Musterteile in der Produkt-Entstehung
Produktentwicklung am Beispiel Automotive (stark vereinfacht)
Die Vorgehensweise in der Serien-Entwicklung von komplexen Produkten ist oftmals ähnlich. Am Anfang steht eine Konzeptphase, am Ende der Serienanlauf gefolgt vom Produktionsstart. Die mittlere Entwicklungsphase verläuft wiederum in Schritten, in denen die Qualität der Komponenten reift bis zur sogenannten Serienreife. Entwickler konstruieren in dieser Phase, sie testen, konstruieren weiter und testen erneut, bis das Ergebnis für die Serie taugt. Bei einfachen Produkten geht das schneller, bei sehr komplexen Produkten mit neuen Funktionen dauert es länger. Grundlegend neue Technologien werden gern in Vorentwicklungen bearbeitet, bevor sie für eine Serie konkret eingeplant werden.
Im Beispiel Automobil geht es dabei um Serienstückzahlen von einigen hunderttausend pro Jahr. Die Entwicklung und Produktion eines neuen Fahrzeugtyps erfordert Milliarden-Investitionen, darum verlangen die Hersteller abgesicherte Prozesse. Für Lieferanten verläuft die Entwicklung etwa über 2 bis 3 Jahre. Sie fügen sich in die Prozesse der Hersteller ein.
Beispiel eines Projektablaufs mit Musterphasen (vereinfacht)
Im professionellen Entwicklungsprozess laufen viele Aktivitäten zeitlich parallel. Tests von Musterteilen der jeweiligen Entwicklungsstände sichern die einzelnen Schritte ab. Frühe Testergebnisse mit A- und B-Mustern nehmen Einfluss auf nachfolgende Entwicklungsschritte. Der Entwicklungsreifegrad steigt mit jedem neuen Musterstand – sollte zumindest.
Beispiel einer Lieferantenkette in der Automobilindustrie
Das Beispiel bezieht sich auf Serienprodukte mit komplexen Kunststoffteilen. Es könnte sich dabei um ein Bediengerät mit Schaltern oder um ein zentrales Steuergerät mit zahlreichen Steckeranschlüssen. Oder eine andere komplexe Baugruppe, die ein spezialisierter Komponentenhersteller entwickelt und für die Serie produziert.
Aktivitäten der einzelnen Entwicklungspartner
- Einzelteile mit den zugehörigen Werkzeugen produzieren Teileherstellern nach Vorgabe des Komponentenherstellers (z. B. ein Gehäuse).
- Der Komponentenhersteller montiert alle Einzelteile zu einer Baugruppe (z. B. ein Schalter-Bediengerät mit 15 Einzelteilen). Er bezieht Teile von vielen Lieferanten und ist für die Gesamtfunktion der Komponente verantwortlich, entwickelt und testet diese auch.
- Der Systemlieferant stellt mehrere Komponenten zu großen Baugruppen zusammen (z. B. ein komplettes Tür-Innenmodul). Er bezieht von vielen Lieferanten die Baugruppen und Einzelteile, ist für die Funktion seines Systems verantwortlich und testet dieses auch. Er liefert sein Gesamtsystem an das Montageband des Autoherstellers zur Endmontage.
- Der Autohersteller bezieht von vielen Lieferanten Systeme, Baugruppen und Einzelteile, montiert diese zum kompletten Fahrzeug und testet es auch. Und er steuert und überwacht den gesamten Entwicklungsprozess über die gesamte Entwicklungsdauer.
In regelmäßigen Gesprächen stimmen sich die Entwicklungspartner ab. Dabei können teilweise alle 4 Partner aus dem o. g. Beispiel am Tisch sitzen und jeweils über ihre aktuellen Themen berichten. Meist werden 2 bis 3 der Partner in engeren Zeitabständen je nach Bedarf zusammenkommen und über Testergebnisse, Messungen, Änderungen oder Probleme berichten und ggf. gemeinsam nach Lösungen suchen. Oder einfach ihre aktuellen Musterstände vorstellen.
Weitere Aspekte der Serienentwicklung
Über die Entwicklung der Baugruppen-Montage
Stückzahlen von Serienprodukten im Automobilbereich liegen häufig bei 100.000 pro Jahr und mehr. Baugruppen, die mehrfach im Fahrzeug oder in mehreren Modellen verbaut werden, erreichen leicht Jahresstückzahlen von einer Million.
Automation ermöglicht konstante Qualität bei geringen Montagekosten. Ab Jahresstückzahlen von 100.000 kann allein aus Kostengründen über halbautomatische Montage nachgedacht werden. Je höher die Stückzahlen, umso mehr lohnt sich Automation. Eine Anlage zur vollautomatischen Montage und 100%-Prüfung erfordert Investitionen in Millionenhöhe und viele Monate Lieferzeit.
Zum Produktionsstart muss das alles bereits zuverlässig funktionieren. Die Fertigungseinrichtungen müssen beispielsweise 1 Jahr vor Serienstart beauftragt werden. Das bedeutet:
- Das Montagekonzept muss zu dem Zeitpunkt bereits festgelegt sein.
- Der Lieferant der Anlage muss ausgewählt sein.
- Das Angebot der Anlage muss zu dem Zeitpunkt vorliegen.
Die Entwicklung der Produktionsanlage sollte also zeitlich parallel zur Produktentwicklung erfolgen. Sie ist dann Bestandteil der gesamten Terminplanung z. B. ab der B-Musterphase. Die jeweils verfügbaren Musterteile dienen auch hier möglichst früh zur Abstimmung mit dem Anlagenhersteller und allen benötigten Vorrichtungen.
Elektronische Baugruppen im Zeitplan
Elektronische Baugruppen bestehen immer auch aus mechanischen Komponenten wie Gehäuseteilen und Steckverbindern. Leider sind die Projektlaufzeiten der beiden Fraktionen Elektronik und Mechanik im Entwicklungsprozess sehr unterschiedlich. Hardware ist häufig in wenigen Tagen beschafft und Software lässt sich in kürzester Zeit während der Erprobung noch aktualisieren. Elektroniker planen eher in Stunden und Tagen, Mechaniker in Wochen und Monaten. Die Zeitplanung der gesamten Entwicklung muss sich daher an der mechanischen Entwicklung orientieren.
FMEA (Fehler-Möglichkeiten-Einfluss-Analyse)
Mit der FMEA begleitet eine Maßnahme der Qualitätssicherung den Entwicklungsprozess. Die FMEA ist Standard in der Automobilindustrie. Es ist ein Verfahren, um möglichst früh in der Entwicklung Schwachpunkte zu entdecken. Tests von Musterteilen sind wichtige Bestandteile dieser Analyse.
Allgemein wird ein sehr hoher Aufwand getrieben, um die Qualität der Entwicklungsprozesse zu sichern. Der VDA (Verband der Automobilindustrie) stellt umfangreiche Regelwerke dafür bereit, damit alle Beteiligten nach möglichst gleichen Regeln entwickeln und eine gemeinsame Sprache dafür verwenden. Diese Regelwerke sind allerdings sehr umfangreich und gehören nicht unbedingt zu den Bestsellern.