertigungsplanung
• Integration mit APS-, MES-, QMS- und Manufacturing Intelligence-Systemen
• Unterstützung der Closed-Loop-Fertigung, z. B. durch Einbettung von Advanced Planning and Scheduling und Manufacturing Operations Management
• Simulieren Sie verschiedene Fertigungsmethoden oder Arbeitspläne durch Fertigungsarbeitsplätze

Die Rolle von PLM

Hersteller können all diese Anforderungen und die Einhaltung aller fünf Prinzipien mit Hilfe von Product Lifecycle Management (PLM)-Software erfüllen. PLM bringt die beiden Welten von Entwicklung und Produktion zusammen und bietet eine gemeinsame Sicht auf gemeinsame Daten. Genauer gesagt, verbindet es die Fertigungsanforderungen mit Produkten, Prozessen und Ressourcen und macht sie leicht zugänglich und visualisierbar.  

Mit der Fertigungsprozessplanungsfunktion in der PLM-Software Windchill von PTC können Hersteller Prozessbeschreibungen in einem robusten und änderungsempfindlichen Repository erstellen und verwalten. Prozesspläne, die aus einer assoziativen Fertigungsstückliste erstellt werden, bieten einen Überblick darüber, wie ein Produkt montiert wird (Ressourcen und Prozesse). Durch die Nutzung von 3D- und verknüpften Daten kann die Fertigung Prozesse unter Einbeziehung von Optionen und Regeln definieren und validieren.

Mit Windchill können Hersteller die Zeit bis zur Markteinführung drastisch reduzieren, da Entwickler frühere Entwürfe wiederverwenden. Die Fertigungsleistung wird nahtlos mit konfigurations- bzw. anlagenspezifischen Prozessplänen, die mehrere Vorgangsreihen enthalten. Planer erstellen optimale Abläufe, die die Effizienz verbessern und qualitativ hochwertigere Produkte mit Feedback und Herstellbarkeit liefern.