Durch Konstruktionsmethodik die Produktentwicklung optimieren

Egal welche (CAD-)Software, ohne eine gewisse Struktur und Methodik geht es (leider) nicht. Selbst im 2D CAD wie AutoCAD lassen sich Zeichnungen auf viele verschiedene Arten aufbauen. DWGs lassen sich strukturieren über benannte oder unbenannte Blöcke, Layergruppen, die Mechanische Struktur, Gruppen oder auch gar nicht, dann sind es halt “Strichhaufen”. Wichtig ist: Wurde für den Entwicklungsprozess und die nachfolgenden Schritte wie Fertigung, Montage und Vertrieb die optimale Methode gewählt und wird die gewählte Methode dann auch in der gesamten Konstruktion von allen Mitarbeiter angewendet?

Ich denke, dass jeder, der konstruiert, bereits ein “Methodenbündel” entwickelt hat, sei es bewusst durch eine Analyse oder unbewusst im Laufe der Zeit durch Erfahrung und Versuch und Irrtum. Aber nichts ist so gut, das es nicht noch verbessert werden kann. Dieser Artikel soll all jenen helfen, die (noch) mehr aus dem Inventor und dem Konstruktionsprozess rausholen wollen.

Was bedeutet “Konstruktionsmethodik”?

Als Konstruktionsmethodik bezeichne ich eine Sammlung an Methoden (=Methodenbündel) die für die Arbeit in der Konstruktion ein optimales Ergebnis versprechen. Einfacher ausgedrückt: Wie machen wir das, was wie machen, so, dass es optimal für das Unternehmen, die Abteilung und den einzelnen Mitarbeiter ist. Optimal bedeutet hier:

• Nachvollziehbarkeit der Konstruktionsarbeit und damit eine Vereinfachung des Austausches der Daten unter den Mitarbeitern
• Neue Mitarbeiter und Dienstleister haben ein Leitfaden, an dem sie ihre Arbeitsweise orientieren können
• Datenaustausch zu anderen Abteilungen – vor allem der Fertigung – ist auch auf deren Bedürfnisse abgestimmt
• Allgemein: Sinnvoller Umgang mit und Einsparung von Ressourcen (Geld, Zeit, Maschinen)

Maßnahmen zur Entwicklung einer Konstruktionsmethodik

Analyse des Konstruktionsprozesses

Analyse bedeutet den Konstruktionsprozess von der Idee bis zur fertigen Konstruktion in einzelne Arbeitsschritte zu zerlegen und diese dann mittels der besten (Inventor)-Funktionalität zu erledigen. Alle Methoden kombiniert ergeben die Konstruktionsmethodik. Natürlich basiert nicht jede Konstruktion auf den selben Arbeitsschritten aber es wird in den seltensten Fällen so sein, dass eine Bohrvorrichtung konstruiert wird und als nächstes Konsumgüter wie eine Kaffeemaschine. Wenn doch, sind sicherlich in diesen beiden Fällen 2 unterschiedliche Methodiken zu erarbeiten.

Prozesse und Schnittstellen zwischen Abteilungen, Zuliefern und Kunden unter die Lupe nehmen

Die Konstruktion existiert i.d.R. nicht alleine sondern ist “Dienstleister” für andere Abteilungen oder gar für andere Unternehmen. Die für die Konstruktion beste Methodik muss nicht immer die Optimale für das gesamte Unternehmen sein. Wer langfristig Erfolg haben und es bei seinen Kollegen, Zuliefern und Auftraggebern nicht verscherzen will, sollte bei der Suche nach der optimalen Konstruktionsmethodik die Prozesse im Unternehmen mit beleuchten. Welche Informationen (Modelle, Zeichnungen, Stücklisten,…) benötigen andere Abteilungen, Zulieferer und Kunden und wie müssen diese aufbereitet sein. Gibt es Informationen, die im 3D “automatisch” vorhanden sind, die zwar nicht zwingend notwendig sind, die Kommunikation zwischen den verschiedenen Partner aber erleichtern? Wichtig ist der Informationsfluss aber auch zurück in die Konstruktion. Was kann hier verbessert werden? Woher kommen z.B. Artikelnummern und wie werden diese in die 3D Modelle eingepflegt?

Die richtigen Werkzeuge richtig eingesetzt?

Wenn eine Konstruktionsmethodik erarbeitet wird, sollte man auch immer abklären, welche Werkzeuge (Software und Tools, Hardware, Arbeitsumgebung) im Einsatz sind und ob diese durch weitere ergänzt werden sollten. Ist der Einsatz eines EDM-Systems sinnvoll? Können Berechnungswerkzeuge wie FEM oder die dynamische Simulation eine Vereinfachung bringen, sind evtl. Tools zur Erstellung von Blechmodellen ein Erleichterung? Nehmen Sie auch ihre Hardware unter die Lupe: Auf Rechnern, die auch im deutschen Museum stehen könnten, bringt die Arbeit möglicherweise nur Frust und die beste Konstruktionsmethode findet nicht die Akzeptanz, die sie verdient hat. Ein weitere Punkt zum Stichwort “Werkzeuge” ist die Bedienung der selben. Sind alle Mitarbeiter so geschult, dass sie ihre Werkzeuge beherrschen? Können andere Abteilungen ihre Tools so bedienen, dass sie mit den Informationen aus der Konstruktion auch was anfangen können oder verpufft hier Potential?

Jeder dieser Maßnahmen kann einzeln betrachtet werden. Der größte Nutzen, aber auch Aufwand, entsteht aber, wenn sie kombiniert angewendet werden.

Einfach anfangen!

Wie kommt man nun zur optimalen Konstruktionsmethodik? Beleuchten wir die verschiedenen Bereich unter dem Gesichtspunkt der praktischen Anwendung.

Der Konstruktionsprozess

• Nimm dir eine typische Konstruktion aus eurem Haus vor. Unterteile sie in die verschiedenen Aufgabenbereich (Stahlbau, Blech, Mechanik, Verkabelung, Gestell, Kabine,Schweißteile,…). Teile diese Aufgabenbereiche, falls notwendig, in Teilbereich auf. Ein Maschinenkabine aus Aluprofilen mit Scheiben und einer Tür sind möglicherweise mehrere Teilbereiche:
  1. Gestell aus Aluprofilen (ITEM Profil 5)
  2. Scheiben
  3. Türe
  Für die Gesamtaufgabenstellung gibt es vielleicht keine vertretbare Lösung, sehr wohl aber für die Teilbereiche.
• Notiere dir für jeden Aufgabenbereich bzw. Teilbereich die Methoden/Funktion im Inventor mit der diese Aufgabe umsetzbar wäre. Problem hierbei: Wenn du nur 2 Methoden kennst, die dritte, unbekannte aber die beste ist, dann hast du ein Problem. Informiere dich also, wie es andere machen.
• Achte auf mögliche notwendige Schnittstellen zwischen den Aufgabenbereichen. Gibt es einen Aufgabenbereich, der nachfolgende oder angegliederte Bereiche beeinflusst? Welche Auswirkungen hat das auf die Auswahl der geeigneten Methode?
• Nutze für diese Analyse am besten eine Exceltabelle die du ähnlich einem morphologischen Kasten aufbaust. In die erste Spalte schreibst du die Aufgaben(teil)bereiche und in die nachfolgenden Spalten die einzelnen möglichen Methoden, die dir einfallen. Sollte es Schnittstellen zwischen den Bereichen geben, so sind diese auch in der Exceltabelle zu vermerken.
• Wird ein Aufgabenbereich in Teilbereiche untergliedert, kannst du mit der Excelfunktion “Gruppieren” arbeiten oder die Zellen mit einer Einrückformatierung versehen.
• Mittels der Kommentarfunktion (rechte Maustaste) kannst du bei den verschiedenen Vorschlägen die Probleme und Fragen notieren, die mit dieser Methode verbunden sind.
  
• Beziehe bei jeder Methode die gesamte Dokumentation der Konstruktion in deine Überlegungen mit ein. Neben dem 3D Modell werden vielleicht Sägelisten, Listen bzgl. Endbearbeitung der Profile usw. benötigt. Gibt es Methoden, die diese Anforderungen (besser) erfüllen als andere?
• Wenn die Exceltabelle fertig ist, such dir die passenden Methode für jeden Arbeitsschritt. Arbeite nun die gewählten Methoden aus und dokumentiere sie.

Prozesse und Schnittstellen

Hier geht es darum, zu überlegen, was die Konstruktion für andere und andere für die Konstruktion tun können.

• Erstelle ein Diagramm, indem alle Abteilungen, Zulieferer und der Kunde erfasst sind, die direkt oder indirekt mit Informationen aus der Konstruktion arbeiten (könnten wenn Sie sie dann hätten) und welche Informationen/Daten die Konstruktion benötigt. Wie werden z.B. Abweichung zwischen Zeichnung und realem Bauteil dokumentiert, wie kommt die Stückliste zum Einkauf und ins ERP-System, …
• Definieren, welche Informationen idealerweise in welcher Form fließen müssen, damit ein optimaler Prozess zustande kommt.
• Überlege dir, welche Arbeitsweisen, Werkzeuge und Automatismen diesen optimierten Informationsfluss ermöglichen. Müssen Anweisungen an Zulieferer rausgegeben werden, um den Datenaustausch zu optimieren? Werden vorhanden Schnittstelle genutzt?
• Setze die Lösungsansätze Schritt für Schritt um und dokumentieren sie wie die Methoden aus dem Konstruktionsprozess auch!

Die richtigen Werkzeuge

Die besten Ideen bringen nichts, wenn keine vernünftigen Werkzeuge zur Verfügung stehen.

• Ist die Hardware sowohl am Konstruktionsarbeitsplatz als auch im Serverraum auf einem Stand, der nicht jede Schaffenskraft bremst?
• Würde in den vorhergehenden Analysen Schwachstellen aufgedeckt, die durch Tools oder Programme behoben werden können?
• Welche Werkzeuge setzen Unternehmen ein, die vergleichbare Produkte herstellen oder Dienstleistungen anbieten?
• Werden die bestehenden Werkzeuge von allen Mitarbeiter richtig angewendet?
• Welche wiederkehrenden, langweiligen und zeitraubenden Aufgaben können automatisiert werden (z.B. Zeichnungssätze plotten)?
• Sind die Werkzeuge bekannt, die am Markt sind (EDM, FEM, CAM, Blechmodule, Simulation,…)und wurde geprüft, ob sie evtl. einen Nutzen bringen?

Zu guter Letzt

Dies ist ein vereinfachter Abriss zum Thema und soll ein Denkanstoß für alle “Willigen” sein. Es liese sich sicherlich ein ganzen Buch füllen mit dem Thema. Wer hier eine fertige Konstruktionsmethodik erwartet hat, den muss ich enttäuschen. So vielfältig die Produkte sind, die mit dem Inventor erstellt werden, so vielfältig sind auch die verschiedenen Methoden die eingesetzt werden können. Es gibt nicht die eine Antwort auf die Frage der richtige Konstruktionsmethodik.

Die besten Methoden nutzen nichts, wenn es an den Basics fehlt. Anweisungen zur Konstruktionsmethodik sollen keine Schulungen ersetzen, sondern höchstens wichtige Schulungsinhalte aufzeigen. Basics wie Skizzen voll bestimmen, mache lieber 5 einfache Skizzen als eine komplexe, usw. usw. sind Sache einer Schulung.

Wer jetzt, hoch motiviert von diesem Artikel :), anfängt die optimale Konstruktionsmethodik zu erarbeiten, der sollte eines nicht vergessen: Nichts ist so alt, wie die Konstruktionsmethodik von gestern. Die Methoden werden sich mit zukünftigen Inventorversionen ändern, neue werden hinzukommen, andere wegfallen. Mit jeder neuen Inventorversion,  die eingesetzt wird, sollten die Neuerungen darauf abgeklopft werden, ob sie in die Methodik einfließen sollen.

Bei allen drei Maßnahmen muss Zeit, Geld oder beides investiert werden. Am einfachsten (aber auch kostspieligsten) ist der dritte Schritt umzusetzen. Wird nur die Konstruktion betrachtet ist sicherlich ein durchdachter Konstruktionsprozess das primäre Ziel. Wer vor seinem Chef glänzen will und gerne Meetings abhält, der sollte sich an den Prozessen und Schnittstellen versuchen.

Und wem das alles zu viel ist oder wer Hilfe braucht, der kann sich mit mir in Verbindung setzen.