Entwicklung und Evaluierung einer Wirksamkeitsanalyse basierend auf dem Einsatz von Model-based Definition

Abstract

Die beschleunigte Evolution digitaler Technologien führt zu einer kontinuierlichen Transformation von Prozessen in der Produktentwicklung und -definition. Eine besonders wegweisende Technologie dieser Transformation ist Model-Based Definition (MBD), welche sämtliche Produktinformationen, wie Form- und Lagetoleranzen, direkt im 3D-Modell integriert. Dadurch werden durch MBD nicht nur erhebliche Zeitersparnisse, sondern auch Prozessverbesserungen entlang der gesamten Produktentwicklung prognostiziert. Trotz dieser vielversprechenden Vorteile zögern viele Unternehmen, den Schritt von einer dokumentenbasierten zu einer modellbasierten Arbeitsweise zu vollziehen. Ein ausschlaggebender Grund dafür ist die Unsicherheit über die konkrete Wirksamkeit von MBD im Vergleich zu den hohen Investitionskosten. Ziel dieser Arbeit war es daher eine neue Methodik in Form einer MBD-Wirksamkeitsanalyse zu entwickeln. Eingangs wurde eine systematische Literaturrecherche durchgeführt, um verschiedene Ansätze zur Evaluierung digitaler Prozesse zu erheben, welche konsistente Datenflüsse und Auswirkungen auf physische Prozesse berücksichtigen. Diese Ansätze wurden anhand spezifischer Anforderungen von MBD, wie beispielsweise einer Anwendungsmöglichkeit in indirekten Geschäftsbereichen, bewertet. Basierend auf dieser Bewertung wurde die MBD-Wirksamkeitsanalyse entwickelt, welche die Schritte einer Wertstromanalyse (WSA), des MBE Maturity Index und einer Fehler-Ursachen-Analyse umfasst. Die MBD-Wirksamkeitsanalyse wurde in einer Fallstudie in einem Maschinenbauunternehmen evaluiert. Durch eine Identifikation und Vermeidung von logistischen sowie informationslogistischen Verschwendungen durch die WSA, einer konkreten Zielprozessdefinition durch den MBE Maturity Index und einer Untersuchung von modellbasierten Fehlerkosten durch die Fehler-Ursachen-Analyse wurden deutliche jährliche unternehmensspezifische Kosteneinsparungen erhoben. Ergänzend wurden durch die Vorgehensweise einer MBD-Trendanalyse zukünftige Handlungsfelder zur weiteren Erhöhung der Wirtschaftlichkeit von MBD, wie beispielsweise einer optimierten Wiederverwertung von Daten, identifiziert. Auf Basis dessen wurden zukünftige Trends in der MBD-Entwicklung des Unternehmens im Zuge der MBD-Trendanalyse durch Experteninterviews aufgezeigt, sodass Ressourcen zielführend eingesetzt werden können.

The accelerated evolution of digital technologies is leading to a continuous transformation of processes in product development and definition. A particularly pioneering technology in this transformation is Model-Based Definition (MBD), which integrates all product information, such as geometric dimensioning and tolerance data, directly into the 3D model. Based on this, the utilization of MBD is expected to yield significant time savings and process enhancements across the entirety of the product development process. Despite these promising advantages, many companies are hesitant to make the step from a document-based to a model-based way of working. A decisive reason for this is the uncertainty about the concrete effectiveness of MBD compared to the high investment costs.This work aims, therefore, to develop a new methodology in the form of an MBD effectiveness analysis. Initially, a systematic literature review has been conducted to identify different approaches to evaluate digital processes that consider consistent data flows and impact on physical processes. These approaches have been evaluated against specific MBD requirements, such as applicability in indirect business are-as. Based on this assessment, the MBD effectiveness analysis has been developed, consisting of the steps of a value stream analysis (WSA), the MBE Maturity Index and a root cause analysis. The MBD effectiveness analysis has been evaluated in a case study in a mechanical engineering company. By identifying and avoiding logistical and information logistical waste through the WSA, a concrete target process definition through the MBE Maturity Index and an investigation of model-based error costs through the cause analysis, significant annual company-specific cost savings has been recorded. In addition, future fields of action to further increase the profitability of MBD, such as optimized data reuse, has been identified using a MBD trend analysis. Based on this, future trends in the company's MBD development were derived during the MBD trend analysis through expert interviews so that resources can be deployed in a tar-geted manner.