Konzeption eines Produktkonfigurators für einfache spanabhebende Werkzeuge zur Bohrungsfeinbearbeitung
Dargestellt am Beispiel der MAPAL Dr. Kress KG

Ralf Wackenhut , Manfred Rössle

Der Auftragsabwicklungsprozess mit seinen einzelnen Bausteinen ist effizient zu gestalten. Prozesskettenübergreifende Produktkonfiguratoren oder auch Prozesse, die unter Schlagwörtern wie „RapidSales and Engineering“ bekannt sind, werden zunehmend wichtig. Im Folgenden wird genau diese Problemstellung erörtert und auf einen Produktbereich der MAPAL Dr. Kress KG, einem Spezialisten für Präzisionswerkzeuge für die Bearbeitung kubischer Bauteile, angewendet.

In der heutigen Zeit sind Unternehmen stark durch einen permanent steigenden Wettbewerbsdruck geprägt und müssen, um vor allem auch global wettbewerbsfähig zu sein, immer neue Differenzierungsmerkmale generieren. Eine heutzutage selbstverständliche Differenzierung ist die Produktqualität. Diese allein ist aber nicht mehr ausreichend. Die Unternehmen sind deshalb angehalten und bestrebt neue Methoden und Vorgehensweisen zu entwickeln, um sowohl dem wachsenden Wettbewerbsdruck als auch der steigenden Marktdynamik zu begegnen. Sie müssen sich nicht nur mit Themen wie Produktentwicklung, Weiterentwicklung und Technologietransfer, sondern auch mit der Optimierung und Veränderung von internen Prozessen beschäftigen.

Viele Kunden erwarten neben hoher Produktqualität, Serviceleistungen und passenden Preisen individuelle Produkte, die auf ihre Wünsche und Bedürfnisse abgestimmt sind. Diese steigenden Ansprüche nach Individualität und kürzeren Lieferzeiten bedeuten für Unternehmen einen Mehraufwand durch die steigende Komplexität bei gleichzeitig sinkenden Losgrößen in der Produktion. Eine weitere Entwicklung in der Zusammenarbeit ist die Tatsache, dass Kunden auch Varianten erworbener Produkte erwarten. Dadurch steigen die Komplexität und die Kosten der Produkte und Prozesse innerhalb der Unternehmen. Weitere Faktoren für die Variantenvielfalt sind unter anderem die Befriedigung der individuellen Kundennachfrage, zunehmendes Anspruchsniveau, Zunahme des gewünschten Funktionsumfangs und Verkürzung der Innovations- und Produktlebenszyklen [1]. Diesen Mehraufwand gilt es innerhalb der Organisation mit dem Ziel einer verschlankten Prozesslandschaft zu kompensieren.

Modellierung des Produktkonfigurators
Ein Konfigurator sollte nicht nur als Steuersystem für komplexe 3D-CAD-Modelle, zur Auswahl von Katalogprodukten oder zur Auslegung von Standard-Varianten eingesetzt werden. Er zeigt seine Leistungsfähigkeit insbesondere dann, wenn es zur Generierung von neuen, kundenindividuellen Varianten und Lösungen unter direkter Einbeziehung des Kunden und des Vertriebs kommt.

Deshalb wird dieser Produktkonfigurator in die bestehenden Systeme integriert. Es wird sowohl eine Schnittstelle zum CAD erstellt, als auch eine Integration ins ERP-System umgesetzt. Damit keine Medienbrüche entstehen, werden die Daten nicht redundant vorgehalten, sondern ins SAP als zentrales System und von dort in die Schnittstellen direkt übertragen. Die einzelnen Teilprozesse sind in Bild 1 im Überblick dargestellt. Dabei können die Modellierung und Pflege (1) auch als die Expertenkomponente, die Extraktion (2) als Präsentationskomponente und die Konfiguration und Verarbeitung (3) als Auswertungskomponente bezeichnet werden.

Der Produktkonfigurator wird als eigenständiges System und ergänzend zur bisherigen EDV-Umgebung implementiert. Somit ist eine Anbindung an den gesamten Informationsfluss des Unternehmens möglich. Eine vollständige bidirektionale CAD-Kopplung ist nicht möglich. Deshalb wird eine CAD-neutrale Wissensablage implementiert. Das fertig konfigurierte Produkt entsteht demnach im CAD-System, welches durch den Konfigurator regelbasiert ferngesteuert wird. Die Wissensablage wird als Objektklassifizierung im SAP aufgebaut, denn es sollen möglichst viele bestehende Komponenten beziehungsweise Daten gefunden und wiederverwendet werden. Damit ist sichergestellt, dass möglichst wenige Komponenten oder Daten neu entstehen. Notwendige Sonderfunktionen, die über den Standardfunktionsumfang der Variantenkonfiguration hinausgehen, werden über eine eigene Entwicklungsumgebung integriert.


Bild 1: Abgrenzung interner Prozesse;
[Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung
an Felferning, Friedrich, Jannach (1999: 3ff)]

Systemumgebung
Bei der Implementierung des Produktkonfigurators wird zwischen einer Eigenentwicklung, der Weiterentwicklung basierend auf einem Referenzmodell, Verwendung einer Standardsoftware und der Modulbenutzung unterschieden [2]. Bei MAPAL wird ein Mix aus Eigenentwicklung und Standardsoftware aufgebaut. Es wird eine Eigenentwicklung zur Erstellung der Schnittstellen und der CAD-Anbindung, sowie eine Standardsoftware in Form der SAP-Variantenkonfiguration und SAP E-Commerce for SAP ERP als Browser-System verwendet.

Schnittstellen zwischen den Systemen SAP und CAD
Bei der vorliegenden Konzeption wird eine unidirektionale Verbindung vom Produktkonfigurator zum CAD-System erstellt. Das bedeutet, Daten werden nur vom Konfigurator an CAD weitergegeben. Die Schnittstellen werden in Bild 2 und folgend erklärt.


Bild 2: Schnittstellen zwischen den Systemen;
[Quelle: Eigene Darstellung]

Über das Speichern der Bewertung in der Variantenkonfiguration (1) wird über die BAPI „Datenübertrag“ (2) ein Ereignis ausgelöst, welches die Merkmale der Variantenklasse und ihre Bewertung in eine externe (temporäre) Tabelle (3) schreibt. Parallel dazu wird eine sogenannte „Job Anfrage“ (4) an die Structured Query Language (SQL) Datenbank (5) der Konstruktion gestellt. Vorausblickend musste dies mit einer Job-Anfrage-Prozedur gelöst werden, da zukünftig mit einer steigenden Anzahl an Konfigurationsaufgaben zu rechnen ist und diese mit Priorisierungspunkten versehen abgearbeitet werden sollen. Die Daten der Tabelle werden eingelesen und dabei in für die Pro/TOOLKIT Applikation lesbare Daten gewandelt. Das „KO-JobCenter“ (6) ist eine in der Konstruktion erstellte zentrale Software, die zusammen mit dem CAD-System Pro/ENGINEER auf dem Applikationsserver (13) installiert ist. Es arbeitet im Tagesgeschäft eine Auftragsliste ab, welche ebenfalls in der SQL Datenbank (5) geführt wird. Dieses „KO-JobCenter“ liest Daten und steuert damit sowohl Pro/ENGINEER als auch andere Programme (wie z. B. diverse Konvertierungsprogramme). Damit arbeitet es für die Produktkonfiguration alle Aufträge ab, was bedeutet, die Tabellen-Daten aus der SQL Datenbank werden inklusive der zugehörigen Materialnummer (Identifizierungsmerkmal) gelesen und in die CAD-Umgebung (7) übertragen. Über die API „Datenmigration“ (8) werden per Remote Function Call (RFC) -Technologie zu der konfigurierten Materialvariante (Materialnummer) zwei Dokumentinfosätze (DIS) angelegt. Diese werden mit der Materialnummer verknüpft und als konfigurierbar gekennzeichnet. Mit der angelegten DIS-Nummer kann das „KO-JobCenter“ die im CAD erzeugten Daten ins SAP (9) einchecken. Der Freigabeprozess wird hier automatisch vom System durchlaufen. Mit der auf Status „Gültig“ gesetzten DIS-Nummer unterliegt diese nun im PDM-System dem Änderungsmanagement (10). Wird die Konfiguration neu bewertet oder geändert, werden die bereits existierenden Dokumente nicht gelöscht, sondern auf Status „Ungültig“ gesetzt und eine neue Version angelegt. Bei erfolgreichem Abschluss oder einem Fehler protokolliert das „KO-JobCenter“ dies in einer Protokoll-Datei (11). Eine Veränderung in der SQL Datenbank oder dem „KO-JobCenter“ kann aus Sicherheitsgründen nur über ein separates „AdminTool“ erfolgen (12).

Ergebnis
CAD- und PDM-Systeme bilden die Grundlage einer modernen Produktentwicklung und sind aus der täglichen Konstruktionsarbeit nicht mehr wegzudenken. Dementsprechend sind beide Systeme an einem Konfigurations- und Auslegungsprozess beteiligt und müssen berücksichtigt werden. Insbesondere für Standardprodukte mit kundenspezifischen Varianten liefern diese Ansätze gute Voraussetzungen für die wissensbasierte Konfiguration. In Bild 3 ist das Gesamtkonzept des Produktkonfigurators dargestellt. Dabei ist die Beziehung zwischen der SAP-Variantenkonfiguration (1) und des ECO (2) mittels eines „On Demand“ Modell-Transfers (3) dargestellt. Das bedeutet, die Basis-Daten sind sowohl in der SAP-Variantenkonfiguration als auch im ECO verfügbar, werden allerdings nur in der SAP-Variantenkonfiguration gepflegt und erst bei Bedarf übertragen. Über die Funktionalitäten des ECO in Kombination mit der Variantenkonfiguration wird der notwendige Vertriebsauftrag (4) im System generiert.


Bild 3: Gesamtkonzept des Produktkonfigurators;
[Quelle: Eigene Darstellung]

Zusätzlich wird über den Regeleditor (5) die SAP-Variantenkonfiguration (1) geändert und an der Materialvariante (6) werden über Verknüpfungen alle zur Konfiguration und Produktion benötigten technischen Dokumente (7), die konfigurierte Stückliste (8), der konfigurierte Arbeitsplan (9) und Preis (10) angehängt.

Über die Schnittstelle AAD (11) werden die für die CAD-Anbindung benötigten Daten unidirektional von der Variantenkonfiguration (1) zum CAD (12) übertragen. Dabei entsteht sowohl das 3D-Modell, die Fertigungszeichnung (13) als auch die Kundendokumentation (14). Zusätzlich werden über die Schnittstelle DVS (15) ins SAP zurückgeschrieben und mit dem Materialstamm (16) verknüpft.

Der Anwender kommuniziert nur über die Browser-Oberfläche des ECO mit dem Produktkonfigurator und kann deshalb gut mit eingestellten Vorbelegungen geleitet werden. Dabei wird das ECO (2) wie ein eigenständiges Softwaresystem und Datenbankmodell behandelt. Das bedeutet, es wird zwar eigenständig konfiguriert, allerdings mit einer (bewusst durch den Anwendungsprogrammierer ausgelösten) Synchronisation der Daten zur SAP-Variantenkonfiguration (1). Innerhalb des ECO kann so eine eigenständige und gezielt auf die Ansprüche der Kunden angepasste Optik eingestellt werden. Denn ein potentieller Kunde möchte sein Produkt nicht über die zwar jedem bekannte, aber dennoch für solche Aufgaben nicht geeignete, SAP Oberfläche konfigurieren. Deshalb wird eine entsprechende Gestaltung dieser Browser-Oberfläche des ECO vorgenommen und dem Corporate Design des Unternehmens unterworfen.

Nutzen und Relevanz für das Unternehmen
Ein Nutzen durch den Einsatz des Produktkonfigurators besteht für das Unternehmen in erster Linie darin, bestehende Marktanteile zu vergrößern. In der direkten Konkurrenzsituation kann ein konfigurierbares Produkt auch ein Alleinstellungsmerkmal darstellen, um das Unternehmen hervorzuheben. Weitere Nutzen sind die Produktivitätssteigerungen und Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Prozessbearbeitung infolge der Reduzierung der Durchlaufzeiten. Qualitätssteigerung und Fehlerreduzierung wird durch standardisierte Abläufe und Modelle erreicht. Eine Erhöhung der Systemsicherheit und Risikoreduzierung wird durch klare Vorgaben und Zeitersparnis erzielt. Schlussendlich entstehen auch Kostenvorteile, da Informationen direkt auf elektronischem Wege ohne manuellen Pflegeaufwand festgehalten werden.

Schlüsselwörter:

Produktkonfiguration, kundenindividuelle Produktvarianten, Systemintegration, Modellierung.

Literatur:

[1] Bongulielmi, L.: Die Konfigurations- und Verträglichkeitsmatrix als Beitrag zur Darstellung konfigurationsrelevanter Aspekte im Produktentstehungsprozess. Düsseldorf, 2003.
[2] Scheer, C.: Kundenorientierter Produktkonfigurator - Erweiterung des Produktkonfiguratorkonzeptes zur Vermeidung kundeninitiierter Prozessabbrüche bei Präferenzlosigkeit und Sonderwünschen in der Produktspezifikation. Berlin, 2006.