Concurrent Engineering zur Verkürzung der Entwicklungszeit

Zu den durch Concurrent Engineering erzielten Vorteilen zählen kürzere Lieferzeiten, Kostensenkungen und Qualitätsverbesserungen.
Durch parallele Arbeitsabläufe in Konstruktion und Produktion können Entwicklungszeiten reduziert und Änderungen schneller umgesetzt werden. Dadurch wird nicht nur die Entwicklungsdauer reduziert, sondern auch der Korrekturaufwand in späteren Phasen minimiert. Infolgedessen kann die Produktdurchlaufzeit verkürzt werden, was eine schnellstmögliche Markteinführung ermöglicht. Darüber hinaus werden durch die frühzeitige Vermeidung unnötiger Konstruktionsänderungen Nacharbeiten reduziert, was zu einer effizienteren Produktentwicklung führt. Die kontinuierliche Abstimmung zwischen Konstruktion und Fertigung über den gesamten Entwicklungsprozess hinweg trägt zu einer höheren Produktqualität bei.

Eine schnellere Markteinführung schafft die Voraussetzungen für eine flexible Produktion und eine zeitnahe Umsetzung kundenspezifischer Anforderungen. Mit dem herkömmlichen „Wasserfallmodell", das durch lange Entwicklungszeiten gekennzeichnet ist, ist dies nur schwer zu realisieren.

Obwohl Concurrent Engineering zahlreiche Vorteile bietet, bringt es auch Herausforderungen mit sich, wobei die Kommunikation die größte darstellt. Eine abteilungsübergreifende Zusammenarbeit ist entscheidend, da die Entwicklung unabhängig von vor- oder nachgelagerten Prozessen voranschreitet. Unzureichende Kommunikationssysteme für den Informationsaustausch verhindern nicht nur die Realisierung von Vorteilen wie kürzeren Lieferzeiten, Kostensenkungen und Qualitätsverbesserungen, sondern können zudem zu Verwirrung im gesamten Entwicklungsprozess führen.

In der Fertigung sind Aufgaben häufig stark personenabhängig, was zusätzliche Herausforderungen mit sich bringt. Um dem zu begegnen, ist die Festlegung klarer Regeln sowie die Integration von IT-Tools wie CAD, CAM, PDM und PLM von zentraler Bedeutung. Diese Werkzeuge unterstützen den Informationsaustausch und die Kommunikation, erfordern jedoch eine effektive Implementierung.

• CAD (Computer Aided Design)
  CAD bezeichnet die rechnergestützte Konstruktion. Der Begriff wird auch als Sammelbezeichnung für Werkzeuge verwendet, mit denen Konstruktion und Zeichnungserstellung am Computer durchgeführt werden.
  CAD wird grundsätzlich in „2D-CAD“, das zweidimensionale Zeichnungen erstellt, und „3D-CAD“, das dreidimensionale Modelle zur Visualisierung komplexer Geometrien erzeugt, unterteilt. Gegenüber herkömmlichen Papierzeichnungen bieten CAD-Daten mehr Flexibilität bei der Verwaltung, Weitergabe und Anpassung von Konstruktionsinformationen. Im Concurrent Engineering ist die Digitalisierung mittels CAD-Daten eine unerlässliche Voraussetzung für den Datenaustausch zwischen Abteilungen.
• CAM (Computer Aided Manufacturing)
  CAM bezeichnet die rechnergestützte Fertigung. Wie CAD wird auch dieser Begriff als Sammelbezeichnung für Werkzeuge verwendet, die Fertigungsprozesse computerunterstützt durchführen.
  Konkret handelt es sich um ein Werkzeug, das bei der Herstellung oder Bearbeitung von Produkten bzw. Bauteilen auf Grundlage der mit CAD erstellten Zeichnungen die für die Werkzeugmaschinenbearbeitung erforderlichen NC-Programme (Numerical Control) erzeugt. Systeme, die CAD-Konstruktionsdaten für die Fertigung mit CAM nutzen, werden als CAD/CAM-Systeme bezeichnet und sind heute weit verbreitet.
• CAE (Computer Aided Engineering)
  CAE bezeichnet die Durchführung von Simulationen und Analysen wie Strukturanalysen, Mechanikanalysen sowie thermo-fluiddynamischen Analysen am Computer. Der Begriff CAE wird auch als Sammelbezeichnung für die Software verwendet, die diese Analysen durchführt.
  Konkret werden auf Basis der mit CAD erstellten Daten physikalische Phänomene, die nicht direkt sichtbar sind – wie Spannungen, Temperaturen, elektromagnetische Wellen oder Schwingungen – simuliert und visualisiert. Auf dieser Grundlage werden Leistungsfähigkeit und Sicherheit von Produkten bewertet. Der Vorteil von CAE besteht darin, dass Bewertungen ohne physische Prototypen am Computer durchgeführt werden können, wodurch Zeit und Kosten eingespart und gleichzeitig Daten für die Kommunikation bereitgestellt werden. Dennoch bleibt die Erstellung von Prototypen weiterhin erforderlich und sollte nicht ausschließlich durch CAE ersetzt werden.

Treten in der Fertigungsphase Fehler auf, kommt es zu Rückschlägen wie Spezifikationsänderungen und Werkzeuganpassungen, die mit erheblichem Kosten- und Arbeitsaufwand verbunden sind. Darüber hinaus können Spezifikationsänderungen oder Werkzeugmodifikationen zu einer Verlängerung der Liefertermine führen und dadurch die Markteinführung verzögern.
Beispielsweise kann die Einführung eines Entwicklungsprozesses, der CAE integriert, um Tests im Vorfeld wiederholt durchzuführen, oder der Einsatz eines 3D-Druckers zur Erstellung von Prototypen bereits in einem frühen Stadium wirksame Maßnahmen darstellen.

Ein zentrales Merkmal des 3D-Scanners der Modellreihe VL ist das Place & Click-Prinzip. Das Bauteil wird auf den Messtisch gelegt und in wenigen Augenblicken entsteht ein 360°-Scan in 3D. Produkte werden schnell und präzise erfasst, wodurch die Erstellung von CAD-Daten vereinfacht wird. Dies ermöglicht effiziente Messprozesse und eine sofortige Digitalisierung und bietet damit erhebliche Vorteile im Reverse Engineering. Das herkömmliche Verfahren sah es vor, das Produkt irreversibel zu zerstören und jedes einzelne Bauelement einzeln zu messen, um eine anschließende Zeichnung erstellen zu können. Mit der Modellreihe VL kann dieser Arbeitsaufwand erheblich reduziert werden. Reverse Engineering wird dadurch deutlich zugänglicher und trägt effektiv zu einer signifikanten Verkürzung der Entwicklungsdurchlaufzeit bei.

Der 3D-Scanner der Modellreihe VL von KEYENCE scannt Prototypen oder Bauteile in 3D und gibt STL-Daten aus, die für den 3D-Druck optimiert sind. Diese Daten können in einen 3D-Drucker importiert und zur Modellerstellung verwendet werden. Darüber hinaus kann die Geometrie im Anschluss angepasst werden, was zu Prozessverbesserungen führt. Im Concurrent Engineering ist die frühzeitige Überprüfung in der Konstruktionsphase von großer Bedeutung. Hierfür ist die Erstellung von Prototypen erforderlich. Durch den Einsatz der Modellreihe VL in Kombination mit einem 3D-Drucker können jedoch Zeit und Kosten für das Prototyping erheblich reduziert werden. Dies führt letztlich zu einer Verkürzung der Entwicklungsdurchlaufzeit.

Durch den 3D-Scanner der Modellreihe VL von KEYENCE können Prototypen usw. einfach in CAD-Daten konvertiert werden. Diese Daten können auch für CAE-Analysen verwendet werden, wodurch Verifizierungen vereinfacht und Fehler im Voraus verhindert werden können. Durch das Überlagern der gescannten Daten mit Referenzdaten lässt sich visualisieren, ob das Produkt innerhalb der Toleranz liegt. Nach einer ausreichenden Bewertung kann in den Produktionsprozess übergegangen werden, was dazu beiträgt, Rückschläge zu vermeiden. Darüber hinaus ermöglicht die Unternehmenslizenz den Datenaustausch zwischen Entwicklung, Konstruktion, Qualitätssicherung und Fertigung unter Verwendung derselben Software. Dadurch wird der Informationsaustausch erleichtert, was die Umsetzung von Concurrent Engineering unterstützt. Das Teilen von Prototypendaten in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase mit den Verantwortlichen der Fertigung sowie das frühzeitige Einholen von Feedback und die Durchführung von Korrekturen können Rückschläge wie Änderungen in späteren Prozessen verhindern.
Erfahren Sie, wie der 3D-Scanner der Modellreihe VL die Qualitätssicherung in unterschiedlichen Branchen unterstützen und Messprozesse effizienter gestalten kann.