Holistic Powertrain Development & Test Productivity Optimisation at Jaguar Land Rover

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Holistic Powertrain Development & Test Productivity Optimisation at Jaguar Land Rover J. Houldcroft, T. Beattie, A. Neil, S. Ducker, J. Bristow Jaguar Land Rover, Whitley, United Kingdom R. Osborne, A. Ciriello, M. Wilkins AVL UK Ltd. A. Balcombe, A. Ney AVL Deutschland GmbH W. Graupner AVL List GmbH, Graz, Austria • A generic framework of testing and development efficiency has been presented, covering two distinct methods, namely the four lever approach and the system optimisation approach. • The 4 lever approach has been applied multiple times and has been proven to provide significant gains in test field effectiveness. • System optimisation – Achieving the optimal balance between the engineering test requirement and testing capability is a powerful concept which can be used to improve test field effectiveness. • A circular work flow phenomenon has been presented which originates from a mismatch between engineering requirements and test capabilities. This mismatch is often explored in an iterative timeconsuming way. System optimisation is proposed to be a suitable remedy. • The full potential of investment in facility cannot be realised without commensurate attention to development process, organisational change, training and communication between test and engineering. The philosophies presented can be used to justify expenditure on test facility upgrades with a specifically targeted benefit to the development process. 6 Acknowledgements The Authors of this paper would like to recognize the following individuals which through their commitment, expertise and the quality of their work contributed substantially to the success of the work. These are (in no particular order): Jason Beeby, Noel Cassidy, Roy Vasey, Kevin Snipe - JLR Markus Reumueller, Marie Sophie Vogels - AVL Graz Danny Burchill, David Moore, Stuart Brown, Harry Pearson - AVL UK

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2. Ganzheitliche Optimierung der Produktivitt von Antriebsstrangentwicklung und test bei Jaguar Land RoverHolistic Powertrain Development & Test Productivity Optimisation at Jaguar Land Rover J. Houldcroft, T. Beattie, A. Neil, S. Ducker, J. Bristow Jaguar Land Rover, Whitley, United Kingdom R. Osborne, A. Ciriello, M. Wilkins AVL UK Ltd. A. Balcombe, A. Ney AVL Deutschland GmbH W. Graupner AVL List GmbH, Graz, Austria131 3. 1 Einleitung1 Introductionber die vergangenen 4 Jahre ist das Verkaufsvolumen von JLR um ber 90% gewachsen, mit entsprechend signifikanter Einnahmesteigerung modellspezifische Daten der Geschftsjahre 2012 und 2013 sind in Abbildung 1 zu sehen. Dieser Erfolg ist auf ein uerst attraktives Produktportfolio basierend auf der neuen Aluminium-Leichtbauplattform sowie bereits existierenden Plattformen zurckzufhren (Abbildung 2). Als Antwort auf Druck durch Wettbewerb und Gesetzgeber optimiert JLR seine Plattformstrategie und reduziert die Fahrzeugmassen, um Downsizing der Motoren und Mglichkeiten der Hybridisierung zu nutzen. Bezogen auf den Antriebsstrang beinhaltet das die Eigenentwicklung und Eigenproduktion einer neuen Motorenfamilie. Das neue UK Engine Manufacturing Centre, mit einem Investitionsvolumen von mehr als 500m, wird noch in diesem Jahr erffnet, die ersten Motoren werden in 2015 das Band verlassen. Dies wird die Plne zur Geschftsentwicklung des Unternehmens untersttzen (Abbildung 3).Over the last 4 years JLR sales volumes have increased by over 90% with significant corresponding revenue growth specific model data comparing 12FY and 13FY sales is shown in Figure 1. A combination of new, highly desirable vehicles launched on both new, lightweight aluminium and existing platforms has under-pinned this success (see Figure 2). In response to competitive and legislative pressures JLR is optimising its platform strategy and reducing vehicle weight to exploit engine downsizing and hybridisation opportunities. From a Powertrain perspective this includes the development of a new family of in-house designed and manufactured engines. The new UK Engine Manufacturing Centre for these engines, an investment of more than 500m, will open later this year with the first engines coming off the production line in 2015. This will support the global sales expansion plans for the company (see Figure 3).Direkte Folge ist ein stetig steigender Produktentwicklungsaufwand zur Bereitstellung einer steigenden Anzahl marktspezifischer Derivate und der damit einhergehenden zustzlichen Entwicklungskomplexitt. Die Herausforderung fr die Produktentwicklung bei JLR besteht nun darin, diese gestiegene Arbeitsbelastung ohne gleichsam gestiegene Ressourcen zu bewltigen. Als Konsequenz mssen sowohl Entwicklung als auch Prffeld wesentliche Vernderun-gen in der operativen Effizienz vornehmen. JLR und AVL haben sich diesen Themas allumfassend angenommen und in einer Reihe gemeinsamer Projekte erfolgreich Verbesserungspotenziale identifiziert. Dieser Beitrag reprsentiert einen generischen Rahmen fr Versuchsund Entwicklungseffizienz, zwei unterschiedlichen Methoden folgend, namentlich der Ansatz der vier Hebel und der Systemoptimierungs-Ansatz. Der Ansatz der vier Hebel ermglicht Verbesserungen der Versuchseffizienz durch Konzentrieren auf vier abgegrenzte Bereiche von Manahmen. Der SystemoptimierungsAnsatz baut auf den vier Hebeln auf und zielt auf eine optimale Balance zwischen den Anforderungen der Entwicklung und den Mglichkeiten des Prffelds. Es werden konkrete Beispiele rele-Abbildung 1: Land Rover Umsatzvolumen 2012/2013 nach Modell Figure 1: Land Rover Retail Volumes 2012/2013 by ModelAbbildung 2: JLR - Investition in neue Einrichtungen und Produkttechnologie Figure 2: JLR - Investing in New Facilities and Product TechnologyAbbildung 3: Starker Wachstum von JLR in allen globalen Mrkten Figure 3: Strong Growth of JLR in All Global Markets132As a direct result, product development workload is continually increasing to provide increased market specific derivatives with the associated additional calibration complexity. The challenge facing JLR product development is to deliver the increase in workload without a proportional increase in necessary resource. Consequently the engineering and test organisations need to introduce significant changes to operational efficiency. JLR and AVL have examined this topic in a holistic manner and have successfully identified areas for improvement during a series of joint projects. This paper presents a generic framework of testing and development efficiency covering two distinct methods, namely the four lever approach and the system optimisation approach. The four lever approach facilitates improvement in testing efficiency by concentrating on four separate areas for action. The system optimisation approach builds on the four lever approach by aiming to provide an optimum balance between engineering requirements and testing delivery. Specific examples of relevant project work undertaken by JLR and AVL are presented before the main conclusions are drawn. 4. vanter Projektarbeit, durchgefhrt von JLR und AVL, gezeigt, bevor die wesentlichen Schlussfolgerungen gezogen werden.2 Konzepte fr Produktivitt in Entwicklung und Test Um sowohl die Produktentwicklung als auch das Prffeld produktiver zu machen, haben JLR und AVL zunchst gemeinsam bereits bekannte Konzepte auf ihre Anwendbarkeit hin untersucht, mit dem Ziel, die Bereiche mit der hchsten Rentabilitt zu identifizieren. Dieses Kapitel beschreibt diese Konzepte als Basis fr die Implementierung.2 Concepts for Productivity in Development and TestAbbildung 4: 4-Hebel Ansatz & Gesamtsystemoptimierung - Zusammenfassung Figure 4: Four-Lever Approach vs. Total System Optimisation - a SummaryIn order to jointly explore options to make product development and test more productive, JLR and AVL first reviewed proven concepts for applicability in order to select the areas with the highest return on investment. This section describes those concepts as a foundation for implementation.Before going into detail, the key features of both the four lever and the system optimisation approaches are summarised in Figure 4.Bevor die Anstze der vier Hebel und der Systemoptimierung im Detail erlutert werden, eine Zusammenfassung der Hauptmerkmale in Abbildung 4.2.1 Anwendung des Vier-Hebel-Ansatzes2.1 Using the Four Lever ApproachUm die Produktivitt innerhalb des Prffelds und der Entwicklung zu steigern, wurden Key Performance Indikatoren (KPIs) definiert und unter Nutzung eines analytischen Konzepts einem gewnschten Ergebnis zugeordnet. Der Vier-Hebel-Ansatz [1] ist eine bewhrte Methode zur Abgrenzung unabhngiger Einflsse auf das Endresultat, basierend auf Entwicklungs- und Versuchsaktivitten. Nachfolgend wird kurz die Gleichung beschrieben, welche die Basis fr diesen Ansatz ist, gefolgt von einem kurzen Absatz ber Beobachtungen bezglich der genannten KPIs (Abbildung 5).In order to improve productivity in test and development key performance indicators (KPIs) were defined and related to the desired output using an analytical concept. The four lever approach [1] is a proven way to separate independent influences on the overall result, based on product test and development activity. The following section briefly describes the equation that is the foundation of this approach prior to a brief section on real world observations with respect to the designated KPIs (see figure 5).2.1.1 Testing Equation und zugehrige Key Performance Indikatoren2.1.1 Testing Equation and Related Key Performance IndicatorsZur Erklrung werden die vier Faktoren der Testing Equation einzeln erklrt von links nach rechts gem Abbildung 5.For explanatory purposes, the four expressions that make up the testing equation will be discussed individually - in order from left to right in Figure 5. Der erste Hebel, die Auslastung, ist das klassische Ma eines Prffelds: Laufzeit / Zeit. Mit anderen Worten, wie viele der 168 Stunden pro Woche waren wir in der Lage, Daten zu sammeln? Der zweite Hebel, Datenqualitt, erfasst den Einfluss von Daten, die nicht fr den vorgesehenen Zweck geeignet sind. Der zugehrige KPI wird in Form des Verhltnisses Brauchbare Daten / Gesamte Daten ausgedrckt. Jeder Messpunkt, der als fehlerhaft gilt und bereits whrend des Versuchs oder danach verworfen wird, wird von der Summe aller Daten abgezogen. The first lever, utilisation is the classic test facility metric: "Runtime / Time. In other words, how many of the 168 hours every week are we able to use for engine testing?Abbildung 5: Die 4 Hebel Testing Equation & Key Performance Indikatoren (KPIs) Figure 5: The Four Lever Testing Equation & Key Performance Indicators (KPIs)133 The second lever, data quality, captures the influence of data that is not fit for the intended purpose. The associated KPI is expressed in the form of the ratio "Good Data / Total Data. Any measured data point that is deemed defective and is discarded either during or after the test is deducted from the total data count. The remaining data is designated good 5. JLR und AVL haben gemeinsam zu Untersuchung der Auswirkungen der Datenqualitt verffentlicht [2].data. JLR and AVL have jointly published an exploration of implications of data quality in [2]. Hebel 3 erfasst die Datenerfassungsrate. Gesamte Daten / Laufzeit kann als KPI fr die Versuchsmethodik angesehen werden. Das Ziel ist die Reduzierung der Messzyklenzeit ohne gegenteiligen Effekt auf die Datenqualitt. Dies kann die Optimierung von Stabilisierung, Messzeiten und Messgertesteuerung umfassen. Lever 3 captures data gathering rate. "Total Data / Runtime can be viewed as a KPI for the testing methodology. The objective is to reduce measurement cycle times without adversely affecting data quality. This can involve optimisation of stabilisation, measure ment times and measurement device sequencing. The fourth and final lever at the right of Figure 5