Methode zur referenzbasierten Herstellkostenschätzung mit semantischen Technologien am Beispiel von Getriebekomponenten elektrischer Antriebssysteme = Method for reference-based manufacturing cost estimation using semantic technologies on the example of gear components for electric drive systems

In schwierigen Marktsituationen gestalten Unternehmen zur Sicherung der Profitabilität aktiv ihre Produktkosten. Dabei werden Herstellkostenschätzungen als Grundlage für Design- und Managemententscheidungen verwendet. Herstellkostenschätzungen erfordern fundiertes Wissen an der Schnittstelle zwischen Konstruktion und Fertigung und verursachen einen hohen manuellen Zeitaufwand bei der Erstellung. Daher ist das Ziel der vorliegenden Arbeit die Entwicklung einer Methode, die die Erstellung von Herstellkostenschätzungen durch die zielgerichtete Identifikation und Verwendung von Referenzsystemelementen unterstützt. Hierzu werden semantische Technologien eingesetzt. Zunächst wird im Stand der Forschung ein Verständnis für das Modell der SGE – Systemgenerationsentwicklung nach Albers, das Cost Engineering und semantische Technologien geschaffen. Als nächstes werden Herausforderungen bei der Erstellung von Herstellkostenschätzungen in der Praxis identifiziert. Herauszuheben sind eine geringe Datenverfügbarkeit und Datenqualität, sowie ein fehlender Zusammenhang von Produkt- und Fertigungsinformationen. Darauf aufbauend wird iterativ die Cost Engineering Ontologie entwickelt, die detaillierte Zusammenhänge zwischen Komponenten und deren Fertigung beschreiben kann. Aufbauend auf der Cost Engineering Ontologie und dem Modell der SGE – Systemgenerationsentwicklung wird die Methode zur referenzbasierten Herstellkostenschätzung entwickelt. Der Mensch steht dabei im Mittelpunkt. Die Methode umfasst sechs Schritte: Bauteilinformationen erfassen, Referenz identifizieren, Prozesskette übernehmen und anpassen, Prozesskette in Herstellkosten überführen, Ergebnis prüfen und Ergebnis speichern. Anschließend wird ein Funktionsdemonstrator mit einem Softwareprototyp realisiert, der die Anwendung der Methode in der Praxis unterstützt. Der Softwareprototyp beinhaltet einen Wissensgraphen, der basierend auf der Cost Engineering Ontologie, am Beispiel von Getriebekomponenten für elektrische Antriebe erstellt wurde und die für die Methode notwendigen Zusammenhänge zwischen Bauteilen und Fertigung enthält. Mit dem Softwareprototyp ist es möglich, basierend auf einer STEP-Datei eines Bauteils, innerhalb einer Minute eine Herstellkostenschätzung zu erstellen. Einer initialen Evaluation folgend, werden die Methode und der Softwareprototyp in einer Studie validiert. Dazu werden Interviews, Fragebögen und Beobachtungen verwendet. Während eine Reduktion des Zeitaufwandes verifiziert wird, kann eine positive Wirkung der Methode und des Softwareprototyps auf die Transparenz und die Wissensbasis nur eingeschränkt bestätigt werden. Insbesondere die automatisiert ablaufende Identifikation von Referenzsystemelementen und die Herstellkostenschätzung mit prozessspezifischen Kostenmodellen reduziert den manuellen Zeitaufwand bei der Erstellung von Herstellkostenschätzungen.