PDM-System

„Das Produktdatenmanagement (PDM-System) speichert und verwaltet produktdefinierende, -repräsentierende und -präsentierende Daten als Ergebnis der Produktentstehung und stellt sie im gesamten Produktlebenszyklus zur Verfügung“ (Quelle: Wikipedia).

Die Softwaregattung der PDM-Systeme entwickelte sich aus den Unzulänglichkeiten der reinen Zeichnungsverwaltung mit einem CAD-Datenmanagementsystem heraus. Der Grund: Zur Darstellung technischer Anlagen reicht es nicht aus, diese in Form von technischen Zeichnungen darzustellen. Es müssen sämtliche Informationen, die ein Produkt über seinen gesamten Entwicklungs- und Fertigungsprozess begleiten und dokumentieren, hinzugezogen werden. Das Problem der reinen CAD-Modell- bzw. Zeichnungsverwaltung war insbesondere die drastische Zunahme der Produktdatenmengen.

Die steigende Produktkomplexität führte zudem zu einem höheren Grad an Vernetzung der Produktdaten, so dass das Finden neuer Konzepte zur Produktdatenverwaltung dringend notwendig wurde.

3.1 Produktdatenmanagement (PDM-System)Mehr als reine Zeichnungsverwaltung

Produktdatenmanagement (PDM-System) stellt bei der Evolution des PLM in Unternehmen im technischen Umfeld den zweiten Schritt nach dem reinen CAD-Datenmanagement dar. Während es bei letzterem um das reine Speichern und Auffinden von CAD-Daten geht, werden beim Produktdatenmanagement Zeichnungen, Dokumente und Stücklisten miteinander verbunden und mit ERP-, Workflow- oder einem Dokumentenmanagementsystem (DMStec-System) gekoppelt. Somit umfasst das Produktdatenmanagement jegliche Informationen, die zur Beschreibung eines Produktes benötigt werden – aus CAD, ERP und PLM. Seine Aufgabe ist es, Ergebnisse aus Produktentstehung und Produktmanagement in Form von Daten und Dokumenten zu speichern, zu verwalten und über den Produktlebenszyklus bereitzustellen. PDM ist also mehr als reine Zeichnungsverwaltung.

Mit einer PDM-Software werden Stücklisten zwischen dem CAD- und dem ERP-System automatisiert und transaktionssicher ausgetauscht, anstatt abgetippt und manuell in die ERP-Software eingegeben zu werden. Konstruktions- und Einkaufsartikel werden ebenfalls automatisch synchronisiert. Ein flexibel anpassbares Regelwerk bestimmt die Datensynchronisation, die sich über das PDM-System zentral steuern und überwachen lässt. Dieses wird zur Brücke zwischen ERP-, CAD und PDM-Landschaft. Das Unternehmen verfügt über eine integere Produktdatenbasis, weil alle zur Produktion gehörenden Informationen nicht separat in Produktentstehung und Projektmanagement, in der Instandhaltung, in der Entwicklung sowie der Fertigung gepflegt, sondern bereichsübergreifend zur Verfügung gestellt werden. So kann die Konstruktionsabteilung bei Bedarf von ihrem CAD-Arbeitsplatz über das PDM-System direkt auf Lieferanten- und Materialstammdaten im ERP-System zugreifen. Die Fehleranfälligkeit sinkt signifikant, das Unter-nehmen vermeidet teure und ineffiziente Mehrfachentwicklungen.


3.2 ERP-SystemeMechanische und elektronische Komponenten einheitlich betrachten

Entwicklung und Konstruktion arbeiten traditionell in einer CAD-Software und legen die Produktdaten im CAD-Datenmanagementsystem (z.B. AutoCAD, Autodesk Inventor, Creo, Solid Edge oder Solidworks) ab. Auf der anderen Seite stehen Arbeitsvorbereitung, Einkauf, Disposition und Fertigung, deren Informationen im ERP-System gepflegt werden. PDM/PLM-Systeme lassen sich an der Nahtstelle beider IT-Systeme einsetzen. Als einheitliches Produktdatenrückgrat (Product Data Backbone) integrieren sie ERP und CAD und synchronisieren die Produktdaten zwischen beiden Welten.



Bei der Integration von CAD und PDM- (bzw. im weiteren Schritt auch PLM-)Systemen mit einem ERP-System geht es im Wesentlichen um den Austausch und die Übergabe von Artikelstammdaten, Produktstrukturen (Baugruppen), Stücklisten sowie Dokumenten aus Mechanik-, Elektro- und Elektronik-Entwicklung an das ERP-System. Stücklisten aus Mechanik und Elektrotechnik fließen im ERP in einer einheitlichen mechatronischen Stückliste zusammen. Automatisch wird dadurch verhindert, dass etwa ein Antrieb, der sowohl als mechanische als auch als elektrische Komponente betrachtet werden kann, vom Einkauf gar nicht oder doppelt bestellt wird.

Umgekehrt kann die Entwicklungs- bzw. Konstruktions-Abteilung Informationen durch das PDM/PLM-System im ERP-System einsehen, etwa Preise oder Informationen über die Lagerverfügbarkeit von Zukaufartikeln. Dies ist wichtig, wenn zum Beispiel der Einkauf mit einem Lieferanten Sonderkonditionen ausgehandelt hat. Darüber müssen die Konstrukteure Bescheid wissen. Dank einer CAD-, ERP- und PLM-Integration stehen solche Informationen sofort für alle Beteiligten sichtbar bereit. Über die CAD-PDM/PLM-ERP-Integration stellt die Einkaufsabteilung sicher, dass die Vorzugsteile, die das Unternehmen mit bestimmten Lieferanten vereinbart hat, in der Konstruktion auch verwendet werden.

Prozesssichere ERP-Kopplung mit PRO.FILE – Standardlösung statt Sonderprogrammierung.
Zum Download.

Stücklisten legten wir früher in Excel an, eine Sachbearbeiterin gab sie dann manuell ins ERP ein. Bei Maschinen mit bis zu 600 Baugruppen war dies ein riesiger Aufwand. Heute geht es automatisch.“
(Johann Bierl, Betriebsleiter, Maschinenfabrik Herbert Meyer)


Datenhoheit – Welches ist das führende System?

Werden alle produktnahen Informationen miteinander geteilt, stellt sich die Frage nach der Datenhoheit. Wer vergibt die Artikelnummern bzw. Materialstamm-Nummern? In welchem System liegen die Artikel- und Teilestammdaten? Wo werden Stücklisten gepflegt? Im CAD- und PDM System, in dem die Bauteile entwickelt werden, oder in der ERP-Lösung, in der alle fertigungs- bzw. einkaufsrelevanten Daten liegen und Kosten sowie Arbeitspläne zusammenlaufen?

Die Praxis zeigt: In den meisten Unternehmen tragen Entwicklung/Konstruktion und Arbeitsvorbereitung gemeinsam die Verantwortung. Materialnummern sind deshalb frei wählbar. Die Systeme synchronisieren einfach die festgelegten Nummern. Dies ist auch folgerichtig, denn es geht um die optimale Gestaltung von Prozessen.

Der Prozess bestimmt, wo und wann welche Daten gebraucht werden. Wo diese letztlich gespeichert sind, ist zweitrangig. Die Fachabteilungen stellen das Datenmaterial bereit, die IT unterstützt bei Zusammenführung und Synchronisation. Durch schnellere und sicherere Prozesse und Vermeidung von Dubletten können die Anwender dabei hohe Summen einsparen.

3.3 DatensynchronisationProduktdaten sollten nicht durch eine Einbahnstraße laufen, sondern bidirektional ausgetauscht werden

Getrennte Produktdatenhaltung und das manuelle Übertragen von Informationen zwischen verschiedenen IT-Systemen führen in Unternehmen häufig zu Irrtümern, Nacharbeiten und unnötigen Kosten. Vermeiden lassen sich diese typischen Folgen durch konsistente Daten und einen automatisierten Abgleich zwischen den IT-Systemen. Bei technischen Unternehmen liegt genau in dieser Synchronisation von Artikelstammdaten, Stücklisten und Projektdaten zwischen Konstruktion und Produktion die große Herausforderung. Denn dazu muss erst einmal geklärt sein, welche Daten zwischen der CAD-Software, dem ERP-System und einer dazwischenliegenden PDM/PLM-Lösung ausgetauscht werden sollen und wie die Schnittstellen gestaltet sein müssen.



Wo nicht richtig synchronisiert wird, stocken im produzierenden Gewerbe die Arbeitsabläufe. Klassische Ursachen: Stücklisten stimmen nicht, Zeichnungen sind veraltet, erforderliche Zukaufteile werden zu spät an den Einkauf gemeldet. Gehen falsche oder unvollständige Informationen in der Disposition ein, entstehen Fehler. Nacharbeiten in der Produktion werden erforderlich, gegebenenfalls muss sogar neu gefertigt werden – typische Probleme in der Zusammenarbeit zwischen Konstruktion und Fertigung und der Grund für Spannungen zwischen den Fachabteilungen.

Kernelement bei der Datensynchronisation ist die Übergabe von Artikelstammdaten, Produktstrukturen (Baugruppen), Stücklisten sowie Dokumenten aus Mechanik-, Elektro- und Elektronik-Entwicklung an das ERP-System. Hier fließen die Stücklisten aus der Mechanik und Elektrotechnik in eine gemeinsame mechatronische Stückliste zusammen. So wird verhindert, dass etwa ein Antriebsmotor, der gleichsam als mechanische und elektrische Komponente betrachtet werden kann, vom Einkauf gar nicht oder doppelt bestellt wird.

Bidirektionale Datenübermittlung

Veraltete Zeichnungen und Fertigungsdokumente sind ein typischer Stolperstein auf dem Weg zur fehlerfreien Produktion. Sie lassen sich vermeiden, indem es stets nur eine Zeichnung gibt, die – als neutrales PDF-, PDF/A- oder TIF-Dokument – im direkten Zugriff für alle Abteilungen bereitsteht. Dies ermöglicht die PLM-Lösung. Sie sorgt dafür, dass Zeichnungen und andere Dokumente aus der Konstruktion im ERP-System verfügbar sind.

Auch der umgekehrte Weg muss funktionieren: Mitarbeiter aus der Entwicklung haben Zugriff auf Informationen im ERP, etwa Preise oder die Lagerverfügbarkeit von Zukaufartikeln. Hat der technische Einkauf mit seinem Lieferanten für Motoren bestimmte Konditionen vereinbart, muss diese Verwendungsvorgabe über die CAD-ERP-Integration an die Konstruktion kommuniziert werden. Dies lässt sich – wie etwa beim PDM/PLM-System PRO.FILE – über ein Ampelsystem für Zukaufteile umsetzen: gelb, wenn diese empfohlen werden, grün, wenn sie erlaubt sind und rot, wenn sie nicht verwendet werden dürfen.

3.4 StücklistenKonsistente Stücklisten – automatischer Abgleich – fehlerfreie Produktion

„Eine Stückliste ist eine strukturierte Anordnung von Objekten (z. B. von Bauteilen) eines umfassenderen Objektes, insbesondere von Erzeugnissen (Produkten) oder Baugruppen bzw. eines Zusammenbaus, wobei eine fortlaufende Liste die einfachste Form der Anordnung darstellt.“ (Quelle: Wikipedia)


Inventor braucht PLM

Konsistente Stücklisten sind die Voraussetzung für eine fehlerfreie Produktion. Stücklisten im ERP-System sowie im CAD/PDM/PLM-Umfeld sollten daher die gleiche Struktur aufweisen. Dadurch können Dubletten gar nicht erst entstehen. Gewährleistet wird dies durch eine automatisierte Synchronisation von Artikelstammdaten, Stücklisten und Projektdaten zwischen Konstruktion, Produktion und dem kaufmännischen Bereich. Mit konsistenten gemeinsamen Dokumenten und dem automatisierten Abgleich zwischen den verschiedenen IT-Systemen können Unternehmen Irrtümer sowie Nacharbeiten vermeiden und dadurch unnötige Kosten verhindern.

Eine PDM/PLM-Software wie PRO.FILE, an der Nahtstelle beider IT-Systeme eingesetzt, übergibt die Stücklisten automatisch von CAD und PDM an das ERP. Sie werden damit – analog den Artikelstammdaten – automatisch abgeglichen, wenn sie in verschiedenen Formen vorliegen, als Konstruktions-, Baukasten- und Mengenstücklisten. Die PDM/PLM-Software wird dadurch im Stammdatenmanagement zur Datendrehscheibe zwischen Entwicklung, Beschaffung, Fertigung, Vertrieb und Service.

3.5 TeilemanagementAutomatische Synchronisation der Artikelstammdaten ohne Programmierung

Die Synchronisation von Artikelstammdaten ist ein wesentliches Merkmal bei der ERP-Integration des Produktdatenmanagements (PDM/PLM). Konsistente Artikelstammdaten sind essentiell für durchgängige, fehlerfreie Arbeitsabläufe im Unternehmen und ein deutlicher Kostensenker. Das PDM/PLM-System übergibt Artikelstammdaten automatisch aus der Entwicklung in die Arbeitsvorbereitung, die Fertigung und den Einkauf. Im Gegenzug stellen diese Abteilungen der Entwicklung bevorzugte Norm- und Zukaufteile bereit. Die PDM/PLM-Software sorgt für einen automatischen Abgleich der Bezeichnungen und Merkmale im Stammdatenmanagement. Damit wird verhindert, dass bestimmte Teile und Baugruppen in der Produktion anders benannt sind als in der Arbeitsvorbereitung. Ergebnis ist ein sauberes und konsistentes Teilemanagement.


Fast LRT train in motion, Kuala Lumpur

Verschiedene Studien der letzten Jahre kommen zu dem Ergebnis, dass durch die automatische Übertragung von Artikelstammdaten aus dem CAD ins PDM/PLM sowie ERP und die Reduzierung von Dubletten bei Zukaufteilen rund 10 Prozent neue Teile pro Jahr eingespart werden können. Multipliziert man dies mit den durchschnittlichen Kosten für die Pflege eines Datensatzes im ERP-System (Anlage von Lieferanten, Vergabe von Artikelnummer und Bezeichner, Abstimmungsprozesse) und rechnet noch die Kosten für Einkauf, Wareneingangsprüfung und Rech-nungsstellung hinzu, so kann ein durchschnittlich großes Unternehmen in der Fertigungsbranche durch die Synchronisation seiner Artikelstammdaten jährlich signifikant Kosten sparen.

Um Artikelstammdaten zu vereinheitlichen, genügt es nicht, Daten unkontrolliert über Excel-Tabellen oder ASCII-Dateien auszutauschen. Für eine ordentliche Synchronisation sind eine transparente Prozess-Steuerung und die Dokumentation des Austauschprozesses (Monitoring) erforderlich.

Das PDM/PLM-System PRO.FILE beispielsweise setzt auf Standards und verwendet für die Synchronisation der Artikelstammdaten den PRO.FILE ERP Server. Über einen Adapter werden die Daten aus dem CAD-Kontext angeliefert und über den Microsoft BizTalk Adapter an das ERP übertragen und umgekehrt.

Ohne Programmierung können im PDM/PLM-System

  • Artikelmerkmale aus dem CAD-System, wie AutoCAD, Autodesk Inventor, Creo, Solid Edge oder Solidworks, den entsprechenden Merkmalen der ERP-Materialien zugeordnet werden
  • die Ablauflogik der Datenübertragung festgelegt werden.

Dies verkürzt den Projektaufwand erheblich.


Grafik: Synchronisation der Artikelstammdaten

3.6 CAD und PDMUnternehmensweites Produktdatenmanagement beschleunigt Entwicklung bis zur Marktreife

Unter CAD-Datenmanagement verstand man anfangs das Speichern und Abrufen von CAD-Daten – die zu den kritischsten Werten eines Unternehmens zählen. Dazu gehören neben CAD-Modellen, Zeichnungen und Stücklisten sämtliche CAD-bezogenen Informationen wie Spezifikationen, Berechnungen, Fertigungsnotizen (NC-Programme), Arbeitspläne, Montageinformationen u.a.

Es geht darum, diese nicht einfach im Dateisystem abzulegen, sondern organisiert und in einer strukturierten Form. Anders lassen sich technisch anspruchsvolle Produkte nicht effizient handhaben und zeitnah auf den Markt bringen. CAD-Modelle und die dazugehörigen Daten und Dokumente enthalten das gesamte Produktwissen, das Design- und Engineering-Know-how eines Unternehmens. Dieses muss unternehmensweit verfügbar gemacht werden.

Grundelement einer professionellen Produktdatenverwaltung in der Fertigung ist die parallele Integration von CAD-Systemen (wie AutoCAD, Autodesk Inventor, Creo, Solid Edge oder Solidworks) und PDM. Ohne eine CAD-Integration in das PDM/PLM-System lassen sich insbesondere technisch anspruchsvolle Produkte nicht effizient entwickeln und in der erforderlichen Geschwindigkeit zur Marktreife bringen.

Das Know-how über ein Produkt steckt im Wesentlichen in den CAD-Modellen sowie den damit eng verbundenen Daten und Dokumenten. Dieses Wissen aus Entwicklung und Konstruktion wird auch in anderen Unternehmensbereichen benötigt. Die Integration von CAD, ERP und PLM macht diese Informationen allen Mitarbeitern, die entsprechend berechtigt sind, zugänglich. Dabei werden, unabhängig vom CAD- und ERP-Systemtyp, alle Daten (CAD-Modelle, Fertigungs- und Montage-Zeichnungen, NC-Programme, Artikelstammdaten, Stücklisten bis hin zu Dokumenten mit Grafiken, Texten oder Berechnungstabellen) sicher im Datentresor des PDM-Systems gespeichert. Das ermöglicht die Aktualität und Konsistenz der Produktdaten innerhalb und zwischen der Abteilungen.


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Nutzen von PDM im CAD-Datenmanagement (bspw. AutoCAD, Autodesk Inventor, Creo, Solid Edge oder Solidworks):

  • Sichere Ablage und geschützter Zugriff auf Produktinformationen
  • Ablage aller Produktinformationen, unabhängig von den eingesetzten Autorensystemen aus den Bereichen Mechanik-CAD, Elektro-CAD, Elektronik, Office, E-Mails
  • Zusammenfassung von Informationen in Kunden-, Maschinen- und Lebenslaufakten
  • Automatische Bereitstellung gültiger Zeichnungen für die Fertigung
  • Automatische Synchronisierung von Artikelstammdaten und Stücklisten zwischen Konstruktion/Entwicklung und Arbeitsvorbereitung/Fertigung/Service

3.7 MechatronikGemeinsame Datenbasis für interdisziplinäres Arbeiten

Es gibt heute kaum ein Maschinenbauelement, das noch ohne Komponenten der Elektronik/E-Technik auskommt und keine elektronischen Steuerungsbefehle empfängt. Mechatronische Produkte wie das Bedienpanel eines Roboterarms beinhalten mechanische Baugruppen, elektrische Komponenten und häufig auch elektronische Bausteine mit Software. Vielfach kommen noch Hydraulik- und Pneumatik-Komponenten hinzu. Die mechatronischen Systeme sind dadurch komplex und funktionieren nur dann fehlerfrei, wenn alle Einzelaspekte exakt aufeinander abgestimmt sind. Technische Unternehmen müssen sich daher heute mit Mechatronik beschäftigen. Für das PDM/PLM-System bedeutet dies, dass es neben den mechanischen Teilen auch solche aus dem Bereich E-Technik/Elektronik in einer gemeinsamen CAD-Daten-Basis (Multi-CAD) verwalten muss.

Tiefe Gräben überwinden

Die Gräben zwischen Mechanik und Elektronik sind traditionell tief: Beide Bereiche verfolgen unterschiedliche Denkmuster und Lösungsmethoden. Es gibt verschiedene Daten- und Produktstrukturen sowie getrennte Autorensysteme und Datenhaltungstools. Weil Mechanik und Elektronik zudem zeitlich versetzt arbeiten, ist eine Abstimmung nicht immer leicht. Deshalb laufen an der Schnittstelle zwischen M-CAD und E-CAD noch viele Vorgänge von Hand. Entwicklungsingenieure tauschen Einbaudaten, Kabellängen oder Steckerbelegungen mit Hilfe von Excel-Tabellen oder per E-Mail aus.


Fast LRT train in motion, Kuala Lumpur

Ein PDM/PLM-System schlägt hier eine Brücke, indem es Produktdaten- und Informationsflüsse über Abteilungsgrenzen hinweg steuert. Als Product Data Backbone führt es alle Elemente eines Produktes aus Mechanik, Elektrotechnik, Elektronik, Hydraulik, Pneumatik und Software in einer gemeinsamen Stückliste. Es speichert die Unterlagen gemeinsam in der Datenbank ab und stellt sie über eine Bedienoberfläche zur Verfügung. Damit garantieren diese Systeme eine saubere Durchgängigkeit von der Entwicklung über die Prozesse in der Verwaltung bis zur Übergabe vom PDM/PLM-System ans ERP-System.

Mechanik-Konstrukteure können dadurch bei der Gehäuse-Konstruktion die Layoutpläne aus der Elektronikentwicklung einsehen. Elektroniker kennen die Abmessungen und Bohrstellen des Gehäuses, in die eine Platine eingebaut werden muss. Dies ist besonders wichtig, wenn die Arbeitsgruppen räumlich voneinander entfernt arbeiten. Eine PDM/PLM-Software wie PRO.FILE stellt die hierfür notwendige gemeinsame Datenbasis für ein interdisziplinäres Arbeiten bei der Mechatronik zur Verfügung!

3.8 ROI-KalkulatorAb wann rechnet sich ein DMS/PDM/PLM-System?

Die Abschätzung, ab wann sich der Einsatz eines DMS/PDM/PLM-Systems lohnt, ist eine komplexe Aufgabe. Eine Vielzahl von Variablen spielt hinein: Anzahl der Konstrukteure, Summe der neukonstruierten Teile und deren durchschnittliche Kosten, Anzahl der Wiederverwendungen, Varianten/neuen Einkaufsteile p.a. und deren durchschnittliche Kosten. Auch wie viele Stücklisten pro Woche (zu welchem Stundensatz) manuell eingegeben werden, wie viele Änderungen es pro Woche gibt und wie hoch der Aufwand je Änderungsiteration ist, kann eine Entscheidung pro oder contra PLM beeinflussen.


roi-kalkulator

Unter www.procad.de/roi-kalkulator stellt PROCAD deshalb einen ROI-Kalkulator als Online-Werkzeug bereit, in dem Interessierte ihre individuellen Daten eingeben können. Unterstützt vom kostenlosen PROCAD-Service zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit speziell für das jeweilige Unternehmen lässt sich damit in Erfahrung bringen, inwieweit PLM-Lösungen unterstützen, wo Prozesse verbessert werden können und ob sich diese Effekte überhaupt rechnen. PROCAD bringt dafür Erfahrungen aus über 1.000 erfolgreichen Projekten mit und kann daher den Nutzen einer PLM-Lösung realitätsnah abschätzen. So steht der Entscheidungsprozess von Anfang an auf einer soliden Basis.