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Referat CIM-Konzept - Ansätze zur rechnerintegrierten Produktion


fertigungstechnik referate

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CIM-Konzept

Immer komplexere Produkte und Fertigungsstrukturen richten neue Anforderungen an ein Unternehmen, denen traditionelle Konzepte nicht mehr gerecht werden, um eine Steigerung der Produktivität, der Flexibilität und der Produktqualität zu erzielen.

CIM stellt sich dieser Problematik im Fertigungsbereich, sie ist jedoch keine Lösung, die von heute auf morgen installiert werden kann.

1.1    Ansätze zur rechnerintegrierten Produktion

CIM (Computer Integrated Manufacturing) ist keine neue Technologie oder ein fertiges Hard- bzw. Softwareprodukt. Es ist eine Unternehmensphilosophie zur Integration aller Informationsflüsse im Unternehmen und dadurch ein Konzept, um den Informationsfluß zu rationalisieren. Durch verbessertes Informationsmanagement sollen gleichartige Mehrfachtätigkeiten (z.B. während des Fertigungsablaufes mehrfache Eingabe der Geometrieinformation) vermieden werden und eine Erschließung neuer Möglichkeiten der Unternehmensführung erreicht werden.

1.1.1    CIM-Ansatz nach AWF

Der AWF (Ausschuß für Wirtschaftliche Fertigung) versuchte 1984 das erste mal in der BRD, CIM zu definieren. 1985 wurde eine AWF-Empfehlung veröffentlicht, die Begriffe, Definitionen und Funktionszuordnungen zum Thema 'Integrierter EDV-Einsatz in der Produktion' enthielt.

Aus wirtschaftlicher Sicht kann CIM nur auf der Basis bestehender EDV- und Automatisierungslösungen realisiert werden, die in den Unternehmen bereits eingeführt sind.

            Es werden folgende Bausteine angesprochen:


Abb. 1-5

CIM wird auf dieser Grundlage folgendermaßen definiert:

CIM beschreibt den integrierten EDV-Einsatz in allen mit der Produktion zusammenhängenden Betriebsbereichen. Es umfaßt das informationstechnische Zusammenwirken zwischen CAD, CAP, CAM, CAQ und PPS. Hierbei soll die Integration der technischen und organisatorischen

Funktionen zur Produkterstellung erreicht werden. Dies bedingt die gemeinsame,

bereichsübergreifende Nutzung aller Daten eines EDV-Systems, auch Datenbasis genannt.

Dadurch läßt sich CIM in den technischen (CAD/CAM) und in den administrativen (PPS) Bereich unterteilen.

1.1.1.1    CAD (Computer Aided Design)

Der Konstruktionsprozeß umfaßt im wesentlichen 3 Phasen:

·     Konzipierung:   Analyse der Anforderungen, Erarbeitung von Lösungsvarianten,                                 Funktionsfindung und Prinziperarbeitung sowie Bewertung der                           Lösungsansätze

·     Gestaltung:       Konkretisierung des Lösungskonzeptes, maßstäblicher Entwurf,                           Aufstellung von Modellen und Bewertung der Lösungen

·     Detaillierung:   Darstellung der Einzelteile

CAD umfaßt demnach die Einzelaufgaben, die rechnerunterstützt in diesen Phasen zu bearbeiten sind. Weiters werden effektive Schnittstellen zur Daten-Übertragung in andere Bereiche (CAP, CAE, CAM und Stücklistengenerierung) benötigt.

Abb. 1-6

folgende Funktionen werden CAD zugeordnet:

·     Entwicklungstätigkeiten

·     technische Berechnungen

·     Konstruktionstätigkeiten

·     Zeichnungserstellung

1.1.1.2    CAP (Computer Aided Planing)

Unter CAP werden im allgemeinen die Aufgaben der rechnerunterstützten Arbeitsplanung zusammengefaßt. Sie beinhaltet zum einen sämtliche einmalig auftretenden Planungsmaßnahmen, die dem Zusammenwirken von Menschen und Betriebsmitteln zur Erfüllung einer Produktionsaufgabe nach wirtschaftlichen Kriterien dienen.

Zur rechnerunterstützten Arbeitsplanung zählen folgende Bereiche:

·     Montageplanung

·     Arbeitsplanerstellung

·     Vorrichtungs- und Sonderwerkzeug-Konstruktion

·     NC-Programmierung

·     Programmierung von Industrierobotern und Koordinatenmeßmaschinen

·     Prüfplanung

1.1.1.3    CAM (Computer Aided Manufactoring)

Der Begriff CAM ist im Zusammenhang mit der NC-Technik entstanden. Aufgrund der weiteren Entwicklungen sollen hier unter CAM die durch Rechnereinsatz automatisierten Prozesse in der Fertigung zusammengefaßt werden.

Folgende Funktionen werden CAM zugeordnet:

·     Fertigen               (Werkstücke)

·     Handhaben          (Material, Fertigungshilfsmittel)

·     Transportieren    (w.o.)

·     Lagern                 (w.o.)

1.1.1.4    CAQ (Computer Aided Quality Assurance)

Unter CAQ werden die rechnerunterstützt ausgeführten Funktionen der Qualitätssicherung zusammengefaßt. Diese begleitet den gesamten Produktentstehungsprozeß von der Produktentwicklung bis zum Versand.

1.1.1.5    PPS (Produktionsplanung und -steuerung)

Durch das Produktionsplanungs- und -steuerungssystem werden die überwiegend betriebswirtschaftlichen Aufgaben gekennzeichnet. Hierunter fallen sämtliche administrative Tätigkeiten, die zur Organisation und Überwachung des Fertigungsablaufes erforderlich sind.

1.1.2    CIM-Konzept nach Scheer

 Auch Scheer greift im Rahmen seiner Definition von CIM auf die begriffliche Darstellung des AWF zurück. CAQ ist ein eigener Bereich. Über den Anschluß an unternehmensübergreifende Netzwerke ist auch eine überbetriebliche Kommunikation möglich. Scheer verbindet daher CIM mit folgenden Grundsätzen:




·     Anwendungsunabhängige Datenorganisation

·     konsequentes Denken in Vorgangsketten

·     kleine Regelkreise

Abb. 1-8 bzw. Abbildung 2, Abb. 1-9

1.1.3    Unternehmensspezifische CIM-Interpretationen

1.1.3.1    CIM-Interpretation nach DEC

Im CIM-Schaubild der Firma DEC (Digital Equipment Corporation) sind zusätzlich 2 CIM-Bausteine enthalten:

·     Vertrieb und Marketing werden in das Gesamtkonzept mit einbezogen

·     die Geschäftsplanung wird in den Gedanken der rechnerintegrierten Fertigung aufgenommen

Abb. 1-12

1.1.3.2    CIM-Interpretation nach HP

Bei HP (Hewlett Packard) steht die Informationstechnologie und insbesondere die Kommunikation mit Hilfe von Netzwerken im Vordergrund.

Abb. 1-13

1.1.3.3    CIM-Interpretation nach IBM

IBM hat sich nicht auf eine Standarddarstellung festgelegt, sondern auf einen CIM-Verbund. Dies bedeutet das Zusammenwirken von CIM-Bausteinen unterschiedlicher Hersteller. Da diese Lösung bereits realisiert ist, demonstriert IBM diesen Verbund am Beispiel der Automobilindustrie:

Abb. 1-14

1.1.3.4    CIM-Interpretation nach Nixdorf und Siemens

Das Schaubild von Nixdorf ähnelt dem von NEC derart stark, so daß auf Besonderheiten nicht extra hingewiesen werden muß.

Abb. 1-15

Bei der Firma Siemens steht der Begriff CAI (Computer Aided Industrie) im Mittelpunkt. Die Firma läßt sich weiters in zwei Geschäftsbereiche (Datenverarbeitung / Fertigungssysteme) einteilen.

Abb. 1-16


CIM (Computer Integrated Manufacturing):

bezeichnet demnach die integrierte Informationsverarbeitung für betriebswirtschaftliche und technische Aufgaben eines Industriebetriebes.

Grundsätzlich wird zwischen einem betriebswirtschaftlichen Teil (PPS) und einem technischen Teil (CAD, CAM) unterschieden.

PPS (Produktionsplanung und -steuerung):

wird als Einsatz rechnerunterstützter Systeme zur organisatorischen Planung, Steuerung und Überwachung der Produktionsabläufe von der Angebotslegung bis zum Versand unter Mengen-, Termin- und Kapazitätsaspekten bezeichnet.

PPS umfaßt demnach den gesamten Produktionsprozeß.

CAE (Computer Aided Engineering):

ist das ingenieurmäßige computerunterstützte Berechnen von Problemstellungen.

CAE-Systeme gibt es bereits seit Beginn der elektronischen Datenverarbeitung, doch es geht heute darum, von großen Systemen zu einer interaktiven Verarbeitung mit Vor- und Nachbearbeitung, inklusive dem Anschluß an CAD, zu kommen. Beispiele hierfür sind Schwingungsanalysen, statische und dynamische Festigkeitsberechnungen, Strömungsverhalten, Darstellung des kinematischen Verhaltens,

CAD (Computer Aided Design):

ist die Abkürzung für computerunterstützte Anfertigung von Konstruktionszeichnungen, sowie die Durchführung geometrieabhängiger Aufgaben des Berechnens. Maßnahmen zum Rationalisieren im Konstruktionsbereich zielen vorallem auf kürzere Durchlaufzeiten und Flexibilität hin, und sie ermöglichen so ein wesentlich schnelleres Reagieren der Konstruktionsarbeit, womit das Endprodukt selbst verbessert werden kann. Der direkte Nutzen einer CAD-Anwendung liegt also vorwiegend in der Beschleunigung sogenannter Routinearbeiten.

CAP (Computer Aided Planing):

bezeichnet die EDV-Unterstützung bei der Arbeitsplanung. Die Arbeitsplanung baut auf den konventionell oder mit CAD erstellten Arbeitsergebnissen der Konstruktion auf. Die Aufgaben von CAP sind zu unterscheiden, ob die Arbeitsplanerstellung für eine konventionelle Fertigung oder für NC-Maschinen bzw. Roboter erfolgt.

CAM (Computer Aided Manufactoring):

bezeichnet die EDV-Unterstützung zur technischen Steuerung und Überwachung der Betriebsmittel, bei der Erstellung der Objekte im Fertigungsprozeß. Die technische Steuerung und Überwachung betrifft dabei die Funktionen: Fertigung, Handling, Transportieren und Lagern. CAM umfaßt folglich die automatisierende Herstellung von Teilen, den automatischen Transport, sowie die automatisierte Lagerung der Teile und der Fertigungshilfsmittel (Werkzeuge, Vorrichtungen, ).

CAQ (Computer Aided Quality Assurance):

ist ein wesentliches Motto von CIM. Es bedeutet: 'Qualität muß nicht geprüft, sondern erzeugt werden !!' Der Produktionsqualität kommt in CIM eine zentrale Bedeutung zu, da Ausschußprodukte nicht nur einen unnötigen Kostenfaktor darstellen, sondern auch den Zwang der Nacharbeit oder Neuproduktion den exakt geplanten Ablauf empfindlich stören können. Im Gegensatz zur herkömmlichen Qualitätskontrolle, die sich damit begnügt Ausschuß auszusondern, setzt CAQ schon bei der Planung des Produktes an. Beim Festlegen von eindeutigen Prüfmerkmalen und Prüfplänen wird Einfluß auf die eigentliche Konstruktion genommen.



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