Steuerungstechnik

Einfacher Einstieg in digitale Produktentwicklung

Für die langfristige Sicherstellung des wirtschaftlichen Betriebserfolges hat sich bei Großunternehmen der umfassende Einsatz von Werkzeugen der digitalen Fabrik bereits durchgesetzt. Innerhalb kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) werden Programme wie CAD/CAM-Software oder Materialflusssimulationen bisher allerdings nicht konsequent während des gesamten Produktentstehungsprozesses verwendet. Eine Umfrage hat ergeben: Entscheider verweisen häufig auf Einführungsbarrieren von umfassenden Systemen, obwohl sich langfristig Produktivitätssteigerungen nachweisen lassen. Das Schulungskonzept Cape (Projekt: Computer Aided Practice Environment) soll den Einstieg erleichtern.


Eine Umfrage im Rahmen des Projektes Computer Aided Practice Environment (Cape) hat ergeben, dass der Einsatz von CAD/CAM-Software oder Materialflusssimulationen bei KMU sich zumeist auf die separierte Nutzung von Konstruktionssoftware zur Erstellung von Werkstückskizzen oder die Verwendung von Excel für die Vorkalkulation der Bauteilfertigung beschränkt. Vor diesem Hintergrund wurde am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) und der Zentralen Einrichtung Lehre, Studium und Weiterbildung (ZEL) der Leibniz Universität Hannover ein innovatives Schulungskonzept entwickelt, welches den Mitarbeitern und Entscheidungsträgern von KMU die gesamte CAx-Prozesskette - mit ihren aufeinander aufbauenden computergestützten Anwendungen - und ihre Relevanz auch für diese Betriebe verdeutlicht.

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Insbesondere bei der Einführung von Null-Fehler-Strategien zeigen sich die Vorteile, da bereits zu Beginn der Produktentstehung die Vermeidung von später auftretendem Ausschuss gelingt. Um sowohl Studenten oder Auszubildenden als auch erfahrenen Mitarbeitern von KMU die Vorteile der CAx-Software zu veranschaulichen, entwickelt das IFW die Schulung Cape. Diese beinhaltet eine exemplarische, spanende Werkstückfertigung auf weniger als 20 qm. Hierdurch lässt sich zeigen, dass die Einführung von Werkzeugen der digitalen Fabrik bereits für Kleinstunternehmen eine sinnvolle Investition darstellen kann. Das Schulungskonzept Cape fokussiert die Förderung eines Grundverständnisses über die für KMU zentralen Elemente der jeweiligen CAx-Software. Das Ziel dieser Schulung besteht also weniger in der Ausbildung in Programmen eines spezifischen Anbieters. Vielmehr steht die Darstellung der wichtigsten CAx-Komponenten und ihrer Wechselwirkungen (etwa der CAD-Daten auf den NC-Code) im Vordergrund. Auf Basis einer Erhebung in metallverarbeitenden Industriebetrieben des Maschinen- und Anlagenbaus in der Region Hannover ließ sich das hohe Interesse der Unternehmen an einem derartigen Schulungskonzept belegen. Insgesamt bekunden über 48 der 68 kontaktierten Unternehmen ihr Interesse für dieses Forschungsvorhaben. Sie sehen in dem Projekt Cape eine effektive Maßnahme zur Optimierung der eigenen Wettbewerbssituation. 23 Industriebetriebe bieten an - trotz der guten Auftragslage oder der Erweiterung der eigenen Produktionsstätten - ihre Mitarbeiter für die Teilnehme an einem entsprechenden Weiterbildungskonzept zur Verfügung zu stellen.

Innovatives Schulungskonzept

Das im Rahmen des Forschungsprojektes Cape entwickelte Schulungskonzept zeichnet sich insbesondere durch einen hohen Grad an Individualisierbarkeit und Flexibilität aus. Die Teilnehmer können zu beliebiger Zeit auf das gewünschte Lernmodul beziehungsweise Programm zurückgreifen. Softwareinstallationen oder Hardwareanschaffungen sind nicht notwendig. Der Kernbereich dieses Schulungskonzeptes entspricht den Werkzeugen der CAx-Prozesskette, die den Teilnehmern hinsichtlich eines prozessoptimierenden Qualitätsmanagements vorgestellt werden. Als zentrales Schulungselement dient dabei das Modell eines Stirling-Motors. Im Schulungsszenario ist eine Komponente des Motors bei einem fiktiven Kunden ausgefallen. Dieser beauftragt den Teilnehmer, ein Ersatzteil zu konstruieren und zu fertigen.

Durch die beispielbezogene Verwendung der Software NX 7.5 von Siemens PLM erlernen die Teilnehmer die Grundzüge der 3D-Konstruktion von einzelnen Bauteilen sowie deren Kombination zu kompletten Baugruppen. Aufbauend auf den eigenständig, auf Basis von vorgegebenen Funktionsanforderungen entwickelten Einzelteilen des Modells, erfolgt die Planung der Werkzeugwege mit Hilfe des CAM-Moduls von NX. Der dabei erzeugte NC-Code lässt sich mit Hilfe der Maschinensimulation Vericut auf seine Fehlerfreiheit hin untersuchen. Ist diese gegeben, kann der Teilnehmer zum Abschluss der CAx-Prozesskette sein vorher am Computer konstruiertes Teil auf dem 5-Achs Fräszentrum des Life-Labors selbst herstellen. Dieser Einblick in die CAx-Prozesskette geschieht unter dem Aspekt eines prozessoptimierenden Qualitätsmanagements. Daher beinhaltet die Schulung auch Verfahren, welche sich nicht nur von KMU im Allgemeinen sondern auch von Kleinstunternehmen im speziellen zur Umsetzung einer Null-Fehler-Strategie realisieren lassen. Insgesamt erlauben die gewählten Themen sowohl bestehende Werkzeuge des digitalen Produktentstehungsprozesses als auch neue Softwarekonzepte in sinnvollem Umfang selbst innerhalb der realen Produktion von Kleinstunternehmen umzusetzen.

Das Projekt „Einsatz moderner CAx-Technologien in KMUs – Vom Entwurf bis zum realen Bauteil“ (Projektnr. 60440894) wird von dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Im Juli 2013 erfolgt die Anwendung des Cape-Konzeptes. Es finden erste Schulungsdurchgänge statt, in denen die Mitarbeiter kleiner und mittlerer Unternehmen die Eignung der Lernmodule im real vorherrschenden Produktionsumfeld überprüfen. Darauf aufbauend erfolgt - je nach Bedarf - die Integration weiterer Lerninhalte. Die sukzessive Erweiterung zum Beispiel in Form eines Forums, mit dessen Hilfe sich die Teilnehmer untereinander austauschen können, führt dazu, dass das Projekt Cape langfristig einen zentralen Baustein für eine simultane Personal- und Arbeitsplanung darstellt zur Erschließung bisher noch nicht nutzbarer Unternehmenspotenziale. -sg-

Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena, Jan Henjes, Michael Merwart, Hannover


Leibniz Universität Hannover, Hannover, Tel. 0511/762-18304, http://www.ifw.uni-hannover.de


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