In der Industrie bezieht sich das Produktlebenszyklus-Management bzw. Product Lifecycle Management (PLM) auf den Prozess der Verwaltung des gesamten Lebenszyklus eines Produkts – von der Idee über die Entwicklung, das Design und die Herstellung bis hin zur Wartung und Entsorgung. PLM integriert Menschen, Daten, Prozesse und Geschäftssysteme und bietet Unternehmen eine zentrale Informationsbasis für Produkte. Das Konzept beruht auf abgestimmten Methoden, Prozessen und Organisationsstrukturen und bedient sich üblicherweise IT-Systemen für die Erzeugung und Verwaltung der Daten.
Was bedeutet Produktlebenszyklus-Management für die Industrie?
PLM-Systeme helfen Organisationen, mit der zunehmenden Komplexität und den technischen Herausforderungen bei der Entwicklung neuer Produkte für globale Märkte umzugehen. Product Lifecycle Management beschreibt den technischen Aspekt eines Produkts, während das produktbezogene Lebenszyklus-Management die kommerzielle Verwaltung des Lebens eines Produkts in Bezug auf Kosten und Verkaufsmaßnahmen umfasst.
PLM gilt als einer der vier Grundpfeiler der Informationstechnologie-Struktur eines Herstellungsunternehmens, neben CRM (Customer Relationship Management), SCM (Supply Chain Management) und ERP (Enterprise Resource Planning). Darüber hinaus ist Digital Mock-Up (DMU) ebenfalls ein wichtiger Aspekt.
Das Produktlebenszyklus-Management umfasst fünf Hauptbereiche:
- Systems Engineering (SE): Fokussiert auf die Erfüllung aller Anforderungen, hauptsächlich der Kundenbedürfnisse, und die Koordination des Systemdesignprozesses durch Einbeziehung aller relevanten Disziplinen.
- Product and Portfolio Management (PPM): Verwaltung der Ressourcenzuweisung, Verfolgung des Fortschritts und Planung neuer Produktentwicklungsprojekte.
- Produktdesign (CAx): Prozess der Erstellung eines neuen Produkts, das von einem Unternehmen an seine Kunden verkauft wird.
- Manufacturing Process Management (MPM): Sammlung von Technologien und Methoden zur Definition der Herstellungsprozesse.
- Product Data Management (PDM): Erfassung und Pflege von Informationen über Produkte und Dienstleistungen während ihrer Entwicklung und Nutzungsdauer.
Technologien und Phasen des Produktlebenszyklus
Viele Software-Lösungen wurden entwickelt, um die verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus zu organisieren und zu integrieren. PLM sollte nicht als einzelnes Software-Produkt betrachtet werden, sondern als Sammlung von Tools und Arbeitsmethoden, die zusammen integriert sind, um entweder einzelne Phasen des Lebenszyklus zu adressieren, verschiedene Aufgaben zu verbinden oder den gesamten Prozess zu verwalten.
Die Phasen des Produktlebenszyklus im PLM umfassen:
- Konzeption
- Spezifikation
- Konzeptdesign
- Design
- Detailliertes Design
- Validierung und Analyse (Simulation)
- Werkzeugdesign
- Realisierung
- Produktionsplanung
- Herstellung
- Montage
- Testen (Qualitätskontrolle)
- Service
- Verkauf und Lieferung
- Nutzung
- Wartung und Unterstützung
- Entsorgung
Die Realität ist jedoch komplexer, da Aktivitäten und Abteilungen nicht isoliert arbeiten können und Design ein iterativer Prozess ist, der häufig aufgrund von Produktionsbeschränkungen oder widersprüchlichen Anforderungen geändert werden muss.
Nutzenpotentiale des Produktlebenszyklus-Managements
Die dokumentierten Vorteile des Produktlebenszyklus-Managements umfassen:
- Reduzierte Markteinführungszeit
- Erhöhung der Umsätze zum vollen Preis
- Verbesserte Produktqualität und Zuverlässigkeit
- Reduzierte Prototyping-Kosten
- Genauere und schnellere Angebotsanfragen
- Möglichkeit, schnell potentielle Verkaufschancen und Umsatzbeiträge zu identifizieren
- Einsparungen durch die Wiederverwendung von Originaldaten
- Rahmenwerk für Produktoptimierung
- Schonung der Ressourcen
- Einsparungen durch vollständige Integration der technischen Workflows
- Dokumentation zur Einhaltung von Vorschriften
- Möglichkeit, Vertragsherstellern Zugang zu einer zentralen Produktdatenbank zu gewähren
- Verwaltung saisonaler Schwankungen
- Verbesserte Prognosen zur Reduzierung der Materialkosten
- Maximierung der Zusammenarbeit in der Lieferkette
Die Nutzenpotentiale sind schwer zu quantifizieren, da sie sich aus direkten und indirekten Effekten zusammensetzen. Dennoch belegen einschlägige Studien eine enge Wechselwirkung zwischen PLM-Reifegrad und wirtschaftlichem Unternehmenserfolg.
Geschichte des Produktlebenszyklus-Managements
Die Inspiration für das Produktlebenszyklus-Management kam von der American Motors Corporation (AMC). 1985 suchte die AMC nach Möglichkeiten, den Produktentwicklungsprozess zu beschleunigen, um besser mit größeren Wettbewerbern konkurrieren zu können. François Castaing, Vizepräsident für Produktentwicklung bei AMC, konzentrierte die Forschungs- und Entwicklungsbemühungen des Unternehmens darauf, den Produktlebenszyklus seiner Flaggschiffprodukte, insbesondere der Jeeps, zu verlängern. Dies war notwendig, da AMC nicht über die Budgets von General Motors, Ford und ausländischen Konkurrenten verfügte.
Die AMC führte den kompakten Jeep Cherokee ein, der den modernen SUV-Markt begründete, und begann mit der Entwicklung eines neuen Modells, dem Jeep Grand Cherokee. Der erste Schritt in Richtung schnellerer Produktentwicklung war die Einführung von CAD-Software, die die Produktivität der Ingenieur:innen merklich erhöhte. Der zweite Schritt war ein neues Kommunikationssystem, mit dem geometrische Konflikte schneller gelöst und teure Änderungen im Design reduziert wurden, da alle Zeichnungen und Dokumente in einer zentralen Datenbank gespeichert waren. Die Produktdatenverwaltung war so effektiv, dass das System nach der Übernahme von AMC durch Chrysler im gesamten Unternehmen ausgeweitet wurde. Chrysler konnte dadurch zu einem der kostengünstigsten Produzenten der Automobilindustrie werden.
Herausforderungen und Zukunft des Produktlebenszyklus-Managements
Die größte Schwierigkeit besteht in der Integration der verschiedenen Disziplinen innerhalb des PLM. Der stetig wachsende Anteil an Software in den heutigen Produkten und die Voraussetzung, multidisziplinäre Systeme in ihrer gesamten Funktion zu entwickeln, zu simulieren (digitales Prototyping), zu validieren und zu fertigen, stellt fast alle Branchen vor die Herausforderung, neben dem Management der mechanischen, elektronischen und elektrotechnischen Komponenten auch das Management der Software-Steuerungen und generell der eingebetteten Software zu integrieren.
Eine weitere Herausforderung ergibt sich aus der Ausdehnung der Digitalisierung auf die gesamte Wertschöpfungskette. Die bisher übliche Trennung in die Anwendungsbereiche PLM (Produktentwicklung bis zur Produktionsfreigabe), digitale Fabrik (Fertigungsplanung und Simulation der Produktion), MES (Manufacturing Execution Systems zur Steuerung und Überwachung von Fertigungsanlagen und -maschinen) und ERP (Enterprise-Resource-Planning zur Steuerung der Produktionsaufträge und -mittel) verhindert die effiziente Nutzung der Digitalisierung im Sinne einer höheren Produktivität. Hier sind alle Hersteller gefordert, durch die Öffnung der bislang meist monolithischen Systeme eine weitergehende Integration zu ermöglichen.
Wie DMU das Produktlebenszyklus-Management bereichert
Mit dem modularen Software-Baukasten VT-DMU bringen wir echtes Digital Mock-Up in den Produktlebenszyklus. DMU ist ab dem ersten 3D-Modell notwendig, um Qualität, Vollständigkeit, Transparenz, Fehlerfreiheit sicherzustellen. Das ermöglicht unter anderem die Simulation der 3D-Modelle und die Darstellung ganzer 3D-Prozesse in den verschiedenen PLM-Stufen eines Produkts. Zu den weiteren Vorteilen zählen:
- VT-DMU schafft Transparenz in den 3D-Daten, unabhängig von der Menge und Größe
- VT-DMU zeigt auf, wie es den 3D-Daten geht, d.h. in welchem Zustand sie sich befinden und wie sie optimiert werden können
- Mit VT-DMU steigern Sie messbar den Reifegrad der virtuellen 3D-Daten und in der digitalen Produktentwicklung
- Mit VT-DMU erhöhen Sie in kürzerer Zeit und schneller die Qualität Ihrer digitalen Produkte
Zusammengefasst tragen die Funktionen von VT-DMU wie der geometrische Vergleich, die Kollisions- und Abstandsberechnung oder die automatische Bilderzeugung entscheidend dazu bei, die digitalen Produkte während des gesamten Entwicklungsprozesses – von der frühen Phase bis zur Systemintegration – zuverlässig abzusichern
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