Leiste senken, indem Sie die Leiste anheben: Hochvakuum

Spezialist für Vakuum am High Tech Institute
Staubsauger scheinen einfach: Sie pumpen die Luft ab, bis Sie den gewünschten Unterdruck erreichen. Für ein hohes Vakuum reicht es jedoch nicht aus, die Luft einfach abzupumpen. Um dies zu erreichen, müssen Sie extreme Maßnahmen ergreifen. Für viele Ingenieure ist dieses Thema jedoch nicht immer selbstverständlich. Das High Tech Institute bringt ihnen die Tricks des Handwerks bei.

Die Prozesse in der High-Tech-Industrie erfordern immer häufiger eine hochgradig kontrollierte Umgebung. Denken Sie an die Elektronenmikroskope von Thermo Fisher oder die EUV-Systeme von ASML. Wenn Sie Luft in diese Systeme einbringen, werden die Elektronenstrahlen gestreut und das EUV-Licht wird absorbiert. Daher ist ein Hochvakuum eine absolute Notwendigkeit. Auch Verunreinigungen sind bei der Herstellung von Displays ein Produktkiller. Jede Menge Feuchtigkeit in der Luft wäre eine Katastrophe für die OLED-Materialien und das Display wäre ein Totalverlust.

Die Messlatte wird immer höher gelegt. „Solange ich mich erinnern kann, sollte der Druck in Elektronenmikroskopen 10-10 mbar nicht überschreiten“, sagt Mark Meuwese, Vakuumspezialist bei Settels Savenije Van Amelsvoort. „Aber auch bei anderen Anwendungen werden die Anforderungen immer strenger. Zum Beispiel konnten weiche Röntgensysteme früher mit 10-3 mbar auskommen. Heutzutage ist 10-7 der neue Standard. Mit zunehmender Genauigkeit werden auch die Sensoren empfindlicher und sind anfälliger für Verschmutzung oder Störungen durch die vorhandene Atmosphäre.“

Mark Meuwese ist an der 4-tägigen Schulung ‚Grundlagen und Konstruktionsprinzipien für ultra-sauberes Vakuum‚.

„Je voller Sie Ihr Vakuumsystem bauen, desto größer ist die Gefahr einer Verunreinigung“, sagt Mark Meuwese von Settels Savenije Van Amelsvoort. Bis zu 10-8 mbar ist das alles relativ einfach, weiß Meuwese. „Natürlich müssen Sie trotzdem hart arbeiten, aber wenn Sie noch weiter gehen wollen, steigen die Herausforderungen exponentiell und das System wird um ein Vielfaches teurer. Ein Wassermolekül ist ein Dipol und bleibt daher an Oberflächen haften. Sie können es besser abpumpen, wenn Sie genug Energie hineinstecken. Die einfachste Methode dafür ist, die Vakuumkammer zu erhitzen. Aber wenn Sie eine Temperaturverteilung schaffen, gehen Sie das Risiko ein, dass sich die verdampften Elemente auf kalten Oberflächen absetzen, im schlimmsten Fall auf dem Sensor, den Proben oder dem Produkt. Außerdem können viele Sensorsysteme keine hohen Temperaturen vertragen. 10-8 mbar ist die Grenze, bei der alles gut geht.“

Meuwese geht nicht davon aus, dass der Großteil der Anwendungen in absehbarer Zeit niedrigere Drücke erfordern wird. Für spezielle Forschungsarbeiten können die Anforderungen strenger werden. „Die Grenze liegt bei 10-12 – 10-13, schätze ich. Und dafür kann man kaum eine Maschine bauen. Alles, was Sie in die Vakuumkammer einbringen, ist zu viel. Das Gefäß und der Drucksensor sind bereits zu umweltschädlich, und selbst die fortschrittlichste Pumpe lässt zu viel in das System zurückfließen.“

Fingerabdruck

Im Grunde ist die Vakuumtechnik ganz einfach. Sie beginnt mit einem Behälter, an den Sie eine Pumpe anschließen. Sie pumpen so lange Luft ab, bis der Druck das gewünschte Niveau erreicht hat. In der Praxis ist ein solches System von geringem Nutzen. Schließlich wollen Sie ja in diesem Vakuum Prozesse durchführen. Es muss also alles in dem Gefäß sein. In der Tat: Sie wollen oft, dass der Raum, in dem Sie arbeiten, voll von Mechanik, Sensoren und anderen Komponenten ist. Wie können Sie eine Vakuumkammer bauen und trotzdem ein gutes Vakuum erreichen? Das ist eines der Dinge, die Sie in einer Intensivschulung wie „Grundlagen & Konstruktionsprinzipien für ultra-sauberes Vakuum“ des High Tech Institute.

„Je mehr Komponenten Sie einfüllen, desto größer ist die Gefahr einer Kontamination“, sagt Meuwese, einer der Dozenten der Schulung. „Allein die Oberfläche verursacht eine Kontamination durch Ausgasung, und alles, was Sie in den Behälter geben, bedeutet mehr Oberfläche und damit mehr Ausgasung. Darauf müssen Sie achten.“

'A fingerprint lasts for weeks.'

Wie können Sie eine Vakuumumgebung in Ihrem Design berücksichtigen? „Es gibt eine Reihe von Dingen, die wir in der Schulung besprechen. Zunächst einmal gibt es natürlich eine Liste von Materialien, die für das Vakuum geeignet sind. Edelstahl ist wirklich gut und auch Aluminium können Sie ohne Probleme verwenden. Messing ist jedoch nicht geeignet, da es Zink enthält, das bei 300 Grad und 10-3 mbar verdampft. Viele Unternehmen haben eine Liste von Materialien und Beschichtungen, die ihre Ingenieure verwenden dürfen.“

Auch Rost kommt nicht in Frage, da es porös ist und Wasser enthält, das ausgast – das heißt, ein ordentliches Bürsten ist das Mittel des Lebens. „Ein einfacher Fingerabdruck kann Sie wochenlang leiden lassen. Ein Fingerabdruck besteht aus einer überraschend großen Anzahl von Molekülen, so dass es lange dauert, bis alles weg ist. Und es gibt keine Garantie, dass Sie ihn überhaupt abpumpen können“, sagt Meuwese. Richtiges Reinigen ist ein eigener Beruf und wird in der Ausbildung ausführlich besprochen. Da Fett ein Tabu ist, sind Kugellager ein No-Go. Die Konstrukteure müssen sich auf elastische Elemente wie Blattfedern und Kreuzfederscharniere verlassen. „Oder auf Kugellager mit Keramikkugeln oder Vollkeramiklager, da diese kein Schmiermittel benötigen.“

Kleine Beine

Die Designer müssen auch auf die Form und die Konstruktion der Komponenten achten. „Sie sollten zum Beispiel scharfe Kanten vermeiden. Wenn Sie sie mit einem Wattestäbchen oder einem Lappen polieren, verfangen sich Reste darin“, erklärt Meuwese. „Ein Bolzen in einem Sackloch schließt ein Luftvolumen ein. Wenn Sie den Lauf leeren, entweicht sie. Denken Sie daran, dass das Gasgesetz besagt, dass pV/T konstant ist. Wenn Sie 10-7 mbar erreichen wollen, wird dieses kleine Volumen um zehn Größenordnungen größer. “ Schlaglöcher sind ärgerlich, weil nach dem Ausspülen Wasser darin zurückbleibt. “ Auch Sacklöcher sind also zu vermeiden. Und wenn Sie ein Loch bohren, um das Wasser herauszulassen, sollte es nicht zu klein sein. Durch die Kapillarwirkung bleibt das Wasser sonst in dem Loch.‘

'Fat is a no-no in a vacuum, so moving is done with elastic elements.'

Wenn Sie ein Teil durch Funkenerosion herstellen, darf das Muster keine rechten Winkel aufweisen. „Das ist eine andere Denkweise. Es geht nicht um das effizienteste Design, sondern um die Vermeidung von Kanten und Ecken. Sie müssen alles abrunden und das ist immer eine Herausforderung. Mit etwas gesundem Menschenverstand und Erfahrung werden Sie das schon hinbekommen.“

Selbst das Verbinden von zwei Komponenten in einem Vakuum ist nicht ganz einfach. Die Oberflächen sind nie flach genug, um sie perfekt zu verbinden. Es bleibt immer ein Spalt – und sei er noch so klein – in dem Luft oder Verunreinigungen eingeschlossen sind. Für die Vakuumpumpe ist es bequemer, wenn Sie die beiden Teile mit kleinen Beinen trennen. Ein halber Millimeter reicht oft schon aus.

Fett ist in einem Vakuum ein Tabu, also wird die Bewegung mit elastischen Elementen durchgeführt.

Betrug

Bei der Ausbildung des High Tech Institute ging es in der Vergangenheit hauptsächlich um Vakuumtechnik. In den letzten Jahren wurde dem Ultraclean mehr Aufmerksamkeit gewidmet. „Vakuum ist einfacher zu verstehen; man pumpt, bis man den gewünschten Druck erreicht“, sagt Meuwese. „Bei Ultraclean ist das nur der erste Schritt. Danach füllen Sie das Fass wieder mit einem „sauberen“ Gas, das z.B. kein Wasser mehr enthält. Aber wie können Sie das Fass wieder auffüllen, ohne es erneut zu verschmutzen? Heutzutage beschäftigen wir uns auch mit dieser Herausforderung während des Kurses.“

'A vacuum is more thermally challenging than ultraclean.'

Für einen Designer gibt es kaum einen Unterschied zwischen Vakuum und Ultraclean. Der größte Unterschied liegt in den thermischen Eigenschaften. In einem Vakuum ist die Wärmeübertragung sehr schlecht, weil es kein leitendes Medium gibt. Das heißt, es gibt keine Konvektion und keine Wärmeleitung, sondern nur Strahlung, und dafür brauchen Sie einen großen Temperaturunterschied. „Im Vakuum wird also alles per Definition heiß“, weiß Meuwese. „Die Kühlung kann durch geschlossene Kanäle mit Wasser erfolgen, entlang und durch die Komponenten. Oder indem man eine thermische Verbindung zu einem kalten Teil des Systems herstellt. Es gibt auch komplexe Alternativen wie eine Heliumfüllung, bei der Sie einen lokalen Unterdruck mit Molekülen erzeugen, die Wärme übertragen können. Eigentlich ist das Betrug“, sagt Meuwese mit einem Lächeln.


„Ein Vakuum ist thermisch anspruchsvoller als Ultraclean“, sagt Mark Meuwese.

Sense

Die wachsende Bedeutung der Vakuumtechnik und von Ultraclean bedeutet, dass immer mehr Ingenieure mit der Materie vertraut sein müssen. Meuwese stellt fest, dass das Niveau in der Breite zwar steigt, aber es noch viel zu tun gibt. „Die meisten Leute, die von der Hochschule oder Universität kommen, haben ein Gefühl für Technik. Sie wissen, dass ein dicker I-Profil-Träger mehr Gewicht tragen kann als ein dünner I-Träger. Sie haben viel weniger Gespür für das Vakuum. Wenn ich jemandem sage, dass ich 1015 Moleküle in einer bestimmten Zeit verdampfen kann und es sind 1018, dann liege ich um einen Faktor von tausend daneben, aber sie wissen nicht, was das bedeutet. Ein Vakuum ist abstrakter als die Mechanik. Mbar Liter pro Sekunde: da klingelt es bei vielen Ingenieuren nicht.“

Die Schulen schenken dem Thema heutzutage mehr Aufmerksamkeit. Sicherlich beherrschen in der Region Eindhoven immer mehr Schüler die Grundkenntnisse. „Zufälligerweise habe ich jetzt einen Studenten aus Enschede, und dort ist es weniger stark vertreten. Mehr an der Universität Twente, aber viel weniger an der höheren Berufsausbildung. Es ist auch eng mit der Region Eindhoven verbunden, aber so etwas wie Aufdampfung wird auf der ganzen Welt eingesetzt und dafür braucht man Vakuumkenntnisse. “

Dieser Artikel stammt von Alexander Pil, technischer Redakteur von High-Tech Systeme.

Recommendation by former participants

By the end of the training participants are asked to fill out an evaluation form. To the question: 'Would you recommend this training to others?' they responded with a 8.3 out of 10.

Kurs über EMC für Bewegungssysteme ist jetzt am High Tech Institute verfügbar

Das High Tech Institute führt einen neuen EMV-Kurs für Ingenieure ein, die an Antriebs- und Energieumwandlungssystemen arbeiten. Die erste Ausgabe ist für den kommenden Mai in Eindhoven, Niederlande, geplant.

Der Schwerpunkt dieser Schulung liegt auf EMV-Problemen, die bei der Entwicklung und Qualifizierung einer Vielzahl von Antriebssystemen auftreten. In diesem Bereich stoßen Ingenieure, Konstrukteure, Architekten, Projektleiter und Qualitätsingenieure typischerweise auf niederfrequente Störungen, die durch Bewegungs- und Energieumwandlungssysteme verursacht werden.

Das in diesem Kurs vermittelte Wissen ist auf Systeme von wenigen Milliwatt – wie kleine Robotersysteme – bis zu Megawatt – wie Containertransport und drahtlose Energieübertragung, große Robotersysteme und automatisierte Fertigung – anwendbar.

Die Branchenexperten Mart Coenen, Ramiro Serra, Mark van Helvoort und Ernest Bron werden den neuen Kurs unterrichten, wobei der Schwerpunkt auf der Auswahl eines geeigneten Kabels, Filters, einer Erdung und Abschirmung liegt. Darüber hinaus lernen die Teilnehmer, wie sie mit dem Tool LTSpice Systeme analysieren können, die aus einem Motorantrieb, einem Filter, einem Kabel und einem Aktor bestehen. Zusätzlich zu den Vorträgen wird es mehrere praktische Demonstrationen sowie praktische Übungen geben.

Der 3-tägige Kurs ‚EMC for motion systems‘ wurde von High Tech Institute’s content partner Technical Training for professionals entwickelt.

Toller Start des ersten Kurses zum Thema Leistung in der niederländischen Hightech-Arbeitskultur

Das High Tech Institute hat eine sehr erfolgreiche erste Ausgabe des eintägigen Bootcamp-Kurses ‚How to be successful in the Dutch high tech work culturedurchgeführt. Die April-Ausgabe erhielt eine Gesamtbewertung von 9,1 von 10 Punkten.

Acht Teilnehmer aus fünf Unternehmen und verschiedenen Nationalitäten nahmen teil. Die Teilnehmer äußerten sich sehr positiv.

Wirklich hilfreich und auf den Punkt gebracht. Es hat viele Aspekte der niederländischen Arbeitskultur beleuchtet, die mir vorher nicht bewusst waren. Die Übungen sind das Beste daran.‘

‚Sehr nützlich. Tiefgründig für einen Tag. Sehr zufrieden.‘

‚Sehr gute Ratschläge und Tipps.‘

Es war sehr interessant, die verschiedenen anwesenden Nationalitäten und ihre Ansichten über die niederländische Kultur zu sehen.

Die Teilnehmer gaben an, dass sie diese Schulung auf jeden Fall weiterempfehlen würden. Die Frage ‚Würden Sie diese Schulung weiterempfehlen?‘ erhielt eine durchschnittliche Bewertung von 9,6.

Der eintägige Bootcamp-Kurs ‚How to perform successfully in the Dutch high tech work culture‘ wurde von Settels Savenije & Friedrich, dem Content-Partner des High Tech Institute, entwickelt. In den vergangenen Monaten haben diese Experten für Soft Skills und Leadership mehrere Wissensveranstaltungen in Eindhoven organisiert und über 200 Expats begrüßt. Eine dieser Veranstaltungen wurde vom Holland Expat Center South ausgerichtet.

Das High Tech Institute hat Anfragen von High-Tech-Unternehmen erhalten und wird in diesem Jahr mehrere Editionen planen. Die nächste Ausgabe ist für den 26. August 2019 in Eindhoven geplant. Die Teilnahme ist für jedermann möglich.

Value Engineering ist so viel mehr als nur ein paar Euro zu sparen – sagt ein leitender Systemarchitekt

Trainer High Tech Institute
Nach jahrelanger praktischer Erfahrung bei Philips Healthcare berät Goof Pruijsen jetzt in Sachen Value Engineering und Kostenmanagement. Er bietet Schulungen zu diesen Themen für das High Tech Institute an.

‚Es macht wirklich Spaß.‘ Goof Pruijsen schon, denn Menschen aus verschiedenen technischen Entwicklungsbereichen profitieren von seinen Ansichten und seinem Wissen. Es gibt mir ein wunderbares Gefühl der Wertschätzung. Er selbst ist ungeheuer neugierig. Es fasziniert ihn, im Detail zu verstehen, was die Leute kaufen wollen, wie und warum ein Produkt technisch funktioniert und wie man es verbessern kann, um ein Unternehmen zu stärken.

Kürzlich erhielt er ein großes Kompliment von einem leitenden Systemarchitekten von ASML, der mit seinem Team einen Pruijsen-Workshop besuchte. ‚Ich dachte, wir würden ein paar Euro sparen, aber ich habe gelernt, dass Value Engineering viel mehr ist‘, sagt dieser Systemarchitekt. ‚Wir befassten uns mit einigen fantastischen Themen und stellten uns Fragen zu Entscheidungen, die wir auf hoher Ebene in der Systemarchitektur getroffen hatten. Die Erkenntnisse, die wir gewonnen haben, haben sich nicht nur auf die Kosten ausgewirkt, sondern auch auf die Reduzierung der Komplexität, des Risikos, der Markteinführungszeit und der Stunden, die wir für die Entwicklung aufgewendet haben.


Goof Pruijsen: ‚Es ist gerade der lösungsorientierte Ansatz, den viele Teams verfolgen, der sie blind für Alternativen macht.‘

Daher ist Value Engineering perfekt für Pruijsen geeignet. Auch wenn die Definition etwas langweilig ist: Es geht um die Anpassung und Änderung von Design und Fertigung auf der Grundlage einer gründlichen Analyse. Wenn es gut gemacht ist, führt es oft zu Kostensenkungen. Deshalb haben Entwickler oft eine negative Assoziation mit Value Engineering, dem ‚Ausquetschen‘ eines Designs, um Kosten zu sparen.

Der Trainer des High Tech Institute, Goof Pruijsen, identifiziert jedoch einen viel wichtigeren Wert: Value Engineering schafft Brücken zwischen Marketing, Entwicklung, Fertigung, Einkauf und den Lieferanten. Genau dieses Zusammenspiel zwischen verschiedenen Disziplinen sorgt dafür, dass Sie mit diesem Ansatz große Gewinne erzielen können.

Die Kostenreduzierung konzentriert sich oft auf die Komponentenliste der aktuellen Lösung. Pruijsen nennt dies einen Anfängerfehler. Sie können beobachten, dass Neulinge in diesem Beruf eine so genannte Pareto-Analyse durchführen, bei der sie die 20 Prozent der Komponenten herausarbeiten, die für 80 Prozent der Kosten verantwortlich sind. Dann nehmen sie etwas von den teuersten Dingen weg. Das nennt man nicht umsonst die Käseschneider-Methode.‘

Dieser Ansatz ist oft nicht sehr effektiv, sagt Pruijsen. Wenn das passiert, haben oft schon andere eingegriffen. Dann ist nicht mehr viel zu holen und die Chancen stehen gut, dass neue Eingriffe die Qualität beeinträchtigen. Wenn das auf Kosten Ihres Images geht, sind Sie noch schlechter dran.‘

Value Engineering beginnt daher laut Pruijsen mit dem Wert für den Kunden. ‚Was möchte der Kunde erreichen? Welche Funktionen werden dafür benötigt? Welchen Wert hat diese Funktion und wie hoch sind die Kosten?‘ Ein Beispiel, das er oft anführt, lautet: Es geht nicht um den Bohrer, nicht um das Loch, sondern darum, das Gemälde aufzuhängen, um Ihr Haus zu schmücken. Die Rückbesinnung auf das eigentliche Ziel schafft Raum für Kreativität und neue Lösungen und Konzepte.

Toleranz ist der Kostentreiber

Das Denken in Funktionen ist weniger gut etabliert, als die meisten Entwickler denken. Pruijsen sieht, dass der Lösungsfokus, mit dem viele Teams arbeiten, sie blind für Alternativen macht. Sie denken nicht über den Tellerrand hinaus. Es hilft – und das erfordert Übung – eine bestehende Lösung zu analysieren und von ihr schrittweise zu abstrahieren, bis die Funktionen vollkommen klar sind. Ohne die Lösung zu beschreiben. Dann können Sie die Kosten funktional abbilden und gemeinsam untersuchen, warum diese Funktionen teuer sind. Das ist ein guter Anfang für die Optimierung aktueller und zukünftiger Produktgenerationen. Ich nenne das Kostentreiberanalyse. Wenn Sie das gut machen, fangen alle an, das Problem viel besser zu verstehen und Sie sind schon auf halbem Weg zur Lösung“, sagt Pruijsen.

Toleranz oder Genauigkeit ist ein typisches Beispiel für einen Kostentreiber. Enge Toleranzen führen zu mehr Verarbeitungszeit oder -schritten. Ein durchschnittliches Netzteil ist normalerweise nicht sehr teuer, aber wenn die Spannungswelligkeit sehr gering ist, steigt der Preis.

'Developers are usually unaware of the consequences of their risk-avoiding copying behaviour.'

Sie müssen sich diese Toleranzen genau ansehen, so Pruijsen. Sind sie wirklich überall erforderlich oder nur lokal? Warum ist diese Toleranz so festgelegt? Das ist etwas, das oft nicht bedacht zu werden scheint. Die Toleranzen wurden vielleicht von der vorherigen Zeichnung kopiert, die Konstrukteure schenken ihnen keine Beachtung, aber sie erscheinen auf der Rechnung. Die Entwickler sind sich der Konsequenzen ihres risikovermeidenden Kopierverhaltens meist nicht bewusst. Wenn sich herausstellt, dass eine Toleranzanforderung nicht so streng ist, wird die Herstellung plötzlich viel einfacher, schneller und billiger. Probleme mit der Herstellbarkeit und der Produktionsausbeute werden oft spontan gelöst.‘

Große Projekte, mehrere Teams, ausgewogenes Design

Bei großen Projekten mit mehreren Unterteams optimiert jeder seinen eigenen Bereich so weit wie möglich – und sei es nur aus Ehrgeiz. Pruijsen: ‚Wenn die Teams nicht verstehen, wie die Aufgabe auf die Module verteilt ist, dann ist die Wahrscheinlichkeit eines Ungleichgewichts bei Design und Spezifikation groß. Sie bauen keinen Formel-1-Motor in das Chassis eines 2CV ein. Die Leistung der Komponenten muss in einem ausgewogenen Verhältnis zueinander stehen. Die Aufgabe des Systemarchitekten besteht darin, dieses Gleichgewicht aufrechtzuerhalten und ein Over-Engineering zu verhindern.

Pruijsen schildert einen praktischen Fall aus seiner Zeit bei Philips Healthcare. Röntgenstrahlen werden seit vielen Jahren in der medizinischen Diagnostik und der Materialforschung eingesetzt. Um diese Röntgenstrahlen zu erzeugen, schießen Sie Hochspannungselektronen auf Schwermetall. Irgendwann fragte die Marketingabteilung nach einem neuen Hochspannungsgenerator. Einen mit mehr Leistung, besserer Stabilität und höherer Zuverlässigkeit. Und vorzugsweise auch billiger.

'Every step in the labour process also includes an error risk; and you can add to that an additional risk of quality problems and production loss.'

Ein Projekt wie dieses beginnt oft aus reinem Leistungs- und Technikinteresse“, sagt Pruijsen aus Erfahrung. In diesem Fall haben wir jedoch beschlossen, formal mit einem Value Engineering Workshop zu beginnen, um die Gewinnspanne des Produkts und die technische Ausrichtung zu verbessern. Der alte Generator wurde im Hinblick auf Kosten und Funktionen analysiert. Es stellte sich heraus, dass relativ viel Geld in viel kleinere Teile investiert wurde (der sogenannte ‚lange Schwanz von Pareto‘). Sie können nicht schnell den Finger auf das eine teure Teil legen; das Syndrom besteht aus vielen Komponenten. Das Syndrom der vielen Teile äußert sich typischerweise in hohen Designkosten, hohen Bearbeitungskosten und hohen Montagekosten für alle beteiligten Teile. Jeder Schritt im Arbeitsprozess birgt auch ein Fehlerrisiko; und dazu kommt noch das Risiko von Qualitätsproblemen und Produktionsverlusten. Die Richtung für Verbesserungen ist daher in der Regel die Reduzierung der Teile durch Integration, das sogenannte DFMA (Design for Manufacturing & Assembly).‘

Ein weiterer Kostentreiber wurde in dem Konzept beschlossen. Um die Hochspannung im alten Konzept sicher zu schützen, wurde sie vollständig in einen Öltank getaucht. Das erwies sich später als zu groß, zu schwer und unnötig teuer.

Pruijsen: ‚Wir haben jede Funktion durchdacht und ein konsistentes und optimales Szenario erstellt. Für die Hochspannungserzeugung konnten wir auf eine neue Technologie zurückgreifen, die es ermöglicht, mit höheren Frequenzen zu transformieren. Auf diese Weise könnten wir das Volumen stark reduzieren.‘

Den größten Durchbruch brachte die Beobachtung, wie er verwendet wurde. Der alte Generator wurde entwickelt, indem alle einzelnen Leistungsanforderungen maximiert wurden, ohne zu prüfen, ob diese Kombinationen sinnvoll waren oder nicht. Ärzte verwenden jedoch entweder eine einzige Aufnahme mit hoher Leistung oder mehrere Bilder pro Sekunde mit sehr geringer Leistung (und einige Kombinationen dazwischen). Als die Ingenieure das sahen, waren sie entrüstet. Niemand hatte ihnen das je gesagt! Das Ergebnis war eine starke Reduzierung der benötigten Leistung und ein Hochspannungstank, der letztendlich nur noch ein Zehntel des ursprünglichen Volumens ausmachte.

Eine Kühlung ist immer noch notwendig, aber anstatt große Ventilatoren zu verwenden, platzierten Pruijsen und sein Team die größte Wärmequelle auf dem Boden des Gehäuses. Dadurch wurde eine Konvektionsströmung erzeugt. Wir haben die Wärmequelle genutzt, um die Kühlung zu verbessern. Dies ist ein Beispiel für ‚umgekehrtes Denken‘.

Das Endergebnis war ein kleinerer und leiserer Generator, der 35 Prozent billiger ist. Außerdem wurden weniger Komponenten benötigt und wir erreichten eine höhere Zuverlässigkeit. Und es gab noch eine weitere Optimierung: Der gesamte Platzbedarf für das System konnte um einen Schrank reduziert werden.‘

Hätte es noch besser sein können? Ja, natürlich hätte es das, sagt Pruijsen. Wir waren nicht in der Lage, während dieses Prozesses einen Spezifikationspunkt zu durchbrechen. Der Generator war mit 100 kW spezifiziert. Es hieß, dass dies aufgrund der medizinischen Vorschriften so sein müsse. Es dauerte Monate, bis ich die Quelle dieses Missverständnisses gefunden hatte. Es stellte sich heraus, dass es sich um eine medizinische Richtlinie handelte, die den Einsatz eines Generators von mindestens 80 kW empfiehlt, um mit größerer Sicherheit eine gute Diagnose stellen zu können. Es handelte sich also um einen Ratschlag, nicht um eine Vorschrift!‘ sagt Pruijsen.

Dieser ‚Ratschlag‘ stammte aus dem Jahr 1991. In den dazwischen liegenden zwanzig Jahren sind die Bildverarbeitungstechniken so schnell vorangeschritten, dass mit viel weniger Energie ein besseres Ergebnis erzielt werden kann. Schließlich fand Pruijsen einen Produktmanager, der zugab, dass es sich nicht um eine gesetzliche Richtlinie, sondern um eine sogenannte Ausschreibungsspezifikation handelte. Weil die Hersteller ihren Kunden seit Jahren sagen, dass nur 100 kW eine ausreichende Qualität liefern, ist dies zu einer ‚akzeptierten Kundenüberzeugung‘ geworden.

Wenn sich die Toleranzanforderungen als zu hoch erweisen, aber gelockert werden können, kann die Herstellung plötzlich viel einfacher, schneller und billiger werden“, sagt Goof Pruijsen. Probleme mit der Herstellbarkeit und dem Produktionsertrag lösen sich dann oft von selbst.

Modulare Architektur verwalten

Pruijsen gibt ein weiteres Beispiel. Ein großes Modul in einer Produktionsmaschine wurde in einer Reihe von kleinen Modulen entworfen. Das bedeutete, dass ein Teilmodul im Falle eines Fehlers schnell ausgetauscht werden konnte. Man ging davon aus, dass dies billiger war und weniger Wartungsvorräte erforderte. Durch die Zunahme der kritischen Schnittstellen mit hohen Toleranzanforderungen verdoppelten sich jedoch die Kosten und die Komplexität nahm zu, so dass die erwartete Zuverlässigkeit drastisch sank“, sagt Pruijsen. Hinzu kamen zusätzliche Entwicklungskosten und Produktionstests. Eine einteilige Konstruktion erwies sich als die bessere Lösung. Die Komponenten mit dem größten Ausfallrisiko wurden dabei an einer leicht zugänglichen Stelle platziert. Das war die Lektion: Modularität bedeutet nicht, ein Modul in Untermodule zu zerlegen, sondern die Modularität und die Schnittstellen richtig zu platzieren. In diesem Fall mit dem Ziel, den besten Service und auch einen kosteneffizienten Service zu bieten. Sie müssen immer wieder über die Konsequenzen und das Gleichgewicht nachdenken.‘

In seinem Value-Engineering-Kurs macht Pruijsen deutlich, wie der Aufbau einer Value-Engineering-Studie in der Praxis funktioniert. Zunächst konzentriert er sich auf Analysetools und dann auf kreative Techniken für verbesserte Szenarien. Außerdem wird darauf geachtet, die Lieferanten in diesen Ansatz einzubeziehen.

Der praktischen Ausbildung wird viel Aufmerksamkeit gewidmet. Ein Drittel des Kurses besteht aus praktischen Übungen. So gibt es zum Beispiel eine ‚Lego-Auto-Übung‘, bei der die Kursteilnehmer lernen, wie sie Kostensenkung und Wertsteigerung angehen können. Außerdem führen sie Nutzenanalysen (Fall: Nach welchen Kriterien entscheiden sich Kunden für den Kauf eines Autos?), Prozessflussanalysen (Fall: Optimierung einer Kantine) und Funktionsanalysen (der Kern des funktionalen Denkens) durch. Viele Techniken werden anhand von Beispielen verdeutlicht.

Pruijsen bittet die Kursteilnehmer auch, im Voraus eine kurze Präsentation von bis zu zehn Minuten über ihr Unternehmen und ihr Produkt vorzubereiten. Er kann eine davon auswählen, um sie gemeinsam ‚vor Ort‘ zu analysieren.

Recommendation by former participants

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Goofs Tipps für Value Engineering

Zu guter Letzt finden Sie hier einige Tipps von Goof Pruijsen zum Thema Value Engineering:

1. Analysieren Sie, bevor Sie Lösungen in Betracht ziehen

2. Kehren Sie zum Grundverständnis zurück: Was bewirkt es?

3. Was macht ihn teuer und warum?

4. Machen Sie eine Bestandsaufnahme der Annahmen und versuchen Sie, sie zu zerstören

5. Seien Sie kreativ. Beschränken Sie sich nicht darauf, an traditionelle Lösungen zu denken (Risikovermeidung), sondern suchen Sie nach den Grenzen

6. Führen Sie die Lösungen in einer Gesamtübersicht zusammen und erstellen Sie Szenarien

7. Spielen Sie die Risiken nicht herunter, aber benutzen Sie sie auch nicht als Ausrede, um etwas nicht zu tun. Machen Sie sie deutlich und finden Sie Abhilfemaßnahmen

8. Behalten Sie die geschäftliche Seite der Dinge im Auge. Jeder ist gerne kreativ, aber Geld muss auch verdient werden. Welches Szenario erfüllt die finanziellen und organisatorischen Voraussetzungen am besten?

9. Legen Sie los!

Dieser Artikel wurde von René Raaijmakers geschrieben, dem technischen Redakteur von High-Tech Systeme.

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