Methoden für den Entwurf und die Gestaltung

Methoden für den Entwurf und die Gestaltfindung

Produktentwicklungsmethoden

Eine Methodik ist eine Sammlung praktikabler Methoden und Verfahren, die angepasst auf das zu lösende Problem, unterschiedlich akzentuiert wird.

Entwicklungsstrategien für industrielle Produkte unterscheiden sich nach Branchen, Art und Typ der Produkte, weisen aber gemeinsame Grundstrukturen auf. Ein übergeordneter Strategieparameter ist dabei die „Gestaltungsabsicht (Design Intent)“, die den gesamten Produktentwicklungsprozess von der Ideenfindung, über den Entwurf, die Konstruktion und die industrielle Fertigung bis hinein in die Produktbetreuung am Markt klammert.

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Gemeinsam ist der problemorientierten und produktorientierten Entwicklungsprozess eine Vorgehens- Grundstruktur mit den Elementen:

- Aufgabenbeschreibung und Definition der Entwicklungsziele
- Konzepterstellung
- Erarbeitung von (Produkt-) Entwürfen
- Konstruktion, im Sinne der Erstellung von Fertigungsunterlagen
- Fertigung
- Vertrieb und Produktbetreuung am Markt.

Wir befinden uns in der Entwurfphase. Das Produktkonzept steht. Das Produktmodell – im Sinne eines neutralen Lösungsprinzips - existiert. Das Lastenheft/ Pflichtenheft ist „eingefroren“ und es soll nun Gestalt und Funktion des zu entwickelnden Produkts generiert werden. Wir stehen vor der Aufgabe, die Idee der Entwicklungsaufgabe, die prinzipielle Lösung, das Konzept wirkungsvoll umzusetzen.

Entwerfen ist ein Vorgang, bei dem der Konstrukteur, der Designer oder Ingenieur die Gestalteigenschaften, die Werkstoffeigenschaften und die erforderlichen Fertigungstechnologien von Gestaltungselementen festlegt. Es umfasst das Gestalten sowie das Planen, das Steuern und Überwachen des Gestaltungsprozesses.

Entwerfen verbindet organisatorisch und informationell die „Frühe Phase“ der Produktentwicklung mit der Konstruktion.

Entwerfen ist ein äußerst komplexer Prozess, der von allen an einem Entwurf beteiligten ein hohes Maß an Faktenwissen und prozedualem Wissen abverlangt. Arbeitsorganisatorisch stellen sich die Vorgänge beim Entwerfen sowohl sukzessive, in Sequenzen, als auch parallel, also gleichzeitig dar. Nicht alle Tätigkeiten sind auf Teams verteilbar. Die Belastung ist hoch. CA- Techniken dominieren das Entwerfen. Dennoch ersetzt kein Computer den Skizzenblock und die schnelle Handrechnung.

Die Arbeiten fallen diachron, aperiodisch an. Das macht die Vorgänge unübersichtlich und anfällig gegenüber arbeitsteiligen Organisationsformen. Auch drängen sich gerne konkurrierende Aufträge in den Entwurfsablauf. Designer und Ingenieure sollten diese Dynamik bei der Abwicklung von Entwurfsaufgaben nicht unterschätzen.

Beim Entwerfen wird ständig „konditioniert“; die Vorgänge verlaufen in Iterationsschleifen, oftmals - im Sinne einer Verbesserung von Form und Funktion - in Optimierungsschleifen. Deshalb ist eine geordnete

Dokumentation der Arbeit die Grundlage einer effizienten Kommunikation zwischen den Akteuren im Entwurfsprozess und im Gesamtgeschehen der industriellen Produktentwicklung. Entwerfen bedarf einer Vorgehenslogik. Erst methodisches Handlungskalkül macht den Entwurfsprozess nach innen und gegenüber Außenstehenden verständlich.

Betrachten wir nun zuerst die Grundstruktur der industriellen Produktentwicklung :

- Aufgabenbeschreibung und Definition der Entwicklungsziele
- Konzepterstellung
- Erarbeitung von (Produkt-) Entwürfen
- Konstruktion, im Sinne der Erstellung von Fertigungsunterlagen

Für unsere weiteren Betrachtungen ist es vorteilhaft, die eingangs angeführte und im industriellen Entwicklungsprozess gebetsmühlenhaft auftretende Grundstruktur nach und nach aufzulösen, um der Teilaufgaben beim Entwerfen gewahr zu werden. In der Entwurfspraxis ist es darüber hinaus vorteilhaft, sich jederzeit im Prozess zu „verorten“ um den Zusammenhang der vorangehenden Arbeitsergebnisse und der nachfolgenden Arbeitsschritte erkennen zu können. Die Graphiken werden in gleicher Gestalt immer und immer wieder auftauchen (Gebetsmühle); ich bitte dies hier stellvertretend für den gesamten Aufsatz zu entschuldigen.

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Der phasenhafte Aufbau einer Produktentwicklungskampagne wird in einer besonderen Weise durch die Betrachtung der erzielten (Zwischen-) Arbeitsergebnisse deutlich. Modulare Strukturen, Vorentwürfe und der Gesamtentwurf des Produktes stehen am Ende der (in erster Linie) sequentiell ausgeführten Arbeitsschritte.

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Der Vorentwurf ist ein Dokument. Nicht einfach nur ein Datensatz. Vorentwürfe sollen präsentabel sein und dienen nach einer Kampagne der Darstellung einer (lückenlosen) Ahnengallerie ihrer Entwurfsprototypen.

In den nachfolgenden Graphiken taucht der Begriff Gestaltungselement auf. Vielleicht in aller Kürze hierzu ein Wort: GESTALTEN, im Sinne von „Gestalt geben“ ist der zentrale Bestandteil des Entwerfens. Nachfolgend werden die Elemente, die gestaltet werden können, beschrieben. An den „Gestaltungselementen“ werden die Möglichkeiten des „Gestaltgebens“ herausgearbeitet. Gestaltungselemente ist der Sammelbegriff für

- Einzelteilflächen
- Formelemente
- Einzelteile und
- Teilverbände

.. und wird hier benutzt, um nicht immer die einzelnen Gestaltungselemente aufzählen zu müssen. Gestaltungselemente existieren immer (und nur) im Kontext einer Gesamtkonstruktion. Deshalb ist das Auflösen bestehender Konstruktionen ein hervorragendes Instrument, Gestaltungselemente zu analysieren und zu verstehen.

Gestaltungselemente ist der Sammelbegriff für Einzelteilflächen, Formelemente, Einzelteile und Teilverbände. In der Praxis werden Gestaltungselemente oftmals nach anderen Kriterien geordnet.

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Vielleicht zunächst etwas banales: Jedes Gestaltungselement hat eine GESTALT. Gestalt wird durch Geometrie beschreibende Eigenschaften dargestellt. Den Gestalteigenschaften sind die Merkmale zugeordnet:

- Form und Art (der Merkmale)
- Abmessungen,
- Anordnung und
- Anzahl der Gestaltungselemente.

Entsprechend der hierarchischen Gliederung der Gestaltungselemente kann die Gestalt eines Verbandes auf die Gestalt seiner Elemente zurückgeführt werden.

Gestalten geht über das Beschreiben von Geometrie hinaus: Gestalten heißt Festlegen von:

- Gestalteigenschaften,
- Werkstoffeigenschaften und
- Fertigungstechnologien

Je nach Produkt, Unternehmen, Branche, Kunden und Markt werden sehr unterschiedliche Einflüsse auf den Gestaltungsprozess wirksam.

Gestalten ist an übergeordnete Restriktionen gebunden.

Konstruktionsart. Von welcher Art unsere Gestaltungsaufgabe ist, liegt in der Mehrzahl aller Fälle von vorne herein fest. Wir unterscheiden zwischen Neukonstruktion, Anpassungs-konstruktion, Variantenkonstruktion. Neukonstruktionen erscheinen den Designern und Konstrukteuren naturgemäß am attraktivsten, sind aber in der Regel erheblich komplexer aus organisatorischer Sicht und gestalterisch anspruchsvoller. Hier werden die Funktionen und Wirkprinzipien grundsätzlich neu erarbeitet und alle Gestaltungselemente neu festgelegt.

Bei Anpassungskonstruktionen liegt der Schwerpunkt in der Gestaltung von Details. Bei Variantenkonstruktionen sind die Grundelemente weitgehend festgelegt. Ebenso bei Baukästen.

Produktart. Für unterschiedliche Produktarten existieren spezifische Herangehensweisen, die auf langjährigen Erfahrungen aufbauen.

Komplexität des gesamten Produkts und die Fertigungstechnologien der einzelnen Gestaltungselemente können (stark) variieren.

Man unterscheidet Anlagen, Maschinen, Gerät, Zulieferteile, usw. Besonders Kriterium sind die zu erwartenden Stückzahlen.

Beurteilen Sie die anvisierte Gestaltungsaufgabe hinsichtlich der zu erwartenden Losgrößen; unterscheiden Sie: One-Offs, Unikate, Einzelprodukte, Kleinserien, Großserien, auftragsgebundene und ungebundene Produktionen und Kundenkontakte.

Branche. Unterscheide Produkte nach Industriezweig: Großmaschinenbau, Maschinenbau, Feinwerk- und Microtechnik Anlagenbau usw.

Unterscheide Produkte nach Branche: Konsumgüter, Investitionsgüter, Spielwaren-, Fahrzeug- Anlagenindustrie.

Hier bestimmen übliche Werkstoffe, tradierte Technologien und typische Gestaltungsvorschriften den Entwurfsprozess.

Vereinbarte Designziele. In Managementkreisen sehr beliebt: Design to X– Strategien. Erfahrene Designer und Konstrukteure richten eine Gestaltungskampagne immer nach einer Schar von Designzielen aus. Diese Gestaltungsziele bedingen sich oftmals gegenseitig, schließen sich aus oder hängen in anderer Weise von einander ab: Erhöhen der Sicherheit, Steigerung der Leistung oder der Lebensdauer, Reduzieren der Kosten oder des Gewichts.

In der Regel dominieren die Gestaltungsziele den Entwurf. Sie haben Einfluss auf redundante Anordnungen, Einsatz zusätzlicher Sensoren, die Auslegung auf Zeitfestigkeit statt auf Dauerfestigkeit oder die Betonung der Nachhaltigkeit, Gebrauchseigenschaften, Betriebssicherheit oder Aspekte der Benutzerfreundlichkeit, der Montage und Demontage, usw.

Verfügbare Technologien. Werkstofftechnische Fortschritte, technologische Innovationen, Kostendruck Qualitäts- und Umweltanforderungen, die Verkürzung von Entwicklungszeiten führen zu einem Vorgehen, bei dem Designer weit mehr als früher über die Fertigung und Montage hinaus den gesamten Lebenslauf des Produkts in ihre arbeit einbeziehen müssen.

In die Planung sind etwa Fremdvergaben vorzusehen. Es vollzieht sich ein Wandel: Fort vom individuellen Einzelvorgehen € Hin zu ganzheitlich orientierten Gruppenprozessen im Entwurfsbereich.

Schlagworte sind: Simultaneous Engineering und CIM.

Verfügbare Instrumente. Gravierende Einflüsse auf den Gestaltungsprozess ergeben sich durch neue und verbesserte Instrumente. Durch 3D CAD-

Systeme wird eine durchgängige Produktmodellierung möglich. Parametrische CAD- Modellierer erlauben Konditionierung und Optimierung zu beliebigen Phasen im Entwurfsprozess.

CAD-Systeme bilden einerseits den Kern der Computerintegrierten und Datendurchflossenen Fabrik, andererseits sind sie Pre- und Post-Processor für direkte rechnerische Behandlung des entworfenen Bauteils, für Simulationen mit FEM (Finite Elemente Methode), CFD (Computual Fluid Dynamics), MKS Mehrkörper- System – Berechnung, FSI (Fluid- Structure Interaction) und RP (Rapid Prototyping).

Dem modernen Designer sollten enorme Kompetenzen Zuwachsen; Die Anforderungen an seine Qualifikation steigt dementsprechend.

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Die Rechnerintegrierte Fertigung CIM [computer integrated manufacturing]

Die Produktionstechnik ist von zentraler Bedeutung für die moderne Industriegesellschaft. Ihre Leistungsfähigkeit beeinflusst entscheidend die Entwicklung von Wohlstand, Lebensqualität und Sicherheit.

In der Logik der problemorientierten Produkterstellungsmethodik folgt der Phase der Konstruktion die Fertigung des Produktes. Die Konstruktion beinhaltet alle Unterlagen, die für die Herstellung des Produktes, die Montage und die weitere Realisierung notwendig sind. Moderne Produkterstellungs- Szenarien gehen von einem datendurchflossenen, integrierten Gesamtprozess aus. Es ist daher klug, dieses informationelle Gesamtgeschehen erneut – diesmal aus der Sicht der integrierten Fertigung – in seinen Verflechtungen und in seinem gegenseitigen Wechselwirken zu beschreiben.

Von Anbeginn der Produktentwicklung, der Entwicklung der Gestaltungsaufgabe, über die Konzeptfindung, den Entwurf und der Konstruktion bis hin zur Fertigung bleibt die „Intension“ der Gestaltungsaufgabe präsent. Das Beibehalten der Gestaltungsabsicht fassen wir mit dem Begriff des „Design Intent“ zusammen.

Die Informations- und Kommunikationstechnik ist seit den 80er Jahren des vergangenen Jahrhunderts durch kontinuierliches Wachstum in eine neue volkswirtschaftliche Dimension vorgedrungen. Aus dieser ungebrochenen Dynamik entstand -in der Verbindung mit den Anforderungen der Produktion - ein umfassendes Innovationspotential, das den Fortschritt in unseren Fabriken durch die informationstechnische Kopplung und Durchdringung aller Unternehmungsstrukturen prägen: „die datendurchflossene Fabrik“. Die neuen Möglichkeiten und Chancen sind nicht nur ein zusätzliches Werkzeug zur Lösung bekannter Aufgaben, sondern bieten Gestaltungsmöglichkeiten, die weit über die Veränderung im Unternehmen hinaus zur

Weiterentwicklung von industrieller Produktion und arbeitsteiliger Arbeitswelt beitragen. Die rechnerintegrierte Fertigung (CIM) umfasst sowohl den technischen als auch den administrativen Informationsfluss.

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Datenerzeugende und datenverarbeitende Anlagen oder Maschinen werden in einen durchgängigen Informationsstrom eingebunden, um mit Informationen Vernetzung. Rechnerunterstützte Konstruktion, Planung, Steuerung, Fertigung und Qualitätssicherung sowie wissensbasierte Systeme sind informationstechnisch mehrdimensional mit einander verknüpft. Ein erhebliches Potential zur Verkürzung der Informationslaufzeiten, zur Verbesserung der Entscheidungsvorbereitung, zum besseren Zusammenwirken bisher getrennter Abteilungen mit Integration ihres Fachwissens wird hiermit bereitgestellt. Der Informationsfluss zwischen Menschen, zu Transportsystemen, Industrierobotern und Fertigungssystemen einer flexibel automatisierten Fertigung wird durch die Nutzung hochentwickelter Rechner, Sensoren und angepasster Informationsnetzwerke ermöglicht. Neben der Einführung von Schnittstellen und Übermittlungsprotokollen für alle angeschlossenen Maschinen, Rechner und Endgeräte erfolgt die Datenhaltung in verteilten oder zentralen Datenspeichern.

Veränderungen in der Arbeitswelt. Die Einführung der Informationstechnik verändert die menschliche Arbeit und eröffnet neue Chancen der beruflichen Selbstverwirklichung. Die Abkehr von der traditionellen „Werkhalle“ hat weitreichende Konsequenzen für die Neu- und Umgestaltung der Funktionen, der hierarchischen Gefüge, der Organisation und letztendlich der Arbeitsplätze in der modernen Fertigung. Der Jahrzehnte alte Speziali- sierungstrend wird durch die neuen Integrationserfordernisse überlagert. Neue Arbeitsinhalte, Berufe und Qualifikationsanforderungen entstehen. Die Führung dieser Produktionsmaschine fordert ein gleichgewichtiges Handeln von Spezialisten, Generalisten und Virtuosen.

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Verknüpfung von Information. Der industrielle Produktionsprozess basiert auf einem Zusammenwirken von Energietechnik, Materialtechnik und Informationstechnik. In den vergangenen 30 Jahren war es insbesondere die Informationstechnik, die durch ihre integrierende Funktion die Organisation der Produktions- unternehmen in eine neue Entwicklungsphase geführt hat. Sie durchdringt alle technischen und organisatorischen Funktionsabläufe sowie alle Produktionsmittel und Methoden, die zur industriellen Gütererzeugung erforderlich sind und ist Ursache für einen neue Dimension von Produktivität, Flexibilität, Qualität und Zuverlässigkeit die auf der Grundlage konventioneller Produktionsstrukturen nicht realisierbar gewesen wäre. Sie ist die Schlüsselfunktion für eine rechnerintegrierte, flexibel automatisierte Fabrik.

Durch informationstechnische Verknüpfung des gesamten Fabrikbetriebes ist eine kontinuierliche Optimierung des Prozesses der Gütererzeugung möglich geworden.

Die Produktion hat schon sehr früh den Rechner als ein wichtiges Instrument erkannt und ihm wiederholendes (repetitives), monotones Bearbeiten von Daten übertragen können. Stationen dieser Entwicklung waren die NC- Technik, die rechnerunterstützte Zeichnungserstellung, die hieraus abgeleiteten rechnerunterstützten Konstruktionsmethoden und auch das Berechnen von Teilen mit der Methode Finiter Elemente, es waren aber auch die CNC- und DNC- Steuerungen und die Entwicklung zu flexiblen Fertigungssystemen, zu den rechnergesteuerten Bewegungsmaschinen, den Robotern. Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des Rechners führten zu Insellösungen in verschiedenen Betriebsbereichen. Mit den gewachsenen Leistungen der Informationstechnik erschien es dann nur folgerichtig, die im Unternehmen verstreuten informationsverarbeitenden Inseln zusammenzubinden. Die traditionellen Organisationsformen der Betriebe wurden erneuert. Die Fabrik von heute erfordert andere Techniken, andere Organisationsformen, andere Managementinstrumente als zu Beginn dieser Informationstechnischen Revolution. Sie kann Produkteie kann Produkte humaner, wirtschaftlicher, ressourcenschonender und qualitativ besser herstellen. Von Bedeutung sind hier wissensbasierte Systeme zur Entscheidungsunterstützung und die Verfügbarkeit praxisreifer Sensoren,die viele Automatisierungsprobleme lösbar machen, wie beispielsweise die flexible Montage, eine softwaregesteuerte Fehlerbeseitigung und das Zusammenwachsen von Automatisierungsinseln zu großen Fertigungsnetzen.

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Rechnerintegrierter Fabrikbetrieb. Die rechnerintegrierte Fertigung entsteht durch Kopplung und Integration aller Informationsprozesse. Die Anforderungen an vorhandene Fabrikstrukturen sind zum einen die Entwicklung der Kommunikationsfähigkeit und Integrationsfähigkeit von Hardware und Software, zum anderen die Optimierung der Organi- sationsstrukturen in ihrem Ablauf und auch in ihrem Aufbau. Ein integrierter Informationsfluss besteht aus software- und hardwarespezifischen Komponenten.

Das Hardwaresystem lässt sich untergliedern in

- Rechnersysteme einschließlich zugehöriger Peripherie,
- Kommunikationssysteme,
- personelle Benutzerstationen wie Datenterminals,
- grafische Arbeitsstationen einschließlich dazugehöriger Drucker und Plotter
- maschinelle Benutzerstationen wie
- Bearbeitungssysteme
- Transportsysteme
- Handhabungssysteme und
- Meßsysteme.

Der Informationsfluss kann unterschiedlich gestaltet werden, und zwar

- auf der Basis von Methoden bzw. Programmen,
- auf der Basis von Dateien sowie
- durch Nutzung gleicher Programme für verschiedene Aufgabenbereiche.

Informationsstrom. Eine zusammenhängende rechnerunterstützte Bearbeitung aller Einzelaufgaben zielt auf Änderungen am bestehenden technischen Informationsfluss hinsichtlich Darstellungsform, Vollständigkeit, Aktualität, Archivierung, Detaillierungsgrad, Zuverlässigkeit und Bereitstellung der Informationen.

Produktdatenmodell. Die Informationsflüsse in der integrierten rechnerunterstützten Produktion fokussieren das Produkt. Die Funktionen reichen von der Angebotserstellung und Auftragsverwaltung, der Konstruktion und Arbeitsplanung bis zur Fertigungssteuerung, Fertigung, Montage, Materialwirtschaft und Qualitätssicherung. Im Unternehmen werden laufend Informationen über ein Produkt angefordert, neue Daten erstellt.

Eine rechnerintegrierte Fertigung benötigt leichten Zugriff zu allen Produktdaten. Die Forschung entwickelt zu diesem Zweck Produktdatenmodelle, die nicht nur alle Produktinformationen enthalten, sondern zudem in der Lage sind, Verbindungen, Abhängigkeiten und Querverweise zwischen den Informationsinhalten strukturartig darzustellen. Ein Produktdatenmodell stellt eine logische, aber nicht notwendigerweise physikalische Einheit aller produktrelevanten Daten dar. Das Modell enthält einen Informations- und Verwaltungsteil von betriebsinternen Daten sowie von produktübergeordneten Daten externer Art.

Ein Zugriff auf produktübergreifende Informationen wie Konstruktionskataloge, Normteildateien oder Materialbestände und Maschinenbelegungen ist erforderlich.

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Man könnte von intelligenter CAD-Technik sprechen. Diese enthält nicht mehr nur eine konventionelle Datenverarbeitung von Geometriedaten, sondern geometrische Objekte, die verbunden sind durch Wissen über deren Eigenschaften und Beziehungen zu anderen Objekten: „Features“.

Ereignisorientierte Simulationssysteme dienen als Werkzeug zur Analyse von Fertigungs-, Montage- und Materialflusssystemen. Simulationsergebnisse werden vielfach bei der Planung von komplexen Produktionsanlagen für die Investitionsentscheidung herangezogen. Simulationstechnik wird eingesetzt:

- bei der Fertigungsplanung,
- als Testumgebung bei der Entwicklung von Steuerungssoftware,
- zur Visualisierung des Fertigungsablaufs und
- für die Schulung des Bedienpersonals.

Für eine umfassende gesamtbetriebliche Planung und Steuerung von Produktionssystemen wurde die ereignisorientierte Simulation unter Einbeziehung von benutzerfreundlichen Beschreibungsmitteln, Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Expertensystemen zu integrierten Planungssystemen weiterentwickelt. Im Rahmen der Planung lassen sich damit Lösungsalternativen schnell konzipieren und analysieren.

Mit einem integrierten Planungssystem werden ausgehend von den Daten des Werkstückspektrums und den anwenderspezifischen Anforderungen unterschiedliche Lösungsalternativen entworfen. Die funktionale Beschreibung ermöglicht es, durch den höheren Abstraktionsgrad den Planer von eingefahrenen Denkgewohnheiten zu neuen Lösungen zu führen.

Beim Entwurf von Produktionssystemen unterstützen wissensbasierte Systeme den Planer. Auch die Modellerstellung und -auswertung werden durch Einbeziehung gespeicherten Wissens erleichtert. Die rasche Grobanalyse der Lösungsalternativen erfolgt mit mathematisch-analytischen Methoden und die genaue Systemanalyse mit einem Simulationssystem.

Das integrierte Kostenmodell erlaubt Wirtschaftlichkeitsvergleiche der Lösungsalternativen und erleichtert damit die Investitionsentscheidung. Die Darstellung der endgültigen Lösung und die Veranschaulichung der System- dynamik erfolgt in einer layoutorientierten Beschreibung des Produktionssystems.

Prozessorientierte Simulation. Leistungsfähige Werkzeugmaschinen werden in zunehmendem Maße in flexible Fertigungssysteme integriert. Werkstück-, Werkzeugversorgung, Fertigen und Prüfen werden rechnergesteuert von einem System durchgeführt.

Netzwerke. Ein Verbundnetz besteht aus Datenendgeräten und dem Kommunikationssystem. Datenendgeräte sind im Netz zu- sammengeschlossene, ortsgebundene Hardwareeinheiten, die durch eine Adresse identifiziert werden können. Das Kommunikationssystem kann durch seine physikalische und logische Struktur beschrieben werden. Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal von Netzen ist die Art der Netzwerktopologie des Datenübertragungssystems, die entscheidenden Einfluss auf den Aufwand bei der Netzerstellung und erreichbare Verfügbarkeit hat.

Besondere Bedeutung haben die Bussysteme. Als Bus bezeichnet man Sammelleitungen, die Teilsysteme von Datenverarbeitungsanlagen miteinander verbinden und den Transport von Steuerinformationen, Adressen und Daten zwischen diesen Funktionseinheiten ausführen. Der Bus übermittelt Daten in einer festgelegten Form. Alle Einheiten, die über den Bus miteinander kommunizieren wollen, müssen daher identische Schnittstellen zur Sammelleitung aufweisen. Die Eigenschaften von Bussystemen und deren Leistungen sind durch die Art der Buskonfiguration und durch das Zugriffsprotokoll bestimmt.

Sensoren. Eine wichtige Voraussetzung für den rechnerintegrierten Fabrikbetrieb sind Sensorinformationen aus dem Gesamtfeld produktionstechnischer Aktivitäten, die in dieser Komplexität und Schnelligkeit durch die menschliche Wahrnehmung allein nicht bereitgestellt werden können. Sie ermöglichen komplexere Fertigungssysteme mit höherer Produktivität und die Verkettung der Systeme untereinander sowie mit dem Lager- und Montagebereich.

Wirtschaftlichkeit und Produktivität. Entscheidend für die Gesamtleistung einer informationstechnisch integrierten Produktionsfabrik ist eine Erhöhung kapazitiven Ausnutzung der Produktionsanlagen und eine Verkürzung der Durchlaufzeit sowie die Verringerung der Bestände. Hinzu kommen die Verbesserungen der Qualität und Flexibilität.

Die höhere Produktivität der rechnerintegrierten Fertigung ergibt sich durch:

- Verminderung der Liege-, Stillstands- und Rüstzeiten von Produktionssystemen
- Optimierung des Bearbeitungsablaufs (durch Simu- lationsprogramme)
- Verminderung der Durchlaufzeiten von Konstruktionen (durch CAD)
- Erleichterung der Kooperation zwischen unterschiedlichen Abteilungen
- Erhöhung der Fertigungsqualität
- Einführung der rechnergesteuerten flexiblen Montage,
- Einbindung aller betrieblichen Aktivitäten in einen kontinuierlichen, transparenten Strom von Informationen, Handlungen und Prozessen
- Einbindung von Zulieferern in das betriebliche Informationsnetz .

Zur Erreichung der Ziele von CIM ist eine konsequente Integration der CIM-Komponenten erforderlich. Aus technischer Sicht tauchte in der Vergangenheit dabei häufig das Problem auf, dass die unterschiedlichen CIM-Komponenten auf verschiedenen technischen Systemen aufbauen. Mit den fortschrittlichen Bus-Architekturen werden auch unterschiedlichste CIM-Komponenten verknüpfbar sein und heterogene Netzstrukturen „wie aus einem Guss“ erscheinen.

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Die BIONIC RESEARCH UNIT ist eine forschungsbezogene Fachgruppe für Lehrende und Studierende an der Beuth Hochschule für Technik Berlin und Partner für industrielle Dienstleistungen auf dem Wissensgebiet der Bionik.

Kontakt:

Dipl.-Ing. Michael Dienst

Beuth Hochschule für Technik Berlin,

BIONIC RESEARCH UNIT / FB VIII, Maschinenbau Luxemburger Str. 10,

D - 13353 Berlin-Wedding http://projekt.beuth-hochschule.de/bru

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