Produktionssysteme

Integration von Produktdaten- und Projektmanagement

Dr. Dominik Raab, PD Dr. Frank Lobeck Universität Duisburg-Essen

In vielen produzierenden Unternehmen werden zur Unterstützung der Produkt- entwicklung PDM-Systeme eingesetzt. Trotzdem herrscht oftmals ein hoher Druck zur Verkürzung des Time-to-Market bei gleichzeitig hoher Innovationsfähigkeit. Zudem fordert der Markt verstärkt individuelle Produkte, wodurch die Produktentwicklung einen Projektcharakter annimmt. Um die Prozesse der Produktentwicklung effizienter zu gestalten und den Projektcharakter zu beherrschen, sind Planungs- und Steuerungsfunktionalitäten erforderlich, die von PDM-Systemen nicht in ausreichendem Maß erbracht werden. Der vorliegende Artikel stellt ein neuartiges Konzept vor, welches in das Produktdatenmanagement Methoden aus dem Bereich des Projektmanagements integriert und somit eine ganzheitliche Planung und Steuerung der Produktentwicklung ermöglicht.

Die EDV-Unterstützung der Produktentwicklung findet im Wesentlichen auf operativer Ebene statt. Hier hat sich das Product Lifecycle Management (PLM) als führende Methode etabliert. PLM ermöglicht die Planung von einzelnen Prozessen mit Hilfe von definierten Workflows, die von einem PDM-System verwaltet werden. Üblich ist beispielsweise die Abbildung von typischen Teilprozessen, wie Freigaben oder Änderungsaufträgen. Es fehlt jedoch eine Unterstützung für die Planung und Steuerung der vielfältigen Prozesse im gesamten Bereich der Produktentwicklung. So kann es beispielsweise sinnvoll sein, einen bestimmten Prozess bevorzugt zu bearbeiten um dadurch Engpässe zu vermeiden. Da PDM-Systeme in der Regel keine Informationen über Soll-Termine enthalten und auch über keine prozessübergreifende Zeitplanung verfügen, wird dieser Entscheidungsprozess nicht unterstützt. Ebenso fehlt der Aspekt der zur Bearbeitung eines Workflows erforderlichen Kapazitäten. Diese werden in den PDM-Datenmodellen nicht abgebildet und können daher nur indirekt durch den Projektleiter abgeschätzt werden. Das Fehlen eines geeigneten Planungswerkzeugs führt daher zwangsläufig zu Zeitverlusten und Effizienzeinbußen. Ein weiteres gravierendes Defizit stellt in diesem Zusammenhang das Fehlen einer übersichtlichen Arbeitsoberfläche dar, die alle relevanten Informationen abbildet. Es ist zwar in PDM-Systemen möglich, eine Auflistung aller aktiven Workflows anzuzeigen, eine projektbezogene Gesamtübersicht ist jedoch nicht verfügbar. Diese Defizite belegen, dass es an einem leistungsstarken Werkzeug zur zielgerichteten Planung und Steuerung der Produktentwicklung mangelt.

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Die Grundidee des vorgestellten Konzeptes besteht darin, dass mit dem Projektmanagement (PM) bereits eine ausgereifte Methodik zur Bearbeitung von komplexen Vorhaben existiert, welche für die Planung der Produktentwicklung adaptiert werden kann. Die PM-Funktionalität wird in Form einer externen Anwendung implementiert. Dies ist erforderlich, um die Allgemeingültigkeit und Flexibilität des Konzeptes zu gewährleisten. Das Konzept ist somit nicht an ein konkretes PDM-System gebunden, sondern es kann mit geringem Anpassungsaufwand auf unterschiedliche Systeme angewendet werden.

Als Bezeichnung für diese externe Anwendung wird nachfolgend der Name P2-Plantafel (P2P) verwendet. Dieser Begriff soll verdeutlichen, dass es sich um ein Planungswerkzeug handelt, welches Funktionalitäten des Produktdatenmanagements und des Projektmanagements vereinigt. Der grundlegende Aufbau des integrierten Systems resultiert aus einem funktionalen Vergleich der Technologien des Projektmanagements und des Produktdatenmanagements. Abbildung 1 zeigt die zentralen Objekte des konzeptionisierten P2P-Systems. Es beruht auf den gleichartigen Objekten der beiden zu integrierenden Systeme und berücksichtigt zudem die Kalender aus dem Projektmanagement sowie die Prozesse und Dokumente aus dem Produktdatenmanagement.

Die systemtechnische Umsetzung dieser Struktur erfolgt in Form eines Drei-Schichten-Modells (vgl. Abbildung 2). Die Präsentationsschicht ist die primäre Benutzerschnittstelle. Sie ist in fünf Ansichten unterteilt, die jeweils unterschiedliche Sichten auf die Daten der P2-Plantafel bereitstellen. Neben der Standard-Ansicht des Projektmanagements, dem Gantt-Diagramm, enthält die Benutzeroberfläche Informationen zu dem aktiven Prozess und dem aktiven Projekt in Tabellenform, sowie einen Datei-Explorer, der direkten Zugriff auf relevante Dokumente des PDM-Systems ermöglicht. Zur Verbesserung von Planungsgenauigkeit und Termintreue ist mit der Ressourcenansicht zudem eine neuartige Ansicht in die Benutzeroberfläche integriert. Der Begriff Ressource wird in diesem Zusammenhang analog zu einer Produktionsressource aus dem Bereich der Produktionsplanung und -steuerung verwendet. Die zentrale Eigenschaft einer Ressource ist die Kapazität, welche kennzeichnend ist für die Bearbeitungszeit einer Teilaufgabe. Im Rahmen der Produktentwicklung werden beispielsweise die beteiligten Mitarbeiter in diesem Sinne als Ressourcen geführt. Im Stile eines Gantt-Diagramms werden sämtliche Vorgänge aller Ressourcen des Projektes aufgeschlüsselt. Dabei werden sowohl die Vorgänge aus dem aktuellen Projekt als auch aus sämtlichen anderen Projekten angezeigt. Die Projektleitung kann somit bei jeder planerischen Maßnahme die Ressourcenauslastung berücksichtigen und auch eine Kapazitätsplanung durchführen. Diese Funktionalität stellt eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu den derzeitig verfügbaren Planungsmöglichkeiten dar.

Die Logikschicht vereinigt die Programmlogik in Form von Bearbeitungsroutinen und koordiniert den Zugriff auf sämtliche Daten. Sie setzt sich aus zwei Modulen zusammen: PM-Kern und PDM-Adapter. Der PM-Kern implementiert Funktionalitäten für die Planung und Steuerung von Prozessen. Er beruht auf einem neuartigen Berechnungsverfahren, welches Methoden der Termin- und Ressourcenplanung an die Anforderungen des Produktdatenmanagements anpasst. Der PDM-Adapter hat die Aufgabe, die Kommunikation zwischen der P2-Plantafel und dem verwendeten PDM-System abzuwickeln und den Zugriff auf Datenbank und Vault des PDM-Systems zu betreuen. Um eine hohe Flexibilität zu gewährleisten wird nur ein kleiner Teil des PDM-Adapters im Kontext des verwendeten PDM-Systems realisiert, während der Großteil der Funktionalität in Form von systemneutralen Routinen implementiert ist. Das vorgestellte Konzept kann daher unter geringem Anpassungsaufwand auf beliebige PDM-Systeme übertragen werden.

Die Datenschicht dient der Verwaltung der Daten des Systems. Planungsszenarien werden in einer Datei gespeichert, während die Planungsergebnisse direkt in die Datenbasis des verwendeten PDM-Systems übertragen werden. In Abbildung 3 wird der Nutzen eines integrierten Systems verdeutlicht. Bei der Planung der Produktentwicklung ermöglicht die P2-Plantafel eine zielgerichtete Termin-, Leistungs- und Ressourcenplanung. Dabei kann die Projektleitung sämtliche relevante Daten und Dokumente aus dem PDM-System berücksichtigen, da diese direkt verfügbar sind. Weiterhin kann die Projektleitung nunmehr auch Planungsalternativen durchspielen und diese in einem iterativen Prozess so lange optimieren, bis eine zufrieden stellende Lösung gefunden ist. Die Planungsergebnisse werden daraufhin ohne Zeitverlust in das verwendete PDM-System übertragen und in Form eines PDM-Projektes initialisiert. Die erforderlichen Workflow-Prozesse werden dabei direkt aktiviert. Die Abwicklung des Projektes wird von den Mitgliedern des Projektteams im PDM-System durchgeführt, wobei die Randbedingungen, wie beispielsweise Start- und Endtermine einzelner Vorgänge, durch die P2P vorgegeben und gesteuert werden.

Während der Projektbearbeitung erfolgt eine stetige Rückmeldung über den Status der Produktentwicklung an die P2-Plantafel. Die Projektleitung ist somit ständig über den aktuellen Stand des Projektes informiert. Dadurch kann sie schnell auf Abweichungen reagieren. In diesem Zusammenhang können wiederum verschiedene Planungsalternativen gegeneinander abgewogen werden. Der angepasste Projektplan wird danach in das PDM-System übertragen, so dass die Projektmitglieder ohne Zeitverlust mit der geänderten Planung weiterarbeiten. Ein weiterer zentraler Vorteil eines integrierten Systems besteht darin, dass dort eine umfassende Gesamtübersicht über das Projekt verfügbar ist. Im Gegensatz zu dem PDM-System erschließt sich allen Beteiligten der Gesamtkontext des Projektes. Somit dient die P2-Plantafel sowohl als operatives Werkzeug für die Projektleitung, als auch als Informationswerkzeug für sämtliche Projektbeteiligten.

Zur Verifizierung der Realisierbarkeit des vorgestellten Konzeptes wird die P2-Plantafel als eigenständige Anwendung implementiert. Abbildung 4 zeigt einen Screenshot des Prototypen mit einem fiktiven Projekt. Im oberen Teil sind die beiden Hauptansichten angeordnet. Beide beruhen auf einem Gantt-Diagramm. Dort sind auf der linken Seite Informationen zu den Vorgängen in Textform dargestellt und auf der rechten Seite dieselben Informationen grafisch. Die farbigen Balken verkörpern Vorgänge und die grauen Balken arbeitsfreie Zeiten. Diese werden in der Vorgangsansicht (oben) projektbezogen und in der Ressourcenansicht (mitte) ressourcenbezogen dargestellt. Durch die Kombination dieser beiden Ansichten wird die Übersicht über das Projekt, im Gegensatz zu der Ansicht einzelner Workflows, deutlich gesteigert. Im unteren Drittel der Benutzeroberfläche werden Informationen zu dem aktiven Prozess und Projekt sowie die verfügbaren PDM-Dokumente dargestellt.

Für den PDM-seitigen Teil des Prototypen erfolgt die Integration der P2P in das PDM-System Smarteam. Abbildung 5 zeigt, dass dort neben Standardprojekten auch Projekte mit P2P-Unterstützung initialisiert werden können. Die Datenstrukturen und Profilkarten dieser Projekte umfassen zusätzliche Attribute, die für das Projektmanagement erforderlich sind. In der Projektübersicht wird beispielsweise die Projektdurchlaufzeit angezeigt und bei den einzelnen Prozessen werden die geplanten Start- und Endzeitpunkte sowie die Pufferzeiten angegeben. Dies stellt für die Projektmitglieder eine erhebliche Steigerung der Informationsdichte dar. Aufgrund des Fehlens eines geeigneten Werkzeuges für eine effiziente Planung und Steuerung der Produktentwicklung können produzierende Unternehmen den Anforderungen an eine wettbewerbsfähige Produktentwicklung lediglich partiell gerecht werden. Das in diesem Artikel thematisierte Konzept für eine verbesserte EDV-Unterstützung der Produktentwicklung basiert auf der Fusion von Produktdaten- und Projektmanagement zu einem integrierten Gesamtsystem. Der dargelegte Lösungsansatz besteht aus einer neu entwickelten Projektmanagementkomponente und einer Plattform für die Kommunikation mit kommerziellen PDM-Systemen. Die Integration der Methodik des Projektmanagements in das Produktdatenmanagement erzielt eine signifikante Verbesserung der EDV-Unterstützung der Produktentwicklung. Es können somit wesentliche Optimierungspotenziale in den Bereichen Planung und Überwachung erschlossen werden. Weiterhin resultiert aus der konzeptionisierten Benutzeroberfläche eine deutliche Steigerung der Übersicht über die Produktentwicklung. -sg-

Universität Duisburg-Essen, Duisburg Tel. 0203/379-3517, http://www.uni-due.de/lmr

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