2. Herausforderungen an die Produktentwicklung - von Alfred ...
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Informationstechnik und Wissensverarbeitung<br />
in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> <strong>Herausforderungen</strong> in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
und deren Anforderungen <strong>an</strong> <strong>die</strong> IT<br />
<strong>2.</strong>1 Tendenzen in der Entwicklung komplexer Produkte<br />
<strong>2.</strong>2 Anforderungen <strong>an</strong> <strong>die</strong> Informationstechnologie<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Entwicklungsaufwände in der Industrie<br />
Industrie<br />
Entwicklungszeit<br />
[Jahre]<br />
Entwicklungskapazität<br />
[PJ]<br />
Entwicklungsbudgets<br />
[Mill €]<br />
Automobil 2,5 – 5 1000 - 2000 500 – 2 000<br />
Eisenbahnen 2 - 3 50 – 400 20 - 160<br />
Zivil – Flugzeuge<br />
4 - 7 5000 - 10000 2 500 – 5 000<br />
Kraftwerke 3 – 5 500 - 1000 300 - 500<br />
Unterhaltungselektronik<br />
Automobilkomponenten<br />
0,5 - 1 10 – 100 5 - 50<br />
0,5 - 1 5 – 50 2,5 - 20<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Quelle: Mc Kinsey<br />
Wintersemester 2010/2011 2
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
<strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> den Produktentstehungsprozess -<br />
Veränderungen der Industrieprodukte (1)<br />
Merkmale gestern heute morgen<br />
Disziplinprägung<br />
mech<strong>an</strong>isch<br />
mechatronisch<br />
„intelligent“<br />
Vernetzungsgrad<br />
isolierte<br />
Produkte<br />
Produktlinien<br />
vernetzte, gebündelte<br />
Produkte<br />
Individualität<br />
individuell<br />
st<strong>an</strong>dardisiert<br />
konfigurierbar<br />
Materialität<br />
Sachgüter<br />
erweiterte Produkte<br />
(Sach- und Dienstleistungen)<br />
Leistungsbündel<br />
Lebenszyklus<br />
l<strong>an</strong>g<br />
mittel<br />
kurz<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach<br />
Quelle: Abramovici, ITM Bochum<br />
Wintersemester 2010/2011 3
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Veränderungen der Industrieprodukte (2)<br />
gestern heute morgen<br />
Mech<strong>an</strong>isch<br />
geprägte Produkte<br />
Überwiegend<br />
- Mech<strong>an</strong>ik-Komponenten<br />
Mechatronische<br />
Produkte<br />
- Mech<strong>an</strong>ik-<br />
- Elektrotechnik-/Elektronik-<br />
- Softwarekomponenten<br />
„Intelligente“<br />
Produkte<br />
Mechatronische<br />
Produkte mit<br />
Computer-<br />
“Intelligenz“, <strong>die</strong><br />
auch selbstständig<br />
agieren oder sich mit<br />
<strong>an</strong>deren Produkten<br />
vernetzen können<br />
ABS<br />
ESP<br />
Reifendrucksensor<br />
Regensensor<br />
Dämmerungssensor<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach<br />
Quelle: Abramovici, ITM Bochum<br />
Wintersemester 2010/2011 4
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Veränderungen der Industrieprodukte (3)<br />
gestern heute morgen<br />
Isoliert<br />
Isolierte Hauptprodukte<br />
Produktlinie<br />
Hauptprodukte + Zubehör<br />
Gebündelt<br />
Hauptprodukte +<br />
Zubehör +<br />
Verw<strong>an</strong>dte Produkte<br />
/<br />
Produkterweiterung<br />
en<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Quelle: Abramovici, ITM Bochum<br />
Wintersemester 2010/2011 5
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Veränderung der Industrieprodukte<br />
gestern heute morgen<br />
Sachgüter<br />
Erweiterte Produkte<br />
Hauptprodukt<br />
Sachleistung +<br />
optionale<br />
Dienstleistung<br />
Dienstleistungen<br />
• Kunden<strong>die</strong>nst<br />
• Gar<strong>an</strong>tien<br />
+<br />
• Schulungen<br />
• Bereitstellung<br />
• Fin<strong>an</strong>zierung<br />
Leistungsbündel<br />
Materielle Produkte als Dienstleistung<br />
(z.B. Betrieb) <strong>an</strong>geboten<br />
• Ferndiagnose<br />
• Ersatzteil<strong>die</strong>nst<br />
• Nutzungsüberwachung<br />
• Rücknahme/Entsorgung<br />
• Produkt Rückruf-M<strong>an</strong>agement<br />
• Produkt-Rückverfolgung<br />
• Montage-/Demontage-<br />
Unterstützung<br />
• Auswertung <strong>von</strong><br />
Nutzungsinformationen<br />
• Beratung<br />
• Weiterbildung / Training<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach<br />
Quelle: Abramovici, ITM Bochum<br />
Wintersemester 2010/2011 6
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
<strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> den<br />
Produktentstehungsprozess – Kostendruck<br />
100%<br />
Festgelegte Kosten<br />
75 %<br />
50%<br />
10 %<br />
Verursachte Kosten<br />
0%<br />
Produkt-<br />
entwicklung<br />
Arbeits-<br />
vorbereitung<br />
Einkauf<br />
Fertigung<br />
Vertrieb<br />
• Den frühen Phasen der Produktentstehung kommt ein Anteil <strong>von</strong> bis zu<br />
10% der Gesamtkosten des Produktes zu.<br />
• Dafür werden hier 75 bis 85% der Produktkosten festgelegt.<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach<br />
Quelle: Abramovici, ITM Bochum<br />
Wintersemester 2010/2011 7
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Unser Ausg<strong>an</strong>gspunkt:<br />
Trends in der Automobilindustrie<br />
Kapazitätsüberschüsse<br />
in reifen Märkten<br />
QUALITÄT<br />
Verlagerung<br />
<strong>von</strong> einem<br />
Verkäufer- zu<br />
einem Käufermarkt<br />
virtuelle<br />
Unternehmen<br />
zwischen OEM<br />
und Liefer<strong>an</strong>ten<br />
ZEIT<br />
Treiber<br />
des<br />
Unternehmenserfolgs<br />
KOSTEN<br />
Globalisierung<br />
<strong>von</strong> Entwicklung,<br />
Beschaffung<br />
und Herstellung<br />
Die Zukunft Ihrer Geschäftsprozesse:<br />
Beherrschung der Komplexität<br />
und Ermöglichung der Agilität<br />
bei Entwicklungs- und Lieferprozessen.<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 8
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Potenzielle Renditeverluste<br />
Profit<br />
6 month delay<br />
Time-to-market<br />
9% increased<br />
production costs<br />
50% increased<br />
development<br />
costs<br />
-3.5 %<br />
-22 %<br />
-33 %<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 9<br />
Quelle: McKinsey
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Technologien und Prozesse der digitalen Produktentstehung<br />
tragen maßgeblich zur Bewältigung der<br />
<strong>Herausforderungen</strong> in der Automobilindustrie bei<br />
"Markt in der Endphase"<br />
• Druck auf Margen<br />
• abnehmender Differenzierungsspielraum<br />
• ...<br />
• Komplexitätszunahme<br />
• Qualitätsausrichtung<br />
• Innovationsfokussierung<br />
• Prozess-/Kostendisziplin<br />
notwendig<br />
• Produktivitätsz<strong>an</strong>ge<br />
• "Silizium & Stahl": Zunahme E/E&SW-Anteil<br />
<strong>an</strong> Kosten (bis zu 40%) und <strong>an</strong> Innovationen<br />
(bis zu 80%)<br />
• Änderung der Wertschöpfungsstruktur<br />
DPC =<br />
Digital Product<br />
Creation<br />
WACHSTUM<br />
(90´er Jahre)<br />
KONSOLIDIERUNG<br />
(aktuell)<br />
„dritte Revolution<br />
in der Industrie“<br />
(bis 2015)<br />
DPC ermöglicht erst <strong>die</strong><br />
Exp<strong>an</strong>sion<br />
• Modelloffensive<br />
• weltweite Aufstellung<br />
• Liefer<strong>an</strong>tennetzwerk<br />
• E/E und SW finden ins<br />
Produkt<br />
• Digitalisierung der<br />
<strong>Produktentwicklung</strong><br />
DPC <strong>die</strong>nt der<br />
Optimierung<br />
• digitale Reifegradkontrolle und<br />
funktionsgetriebene Entwicklung<br />
(Digitale Prototypen)<br />
• Frontloading, reife Prozesse und<br />
prozessimm<strong>an</strong>ente Qualität<br />
DPC erfolgskritisch für <strong>die</strong><br />
"Revolution"<br />
• Integrierter Entwicklungsprozess<br />
(Mech<strong>an</strong>ik+E/E+SW)<br />
• Durchgängige Prozeßkette Mech, E/E&SW<br />
EntwicklungProduktionAfter sales<br />
• Wissensbasierte Entwicklung<br />
• Template-Konstruktion, Verblockung • Unternehmensübergreifende<br />
• integriertes Produktdaten<br />
Partnerintegration, Global Collaboration<br />
m<strong>an</strong>agement<br />
• Multidisziplinäre Optimierung<br />
• Digitale Fabrik<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 10
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
L<strong>an</strong>gfristigen <strong>Herausforderungen</strong> der<br />
Automobilindustrie bis zum Jahre 2015 mit Bezug<br />
zum „Digital Product Creation Process“<br />
1. „Produktivitätsz<strong>an</strong>ge“<br />
Mehr Produkt zum gleichen Preis<br />
• Kostendruck<br />
• Innovationsdruck trotz geringer<br />
Preiselastizität<br />
• stagnierende Märkte und Überkapazitäten<br />
Kernherausforderungen<br />
Partnerübergreifende<br />
Zusammenarbeit<br />
(intern und extern)<br />
<strong>2.</strong> "Silizium und Stahl"<br />
Veränderung der Produktstruktur<br />
Verlagerung der Innovations- und<br />
Wertschöpfungsschwerpunkte weg<br />
<strong>von</strong> den "klassischen OEM-Kernkompetenzen"<br />
3. "Dritte Revolution in der<br />
Automobilindustrie"<br />
Veränderung der Industriestruktur<br />
Verflachung der Wertschöpfungstiefe<br />
führt zu starken Systemzulieferern mit<br />
massivem Einfluss auf das Endprodukt ("Smart-Modell")<br />
Effiziente und frühzeitige<br />
Absicherung der Produktqualität in<br />
Entwicklung und Produktion<br />
"Digitalisierung der Fabrik" und<br />
Integration <strong>von</strong> Entwicklung,<br />
Produktion und Aftersales<br />
Beherrschung der "Mech<strong>an</strong>ik-E/E-<br />
SW"-Integration<br />
[Quelle: “Die smarte Revolution in der Automobilindustrie", McKinsey & Comp<strong>an</strong>y, 2004]<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 11
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Megatrend 1 - "Produktivitätsz<strong>an</strong>ge"<br />
[Quelle: Näher, Neubert, Antlitz, McKinsey & Comp<strong>an</strong>y, "Product Development in the Automotive Industry: Strategies to Circumvent the Complexity Challenge",<br />
31.01.2002]<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 12
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Megatrend 2 - "Silizium und Stahl"<br />
[Quelle: Dr. Lars Krause, McKinsey & Co, "Strategische Bedeutung des Digital Engineering am Beispiel der Automobilindustrie", Digital Engineering Forum, Bochum,<br />
18.11.2004 und HBS]<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 13
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Megatrend 3 - "Dritte Revolution in der<br />
Automobilindustrie"<br />
[Quelle: Näher, Neubert, Antlitz, McKinsey & Comp<strong>an</strong>y, "Product Development in the Automotive Industry: Strategies to Circumvent the Complexity Challenge",<br />
31.01.2002]<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 14
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Wege zum Erhalt der Spitzenposition<br />
Produktinnovationen<br />
Neue Produkteigenschaften<br />
sind einfach zu kopieren<br />
Prozessinnovationen<br />
Innovationen im Produktentstehungsprozess<br />
sind<br />
schwer zu kopieren<br />
Quelle: Sälzer<br />
Soziale Innovationen<br />
Innovationen im Unternehmensund<br />
Kooperationskulturen<br />
dauern sehr l<strong>an</strong>ge und sind<br />
nicht kopierbar<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 15
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Die drei Unternehmensprozesse<br />
Produktdefinition<br />
(Engineering)<br />
Produkterstellung<br />
Ressourcen<br />
Business Community<br />
(Customer <strong>an</strong>d Supplier)<br />
Quelle: Eigner/Stelzer<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 16
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Der Engineering Prozess<br />
S/N<br />
TCI<br />
S/N S/N<br />
TCI S/NS/N S/N<br />
TCITCI TCI TCI<br />
Maximum<br />
Actual<br />
5000 hrs 4512 4805 Etc... Etc.. hrs<br />
MRO Pl<strong>an</strong>ung<br />
Produkt Mgt.<br />
Digital Master<br />
Techn. Dokumentation<br />
Produkt Simulation<br />
SCM Pl<strong>an</strong>ung<br />
Produkt Design<br />
Produkt Entwicklung<br />
Prozess Engineering<br />
Quelle: Eigner/Stelzer<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 17
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
<strong>Produktentwicklung</strong>szeiten<br />
Zeit<br />
0 1 2 3<br />
E-Technik M-Bau WKZ-MB Automotive<br />
vor 5 Jahren<br />
heute<br />
in 5 Jahren<br />
Quelle: Warschat<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 18
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Veränderung des Arbeitsprofils eines Ingenieurs<br />
100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
1980 1985 1990 1995<br />
Sonstige<br />
Kommunikation<br />
Dokumentation<br />
Information<br />
Konstruktion<br />
Quelle: Knoche<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 19
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Einführung und Motivation<br />
Ausg<strong>an</strong>gssituation<br />
• kürzer werdende Produktlebenszyklen<br />
• immer mehr Vari<strong>an</strong>ten<br />
• steigende Produktkomplexität<br />
• auf höchstem Niveau stehende Qualität<br />
• zunehmender Kostendruck<br />
„Neue“ Technologien im CAx-Umfeld<br />
• Parametrik<br />
• Feature-und Template Technologie<br />
• Multi-Model-Links<br />
• Wissens- und Erfahrungsverarbeitung<br />
• Design im Kontext durch Skelettmodelle<br />
Zw<strong>an</strong>g zu<br />
• verkürzten Entwicklungszeiten<br />
• Reduktion der Entwicklungs- und<br />
Herstellkosten<br />
• verteilter Entwicklung und Produktion<br />
• nahtloser Einbeziehung externer Partner<br />
Einführung<br />
• moderner CAx-Systeme<br />
• neuer Methoden, <strong>die</strong> durchgängige<br />
Prozessketten unterstützen<br />
• verstärkter Einsatz wissensbasierter<br />
Systeme<br />
Neue Wege im IT-basierten<br />
Produktenstehungsprozess<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 20
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Komplexität <strong>von</strong> Produkten<br />
The Complex DaimlerChrysler R<strong>an</strong>ge<br />
Globale Markt<strong>an</strong>forderungen<br />
<strong>an</strong><br />
individuelle Fahrzeuge<br />
-----------------------------<br />
Jedes Fahrzeug ist<br />
nahezu einzigartig,<br />
Wiederholungsrate<br />
ca. 1,4 Fahrz./Jahr<br />
Hohe Vari<strong>an</strong>z in sehr<br />
komplexen Produkten<br />
-----------------------------<br />
10 27 technisch mögliche<br />
Fahrzeugvari<strong>an</strong>ten<br />
eines Fahrzeugmodells<br />
Komplexe Vari<strong>an</strong>z der<br />
Prozesse in internationalen<br />
Netzwerken<br />
-----------------------------<br />
bis zu 4 internen und 7<br />
externen Stufen in der<br />
Lieferkette<br />
Kontinuierliches<br />
Ch<strong>an</strong>gem<strong>an</strong>agement<br />
des Produkts und der<br />
Prozesse zur Erfüllung<br />
der Markt<strong>an</strong>forderungen<br />
--------------------------<br />
Reduktion der<br />
Lebenszykluszeit <strong>von</strong> 10<br />
auf 6 Jahre<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 21
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Einfluss auf <strong>die</strong> Komplexität<br />
<strong>von</strong> Produkten und Prozessen<br />
1983 Kompaktklasse<br />
1 Karosserievari<strong>an</strong>te<br />
4 Motoren<br />
1 Produktionsst<strong>an</strong>dort<br />
1993 C-Klasse (202)<br />
4 Karosserievari<strong>an</strong>te<br />
7 Motoren<br />
4 Design lines<br />
2 Produktionsst<strong>an</strong>dorte<br />
Marktbedingungen <strong>von</strong> DaimlerChrysler:<br />
• Internationaler OEM <strong>von</strong> Premiumprodukten<br />
• strategisches Ziel: Innovationsführerschaft<br />
• Kurze Produktlebenszyklen<br />
• Dynamische Markt<strong>an</strong>forderungen<br />
2000 C-Klasse (203)<br />
5 Karosserievari<strong>an</strong>te<br />
7 Motoren<br />
3 Design lines<br />
4 Produktionsst<strong>an</strong>dorte<br />
Einfluss auf das Produkt:<br />
Einfluss auf <strong>die</strong> Prozesse:<br />
• Zunahme der Vari<strong>an</strong>ten: Karosserie,<br />
• Reduktion “time to market”, Produkt-<br />
Motoren und Sonderausstattungen.<br />
entwicklung und Produktions<strong>an</strong>lauf.<br />
• Steigerung der Produktqualität.<br />
• Kontinuierliches Ch<strong>an</strong>gem<strong>an</strong>agement.<br />
• Reduktion der Zielkosten.<br />
• Flexible Produktion, hohe Perform<strong>an</strong>ce.<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 22
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Komplexität im Detail: Mercedes C-Klasse<br />
2000 C-Klasse (203)<br />
5 Aufbauvari<strong>an</strong>ten<br />
7 Motoren<br />
3 Ausstattungslinien<br />
4 Produktionsstätten<br />
Produkt:*<br />
• 80 Sonderausstattungen<br />
• 10 27 27 technisch mögliche<br />
Fahrzeugvari<strong>an</strong>ten<br />
• Wiederholrate identischer Fahrzeuge: 1,4 p.a.<br />
• 20 000 Zukaufteile,12 000 selbst hergestellte<br />
Teile<br />
• 75% der Teile sind für Sonderausstattungen<br />
• Einkaufsvolumen ca. 3 Mrd. Euro p.a.<br />
• ~ 25 000 veränderte oder<br />
ausgetauschte Teile p.a.<br />
• Anzahl der Ersatzteile ca. 6 mal mehr als<br />
Teile bei Produktionsbeginn bek<strong>an</strong>nt<br />
Firmeninterne Prozesse:<br />
• Produktentstehung (MDS): 3X Monate<br />
• Anlaufzeit: 3-4 Monate<br />
• Produktionsnetzwerk: 4 Fabriken<br />
• Max. 4 stufige interne Liefer<strong>an</strong>tenkette<br />
• > 400 IT IT Systeme im<br />
Produktentstehungsprozess, > 200 im<br />
Kundenauftragsprozess<br />
• Produktion in in 2001: 506 500 Fahrzeuge<br />
• Interner Wertschöpfungs<strong>an</strong>teil ca. 40%<br />
Firmenübergreifende Prozesse:<br />
• ~ 180 Engineering Partner<br />
• 560 Liefer<strong>an</strong>ten, 100 für Baugruppen und<br />
Systeme, 460 für Teile<br />
• Max. 7 stufige Liefer<strong>an</strong>tenkette<br />
• 3880 Vertriebsstellen in in 24 Kernmärkten<br />
• In In Deutschl<strong>an</strong>d :: 1206 Vertriebsstellen<br />
• Externer Wertschöpfungs<strong>an</strong>teil 60 %<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 23
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Anstieg der Produktkomplexität durch Elektronik<br />
100%<br />
80%<br />
„....within three years there<br />
will be telematics devices in<br />
two out of three new<br />
vehicles, compared with only<br />
one out of twenty in 2000.“<br />
(The Economist, 2004,<br />
September 4 th )<br />
60%<br />
40%<br />
20%<br />
0%<br />
1970 1980 1990 2000<br />
Mech<strong>an</strong>ic<br />
Electronic<br />
Software<br />
„Mechatronics is inside the<br />
Top Ten of the Emerging<br />
Technologies that will<br />
ch<strong>an</strong>ge the world“<br />
(MIT Technology Review<br />
2003)<br />
Quelle: Eigner 2005<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 24
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Komplexität in der mechatronischen Prozessintegration<br />
Teileübergreifend<br />
Teileübergreifend<br />
Teileübergreifend<br />
Mech<strong>an</strong>ik<br />
Funktionsgruppe 1<br />
Funktionsgruppe 2<br />
Elektrik<br />
Elektronik<br />
System 1<br />
System 2<br />
Software<br />
Modul 1<br />
Modul 2<br />
Zwischen den Prozessen<br />
Anforderungen /Konzept<br />
Spezifikation<br />
Modellierung<br />
Simulation<br />
Prüfung<br />
Herstellung<br />
Anforderungen /Konzept<br />
Spezifikation<br />
Modellierung<br />
Simulation<br />
Prüfung<br />
Herstellung<br />
Prozesskette<br />
Prozesskette<br />
Anforderungen /Konzept<br />
Spezifikation<br />
Modellierung<br />
Simulation<br />
Prüfung<br />
Herstellung<br />
Prozesskette<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 25
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Komplexitätshierarchie im IT basierten<br />
<strong>Produktentwicklung</strong>sprozess<br />
Kooperation, Arbeitskultur<br />
Wissen<br />
relev<strong>an</strong>te Prozesse<br />
®<br />
. . .<br />
IT-Systeme<br />
Produkt-, Prozess-, Ressourcendaten<br />
Daten<br />
Anforderungen<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 26
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Aufgabenkomplexität<br />
Anforderungen <strong>an</strong> Unternehmen<br />
Product<br />
Reliability/<br />
Quality M<strong>an</strong>agement<br />
Globalization<br />
New Role<br />
of Suppliers<br />
Product<br />
Complexity<br />
Time to<br />
Market<br />
Design<br />
For X<br />
Total Cost<br />
of Ownership<br />
Environmental<br />
Policies<br />
Quelle: Eigner 2005<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 27
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Entwicklung der Technologien im CAx-Umfeld<br />
Wissens- und<br />
Erfahrungsverarbeitung<br />
- web-basierte Informationsportale<br />
- Zugriff auf Erfahrungen<br />
NC Programmierung<br />
2D-CAD<br />
"elektronische<br />
Zeichenbretter"<br />
Persönliche<br />
Datenhaltung<br />
3D-CAD<br />
- Abbildung der realen<br />
3D-Gestalt<br />
- Beschränkung auf Geometrieverarbeitung<br />
- Parametrik<br />
Abteilungs-<br />
Datenhaltung<br />
Feature-Technologie<br />
- Abbildung <strong>von</strong> Geometrie und nichtgeometrischen<br />
Informationen<br />
- Unterstützung der Engineering<br />
Prozesskette<br />
WEB <strong>2.</strong>0<br />
goes<br />
Engineering<br />
Weltweite verteilte,<br />
unternehmensübergreifende<br />
Datenhaltung<br />
Unternehmensweites<br />
Produktdatenm<strong>an</strong>agement<br />
1970 1980 1990 2000<br />
2010<br />
gestern<br />
heute<br />
morgen<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 28
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Informationstechnologien zur Unterstützung des <strong>Produktentwicklung</strong>sprozesses<br />
Zielszenario<br />
Die vollständigen<br />
Informationen sind<br />
über den gesamten<br />
Produktlebenszyklus<br />
vorh<strong>an</strong>den<br />
Das Produkt ist<br />
vollständig und<br />
konsistent in einem<br />
globalen Netzwerk<br />
verschiedener<br />
Systeme<br />
Ergebnisse realer<br />
beschrieben<br />
Tests und Gebrauchserfahrungen<br />
sind Teil<br />
der digitalen<br />
Beschreibung<br />
Der gesamte<br />
Jedes<br />
Produktentstehungs-<br />
einzeln<br />
konfigurierbare<br />
prozess wird<br />
Produkt<br />
ist<br />
international<br />
darstellbar und<br />
simulierbar<br />
bearbeitet<br />
Der gesamte<br />
Prozess wird in<br />
einem Netzwerk<br />
mit Liefer<strong>an</strong>ten und<br />
Partnern<br />
abgewickelt<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach<br />
Wintersemester 2010/2011 29
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 1 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - Tendenzen<br />
Informationstechnologien zur Unterstützung des <strong>Produktentwicklung</strong>sprozesses<br />
Zusammenarbeit vom Produkthersteller mit seinen<br />
Zulieferern<br />
Der Globalisierungsprozess<br />
auf dem Zulieferermarkt<br />
verläuft schneller als bei den<br />
Herstellern komplexer Güter.<br />
Die Zulieferer entwickeln<br />
sich <strong>von</strong> Komponentenherstellern<br />
zu<br />
Systemliefer<strong>an</strong>ten.<br />
Zur Nutzung <strong>von</strong><br />
Skaleneffekten werden<br />
gleiche Komponenten in<br />
unterschiedliche Produkte<br />
verschiedener Hersteller<br />
eingebaut.<br />
Der Entwicklungsprozess<br />
mit Zulieferern<br />
muss genauso gut<br />
funktionieren wie intern<br />
beim Hersteller.<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 30
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 2 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - IT-Anforderungen<br />
Informationstechnologien zur Unterstützung des <strong>Produktentwicklung</strong>sprozesses<br />
Anforderungen <strong>an</strong> <strong>die</strong> IT Systeme<br />
Eine<br />
• gemeinsame<br />
• einfach be<strong>die</strong>nbare<br />
• intuitive<br />
• kontextsensitive<br />
Benutzeroberfläche<br />
• Hohe Verarbeitungsleistung<br />
• Hohe Systemstabilität<br />
• Hohe<br />
Datensicherheit<br />
• System unabhängige<br />
und redund<strong>an</strong>zfreie<br />
Datenverfügbarkeit<br />
Flexible Kommunikation<br />
• zwischen allen Partnern<br />
• zu jeder Zeit<br />
• <strong>an</strong> jedem Ort<br />
• Assoziativität<br />
<strong>von</strong> Dateninhalten<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 31
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> 2 <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> - IT-Anforderungen<br />
Anforderungen <strong>an</strong> den effizienten Einsatz <strong>von</strong><br />
Simulationswerkzeugen<br />
• Prozessbeschleunigung<br />
durch Simulation des<br />
gesamten Lebenszyklus<br />
Dauer eines künftigen Produktlebenszyklus<br />
Marketing<br />
Konzept<br />
Simulation in den frühen<br />
Phasen reduzieren<br />
Entwicklungsschleifen<br />
und Prozesslaufzeit<br />
Entwicklg.<br />
Produktion Vertrieb //<br />
Service<br />
Marketing<br />
Konzept<br />
Entwicklung<br />
Produktion Vertrieb /<br />
Service<br />
Dauer eines heutigen Produktlebenszyklus<br />
Quelle: S. Hampel / Automobile Fahrzeugkonzepte<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 32
Informationstechnik und Wissensverarbeitung<br />
in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> <strong>Herausforderungen</strong> in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
und deren Anforderungen <strong>an</strong> <strong>die</strong> IT<br />
<strong>2.</strong>1 Tendenzen in der Entwicklung komplexer Produkte<br />
<strong>2.</strong>2 Anforderungen <strong>an</strong> <strong>die</strong> Informationstechnologie<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der <strong>Produktentwicklung</strong><br />
<strong>2.</strong> <strong>Herausforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>die</strong> <strong>Produktentwicklung</strong> -<br />
Lernzielkontrolle<br />
Lernziel: Die Stu<strong>die</strong>renden kennen <strong>die</strong> <strong>Herausforderungen</strong> der<br />
modernen <strong>Produktentwicklung</strong> und deren Anforderungen <strong>an</strong> <strong>die</strong><br />
Informationstechnologie<br />
Kontrollfragen:<br />
• Was sind <strong>die</strong> l<strong>an</strong>gfristigen <strong>Herausforderungen</strong> in der<br />
Automobilindustrie?<br />
• Beschreiben sie <strong>die</strong> Komplexität in der mechatr. Prozessintegration<br />
• Beschreiben sie <strong>die</strong> Komplexitätshierarchie im IT-basierten PEP<br />
• Beschreiben sie <strong>die</strong> Aufgabenkomplexität <strong>von</strong> Unternehmen<br />
• Beschreiben sie das Zielszenario zur IT-Unterstützung des PEP<br />
• Welche Anforderungen werden <strong>an</strong> IT-Systeme gestellt?<br />
Prof. <strong>Alfred</strong> Katzenbach Wintersemester 2010/2011 34
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