Mehr Standardisierung und höhere Wiederverwendung bei Endress+Hauser dank PTC University

In vielen Unternehmen werden Entwicklung, Konstruktion und Zeichnungserstellung von verschiedenen Mitarbeitern oder Abteilungen durchgeführt. Die Anwender haben oft Probleme, zu verstehen, wie die Kollegen das CAD-Modell aufgebaut haben, welches sie weiterbearbeiten sollen.

Endress+Hauser, Maulburg, Deutschland

Um die Prozesskonsistenz zu erhöhen, standardisierte man bei Endress+Hauser gemeinsam mit der PTC University die Entwicklungsmethodik und konzipierte ein maßgeschneidertes Trainingsprogramm. Mit mehr als 10.000 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von knapp 1,7 Milliarden Euro (USD 2,3 Mrd.) gehört Endress+Hauser zu den globalen Marktführern, wenn es um die Bereitstellung von Lösungen und Dienstleistungen für die Prozessautomation geht. Unterstützt werden alle Branchen, darunter speziell die chemische, die pharmazeutische und die Lebensmittelindustrie. Die Firmengruppe, die sich in Familienbesitz befindet, besteht aus 100 unabhängigen Unternehmen in 44 Ländern und ist in fünf Produktionszentren (PZ) aufgeteilt. Das größte Einzelunternehmen der Gruppe ist die Endress+Hauser GmbH+Co. KG mit Sitz in Maulburg, Deutschland. Dort befindet sich auch das Kompetenzzentrum der Technologien für industrielle Druck- und Füllstandsmessungen. Die Produkte werden als Teil von Gesamtlösungen über die regionalen Vertriebszentren oder Vertriebspartner vermarktet, die als Kunden der PZs auftreten und die Anforderungen der Kundenbasis innerhalb der Entwicklung oder des technischen Marketings vertreten.

In Maulburg entwickelt Endress+Hauser ein umfassendes Portfolio an Systemen für die Druck- und Füllstandsmessung in unterschiedlichsten Variationen.

„Diese großteils standardisierten Produkte werden mithilfe eines Baukastens gemäß der Kundenspezifikation konfiguriert und einzelgefertigt“, erläutert Carsten Koch, Konstruktionsleiter in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung des Unternehmens.

„Nachdem für beinahe jedes Land eigene Genehmigungsprozesse erforderlich sind, gibt es entsprechend viele länderspezifische Eigenschaften. Die FDA (US Food and Drug Administration) verlangt beispielsweise die Verwendung einer bestimmten Dichtungsmasse für Geräte, die in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz kommen.“

Neben der Kosteneffizienz ist die Qualität eine der wesentlichen Herausforderungen, wenn es um die Entwicklung neuer Produkte geht. Diese setzt üblicherweise auf bestehenden Produkten auf. Geräte für Druck- und Füllstandsmessungen haben vergleichsweise lange Lebenszyklen, werden aber ständig überarbeitet, um bestimmte Parameter zu verbessern oder kostengünstiger zu fertigen. Die Produktentwickler sind für derartige Änderungen der Konstruktion aber nicht mehr selbst verantwortlich, denn diese liegen in der Hand von Kollegen aus der Abteilung Konstruktionsänderung. Koch erläutert: „Mitarbeiterwechsel führen dazu, dass Kollegen ständig Modelle anderer weiterbearbeiten. Für Zeichner gehört es zum Alltag, die CAD-Modelle ihrer Kollegen zu modifizieren. Das sind bei uns Kollegen, die aus den Modellen die Zeichnungen für die Fertigung ableiten, die Zukaufteile beschaffen oder die technischen Dokumentationen erstellen.“

„Wir setzen auf Zeichner, da sie ihre Kompetenzen über Jahre erworben haben und daher über mehr Erfahrung als die Entwickler verfügen“, erklärt Koch.

Fehlerhaft strukturierte Modelle 

In allen Abteilungen – mechanische Entwicklung, Konstruktionsänderung und Zeichnungserstellung – wurde seit 15 Jahren mit Pro/ENGINEER®, dem parametrischen Konstruktionssystem von PTC, gearbeitet. Es kommt innerhalb der gesamten Firmengruppe von Endress+Hauser zum Einsatz, was Systemadministration und Datenaustausch zwischen den Arbeitsplätzen vereinfacht. Den Anwendern stehen rund 100 Netzwerk-Lizenzen zur Verfügung, die zeitgleich genutzt werden können. Besonders die Entwickler verbringen nur einen Teil ihrer Arbeitszeit am CAD-System.

In Maulburg sind rund 200 Mitarbeiter – darunter auch viele Elektronik- und Software-Entwickler – an der Serienentwicklung beteiligt. Die Anwender in der mechanischen Entwicklung stellen noch eine Minderheit dar, auch wenn ihre Zahl in den letzten Jahren deutlich erhöht wurde. Die Entwicklung aller notwendigen Trainingsmaßnahmen, von der ersten Schulung bis hin zur fortlaufenden Weiterqualifizierung, konnte mit dem starken Wachstum ebenso wenig Schritt halten wie die notwendigen Standardisierungsmaßnahmen.

Koch erzählt: „Einige Kollegen nutzen das CAD-System enorm strukturiert, andere deutlich weniger. Die Qualität der CAD-Modelle ist daher sehr unterschiedlich.“ Sind Änderungen am 3D-Modell gefordert, kostete es die Teammitglieder oft erhebliche Zeit, sich mit den Modellen vertraut zu machen, und noch mehr Zeit war nötig, um den Prozess zu verstehen.

Um diese negativen Folgen zu vermeiden, entschied man sich bei Endress+Hauser, mithilfe der PTC University klare Vorgaben für die 3D-Modellierung zu erstellen.

„Die Entscheidung, hier auf die PTC Trainingsexperten zu setzen, war naheliegend, da wir schon seit 15 Jahren eng zusammenarbeiten. Wir wussten, dass sich die PTC University auf CAD- und Konstruktionsoptimierung spezialisiert hat“, sagt Koch.

Maulburg übernahm die Pionierrolle zur Standardisierung der Konstruktionsmethodik, man war aber von Anfang an damit beauftragt, diese auch auf die anderen PZs auszurollen. Trotz ihrer Unabhängigkeit arbeiten die verschiedenen Unternehmen im Hinblick auf Standardisierungsprozesse eng zusammen und sorgen beispielsweise für die Wiederverwendung bestehender Komponenten, um diese zu möglichst niedrigen Kosten fertigen oder beschaffen zu können.

Analyse der methodischen Schwächen

Mithilfe von PTC University Expert Model Analysis (XMA) untersuchte der Berater der PTC University zunächst die methodischen Schwächen in Entwicklung und Konstruktion, indem er typische 3D-Modelle analysierte. XMA überprüft die Modelle und analysiert ihre Struktur anhand verschiedener Parameter aus unterschiedlichen Perspektiven. Ziel ist es, die Komplexität der Modelle zu reduzieren und Optimierungsanforderungen erkennbar zu machen. In der Vergangenheit kam dieses Werkzeug nur im Rahmen von Beratungsprojekten zum Einsatz, jetzt steht es den Kunden auch als Desktop-Anwendung zur Verfügung.

In einem zweiten Schritt wurden Gespräche mit zahlreichen Key Usern des Unternehmens geführt, um die Ergebnisse der Analysen zu verifizieren und die Abteilungen zu identifizieren, in denen der größte Handlungsbedarf bestand. Wie Koch erläutert, zeigte es sich, dass die Qualitätsunterschiede insbesondere für die Zeichner ein Problem darstellten, da diese die Modelle häufig bearbeiten mussten, um daraus Zeichnungen ableiten zu können. Obwohl das in einem konstruktiven Dialog verläuft, bedeutet es trotzdem unnötigen und teuren Mehraufwand.

Basierend auf der Schwächenanalyse erarbeitete der Berater gemeinsam mit dem CAD-Administrator und einer Gruppe von Key Usern Vorschläge zur Standardisierung der Arbeitsmethoden. Als Grundlage dienten die Best Practices für die parametrische Konstruktion mit der PTC Software, berücksichtigt wurden darüber hinaus aber auch die kundenspezifischen Anforderungen – und nicht nur die aus Maulburg.

„Wir glichen unsere Methodiken mit denen anderer PZs ab, so dass diese für alle technisch umsetzbar waren“, bestätigt Koch. „Zunächst ging es um die Standardisierung der Modellstrukturen und Zeichnungen, den Abgleich von Komponenten und ähnlich grundlegende Themen für das gesamte Unternehmen. Auch definierten wir ein Startmodell, ein gängiges Konzept in der Konstruktion innerhalb der Automobilindustrie.“

Die allgemeinen Methoden wurden inzwischen freigegeben und in Maulburg eingeführt. In einem Folgeschritt werden spezifische Konstruktionsregeln definiert, um bestimmte Komponenten und Baugruppen schneller zu konstruieren und die Modelle in nachfolgenden Prozessen effizienter nutzen zu können. Dazu gehören Regeln zur Bearbeitung von parametrisch strukturierten Teilefamilien und zugehörigen Familientabellen. Zu den speziellen Methoden zählen beispielsweise der Einsatz von Dummy-Modellen zur Generierung einer Etikette für zylindrische Komponenten oder die Verlegung eines Kabels in einem Raum von Punkt A nach Punkt B und die Ableitung der erweiterten Länge in den Zeichnungen.

Überarbeitetes Trainingskonzept

Die Entwicklung einer standardisierten Konstruktionsmethodik ist eine Sache, diese in den Köpfen der Anwender zu verankern, eine völlig andere. Zusammen mit der PTC University überarbeitete Endress+Hauser das bestehende Trainingsprogramm von Grund auf. Statt auf klassischen Grundlagen- und Aufbaukursen, die nach den Erfahrungen von Koch „nur die eine Hälfte der Teilnehmer erreichen, da die anderen das Material bereits kennen oder völlig überfordert sind“, liegt der Fokus heute auf halbtägigen Workshops in kleinen Gruppen. „Die Benutzer können in mehr Zeit nicht mehr Informationen aufnehmen. Darüber hinaus sind sie interessierter, da sie auch nicht einen ganzen Tag aus ihrem Projekt herausgerissen werden.“ Auch das Management begrüßte die Idee halbtägiger Workshops, da sich diese effektiver in die normalen Arbeitsabläufe integrieren lassen.

Insgesamt wurden bei Endress+Hauser inzwischen im Rahmen des Precision Learning Program (PLP) der PTC University 20 Workshops zu den unterschiedlichsten Themen durchgeführt. Angefangen mit den Grundlagen, die alle Anwender beherrschen sollten, bieten die Workshops auch sehr spezifische Themen, die bis dato nicht systematisch vermittelt worden sind. Um den Trainingsbedarf der einzelnen Anwender zu eruieren, wurde der Wissensstand mithilfe von Interviews überprüft. Gleichzeitig wurde das Wissensniveau definiert, das die Anwender jeweils erreichen sollten. Das ermittelte Delta konnte dann systematisch in den Workshops adressiert werden. Durchschnittlich besuchten die Anwender sechs Workshops, verteilt auf zwei Blöcke. Selbstverständlich nahmen erfahrene Anwender nicht an Workshops zu Grundlagenthemen teil.

„Nach anfänglicher Skepsis wurden die Änderungen von den Anwendern positiv aufgenommen“, bestätigt Koch.

Koch ist überzeugt, dass die standardisierte Konstruktionsmethodik in Verbindung mit dem neuen Trainingskonzept schnell zu einer besseren Datenqualität in der Konstruktion führen wird. Um festzustellen, ob sich die neue Methodik im Unternehmen erfolgreich etabliert hat, will Endress+Hauser im kommenden Jahr die Modellqualität durch die PTC University evaluieren lassen. Das Unternehmen plant darüber hinaus die Einführung von PTC® Creo® ModelCHECKtm, das sich so konfigurieren lässt, dass die Einhaltung der Methodik automatisch überprüft wird, bevor die Dateien freigegeben werden. Dabei geht es nicht darum, die Mitarbeiter zu kontrollieren, sondern ihnen die Möglichkeit zu geben, selbst für eine Überprüfung ihrer Arbeit zu sorgen. Ein Ansatz, der für Koch wichtig ist: „Wir wollen die Menschen nicht unnötig unter Druck setzen.“

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