I

Inhalt

1.  Einleitung  1

1.1.  Einführung in den Themenbereich  1

1.2.  Ziel dieser Arbeit  1

1.3.  Vorgehen und Aufbau dieser Arbeit.  2

2.  Die Digitale Fabrik  3

2.1.  Begrifflichkeiten.  3

2.2.  Voraussetzungen für die Digitale Fabrik  4

2.3.  Erwartungen an die Digitale Fabrik  6

3.  Produktion in der Automobilbranche.  8

3.1.  Produktionskonzepte der Automobil-OEM.  8

3.2.  Erkennbare Änderungen der Produktionskonzepte der OEM  10

3.3.  Aufgabenfelder in der Produktionsentstehungsplanung  11

3.3.1.  Stücklistenverarbeitung  12

3.3.2.  Prozessplanung  12

3.3.3.  Montageplanung  12

3.3.4.  Kostenplanung / Kalkulation  13

3.3.5.  Operationsplanung, NC/IR-Zellen-Programmierung.  13

3.3.6.  Ergonomieanalysen  14

3.3.7.  Produktionslogistikplanung / Layoutplanung / Fabriksimulation  15

3.4.  Darstellung des Produktentstehungsprozesses von PKW.  16

3.5.  Änderungen im Planungsprozess durch die Digitale Fabrik  18

II

4.  Die wesentlichen Anbieter von Systemlösungen: DELMIA, EDS und  

Tecnomatix   20

4.1.  Firmenportraits  20

4.1.1.  DELMIA.  20

4.1.2.  EDS.  21

4.1.3.  Tecnomatix  22

4.2.  Lösungen zum Thema Digitale Fabrik der Firma DELMIA  24

4.2.1.  Der Planungsprozess mit DELMIA.  24

4.2.2.  DELMIA-Produkte zur allgemeinen Montageplanung.  25

4.2.3.  DELMIA-Produkte zur Layoutplanung und Simulation  26

4.2.4.  DELMIA-Produkte zur Qualitätssicherung  29

4.2.5.  Sonstige Produkte  29

4.3.  Lösungen zum Thema Digitale Fabrik der Firma EDS  31

4.3.1.  Planungsunterstützung durch I-DEAS, Unigraphics und eFactory.  31

4.3.2.  I-DEAS  32

4.3.3.  Unigraphics.  32

4.3.4.  eFactory.  33

4.3.5.  Teamcenter.  35

4.4.  Lösungen zum Thema Digitale Fabrik der Firma Tecnomatix.  36

4.4.1.  Der Planungsprozess mit Tecnomatix  36

4.4.2.  e-MPlanner-Produkte.  36

4.4.3.  e-MEngineer-Produkte  41

4.4.4.  eMPower for Quality  44

4.4.5.  eMPower PCB Assembly and Test.  45

4.4.6.  eMPower Box Build  46

4.4.7.  eMPower Execution Systeme  46

4.5.  Andere Tools zum Thema Digitale Fabrik.  47

4.5.1.  Fabrikplanungs- und Visualisierungstools  47

4.5.2.  Tools zur IR-Arbeitszellenplanung  49

III

5.  Die Aussagen der Automobilindustrie zu ihren Strategien, Konzepten  

und  Erfahrungen beim Einsatz der Digitalen Fabrik  50

5.1.  Die hauptsächlich eingesetzten CAD/CAM/PDM/ERP-Systeme  50

5.2.  Strategien und Konzepte der OEM  51

5.2.1.  Audi  51

5.2.2.  BMW  52

5.2.3.  DaimlerChrysler.  53

5.2.4.  Ford.  54

5.2.5.  Kia Motors.  54

5.2.6.  Mazda  55

5.2.7.  Opel / General Motors  56

5.2.8.  Peugeot.  57

5.2.9.  Renault.  57

5.2.10.  TOYOTA  58

5.2.11.  Volkswagen.  59

5.3.  Strategien und Konzepte der OES.  61

5.3.1.  Dürr Schenk.  61

5.3.2.  EDAG  61

5.3.3.  KUKA  62

5.3.4.  Zulieferer von General Motors.  63

5.3.5.  Andere deutsche Zulieferer  64

5.4.  Studien zum Thema Digitale Fabrik.  65

5.4.1.  US-Markt: D. H. Brown Associates Inc. (DHBA)  65

5.4.2.  Deutscher Markt: Roland Berger.  67

5.4.3.  Deutscher Markt: McKinsey.  70

5.5.  Die Schlüsselfaktoren der Digitalen Fabrik.  72

6.  Zusammenfassung und Ausblick.  74

Abbildungsverzeichnis.   75

Literaturverzeichnis   76

Eidesstattliche  Erklärung  80

Einleitung

1.1. Einführung in den Themenbereich

Die Rahmenbedingungen der Märkte haben sich in den letzten Jahren des vorigen Jahrtausends in fast allen Branchen massiv verändert und wirken sich sehr negativ auf die Spielräume unternehmerischen Handelns aus. Auch die Automobilbranche ist einem steten Druck turbulenter Märkte voller Diskontinuitäten ausgesetzt: schwankende Nachfragemengen, immer kürzer werdende Produktlebenszyklen bei gleichzeitig steigender Komplexität der Produkte. Hinzu kommt die Belastung durch den Wandel vom Verkäufermarkt zum Käufermarkt in den neunziger Jahren, der zu immer anspruchsvolleren Kundenerwartungen hinsichtlich der Komplexität der Produkte führte, sowie die Globalisierung der Märkte, welche die Zahl leistungsfähiger Wettbewerber auf dem Zulieferermarkt ständig anwachsen ließ.

Um in dieser Wettbewerbssituation trotz des fortwährenden Drucks bestehen zu können, müssen auch in Zukunft Produkte angeboten werden, die individuell, innovativ, äußerst preiswürdig und zugleich qualitativ hochwertig sind. Diese müssen in immer kürzerer Zeit entwickelt und unter Minimierung der Kosten produziert werden können. Hierfür ist eine Absicherung der Produktfunktionalität und der Produzierbarkeit bereits in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses nötig. Dies ist nicht ohne moderne IT-Solutions zu erreichen. Sie versprechen neu strukturierte und digital abgewickelte Planungsprozesse und verbessern die Planungsqualität, -dauer und -dokumentation [BOST-00], [BRAC-00], [CREM-02], [SMG-98], [WEBE-98], [WARN-92], [WIEN-02].

1.2. Ziel dieser Arbeit

In dieser Arbeit sollen die Nutzenpotenziale der angebotenen Lösungen zur Digitalen Fabrik kritisch beleuchtet und die Einsatzmöglichkeiten von IT-gestützten Planungswerkzeugen für die Produktionsentstehungsplanung in der Automobilindustrie herausgearbeitet werden. Hierzu wird ein Überblick über die heute marktführenden Systeme gegeben und deren Funktionalitäten herausgestellt. Darüber hinaus gibt diese Arbeit einen Überblick über die Aktivitäten, Strategien und Erfahrungen der Automobilindustrie im Bereich der Digitalen Fabrik.

1.3. Vorgehen und Aufbau dieser Arbeit

Im Wesentlichen besteht diese Arbeit aus vier Kapiteln. Zunächst wird in Kapitel 2 darauf eingegangen, was genau unter dem Begriff der „Digitalen Fabrik“ zu verstehen ist, welche Komponenten dazugehören und welchen Nutzen man sich aus ihr erhofft. Es ist erforderlich, dies vorwegzunehmen, um beim Lesen der Kapitel über die Produktionsentstehungsprozesse und über die Systemlösungen zur Digitalen Fabrik die Zielsetzung der Implementationen solcher IT-Lösungen zu kennen und bei einer intrinsischen Beurteilung berücksichtigen zu können.

Das 3. Kapitel beschäftigt sich mit den gegebenen Produktionsentstehungsprozessen der Automobilindustrie. Hierbei wird herausgearbeitet, welche Verbindungen zur Produktentwicklung bestehen und welche Änderungen des Planungsprozesses durch digitale Lösungen zu erwarten bzw. vorzunehmen sind. Darüber hinaus wird auf die speziellen Eigenschaften der Automobilproduktion und auf die Tendenzen von Produktionskonzepten eingegangen. Diese Vorüberlegungen sollen die erwarteten Anforderungen an IT-Solutions erkennen lassen.

Im 4. Kapitel werden die Systemlösungen der Hauptanbieter von Tools zur Digitalen Fabrik vorgestellt und ihre genaue Gliederung in verschiedene Softwaremodule beschrieben Es wird ein Marktüberblick über weitere Anbieter gegeben.

Im 5. und letzten Kapitel werden die Vorgehensweisen, strategischen Ziele und Erfahrungen repräsentativer OEM und OES im Rahmen ihrer Projekte zur Digitalen Fabrik dokumentiert und in allgemeine Schlüsselfaktoren der Digitalen Fabrik zusammengefasst.

2. Die Digitale Fabrik

2.1. Begrifflichkeiten

Unter dem Begriff der Digitalen Fabrik (DF) oder auch „Digital Manufacturing (DMF)“ wird in der Automobilindustrie ein vollständiges digitales Abbild der realen Prozesskette verstanden, die sich aus Produktentwicklung, Planung und Produktion zusammensetzt [BRAC-02]. Sie beinhaltet die Produkte(was), die Prozesse(wie) und die Ressourcen(womit), die das Produktionssystem bilden [MOLI-02], [BWBP-01]. Dadurch verbindet sie die Produktentwicklung mit der Produktion in Form einer integrierten informationstechnischen Lösung [BRAC-02].

Der Aufbau einer Digitalen Fabrik erfolgt mit Hilfe folgender Methoden:

• Modellierung und Visualisierung • Simulation und Bewertung • Datenmanagement und Kommunikation

Die Digitale Fabrik unterstützt die simultane Prozess- und Anlagenentwicklung, verbessert die Kommunikation, beschleunigt die Entscheidungsfindung und erleichtert die detaillierte Dokumentation während des gesamten Produktlebenszyklus. Dies umfasst die Phasen: „Planung“, „Realisierung“ und „Anwendung“ i n den Planungsbereichen: „Technologie“, „Mensch/Maschine/Anlage“ und “Fabrik“, welche auch die Abstraktionsebenen der virtuellen Produktionsplanung bezeichnen [MOLI-02], [REIN-02].

Unter der virtuellen Produktion versteht man die durchgängige Abbildung von Produktionsprozessen und -anlagen mit Hilfe experimentierfähiger digitaler Modelle. Das Ziel der virtuellen Produktionsplanung ist die vollständige digitale Simulation der Produktionsprozesse. Sie erlaubt die Absicherung der Produzierbarkeit und stellt die Produktionseffizienz der Produkte und deren Produktionsprozesse sicher. Die Implementierung immersiver Benutzerschnittstellen ermöglicht es dem Menschen zudem, an jeder Stelle der dreidimensionalen virtuellen Produktion mit allen Sinnen „einzutauchen“ und sich ein genaues Bild davon zu verschaffen [REIN-02].

2.2. Voraussetzungen für die Digitale Fabrik

Vor dem Aufbau einer Digitalen Fabrik müssen folgende charakteristische Infrastrukturebenen realisiert werden, da auch aus ihnen der Nutzen der Digitalen Fabrik resultiert: 1. Datenhaltung/Datenerzeugung 2. Datenmanagement 3. Anwendungsintegration 4. Prozessmanagement und Organisation 5. Kooperation und Portale

Datenhaltung/Datenerzeugung

Im Rahmen der Datenerzeugung müssen sämtliche Daten u.a. aus Dokumenten, Vorgängen und Produkten zentral digital erfasst werden. Dabei müssen Produkte und Prozesse in digitaler Form vollständig abbildbar sein, und es muss gewährleistet sein, dass Datenänderungen im Rahmen von Änderungsschleifen keine zerstörerische Wirkung auf nachfolgende Überlegungen haben. Änderungen im ersten Prozess dürfen das Weiterarbeiten an bereits erfolgten Folgeüberlegungen im Nachfolgeprozess nicht behindern, damit ein Aufsetzen auf bereits erfolgte Überlegungen im Nachfolgeprozess möglich ist.

Datenmanagement

Einen Ansatz zum Datenmanagement bieten sogenannte EDM- oder PDM-Systeme (Engineering- bzw. Product-Data-Management-Systeme). Die Daten dieser Systeme können über ein PLM (Product-Lifecycle-Management)-System mit den Daten anderer Unternehmensbereiche verzahnt und durch informationstechnisch modellierte Prozesse formuliert werden. PLM-Systeme basieren häufig auf Data-Warehouse-Technologien. Sie verknüpfen die vorhandenen Datenbanken miteinander und strukturieren sie so, dass aus den Daten Informationen entstehen, die den Geschäftsprozess abbilden. Ein neuerer Ansatz ist das Information-Warehouse, welches über Metainformationen - wie Systemressourcen und Datenbestände - einen Zugriff auf sämtliche in anderen Systemen vorhandene Daten ermöglicht [BWBP-01].

Das hilft, Probleme zu lösen, die aus den enormen Datenmengen resultieren, hat aber den Nachteil, dass das Zugriffsvolumen mit zunehmender Anzahl von Nutzern überproportional steigt [BRAC-02].

Anwendungsintegration

Ein weiteres Element der Digitalen Fabrik ist eine homogene Soft- und Hardwarelandschaft sowie Schnittstellen, die Datenaustauschbarkeit und Kompatibilität gewährleisten. Jedem Mitarbeiter sind Tools für seinen spezifischen Aufgabenbereich bereitzustellen, die ihm die Durchführung s eines Aufgabenbereichs in einer integrierten Umgebung mit A nschluss an die Informationsbasis ermöglichen. Dafür bedarf es leistungsfähiger CAD-, Simulations-, Analyse- und Visualisierungswerkzeuge.

Prozessmanagement und Organisation

Bisherige Planungsprozesse sind charakterisiert durch ein hohes Maß an arbeitsteiligen, funktional orientierten Strukturen. Dies impliziert ein sequenzielles Vorgehen und ein hohes Maß an Schnittstellen zwischen den Prozessen. Moderne IT-Landschaften sind auf team-und aufgabenorientierte Arbeit ausgerichtet. Diese Tatsache verlangt die Restrukturierung der Planungsprozesse und Verteilung der neuen Aufgaben mit dem Ziel, die Prozesse zu parallelisieren. Darüber hinaus müssen die Zulieferer über Schnittstellen an die IT-Lösung angebunden werden, um am „simultaneous engineering“ teilnehmen zu können.

Kooperation und Portale

Als letzter und vollendender Bestandteil der Digitalen Fabrik sind die Kommunikations-, Koordinations- und Kooperationssysteme und -prozesse zu nennen (auch VR-Systeme). Hierzu wird eine verteilte Entwicklungsumgebung über Web-Portale implementiert, so dass eine schnelle und unbürokratische Informationsbeschaffung möglich ist. Kollaborative Entwicklungsumgebungen können bei weltweitem Einsatz von der Zeitverschiebung profitieren und einen Schichtbetrieb im Bereich der Ingenieurstätigkeiten mög-

virtueller Produkte (vgl. Abb.1). Eine integrierte, webwide verfügbare Datenbasis, auf der sämtliche Anwendungen aufsetzen, ist dabei Grundvorausetzung. Dadurch ermöglicht und fördert die Digitale Fabrik das teambasierte und kollaborative Planen in allen planungsrelevanten Bereichen: Betriebsmittelplanung, Prozessplanung, Prozessdokumentation, Prozesssimulation und Prozessoptimierung.

2.3. Erwartungen an die Digitale Fabrik

Der Einsatz digitaler Werkzeuge bei der Produktionsentstehungsplanung erfolgt in der Automobilbranche aus bestimmten strategischen Zielen heraus. Bei Umsetzung dieser Strategischen Ziele könnte die Digitale Fabrik in folgender Weise Nutzen stiften:

→ Verkürzung der Planung der Produktion

→ Parallelisierung der Produktentwicklung und der Produktionsentstehung durch den

verstärkten Einsatz von simultaneous engineering → Verbesserung der Planungsqualität → Reduktion der Planungs- und Investitionskosten.

Durch den Einsatz der Digitalen Fabrik wird im Allgemeinen eine Verkürzung der Planungsdauer der Produktion erwartet; Denn in der verstärkt softwarebasierten Planung sowie in der integrierten Datenbasis ist der Aufwand für die Datenaufbereitung und ihre Wiederverwendbarkeit deutlich reduziert. Einen noch größeren Nutzen erhofft man sich für die Gesamtentwicklungszeit des PKW. Der verstärkte Einsatz des simultaneous engineering (vgl. Abb.2 auf der folgenden Seite), bringt eine Zeitverkürzung vom Planungsbeginn an bis hin zum Produktverkauf. Diese erwartete Reduktion des Zeitaufwandes wird „shorter timeto-market“ oder „shorter time-to-customer“ genannt.

Auch erhofft man sich durch die Digitale Fabrik eine höhere Planungsqualität. Sie soll sich aus den neuen Möglichkeiten der Visualisierung, Simulation, Dokumentation und Kollaboration bzw. Teamwork ergeben. Eine höhere Planungsqualität könnte die Qualität der Produkte verbessern sowie die Optimierung der Produktionsanlagen schon vor Produktionsbeginn ermöglichen. Hieraus sollte schon bei Produktionsanlauf eine erhöhte Produktions- qualität und Produktivität resultieren (safe-to-market).

Außerdem erwartet man von der Digitalen Fabrik eine verkürzte Einlern- bzw. Anlaufphase, die auch als eine Verkürzung der ramp-up-time bzw. time-to-volume bezeichnet wird. Dies könnte aus dem Einsatz virtueller Trainingsmethoden folgen. Theoretisch könnte dies als ein steilerer Anstieg der Lernkurven interpretiert werden.

Abbildung 2: Zeiteinsparungspotentiale durch den Einsatz der Digitalen Fabrik [BRAC-01]

Insgesamt wird deutlich, dass der erwartete Nutzen aus der Digitalen Fabrik aus verschiedenen Sparten kommt und enorme Ausmaße hat. Es bleibt zu klären, ob die besonderen Gegebenheiten der Automobilindustrie die erwarteten Nutzenpotenziale auch zulassen.

In den nächsten Kapiteln wird deshalb beschrieben, welche Planungsaufgaben in der Autoindustrie anfallen und welche Einsatzmöglichkeiten die derzeitigen T ools zur Digitalen Fabrik dafür anbieten. Danach wird auf die heutigen Strategien, Konzepte und Erfahrungen bei den Automobilbauern eingegangen und zuletzt noch einmal der tatsächliche Nutzen erläutert.

3. Produktion in der Automobilbranche

3.1. Produktionskonzepte der Automobil-OEM

Die Produktion eines Automobils besteht heute aus folgenden elementaren Arbeitsschritten: Teilefertigung bzw. Teileeinkauf, Rohbaumontage, Lackierung und Endmontage. In fast allen Bereichen besteht ein großer Manufakturanteil und e ine geringe Technologieabhängigkeit. Einen hohen Grad an Automatisierung ist in den Bereichen „Schweißen des Rohbaus“ und „Lackierung“ zu finden [MOLI-02]. Von einer vollständigen Automatisierung ist man größtenteils abgekommen, da die Bedeutung der menschlichen Komponente innerhalb des Produktionssystems bereits früh erkannt wurde. Das Einbeziehen des Menschen in die automatisierte Prozesskette wird JIDOKA genannt, übersetzt heißt es Autonomation, und steht für die Reaktionsfähigkeit automatisierter Anlagen. JIDOKA ist Bestandteil der Produktionsstrategie des Toyota Produktionssystems (TPS). Das TPS findet weltweit schon

Transport/ Innerbetriebliche Logistik und Wartezeiten. Ein weiterer Grundbaustein des Toyota Production Systems ist die flexible Einsatzfähigkeit von Maschinen und Menschen. Dies gewährleistet eine flexible Produktion. Darüber hinaus erfolgt die Materialweitergabe im TPS nach dem Pull-Prinzip und wird zusätzlich durch Just-in-Time-Lieferungen das Umlaufvermögen minimiert. Die Planung eines TPS ist aufwendiger als gewöhnliche Fertigungssysteme. Der Anspruch der maximalen Qualität, die Forderung nach hoher Flexibilität der Produktion und die Just-in-Time-Lieferung gestalten die Planung des Systems sehr aufwendig und machen eine umfassende Logistikplanung notwendig [BOO-99].

Neben dem Toyota Produktionssystem gibt es weitere Ausprägungen von Produktionsanlagen bei den OEM, so z.B. Lean Plants, Agile Plants und Produktionstempel ¹ . Lean Plants Werke finden sich bei General Motors (GM) in Eisenach, bei DaimlerChryler in Rastatt, bei Toyota in Georgetown und bei GM in Rosario. Lean Plants basieren auf der guten Motivation und der Teamarbeit der Mitarbeiter, auf der Modularität, der Fischgrätenstruktur und dem Perlenschnurprinzip der Fertigung.

Agile Plants gibt es im Rahmen des Ford Amazon Projekt, bei VW in Resende und bei GM in Blue Macaw. Agile Plants verfügen über eine extreme Modularisierung und haben die Zulieferer in das Werk integriert (0,5 Tier-Supplier).

Eine neue Variante stellt der Aufbau von Produktionstempeln dar, wie die Gläserne Fabrik von VW in Dresden. Hier werden in erster Linie Branding-Aspekte verwirklicht und klassische Produktionsprinzipien vernachlässigt. Der Fokus besteht auf der Kundenbindung und der Darstellung eines Premiumprodukts.

¹ Quelle: Roland Berger Strategy Consultants

3.2. Erkennbare Änderungen der Produktionskonzepte der OEM

In diesem Kapitel werden die Haupttrends der Automobilbranche kurz aufgezeigt. Dies ist wichtig, da sich nur so die zukünftigen Anforderungen an die Digitale Fabrik ableiten lassen.

Der ungebrochene Haupttrend in der Automobilbranche ist die Kostenreduktion durch stringentes Kosten- und Projektmanagement sowie die weitere Reduktion der Fertigungstiefe. Sowohl OEM als auch die Zulieferer befinden sich in der Konsolidierung: • Stringentes Kosten- und Projektmanagement

• Globale Produktionsplanungs- und Produktionsstrategie [WILH-01]

• Veränderte Kapazitätsauslagerungsstrategien

Durch die massive Reduktion der Fertigungstiefe durch Einschaltung von Produktionsdienstleistern und das Anwachsen der Zahl der Zulieferer steigt d ie Schnittstellenkomplexität ständig. Darüber hinaus erhöht sich der Kommunikations- und Integrationsbedarf zwischen OEM und OES. Die Erwartungen gehen hin zu einer immer schnelleren Auslieferung. Das B2B e-Business ist dabei noch in der Aufbauphase: Selbst 1999 wurden noch 60-70% der elektronischen Bestellungen aus ungeklärten Gründen überhaupt nicht ausgeliefert [MCKI-02/3].

Dem Trend der steigenden Modellvielfalt und -komplexität versucht man zu begegnen, indem die Produktvarianten reduziert sowie Plattformen und Module bildet werden [KWW-02], [RIHA-02], [MOLI-02]. Durch Einführung der Digitalen Fabrik wird dies verstärkt möglich sein und eventuell dazu führen, das die Modellkomplexität weiter steigt. Der steigenden Produktionskomplexität wird mit Einbezug der 1 -Tier-Supplier in die Produktionssysteme begegnet und langfristig an einer ultrakurzen Produktion gearbeitet, die in Zukunft mit einer Durchlaufzeit von 4 Stunden auskommen soll. Diese wird durch Selbstorganisation, Selbstoptimierung und Dynamik und Fertigungssegmentierung gekenn- zeichnet sein („fraktale Fabrik“).

3.3. Aufgabenfelder in der Produktionsentstehungsplanung

Bislang war die Produktionsentstehungsplanung durch Techniken gekennzeichnet, die nicht jedem zugänglich waren und einer gewissen Qualifikation bedurften. Durch die Planung anhand von Softwaretools und der Simulation werden einige Planungsschritte sehr vereinfacht und für jedermann durchführbar. Einige der Planungstechniken sind in folgender Übersicht zusammengefasst (Abb. 4):

Abbildung 4: Teil-Prozess Produktionskonzept entwerfen [SDS-00]

Zusätzlich zu diesen Planungsschritten fallen im Produktionsentstehungsprozess die folgenden Planungsaufgaben an. Diese sind nicht als sequenziell aufeinander folgend zu verstehen. Es handelt sich im Planungsprozess um eine iterative Vorgehensweise. Erkenntnisse, die im nachfolgenden Planungsprozess anfallen, sorgen für d ie Verfeinerung der vorherigen Planungsstufe. Die Planung erfolgt zunächst in einer groben Detailstufe und wird hinterher verfeinert. In der Prozessplanung beginnt man z.B. damit, die grobe Arbeitsfolge zu bestimmen. Nachdem die in der Montageplanung bestimmten MTM-Zeiten ermittelt wurden, werden diese in eine verfeinerte Prozessplanung aufgenommen, und es wird eine Austaktung vorgenommen.

Die wesentlichen Aufgaben bei der Produktionsentstehungsplanung werden im Folgenden beschrieben. Dabei fallen im klassischen Produktionsentstehungsprozess folgende Tätigkei- ten an:

1. Stücklistenverarbeitung 2. Prozessplanung 3. Montageplanung 4. Kostenplanung / Kalkulation 5. Operationsplanung, NC/IR-Zellen-Programmierung 6. Ergonomieanalysen

7. Logistikplanung / Layoutplanung / Fabriksimulation

3.3.1. Stücklistenverarbeitung

Im Rahmen der Stücklistenverarbeitung werden die Baugruppen der Produkte und deren einzelne Varianten zu strukturierten Erzeugnisstrukturen zusammengefasst. Die Stücklisten enthalten die einzelnen Bedarfe der enthaltenen Baugruppen. Es gibt Mengenstücklisten, Strukturstücklisten und Baukastenstücklisten.

3.3.2. Prozessplanung

Unter Prozess- bzw. Fertigungsprozessplanung versteht man die Planung und Gestaltung von Bearbeitungsvorgängen auf einer Fertigungseinrichtung. Man unterscheidet zwischen technologischer und kapazitätsorientierter Prozessplanung. Die technologische Prozessplanung umfasst die Planungsvorbereitung, die Rohteildefinition, die Prozessbestimmung, die Definition von Prozessfolgen, die Maschinenauswahl und die Abschätzung von Rüst-, Haupt- und Nebenzeiten. Im Rahmen der kapazitätsorientierten Prozessplanung werden Stückzahlen ermittelt, Fertigungsaufträge erstellt, Prioritäten gesetzt, Termine bestimmt (frühester Starttermin, spätester Ziel- oder Liefertermin) und die zu planenden Bauteile identifiziert.

3.3.3. Montageplanung

Im Rahmen der Montageplanung wird der Ablauf der Montage geplant. Anhand eines Vorranggraphen werden die Aufgaben und der Ablauf gegliedert, danach die Montagezeiten (z.B. MTM) ermittelt und zum Schluss die Kapazitätsteilungsplanung vorgenommen.

3.3.4. Kostenplanung / Kalkulation

Im Rahmen der Kostenplanung, bzw. der Kalkulation, werden Entscheidungen unter Kostenaspekten forciert. Die Kostenplanung erstreckt sich über sämtliche konzeptionellen Planungsbereiche. Dies betrifft die Technologieplanung von Fertigungsprozessen und die Entscheidung des „Make or Buy“ ebenso wie die Logistikplanung (vgl. Abb. 5). Im Rahmen der Kalkulation werden alternative Prozessketten gebildet, die produkt- und verfahrensspe-

Abbildung5: Kostenbezogene Planungsaufgaben 1

3.3.5. Operationsplanung, NC/IR-Zellen-Programmierung

Unter einer Operation versteht man einen nicht unterbrochenen Bearbeitungsvorgang (z.B. durch Werkzeugwechsel oder Veränderung der Aufspannung) auf einer Maschine mit einem Werkzeug. Im Rahmen der Operationsplanung werden Spannmittel und Werkzeuge und deren Operationen bestimmt (Vorrichtungsplanung), die Schnittwerte bzw. Kräfte optimiert sowie die Schnittstrategie bestimmt und die Operationsreihenfolge optimiert. Auch die Prüfmittelplanung beginnt mit der Operationsplanung. Der Prüfplan legt fest, welches Bauteil zu welchem Zeitpunkt mit welchem Prüfmittel auf welche Weise mit welchem Umfang geprüft wird. Die Prüfmittelplanung reicht somit bis in die Linientaktung hinein. Die NC-Programmierung geschieht heutzutage in der Regel automatisiert durch Offline-Programmierungsmodule anhand des CAD-Mastermodells. IR-Programmierung kann durch Teach-in, Playback, textuell oder durch graphisch-interaktive Verfahren erfolgen (z.B. Robcat, KUKA Sim, ABB RobotStudio).

¹ kostenbezogene Logistikplanung (Fachgebiet Logistikplanung Uni-Dortmund)