Machbarkeitsstudie zur Integration eines CAD-Systems in ein Product Lifecycle Management System

Inhaltsverzeichnis

1 Projektbeschreibung
1.1 Status Quo
1.2 Motivation
1.3 abgeleitete Zielsetzung

2 PLM
2.1 Hinführung zum Thema PLM
2.2 Systemarchitektur des PLM-Systems
2.3 Eingrenzung PDM

3 CAD
3.1 Hinführung zum Thema CAD
3.2 CAD-Daten als essentieller Bestandteil eines PDM-Systems

4 Integration
4.1 Vorbemerkung
4.2 Systembenennung
4.3 Anforderungserhebung
4.3.1 Standardanforderungen an eine CAD-Integration
4.3.2 Bill of Material (Stückliste)
4.3.3 Zugriffsberechtigungen
4.3.4 Meta-Daten
4.3.5 Historisierung/Archivierung
4.3.6 Dokumentationen
4.3.7 Bounding-Volume
4.4 Analyse
4.4.1 Systemanalyse
4.4.2 Analyse des PLM-Systems
4.4.3 Analyse des CAD-Systems
4.4.4 Anforderungsabdeckung
4.5 Entwurf
4.5.1 Datenmodell
4.5.2 Mapping
4.5.3 Konfiguration
4.5.4 Implementierung
4.6 Realisierung
4.6.1 Realisierung des Mappingmechanismus’
4.6.2 Attributmapping
4.6.3 Konfiguration
4.7 Validierung und Verifizierung

5 Effizienzsteigerung

6 Zusammenfassung

7 Schlusswort

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1.1 hochgradig heterogene Systemlandschaft

Abb. 1.2 Folgen für den Produktlebenszyklus

Abb. 1.3 Zusammenhang zwischen Produkteinführung und Marktanteil

Abb. 1.4 Kostenstruktur Entwicklung und Konstruktion

Abb. 2.1 Architektur des ARAS Innovators

Abb. 2.2 Einteilung der CAx-Systeme nach ihrer Nutzung im Produktlebenszyklus

Abb. 2.3 Einteilung der Phasen des Produkt-Lebenszyklus‘

Abb. 3.1 Visualisierung einer Produktstruktur

Abb. 3.2 In Catia konstruiertes Rad in Explosionssicht

Abb. 3.3 CAD-Modell einer Mercedes C-Klasse

Abb. 3.4 unvollständige Auflistung durchführbarer Test an digitalen Prototypen

Abb. 4.1 Anbindungsmöglichkeiten von Erzeugersystemen

Abb. 4.2 Boundingbox einer Beispiel-Geometrie

Abb. 4.3 Testaufbau eines Client/Server-Netzwerkes

Abb. 4.4 ARAS Innovator Standard-Core-Modules

Abb. 4.5 ARAS Product Data Management - Datenmodell

Abb. 4.6 PDM-Workbench Addin für Catia V5

Abb. 4.7 Innovator Produktdatenmanagement - Standard-Datenmodell

Abb. 4.8 Innovator Produktdatenmanagement - ergänztes Datenmodell

Abb. 4.9 Produktdatenmanagement - das erweiterte Datenmodell

Abb. 4.10 Attribut-Mapping mit Hilfe der Integration

Abb. 4.11 Aktivitätsdiagramm - Laden eines Parts

Abb. 4.1 Aktivitätsdiagramm für die Methode LoadObject

Abb. 4.1 Prinzipieller Aufbau eines PDMObjects

Abb. 4.1 Catia Properties

Abb. 4.1 Aktivitätsdiagramm für den Update-Vorgang

Abb. 4.1 Typenspezifikation des ItemTypes „Part“ im PDM-System

Abb. 4.1 CADFile History-Template

Abb. 5. Aktivitätsdiagramm „CAD-Struktur erstellen“

Abb. 5.2 Aktivitätendiagramm „CAD-Struktur erstellen“ - mit Integration

Tabellenverzeichnis

Tab. 4.1 Bereitzustellende Meta-Daten

Tab. 4.2 Anforderungsüberblick der Meta-Daten

Tab. 4.3 Nutzung der Systemattribute für Integrationszwecke

Tab. 4.4 Anforderungsübereinstimmung

Tab. 4.5 Anforderungsabdeckung Historisierung / Archivierung

Tab. 4.6 Kategorisierung fehlender Funktionen/Attributen

Tab. 4.7 zu realisierende Sachverhalte

1 Projektbeschreibung

1.1 Status Quo

Im heutigen Markt der Herstellung von hochtechnologischen und komplexen Produk- ten sehen sich die Produzenten vielfältigen Problemstellungen gegenüber. Sie sind darauf angewiesen sich zumeist nicht nur durch Qualität und Funktionsumfang ihrer Produkte abzuheben, sondern müssen in einem von Kunden dominierenden Markt ihre Produkte auch zu günstigeren Preisen anbieten können als ihre Konkurrenz.

Um dies zu realisieren, existieren verschiedenste Möglichkeiten. Eines der höchsten Einsparungspotenziale liegt in der Prozesskostenminimierung.¹

Gerade im Automobil- und Luftfahrtsektor ist die Prozesskette der Produktentwicklung gekennzeichnet von einer Vielzahl von Personen, die maßgeblich am Entwicklungs- und Entscheidungsprozess teilhaben. Im Zuge der Globalisierung ist die verteilte Produktentwicklung ein geläufiges Geschäftsmodell. Daten werden in vielen einzelnen proprietären Systemen (sog. Dateninseln) gespeichert. Ein Beispiel Hierfür ist die Systemlandschaft der Freudenberg GmbH (siehe Abb. 1-1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1.1 hochgradig heterogene Systemlandschaft²

Dies schafft teure Redundanz und geht einher mit dem steigenden Risiko inkonsistenter Daten und somit höheren Fehlerwahrscheinlichkeiten. Informationen stehen nicht zentral zur Verfügung und das sog. „Not invented here“³ Problem trägt zusätzlich zur Kostensteigerung bei.

Probleme mit denen sich speziell Hersteller aus dem Automobil- und Luftfahrtsektor konfrontiert sehen sind:

- völlig heterogene Systemlandschaft innerhalb des Product-Lifecycles
- daraus folgende Lizenzierungskomplexität und deren Kosten
- Datenaustausch zwischen proprietären Systemen
- komplizierte abteilungsübergreifende Prozessverfolgung
- Wiederverwendbarkeit bereits entwickelter Bauteile/Produkte
- Nichtvorhandensein von Prozessstandards

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1.2 Folgen für den Produktlebenszyklus

Eine mögliche Lösung dieser Probleme existiert bereits und ist nicht neu. Das Kon- zept von PDM-Systemen ist bereits seit den 1990’er Jahren existent und hat seinen Ursprung in den EDM-Systemen aus den 1980’ern. Die Idee ist, ein einheitliches und ganzheitliches System zu schaffen, welches alle Daten, die während des Produktentstehungsprozesses anfallen, erfasst und nachgelagerten Phasen in konsistenter Form und global zur Verfügung stellt.

Die PDM-Funktionalität fokussiert sich auf Konstruktions- und Entwicklungsprozesse. Kernfunktionen sind hier bspw. die Stücklistenverwaltung, Dokumentenverwaltung, Änderungs- und Freigabemanagement.⁴ Product-Lifecycle-Management-Systeme (PLM-Systeme) berücksichtigen darüber hinaus auch nachgelagerte Phasen im Produktlebenszyklus. Es werden hierbei außer den PDM-Kernfunktionen auch andere Komponenten integriert, wie das Supply Chain Management (SCM), Customer Relationship Management (CRM) oder Accounting.⁵

In den „Liebensteiner Thesen“ ist eindeutig festgehalten, dass es sich bei PLM um kein weiteres IT-System handelt, sondern um eine Strategie. Fälschlicherweise wird PLM häufig mit PDM synonym verwendet, sodass auf Grund dieser Unschlüssigkeit PLM häufig der IKS bzw. der IT-Abteilung der Unternehmung zugeordnet wird. Die Thesen besagen weiterhin, dass PLM ein Konzept darstellt, welches auf IT- Lösungen basiert. Über dieses Konzept wird eine Gesamtsicht auf produktbezogene Daten realisiert. Ein PLM-System ist somit die IT-technische Realisierung einer spe- zifischen PLM-Strategie und keine Lösung „von der Stange“. Damit ist dieses Kon- zept unternehmensabhängig und somit einem ständigen Wandel ausgesetzt.

Zusammenfassend werden in einem einzigen ganzheitlichen System alle Produktda- ten, während des gesamten Lebenszyklus, erfasst, gepflegt, verwaltet und weiter- entwickelt. Außerdem können auf Grundlage dieser operativen Daten, durch Anrei- cherung, wertvolle Analysen erstellt und u.a. Controllingprozesse automatisiert werden. Durch die Verwendung einer gemeinsamen Datenbasis liegen alle Daten global und in konsistenter Form vor. Weiterhin sind keine teuren Synchronisierungs- prozesse mehr nötig. Aufbauarchitekturen (EAI), welche diese proprietären Systeme miteinander verbinden und synchronisieren und folglich unter erheblichem Aufwand versuchen eine konsistente Datenbasis zu schaffen werden nicht mehr benötigt.

Im Folgenden werden die kritischen Erfolgsfaktoren aus den verschiedenen Sichten des Unternehmens zusammengefasst.

Aus der Sicht der Datenbereitstellung ist festzustellen, dass

- Zugriffszeiten sinken
- Datenkonsistenz schon auf operativer Ebene vorliegt
- Synchronisierungsprozesse unnötig sind
- Fehleranfälligkeit sinkt

Insgesamt steigt die Performance und Datenqualität, bei sinkenden Betriebskosten.

Durch die Unterstützung aller Prozesse über den gesamten Lebenszyklus eines Pro- duktes hinweg, ist es möglich den Produktions- und Entwicklungsprozess weiter zu optimieren. Eine Parallelisierung von Produktionsabläufen, bessere Produktionspla- nung, agilere Produktionsprozessplanung und Änderung von Produktbauteilen (sogar bei bereits laufendem Produktionsprozess) erlauben sowohl eine Verkürzung des Produktionsprozesses, als auch eine flexiblere Planung des Produktionsprogramms. Weiterhin bietet ein PLM-System den Vorteil, das Projektmanagement und alle hier- unter fallenden Workflows vereinheitlicht und standardisiert werden. Somit verkürzt sich auch hier der administrative Aufwand zur Projektplanung. Die Prozess- und so- mit auch die Produktqualität steigt und Änderungen in Workflowstrukturen können zentral geändert werden (bspw.: bei unvorhergesehenen Änderungen von Rahmen- bedingungen).

Mehrwert aus Entwicklungs- und Produktionssicht:

- Verkürzung des Produktionsprozesses
- flexiblere Produktionsprogrammplanung
- besser planbare Kapazitätsauslastung der Produktionsfaktoren
- Prozessstandardisierung
- steigende Produkt- und Prozessqualität
- flexible Workflowstrukturen

Weitere Probleme, resultierend aus der nicht durchgängigen Produktdatenbereitstellung sind laut⁶:

- Isolierte Datenerzeugung
- mangelndes Informationsbewusstsein
- mangelnde Organisation
- manuelle Datenaufbereitung
- Defizite aus dezentraler Datenverwaltung
- fehlende automatische Konsistenzprüfung

Weitere Faktoren machen sich im wirtschaftlichen Kontext bemerkbar. Eine Verkür- zung des Produktionsprozesses heißt, dass sich die Time-To-Market ebenfalls ver- kürzt. Dieser Zeitvorteil wird von den Kunden positiv wahrgenommen und bietet so- mit einen Wettbewerbsvorteil, gegenüber konkurrierenden Herstellern. Auch der Marktanteil und in Folge dessen, ebenfalls der Umsatz werden gesteigert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1.3 Zusammenhang zwischen der Produkteinführung und dem erreichbaren Marktanteil¹

„Durch die Konvertierung auf die verschiedenen CAD-Lösungen und -Versionen entsteht ein Mehraufwand von 15% in der Entwicklung und Konstruktion“⁷

Zwar beträgt der Kostenanteil der Produktentwicklung, bezogen auf die gesamten Kosten im Produktlebenszyklus, nur etwa 10 %, jedoch werden hier bereits 75% der späteren Produktkosten festgelegt^{8 9}. Betrachtet man zusätzlich die Änderungskosten zwischen aufeinander folgenden Phasen im Produktentstehungsprozess, so steigen diese etwa um den Faktor 10¹⁰. Es ist somit äußerst Kostenwirksam, Fehler schon früh zu erkennen und zu beheben. Man tendiert heutzutage zum sog. „Frontloading“. Das heißt, dass durch spezielle Analysen und Simulationsmethoden von virtuellen Produkten schon früh versucht wird Fehler zu lokalisieren. Dies ersetzt die teure Produktion von realen Prototypen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1.4 Kostenstruktur Entwicklung und Konstruktion⁸

Durch den Einsatz verschiedenster Systeme im Unternehmen, welche in den einzel- nen Unternehmensabteilungen eingesetzt werden, kommt es zu sehr umfangreichen Lizenzmodellen und hohen Wartungskosten für die verschiedenen Systeme. Unge- achtet des Anpassungsaufwandes, welcher nötig ist um Daten des einen Systems in ein anderes System zu überführen. Oft kann dies auch nur mit Informationsverlusten bewerkstelligt werden.

Ein unternehmensumspannendes PLM-System kann hier die informationsverlustfreie Datenbereitstellung garantieren und ist mit einem einheitlichen Lizenzierungssystem auch transparenter, als ein Konglomerat aus Lizenzmodellen von verschiedensten Anbietern.

In aller Regel handelt es sich in den meisten Unternehmen um gewachsene Strukturen, welche sich im Laufe der Zeit zu dem entwickelt haben was sie sind. Das hierunter die Performance leidet, wurde nun unumgänglich dargestellt.

Es kann festgestellt werden, dass die Nutzung von PLM-Systemen erhebliche Wett- bewerbsvorteile generieren kann und damit äußerst relevant für jedes am Markt täti- ge Unternehmen ist. Je komplexer und vielfältiger die hergestellten Produkte sind und je größer und geografisch verteilter das Unternehmen ist, desto höher sind die Verbesserungspotentiale, welche durch den Einsatz von PLM-Systemen generiert werden können.

Dem gegenüber steht die Tatsache, dass der Einführungsaufwand sehr groß ist, was die Umstellungsbereitschaft hemmt.

Da ein PLM-System immer herstellerspezifisch ist und somit Entwicklungskosten zur Anpassung des Basis-PLM-Systems an die eigene Unternehmensstruktur anfallen, stehen die Kosten der Einführung in einem SMB oft in keinem Verhältnis zum Nut- zen. Ein weiteres Problem ist, dass ein solches allumfassendes System nicht prob- lemlos ohne ausreichendes Testen eingeführt werden kann und es somit nötig ist, für bestimmte Zeit (zumindest in Teilbereichen der Unternehmung) beide Systeme mit produktiven Daten zu füllen und zu nutzen, um Fehler und fehlende Funktionalitäten auszumachen und zu korrigieren.

“‘Big players’ (Siemens, SAP, IBM, …) on the PLM market by far too expensive for SMB companies like Ubidyne.”¹¹

Die Einführung eines PLM-Systems ist demzufolge bisher nicht jedem Unternehmen sinnvoll, würde jedoch in den meisten Fällen im produktivbetrieb erhebliche wirtschaftliche Vorteile erbringen.

1.2 Motivation

Die Motivation dieser Arbeit begründet sich aus der Existenz eines PLM-Herstellers, der ein vollwertiges und bereits vielfach im Produktiveinsatz befindliches PLM- System anbietet, was aber noch kein Alleinstellungsmerkmal im PLM-Markt ist. Die- ser Hersteller bietet jedoch ein für SMB äußerst interessantes Geschäftsmodell an.

Es handelt sich hierbei um die ARAS Corp., welche ihr Produkt als Enterprise Open Source Software anbietet und somit die Beschaffungskosten für ihr Basisprodukt auf null senkt.

Es ist frei zum Download verfügbar und kann somit einfach beschafft, eingerichtet, getestet und auf Eignung für die eigene Unternehmung überprüft werden. Es kann kostenfrei für kommerzielle Zwecke genutzt werden. Weitere Module, sowie Bugfixes werden öffentlich zum Download zur Verfügung gestellt. Auch der Support für die Installation und Konfiguration durch Mitarbeiter von ARAS ist kostenfrei.

Wird jedoch Support benötigt der über allgemeingültige Problemstellungen hinaus geht (bspw. sollen spezielle Module nach eigenem Wunsch angepasst werden oder werden spezialisierte Module benötigt, welche in spezifischen Branchen eingesetzt werden, etc.) wird ein Lizenz- und Wartungsvertrag abgeschlossen. Man hat jedoch auch selbst die Möglichkeit die Software zu erweitern und nach seinen Bedürfnissen anzupassen. Es ist sogar ausdrücklich gewünscht dies zu tun und es besteht die Möglichkeit die eigenen Anpassungen durch ARAS (kostenpflichtig) validieren zu lassen und die fehlerfreie Funktionalität mit (bestehenden und kommenden) ARAS- Modulen garantiert zu bekommen.

Außerdem fallen keine Kosten für Client-Systeme an, denn die Software ist komplett Web-basiert und benötigt lediglich einen MS Internet Explorer.

Die Möglichkeit, von den Vorteilen eines PLM-Systems zu profitieren und die zuvor noch hemmenden Einführungskosten, durch das offene Geschäftsmodell fast vernachlässigen zu können, ist der Grund diese Software für SMB als wirtschaftlich höchst interessant einzustufen.

Durch Befragung von Interessenten und Käufern des ARAS Innovators oft genannte Gründe¹² für die Beschaffung und Implementierung sind:

- Lizenzmodell
- Flexibilität (Erweiterbarkeit)
- Usability
- Skalierbarkeit
- Prozessabbildung im System
- Nutzeneintritt / Umsetzungsdauer

In der deutschen Maschinenbauindustrie und speziell in der Automobil- und Luftfahrt- industrie bestehen jedoch unternehmensspezifische Anforderungen an ein PLM Sys- tem, welche durchaus als Ausschlusskriterium gelten. Eines dieser Kriterien ist die Unterstützung aller PDM-Funktionalitäten im konstruktionstechnischen Kontext.

Der Herstellungsprozess und somit der Ausgangspunkt aller weiteren Überlegungen ist, in der deutschen Maschinenbauindustrie, zumeist produktgetrieben. Das heißt, dass alles vom Produkt aus geht. Die Komplexität der Produkte und die hochtechno- logische Entwicklung, sowie der Kostendruck machen eine weitgehende Automatisie- rung der Produktentwicklung und -planung unumgänglich. Systeme welche den Entwurf und die Konstruktion der Produkte unterstützen, werden als Computer Aided Design Systems (CAD-Systeme) bezeichnet. CAD-Systeme unterstützen das Planen und Berechnen von Bauteilen und Baugruppen. Es können verschiedenste Berech- nungen und Analysen durchgeführt werden, welche für den Herstellungsprozess und die spätere Verwendung des fertigen Produktes relevant sind. CAD-Systeme sind aus der heutigen Fertigungsindustrie nicht mehr wegzudenken und dessen vollwerti- ge Unterstützung ist in einem PDM und PLM System in diesem Sektor ein Muss- Kriterium.

Sollte es möglich sein ARAS auch in der deutschen Automobil- und Luftfahrtindustrie zu nutzen, würde dies einen immensen Nutzenzuwachs für die entsprechenden Her- steller bedeuten. Allerdings ist der ARAS Innovator bisher nicht auf das Vorhanden- sein einer vollwertigen Konstruktionsdatenverwaltung und der Möglichkeit einer ebenso umfassenden CAD-Integration geprüft worden, was die entsprechenden Her- steller noch hemmt, sich für dieses PLM-System zu entscheiden. Auch ARAS selbst sieht eine solche Integration bisher noch nicht vor.

1.3 abgeleitete Zielsetzung

Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, das PLM-System ARAS Innovator, prototypisch an das CAD-System „Siemens NX“ anzubinden und somit auf die Verwendbarkeit im Automobil- und Luftfahrtsektor hin zu prüfen.

Hierbei sollen die für diese Branche exemplarisch wichtigsten Funktionen beleuchtet und einige Funktionen exemplarisch implementiert werden.

Das Ergebnis dieser Arbeit ist somit das Framework einer Middleware, welche die nötige Grundlage für das Implementieren der einzelnen Funktionen zur Anbindung des CAD-Systems an das PLM-System bietet.

2 PLM

2.1 Hinführung zum Thema PLM

Ein PLM-System berücksichtigt alle relevanten Phasen im Produktlebenszyklus. Um alle produkt-, prozess- und projektbezogene Daten über den gesamten Produktle- benszyklus hinweg zu verwalten, werden außer den PDM-Kernfunktionalitäten, Stücklistenverwaltung, Dokumentenverwaltung, Statusnetze, Änderungs- und Frei- gabewesen, auch andere Komponenten integriert. Dies sind beispielsweise Supply Chain Management (SCM), Customer Relationship Management (CRM) oder Ac- counting.

PLM entwickelt sich zur zentralen Plattform für die Integration aller EngineeringAufgaben und -Systeme. Es ermöglicht die Verwaltung und Beherrschung der explosionsartig gestiegenen Datenmengen und erleichtert den unternehmensweiten Zugriff auf diese Informationen.

PLM ordnet und steuert die Engineering-Prozesse, macht diese über Unterneh- mensgrenzen hinaus transparent und fördert so die Kooperation mit Partnern, Zulie- ferern und Kunden. Damit ist PLM auch die zentrale Drehscheibe zwischen Engineering und kaufmännischen Anwendungen.

Aus der unternehmensweiten Ausdehnung eines PLM-Systems folgt, dass eine Schnittmenge mit Wettbewerbsrelevanten Bereichen nicht vermieden werden kann. Bereiche wie CRM oder Production in denen Wettbewerbsvorteile generiert werden. Das System muss sich also zwingend an das Unternehmen anpassen. Die Schluss- folgerung ist, dass es kein Standard PLM-System geben kann, welches langfristig produktiv und gewinnmaximierend eingesetzt werden kann. Ein PLM-System ist demnach immer ein Abbild der Unternehmensstrategie und unterstützt somit die op- timale Realisierung der Selbigen.

Mit der Einführung eines PLM-Systems beginnt auch die prozessorientierte Betrachtungsweise auf den Lebenszyklus von Produkten und mit den damit zusammenhängenden Prozessen.

2.2 Systemarchitektur des PLM-Systems

Die folgenden Feststellungen beziehen sich konkret auf das PLM-System ARAS Innovator®.

Der ARAS Innovator verwendet eine Client/Server-Architektur. Der PLM-Server setzt auf einem Datenbank-Management-System auf, unter welchem alle benötigten Daten persistent gespeichert werden. Jedoch werden Daten und Meta-Daten aus Performance-Gründen immer auf getrennten Servern gehalten.

Der Client ist ausschließlich webbasiert und kann mit Hilfe des MS Internet-Explorer (bisher: ausschließlich über MS-IE) abgerufen werden. Dateien können dann direkt mit MS Office aufgerufen und bearbeitet werden. Das Öffnen und Bearbeiten der MS-Office-Dateien ist bisher jedoch nicht über das Web-Interface möglich.

Hauptbestandteil des PDM-Systems ist das Datenbankmanagement-System (DBMS) und der geschützte File-Server (Data-Vault). Die Meta- und Nutzdaten des Systems können sich je nach Bedarf auf ein oder mehrere Server verteilen. Für das DBMS wird eine relationale Datenbanktechnologie für die persistente Datenspeicherung genutzt.

Durch .NET-Bibliotheken wird der Zugriff auf diese Daten ermöglicht. Der Server enthält in seinem Core-System die Business-Logic, Business-Objects & Processes, Meta-Data-Management und Data Access Components, welche das OR-Mapping, das Transactionmanagement und den Cache beinhalten. Weiterhin sind in der Stan- dardausführung des Servers noch einige Module enthalten, welche die PLM- Funktionen, wie z.B Product-Lifecycle-, Workflow-, Configuration-Management be- reitstellen. Darüber hinaus sind weitere Module von der ARAS Webpräsenz abrufbar.

Damit die vom Server bereitgestellten Funktionen genutzt werden können, stellt Aras sog. „Web Services“ zur Verfügung. An dieser Stelle ist zu erwähnen, dass es sich hierbei nicht um einen Web-Service handelt, wie er durch die W3C beschrieben wird. Es handelt sich in diesem Fall ausschließlich um eine API, welche durch den Server bereitgestellt wird, um über SOAP XML-basierte Nachrichten auszutauschen. Diese API ist weder plattformunabhängig, noch durch eine WSDL beschrieben und nicht in UDDI registriert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.1 Architektur des ARAS Innovators

2.3 Eingrenzung PDM

Auf Grund der Definitionsvielfalt von PDM-Systemen, wird innerhalb dieser Arbeit die Definition des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI-Richtlinie 2219) verwendet.

„ Engineering Data Management Systeme bzw. Product Data Management Systeme (EDM/PDM-Systeme) sind technische Datenbank- und Kommunikationssysteme, die dazu dienen, Informationenüber Produkte und deren Entstehungsprozesse bzw. Le- benszyklen konsistent zu speichern, zu verwalten und transparent für alle relevanten Bereiche eines Unternehmens bereitzustellen. Sie stellen damit eine Integrations- plattform für die verschiedenen Erzeugersysteme bzw. CAx-Systeme, die während des gesamten Produktentwicklungsprozesses eingesetzt werden, dar. EDM/PDM- Systeme bilden einen Baustein innerhalb der informationstechnischen Gesamtinfra- struktur eines Unternehmens [ … ] “ ¹³

Die Kernfunktionen laut VDI-Richtlinie sind somit das Produktdaten- und Dokumentenmanagement, Produktstruktur- und Konfigurationsmanagement, Klassifizierung und Teilefamilienmanagement, Prozess- / Workflowmanagement, Benutzer- und Projektdatenmanagement, sowie das Änderungs- und Freigabewesen.

Außerdem gewinnen folgende Disziplinen immer weiter an Bedeutung. Collaborative Engineering und Applikationsintegration.

„ Die gemeinsame Verwendung der Begriffe „ EDM “ und „ PDM “ (EDM = Engineering Data Management, PDM = Product Data Management) ergibt sich aus den beiden Schwerpunkten des Einsatzes solcher Systeme, von denen EDM den Arbeitsprozess in der Entwicklung und die ihn beschreibenden Daten betrifft (hierunter fallen auch Betrachtungen zur Steuerung des Arbeitsablaufs, dem „ Workflow Management “ ) und PDM die das Produkt beschreibenden Strukturen, Dokumente und Daten umfasst. Diese beiden Sichten sind notwendig, um eine integrative Rechnerunterstützung in der Produktentwicklung zu erm ö glichen (die Abkürzung EDM kann im englischen Sprachraum auch für „ Electronic Document Management “ stehen, das hei ß t die do- kumentenorientierte Sicht auf Informationen, was im Deutschen mit dem Begriff „ Do- kumentenmanagement “ bezeichnet wird.). In dieser Richtlinie wird der Begriff EDM/PDM verwendet, um deutlich zu machen, dass beide Begriffe synonym für eine einzige Technologie stehen und sowohl den produktdatenbezogenen Aspekt als auch den Aspekt der Entstehungsprozesse (Engineering) berücksichtigen. “ ¹⁴

Es gibt verschiedene Arten von PDM-Systemen, welche Schöttner¹⁵ in folgende Kategorien einteilt.

- Turnkey-Systeme
- Toolbox-Systeme
- Toolbox-basierende Turnkey Systeme

Turnkey-Systeme¹³

Dies sind „Schlüsselfertige“ Systeme, welche bereits nach der Eingabe von Unter- nehmensspezifischen Parametern und der Anbindung an die Erzeugersysteme pro- duktiv nutzbar sind. Auf Grund dessen können diese Systeme als Standardsoftware betrachtet werden. Sie bieten jedoch häufig eine Entwicklungsumgebung, um einzel- ne Anwendungsmodule an die Unternehmensprozesse anpassen zu können.

Toolbox-Systeme¹³

Es handelt sich hierbei um eine Entwicklungsumgebung, mit welcher sich PDM- Systeme erstellen lassen. Die Toolbox enthält Werkzeuge zur Datenmodellierung, Kommunikation und Oberflächengestaltung. Bisher haben sich vorrangig Großunter- nehmen (wie z.B. Automobilhersteller) PDM-Systeme selbst entwickelt, um damit die eigenen Anforderungen präzise durch das PDM-System erfüllt zu wissen. Ein ent- sprechend hoher Entwicklungsaufwand ist bei diesen Systemen implizit.

Toolbox-basierende Turnkey-Systeme¹³

Diese Kategorie ist eine Mischung aus beiden vorangegangenen Kategorien. Sie enthalten sowohl ein bereits einsatzfähiges PDM-System, als auch die Werkzeuge um dieses entsprechend an die eigenen Belange anpassen zu können. Somit wird das einsatzfähige PDM-System noch flexibler.

Der Aras Innovator gehört eindeutig zu den Toolbox-basierenden Turnkey-Systemen, da er sowohl ein einsatzfähiges PDM-System enthält, als auch die Werkzeuge mitgegeben werden, um dieses System präzise an die Anforderungen der Unternehmung anzupassen.

Trotz des bereits erfolgreichen Einsatzes von Cax-Systemen in der Fertigungsindustrie, bestehen immer noch Defizite bei der Integration dieser Systeme und ihrer Prozesse in den gesamten Produktentstehungsprozess. Der Grund hierfür ist, dass die CAx-Systeme darauf ausgelegt sind, lediglich eine Teilmenge des Gesamtprozesses zu unterstützen. (z.B. CAD zur rechnerinternen Modellierung der Teilegeometrie, CAM zur Abbildung der Bearbeitungsvorgänge, CAE/FEM zur Simulation und Visualisierung von Belastungen und physikalischen Vorgängen usw.)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.2 Einteilung der CAx-Systeme nach ihrer Nutzung im Produktlebenszyklus ¹⁶

„ Die Elemente der Produktstruktur werden dabei von CAx-Systemen bereitgestellt. Während das EDM/PDM-System alle m ö glichen Versionen und Ä nderungen der Produktstruktur transparent für den Benutzer mitführt, realisiert ein PPS-System die Fertigung einer ganz bestimmten Version dieser Produktstruktur, indem die dazu notwendigen Termin- und Kapazitätsplanungen im Rahmen der Auftragsbearbeitung bzw. Fertigungsvorbereitung durchgeführt und die Aufträge in die Fertigung einge steuert werden. Damit bilden EDM/PDM-Systeme das informationstechnische Rück grat in der Produktentwicklung. “¹⁷

Im Verbund generieren diese Applikationen die bereits in Abschnitt 1.1 genannten Vorteile eines PLM-Systems, jedoch ist die Komposition dieser Applikationen immer abhängig vom einsetzenden Unternehmen und der damit verbundenen Strategie. Auf die Besonderheiten in Bezug auf die Automobil- und Luftfahrtindustrie wird in Abschnitt 2.1.3 näher eingegangen.

Ein PDM-System konzentriert sich zusammenfassend hauptsächlich auf den zu- sammengesetzten Bereich der Produktentstehung, welcher die Prozesse Projektie- rung, Konstruktion, Entwicklung und Arbeitsvorbereitung von Produkten umfasst.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.3 Einteilung der Phasen des Produkt-Lebenszyklus‘

Bei einem PDM-System, welches nach dem Konzept eines Client-Server-Systems arbeitet, reduziert sich zwar die Datenredundanz und damit auch das gesamte Spei- chervolumen aller benötigten Daten, jedoch erhöhen sich die Zugriffe auf diese Da- ten um ein Vielfaches, da sich die Zugriffe nicht mehr auf viele Dateninseln aufteilen, sondern sich sämtliche Zugriffe auf die zentrale Datenbank konzentrieren. Architektu- ren, welche diese Konzentration auf einzelne Ressourcen kompensieren, gibt es be- reits in einer großen Vielzahl, werden jedoch im Zuge dieser Arbeit nicht näher be- leuchtet. Wichtig ist nur, dass die logischen Zugriffe letztlich auf einen zentralen Server erfolgen.

Welches Datenvolumen allein im PDM-Kontext verwaltet wird und wie viele Zugriffe ein produktives PDM-System verwaltet, wird durch folgende Kennzahlen deutlich.

Das von Daimler verwendete PDM-System „SMARAGD“, welches heute global an allen Daimler Standorten verwendet wird, verwaltet die zentral hinterlegten Produktdaten und damit auch die entsprechenden Zugriffe.

“- 3.4 million part numbers, 5.6 million part versions and 21.7 million structure relations
- 5.2 million CATIA V4, 1.6 million CATIA V5 models with a volume of almost 19,2 TB
- MTC: Over 300,000 method calls/called functions per day
- World wide 500.000 method calls/called functions per day
- Active users: 9,881 (status 07/06/21)
- Average users per day: 3,439 users, per week 4,200 […]

Im Februar 2010 sind weltweit mehr als 8.298 Anwender an 42 Standorten in SMA- RAGD aktiv; insgesamt werden weit über 3.4 Mio. Sachnummern und die zugehöri- gen Geometrien mit einem Gesamtvolumen von fast 57 Terabyte (TB) in SMARAGD verwaltet."¹⁸

Die Relevanz eines hoch verfügbaren und effizienten PDM-Systems wird hier sehr deutlich.

Anmerkung:

Da die Unterschiede zwischen PDM- und PLM-System nun hinreichend erörtert wurden, werde ich in den folgenden Abschnitten ausschließlich von PDM-Systemen sprechen, da der in dieser Arbeit betrachtete Fokus auf die Produktdatenmanagementkomponente (PDM-Komponente) des PLM-Systems liegt.

[...]

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¹ Vgl. Buchta, u.a. (2009) S. 26 ff.

² Freudenberg Spezialisierungsprodukte GmbH (2009), (Präsentation auf der Arbeit beigelegten CD)

³ Dieses Problem beschreibt die Problematik, bereits existierendes Wissen auf Grund ihres Entste- hungsortes nicht zu beachten. Die Nachforschung nach bereits existierendem Wissen ist quasi nicht gegeben.

⁴ Vgl. VDI-Richtlinie 2219 (2002), S. 6 ff.

⁵ Vgl. Grauer (2010), S. 11

⁶ Vgl. Borilski u.a. (2007) S 40 ff.

⁷ Vgl. Eigner zitiert nach: Dietrich (2010)

⁸ Vgl. Eigner, Stelzer (2001) S. 56 ff.

⁹ Vgl. Pfeifer (1996), S11

¹⁰ Vgl. Abramovici (2005) zitiert nach: Ovtcharova (2010), S. 17

¹¹ Ubidyne GmbH (2010), (Präsentation auf der Arbeit beigelegten CD)

¹² ARAS Community Event 2010 - Weinheim (Präsentation auf der Arbeit beigelegten CD)

¹³ VDI-Richtlinie 2219 (2002), S. 4

¹⁴ VDI-Richtlinie 2219 (2002), S. 7

¹⁵ Vgl. Schöttner (1999) S. 283 ff.

¹⁶ Grauer (2010), S. 14

¹⁸ Daimler EDM-Forum (2007) Präsentation „Smaragd“ (Präsentation auf der Arbeit beigelegten CD)