Kooperatives Produktengineering Industrielle Praxis trifft universitäre Lehre

Im universitären Alltag ist es eine Herausforderung, auf die Kommunikation zwischen wirtschaftlichen und technischen Fachdisziplinen vorzubereiten. Fast zwanzig Studierende der Fachrichtungen Maschinenbau, Wirtschaftswissenschaften und Wirtschaftsingenieurwesen stellten sich 2007 im Rahmen des Projekts „Kooperatives Produktengineering (KPE)“ dieser interdisziplinären Aufgabe der Leibniz-Universität in Hannover.

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IPH Institut für integrierte Produktion Hannover gGmbH

Das Projekt „Kooperatives Produktengineering (KPE)“ ermöglicht den Studierenden der Leibniz-Universität Hannover während des Studiums praxisnahes Arbeiten in Zusammenarbeit mit namhaften Wirtschaftspartnern. Am Beispiel eines industriellen Serienproduktes sollten die interdisziplinären Teams Ideen und Konzepte entwickeln und dabei die im Studium erlernten Methoden anwenden. Vier Institute der Produktionstechnik und Produktionswirtschaft betreuen das neunmonatige Projekt, an welchem die Studenten freiwillig als Ergänzung zum Studium teilnehmen. Dies sind das Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA), das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW), das IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH und das Institut für Produktionswirtschaft.

Die Teilnehmer wurden in zwei konkurrierende Gruppen eingeteilt, die im Rahmen des KPE als fiktive Beratungsunternehmen agierten. Ihr Handeln mussten sie eigenständig organisieren und verantworten. In diesem Jahr umfasste die Aufgabenstellung die Weiterentwicklung eines Serienbauteils aus der Nutzfahrzeugindustrie. Neben konstruktiver Umgestaltung sollten auch der gesamte Produktionsprozess und die Wirtschaftlichkeit näher betrachtet werden.

Die fachübergreifende Bearbeitung der umfangreichen Aufgabenstellung erforderte von den Teilnehmern kreative Ideen zur Entwicklung eines Gesamtkonzepts. Neben inhaltlichen Aufgaben wurden in besonderem Maße Schlüsselqualifikationen wie Kommunikation, Teamfähigkeit, Zeitmanagement und Präsentationstechnik trainiert.

Aus diesem Grund beinhaltete das diesjährige KPE auch vier Seminare: Projektmanagement, Präsentationstechnik, Konfliktmanagement und ein BWL-Blockseminar. An diesen professionell geleiteten Seminaren nahmen beide Studentengruppen gemeinschaftlich teil.

Zur Projektbearbeitung kreierten beide Teams zunächst einen Unternehmensnamen und ein eigenes Firmenlogo. Im Folgenden ist die Arbeit der Gruppe „Automotive Solutions for You (AS4U)“ beschrieben.

Projektarbeit

Um die vielschichtige Aufgabenstellung strukturierter bearbeiten zu können, wurde das Projekt in die drei Teilaufgaben Konstruktion, Produktionsprozess und Wirtschaftlichkeit unterteilt. Anschließend wurden diese auf 16 verschiedene Arbeitspakete heruntergebrochen. Jedem dieser Arbeitspakete wurden ein Projektverantwortlicher und ein bis zwei Mitarbeiter zugeteilt. Für alle Arbeitspakete wurde ein Lastenheft erstellt, Ziele definiert und mit einem Zeitplan hinterlegt. Über den gesamten Projektverlauf diente der Projektplan als wichtige Orientierung.

Die Projektarbeit konzentrierte sich zunächst auf die Teilaufgabe Konstruktion. Hierbei wurden zunächst alternative Konstruktionen herausgearbeitet und anschließend mithilfe einer Nutzwertanalyse hinsichtlich Kriterien wie Sicherheit des Bauteils und Komplexität der Montage überprüft und bewertet. Aus der daraus folgenden Entscheidung konnten die nachgelagerten Arbeitspakete bearbeitet werden. Zunächst wurde die Produktionsprozesskette erstellt. Sie beinhaltete alle Schritte von der mechanischen Bearbeitung bis zur Montage, die das Bauteil im Unternehmen durchlaufen muss.

Für die mechanische Bearbeitung wurde ein detailliertes Arbeits- und Werkzeugkonzept entwickelt. Hierzu wurden Arbeitspläne erstellt, Werkzeuge ausgewählt und ein eigenes Spannkonzept erarbeitet. Ebenso erfolgte die Entwicklung zweier unterschiedlicher Montagevarianten: manuell und teilautomatisiert. Die Ausgestaltung der manuellen Variante erfolgte unter besonderer Berücksichtigung ergonomischer Gesichtspunkte. Die Herausforderung bei der teilautomatisierten Variante bestand in der optimalen Abstimmung der einzelnen Montagebereiche zueinander.

Für die in der Montage herausgearbeiteten Modelle wurde im Rahmen der Fabrikplanung unter Rücksichtnahme auf die Arbeitssicherheit jeweils ein Hallenlayout erstellt. Darauf aufbauend wurde eine Materialflussdarstellung ausgearbeitet.

Fertigungssteuerung mittels Kanban

Die Produktionsplanung fußte auf grundlegenden Daten (Absatzzahlen auf Basis einer Marktanalyse, Lieferantenauswahl) aus den vorgelagerten Arbeitspaketen. Auf Basis dieser Informationen konnte ein Kapazitätsabgleich durchgeführt und der Werkzeugbedarf bestimmt werden. Die Fertigungssteuerung sollte laut Aufgabenstellung dem Lean-Manufacturing-Prinzip folgen. Um dieses zu erreichen, setzte AS4U die Kanban-Methode ein. Anschließend erfolgte eine schematische Darstellung der zeitlichen Abläufe über den gesamten Produktionsverlauf. Mithilfe der Einzelzeiten in den jeweiligen Abteilungen konnte so die benötigte Gesamtdurchlaufzeit des Bauteils ermittelt werden.

Des Weiteren wurde ein umfassendes Konzept zur Qualitätssicherung erstellt. Dieses beinhaltete die eindeutige Kennzeichnung der einzelnen Produkte, die Sicherstellung der Nachverfolgbarkeit sowie eine Fehler-Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA). Die gesamte Projektarbeit erfolgte unter Begleitung von Wirtschaftlichkeitsanalysen. Hierzu gehörten neben der Kalkulation des Produktes Investitionsrechnungen für die verschiedenen Montagevarianten sowie die Ermittlung des Betriebsergebnisses. Berechnungsgrundlage bildeten die Beschaffungspreise, die durch Herstelleranfragen und bei Besuchen auf der Hannover-Messe in Erfahrung gebracht werden konnten.

Ergebnispräsentation

Als unterstützende Maßnahme fanden sechs Betreuungstreffen mit wissenschaftlichen Mitarbeitern der beteiligten Institute statt. Diese dienten der Präsentation und Verbesserung der erarbeiteten Teilergebnisse. Eine erste Prüfung für das vorliegende Konzept war die Zwischenpräsentation nach etwa vier Monaten. Hier galt es, die Ergebnisse einem fiktiven Firmenvorstand, bestehend aus Professoren und wissenschaftlichen Mitarbeitern, überzeugend darzustellen. Diese Bewährungsprobe war eine hilfreiche Reflexion der bisherigen Projektarbeit. Bei der Endpräsentation wurden die vollständigen Ergebnisse dem Vorstand dargestellt und aus beiden Gruppen das Gewinnerteam aufgrund des besten Gesamtkonzepts bestimmt.

Projektabschließend präsentierten beide Gruppen ihre Ausarbeitungen vor Mitarbeitern des Industriepartners aus der Automobilzulieferindustrie. Diese beurteilten auf Basis ihrer langjährigen Erfahrungen mit dem Produkt die Ergebnisse und gaben praxisnahes Feedback. Anschließend wurden alle Teilnehmer des KPE-Jahrgangs durch den Betrieb geführt. Unter anderem wurde auch die Produktion des in der Aufgabenstellung zu untersuchenden Serienbauteils erläutert. Besonders positiv nahmen die Studenten zur Kenntnis, dass ihr ausgearbeitetes Konzept einen hohen Grad an praktischer Relevanz besitzt.

Steffen Eickemeyer, Miriam Lang, Diana Rohdenburg und Carsten Schulte sind angehende Wirtschaftsingenieure und Wirtschaftswissenschaftler an der Leibniz-Universität Hannover. Weitere Informationen: Dipl.-Wirtsch.-Inf. Jens Dreyer, IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH, 30419 Hannover, Tel. (0511) 27976-0, (0511) 27976-888

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