Computer Integrated Manufacturing Steffen Hein 02INF2 18.10.2005

Computer Integrated Manufacturing Skript/Kurzarbeit Begleitmaterial unter: www.in.fh-merseburg.de/~shein 18.10.2005 2 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Gliederung 1 Einführung / Die Wurzeln von CIM 2 Computer Integrated Manufacturing 3 Hinter den Kulissen von CIM 18.10.2005 3 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Einführung 1. Vorbetrachtung Bisher: sequentielle Fertigungsstraßen Problem: beschränkte Produktvielfalt, lange Entwicklungszyklen, unvorhersehbare Marktsituationen Lösung: Bedarf an einer automatisierten (computergestützten) Fertigungsstraße Computer als evolutionärer Schritt bei Konstruktion, Arbeitsplanung, Materialwirtschaft und Produktsteuerung 18.10.2005 4 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Einführung 1.1 Funktionen konventioneller Unternehmensbereiche Konstruktion: Funktionen im Bereich der Produktentwicklung Aufbau und Pflege einer Erzeugnisgliederung universeller Zeichnungsaufbau erleichterte Angebotskalkulation Widerverwendbarkeit Beschleunigte Materialdisposition Verbesserte Fertigungs- und Montagesteuerung 18.10.2005 5 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Einführung 1.1 Funktionen konventioneller Unternehmensbereiche Arbeitsplanung: Einmalige Planungsmaßnahmen zur Fertigung Auftrags- und terminneutral Suche nach effizientesten Verfahren (wirtschaftlicher Aspekt) 18.10.2005 6 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Einführung 1.1 Funktionen konventioneller Unternehmensbereiche Produktionssteuerung: Umsetzung des Erzeugnisprogramms unter optimalen Abläufen laut Arbeitsplanung Kompensation von Störungen und Kapazitätsengpässen (Termin- und Kosteneinhaltung) 18.10.2005 7 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Einführung 1.1 Funktionen konventioneller Unternehmensbereiche Materialwirtschaft: Vorgänge zur Materialbereitstellung Beachtung: richtige Qualität, richtige Menge am richtigen Ort zur richtigen Zeit 18.10.2005 8 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Einführung 1.2 Grenzen des Fließlinienprinzips Arbeitsteilige Organisation heutiger Unternehmen Vorteile: hoher Wirkungsgrad, effiziente Auslastung von Investitionsgütern Folge: geringer Produktpreis Grenzen/Probleme: verlässliche Liefertermine, Flexibilität bei Kundenwünschen bei gleichzeitig hoher Produktqualität 18.10.2005 9 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Einführung 1.3 Informationsmanagement im Unternehmen Immense Flut an Informationen für effiziente Aufgabenerfüllung (Engpass an Informations- & Kommunikationssystemen) Informationsprozess= Inform.-Gewinnung, -Aufnahme & Speicherung, -Verarbeitung und Abgabe Kommunikation= Informationsabgabe, -übermittlung und –aufnahme Folge: Integration von Computern als Ausweg Nutzung von Synergieeffekten Neute Optionen im Unternehmen durch verbessertes Info-Management  CIM 18.10.2005 10 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2. Die Idee von CIM CIM= computer integrierte Produktion Sammelbegriff und Modell Tätigkeiten im Unternehmen m.EDV Keine Technologie bzw. Schlüsselfertiges Produkt Bedarf an Individualisierung in Firma, Organisation, Personalpolitik und Technik 18.10.2005 11 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2.1 Der CIM-Ansatz nach AWF Definitionsversuch seitens AWF (Ausschuss f. Wirtschaftliche Fertigung) im Jahre 1984 Mitglieder aus Hochschulen & Institutionen Ergebnis: AWF-Empfehlung über Begriffe, Definitionen & Funktionen 1985 „…Cim beschreibt den EDV-Einsatz in allen mit der Produktion zusammenhängenden Betriebsbereichen…“ Ziel: Integration von techn.- & organisat. Funktionen zur Produkterst. 18.10.2005 12 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2.1 Der CIM-Ansatz nach AWF Funktionskette im CAD/CAM  PPS zur Planung, Steuerung & Überwachung der Produktion 18.10.2005 13 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2.2 Computer Aided Design Konstruktionsprozess innerhalb der Produktionsfunktion Konzipierung (Analyse, Erarbeitung, Bewertung von Lösungen) Gestaltung (Konkretisierung, Entwurf, Modellbau (CAE)) Detaillierung (Darstellung der Einzelteile) Geometrische Modelllierung mit 2D oder 3D (Prüfung durch CAE) Technische Berechnungen & Zeichnungserstellung 18.10.2005 14 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2.3 Computer Aided Planning Rechnergestützte Arbeitsplanung (einmalige Planungsmaßnahmen) Erfüllung einer Produktionsaufgabe nach wirtsch. Kriterien Abdeckung folgender Bereiche: Montageplanung Arbeitsplanerstellung NC- & Roboterprogrammierung (mittels Programmiersysteme) Prüfplanung Visualisierung, Simulation von Programmablauf einer NC-Maschine 18.10.2005 15 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2.4 Computer Aided Manufacturing CAM= Automatisierung der Fertigungsprozesse Werkstücksfertigung (Materialhandhabung) Montage (Montagemaschinen) Transport und Lagerung (Transport- und Lagersysteme) Beschreibt ausschließlich direkte Steuerung & Überwachung im Fertigungsprozess (CAP-Programme nutzend) 18.10.2005 16 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2.5 Computer Aided Quality Assurance Rechnergestützte Funktionen der Qualitätssicherung Begleitet gesamten Produktionsprozess (Prod.-Entw. bis Versand) Beinhaltet: Qualitätsplanung Qualitätsprüfung Qualtiätslenkung Permanente Überwachung der Prozesse Kompensation von Abweichungen = Regelung Erstellung von Prüfplänen und Programmen und Durchführung 18.10.2005 17 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2.6 Produktionsplanung und Steuerung Überwiegend betriebswirtschaftliche Aufgaben Organisation und Überwachung des Fertigungsablaufs CAP= statische Planung, PPS= stetige, dynamische Planung Beachten von Mengen-, Termin- und Kapazitätsaspekten Hauptfunktionen: Produktionsprogrammplanung Mengenplanung Termin- & Kapazitätsplanung Auftragsveranlassung und Auftragsüberwachung 18.10.2005 18 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2.7 Der CIM-Ansatz nach Scheer Basis: begriffliche Darstellung der AWF Sogenanntes Y-Modell mit geringer Wichtung von CAQ Vertikal: betriebswirtschaftliche und technische Funktionen Horizontal: Planung und Realisierung Informationsmanagement: zentrale Datenbanken und dezentrale Rechnerstrukturen Datenbankdesign allgemeingültig 18.10.2005 19 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing 2.7 Der CIM-Ansatz nach Scheer 18.10.2005 20 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Hinter den Kulissen von CIM 3. Die Maschinerie von CIM Ursprüngliche Ziel einer rechnergestützten Produktion war nicht realisierbar (Speicherkapazität, Dialogmöglichkeiten, etc.) Beginn 80‘er Jahre erste Integrationen mittels CIM durch EDV-Fortschritt 3 wesentliche Komponenten von CIM Netzwerke: LAN, MAN, WAN als Fundament Schnittstellen: Datenaustausch zwischen Rechnern und Programmen Abteilungsübergreifend Datenbanken: zentraler Punkt für Datenströme zentral. Punkt(Datenbasis) 18.10.2005 21 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Hinter den Kulissen von CIM 3. Die Maschinerie von CIM Probleme: Normungen der Schnittstellen nur als Ansatz Bedarf mehrere Datenbanken Organisatorische-, Philosophische und Geographische Aspekte Bedarf an Zugriffs- und Ortstransparenz  Verteilte Systeme und Middleware 18.10.2005 22 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Hinter den Kulissen von CIM 3.1 Green-Screens und Mainframes Fotschritte in der Rechnentechnik Breiter Einsatz von Mainframes Limitierte Nutzung der Rechenleistung  Terminals („Green-Screens“) Batch-Jobs + andere Berechnungen liefen auf Mainframe Monolithische Softwarearchitektur 18.10.2005 23 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Hinter den Kulissen von CIM 3.2 Die Revolution: Client/Server-Architekturen Weitere technische Fortschritte  Einzelplatzrechner Mehr Flexibilität durch „Mobilität“ Mainframes nur noch als Server  Umverteilung der Rechenkapaz. Aufkommen von Unix-Servern Finanziell attraktiver als Mainframes Implizierten Durchbruch der Cleint/Server-Architektur Flexible Strukturen und Individualisierung in Abteilungen Erste Ansätze von verteilten Anwendungen  Keine monolithischen Softwarearchitekturen mehr 18.10.2005 24 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Hinter den Kulissen von CIM 3.3 Die Evolution: Multitier Client/Server Problem bei Client/Server: Softwarpflege sehr mühselig!!! Modifikation der Client/Serverarchitektur um eine zusätzl. Ebene Bzw. um n-Ebenen („Multitier“) Logik: 2 Server und die Clients 1. Server: Datenbank 2. Server: Programmlogik  Separation der Clients von restlicher Softwarearchitektur Trennung von Daten und Programmlogik physisch oder logisch 18.10.2005 25 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Hinter den Kulissen von CIM 3.4 Verteilte Systeme Keine Unterscheidung zwischen Client/Server mehr Softwarefunktionen in verteilten Objekten  Kommunikation Enorme Flexibilität bei Planung und Realisierung physisch und logisch Dienstnutzung über Interfaces  Ideal für Vernetzung von diversen Betriebsbereichen Schnittstellen als Schlüssel, da Funktionstransparenz durch definierte, konsistente Schnittstellen (z.B. leichte DB-Portierung möglich) Echte Nebenläufigkeit und Skalierbarkeit Ortstransparenz und Zugriffstransparenz Heterogenität!!! 18.10.2005 26 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Hinter den Kulissen von CIM 3.4 Verteilte Systeme Definition: „Ein verteiltes System ist ein System mit räumlich verteilten Bausteinen, die keinen gemeinsamen Speicher benutzen und dezentral administriert werden. Bausteine können miteinander kommunizieren um gemeinsame Ziele zu erreichen.“ Ein vert. System ist ein Verbund von heterogenen Rechnersystemen, welche zur funkt. Umsetzung einer Aufgabe miteinander kommunizieren. Dies geschieht transparent, so dass das Gesamtsystem als monolithisches System wirkt. 18.10.2005 27 Steffen Hein 02INF2

Computer Integrated Manufacturing Resümee von CIM 4. CIM in der Praxis Fundamentale Bedeutung von Computer in Industrie Mitte bis Ende der 80‘er erfolgreicher Einsatz von CIM bei IBM und Siemens  Durchbruch von CIM Vorteile aus Praxiserfahrungen: Senkung d. Kosten v. Entwurf & Produktion: 15-30% Reduzierung d. Werkstattdurchlaufzeit: 30-60% Erhöhung der Produktivität: 40-70% Verminderte Ausschussrate: 20-50% Steigerung der Produktvielfalt: 3-30fach 18.10.2005 28 Steffen Hein 02INF2