Erfolgspotentiale des E-Manufacturing

INHALTSVERZEICHNIS

1 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

2 ABBILDUNGSVERZEICHNIS

3 TABELLENVERZEICHNIS

1 EINLEITUNG
1.1 Problemstellung
1.2 Ziele
1.3 Methodik des Vorgehens
1.4 Begriffsdefinition

2 BESCHREIBUNG UND AUFBAU VON E-MANUFACTURING
2.1 E-Manufacturing Produktionskonzept
2.2 Nutzen von E-Manufacturing

3 ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN IM UNTERNEHMEN
3.1 Integrierte Datenverarbeitung
3.1.1 Kommunikation mit XML und EDI
3.1.2 Integration des Produktionsbereiches
3.1.3 Integration innerbetrieblicher Systeme
3.1.4 Integration externer Betriebswirtschaften
3.1.5 Fazit
3.2 Forschung und Entwicklung
3.2.1 Computer aided Engineering als Basis für die Forschung und Entwicklung
3.2.2 Komponentenmanagement mit Engineering Data Management
3.2.3 Integration der Produktion in die Forschung und Entwicklung
3.2.4 Kürzere Produktentwicklungszyklen durch Collaborative Design
3.2.5 Rapid Prototyping
3.2.6 Fazit
3.3 Integration des Kunden in die Wertschöpfungskette
3.3.1 Erfassung des Kundenauftrags
3.3.2 Kundenauftragsverfolgung
3.3.3 Auswertung von kundenindividuellen Daten mit eCRM
3.3.4 Datensicherheit
3.3.5 Fazit
3.4 Produktionsplanung und Steuerung
3.4.1 Segmentierte Fertigungsorganisation
3.4.2 Produktionsplanungs- und Steuerungssysteme
3.4.3 Direkte Produktionssteuerung mit Manufacturing Execution System
3.4.4 Maschinenwartung über das Internet
3.4.5 Dezentrale Regelkreise E-Kanban
3.4.6 Rapid Tooling
3.4.7 Fazit

4 E-MANUFACTURING ALS PRODUKTIONSKONZEPT FÜR DIE MASS CUSTOMIZATION
4.1 Mass Customization
4.2 Umsetzung der Mass Customization mit E-Manufacturing
4.3 Kritische Faktoren

5 FAZIT

6 QUELLENVERZEICHNIS

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abbildung 1: Überblick über die Zielstellungen der einzelnen Kapitel dieser Arbeit

Abbildung 2 Innerbetriebliche Basis für E-Manufacturing

Abbildung 3: Integrierte Datenverarbeitung von der Maschine bis zum externen Unternehmen

Abbildung 4 : Integration eines Feldbussystems in das Ethernet

Abbildung 5: Zentrierte Kommunikation im Ethernet

Abbildung 6: Integrationsarten im Unternehmen

Abbildung 7: Spaghettiintegration bei direkter Anwendungsintegration

Abbildung 8: Hub and Spoke Integration bei EAI

Abbildung 9: Videkonferenzsystem

Abbildung 10: Segmentierte Produktion

Abbildung 11: Jedem Segment sein eigenes PPS

Abbildung 12: Ein PPS und jedem Segment sein eigens MES

Abbildung 13: Anwendungsgebiete im Computer Integrated Manufacturing

Abbildung 14: Übersicht Datenhaltung ERP-MES

Abbildung 15: Fünf-Faktoren-Modell

3 TABELLENVERZEICHNIS

Tabelle 1: Merkmale des Produktionskonzepts E-Manufacturing

Tabelle 2: Potentieller Nutzen von E-Manufacturing nach Branchen

Tabelle 3: Gegenüberstellung von XML und EDIFACT/EANCOM

Tabelle 4: Mass-Customization-Konzeptionen

1 EINLEITUNG

Moderne Unternehmen könnten im Wettbewerb nicht bestehen, wenn Sie sich heute noch an die Aussage von Henry Ford hielten: „Sie bekommen das Auto in jeder Farbe, die sie wollen - Hauptsache, sie ist schwarz!“ Die Unternehmen stehen durch die Globalisierung und insbesondere eine rapide Entwicklung in der Kommunikations- und Informationstechnologie in einem intensiven Wettbewerb miteinander.

Seit dem Ende der siebziger Jahre begannen sich die Verkäufermärkte durch Dere- gulierung und Handelsliberalisierung langsam zu Käufermärkten zu verändern. Zu Beginn der neunziger Jahre erhielt der Wettbewerb eine neue Dynamik. Deregulierun- gen und Liberalisierungen der Märkte waren nicht mehr auf die nationale Ebene begrenzt, sondern erfassten die ganze erste Welt. Durch die Bildung neuer Freihan- delszonen (EFTA, NAFTA) und die Zusammenführung westeuropäischer Staaten in einen gemeinsamen Markt wurden die Märkte schlagartig erweitert.

Hinzu kam die Entwicklung der Kommunikations- und Informationstechnologie, insbesondere der Internettechnologie. Durch ihren Einsatz können die internen Unter- nehmensabläufe optimiert und der Weg zum Kunden verkürzt werden. Dem Kunden ist es nun möglich, Waren über das Internet zu vergleichen, auszuwählen und zu bestellen.

Damit rückt das Kundenbedürfnis in den Mittelpunkt des Unternehmens. Der Wandel vom Verkäufermarkt zum Käufermarkt ist nahezu vollzogen. Aufgrund der verbesserten Marktstellung des Kunden steigen auch seine Ansprüche an Qualität, schnelle Verfügbarkeit und Erfüllung seiner individuellen Anforderungen. Zudem sind die Kunden nicht bereit, einen höheren Preis zu zahlen.

Aufgrund dieser Entwicklung sahen sich die Unternehmen gezwungen, ihre Strategien zu ändern, was auch zu veränderten Anforderungen an die Produktion führte. Maßge- bend waren nicht mehr allein eine hohe Auslastung, beständige Qualität und kosten- günstige Produktion, sondern auch kurze Lieferzeiten und ein kurzfristiger Innova- tionszyklus. Aus der klassischen Push-Strategie der Unternehmen ist eine Pull-Strategie der Kunden geworden. Die Unternehmen müssen bestrebt sein, durch zunehmende Kundenindividualität der Produktion variabe¹, kostengünstig und schnell genau das zu liefern, was der Kunde verlangt.

1.1 Problemstellung

Die veränderten Rahmenbedingungen des Wettbewerbs und eine explosionsartige Ent- wicklung der Informationstechnologie erforderten und ermöglichten neue Methoden und Konzepte in der Produktion. Als besonders erfolgsversprechend werden solche Ansätze betrachtet, die versuchen, die Vorteile des Internets bereits in der Produktion nutzbar zu machen Eine herausragende Stellung nimmt dabei das im Jahre 1998 ent- wickelte Produktionskonzept des „Electronic Manufacturing“ ein (im Folgenden E-Manufacturing genannt), welches eine medienbruchfreie Produktion anstrebt. Die- ses Ziel soll durch die Integration der Kunden und Lieferantensysteme mit den Pro- duktions- und Supply-Chain-Systemen des Unternehmens durch den Einsatz von Web- technologie erreicht werden.1 Doch ist E-Manufacturing zur Zeit nicht mehr als eine noch relativ unstrukturierte Sammlung von Ansätzen und Technologien, die sich auf einen Einsatz von modernen Kommunikations- und Informationsmitteln im Zeitalter des Electronic-Business (im Folgenden E-Business) beziehen.² Das Problem ist, dass E-Manufacturing-Lösungen bisher nur für Detailprobleme entwickelt wurden. Eine Kombination verschiedener E-Manufacturing-Lösungen zur Klärung eines größeren Problemkomplexes gibt es nicht. Auch sind die Einsatzmöglichkeiten und deren Aus- wirkungen auf die Prozesse nicht beantwortet.

1.2 Ziele

Die vorliegende Arbeit soll deshalb klären, wo die Erfolgspotentiale von E-Manufac- turing und Einsatzmöglichkeiten liegen. Um die Erfolgspotentiale herauszuarbeiten, müssen folgende Teilziele erreicht werden:

1. Definition und Nutzenbestimmung von E-Manufacturing,
2. Erarbeitung der Erfolgspotentiale am Beispiel einzelner Prozesse im Unternehmen,
3. Anwendung von E-Manufacturing als Konzept für die Mass Customization.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Überblick über die Zielstellungen der einzelnen Kapitel dieser Arbeit

1.3 Methodik des Vorgehens

Die vorliegende Arbeit gliedert sich in fünf Kapitel. Zunächst wird in Kapitel 2 das Pro- duktionskonzept E-Manufacturing vorgestellt, sowie der Nutzen für Unternehmen prä- sentiert. Anschließend werden im Kapitel 3 E-Manufacturing-Lösungen für bestimmte Unternehmensprozesse dargestellt. Dieser Teil beinhaltet eine genauere Betrachtung der Integrierten Informationsverarbeitung, der Forschung und Entwicklung, der Inte- gration des Kunden in die Produktion, sowie der Produktionsplanung und -steuerung, die in einem Zwischenfazit jeweils zusammengefasst werden. Im Kapitel 4 erfolgt die Umsetzung der Mass Customization mit dem Produktionskonzept des E-Manufactu- ring. Schließlich werden im Kapitel 5 die Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst.

1.4 Begriffsdefinition

CNC „…ist die Abkürzung für Computerized Numerical Control und bedeutet Maschinensteuerung durch eingebauten Rechner.“ ³

Computer Integrated Manufacturing „…steht für computerintegrierte Produktion. Es ist ein Sammelbegriff für verschiedene Tätigkeiten, die in einem Unternehmen durch den Computer unterstützt werden.“ ⁴

E-Manufacturing „...ist die Integration der Kunden- und Lieferanten-Systeme über Web-Technologien mit den Produktions- und SCM-Systemen des Unternehmens.“ ⁵ Dieser Definition stimmten 61% von 30 befragten Industrieunternehmen in Deutschland zu.⁶

E-Technologien dienen zur Erfassung, Speicherung und Verteilung von expliziter Information und produzieren durch Verknüpfung und Analyse der expliziten Daten neue Informationen für verschiedene Supply-Chain-Partner.⁷

Hybride Wettbewerbstrategien sind eine Kombination aus Kostenführerschaft und Differenzierung. Dies ermöglicht Unternehmen sowohl den Kosten- als auch den Differenzierungsanforderungen des Marktes gerecht zu werden.⁸

Produktionskonzept meint „…die häufig auf Erfahrungswissen basierende, theore- tisch fundierte Leitidee zur Gestaltung, Lenkung und Entwicklung von Produktionssy- stemen mit dem Ziel, die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen lang- und kurzfristig zu verbessern.“ ⁹ Zur Diskussion des Begriffes Produktionskonzept siehe Blecker und Kaluza in ihrem Diskussionspapier „Forschung zu den Produktionsstrategien“ (2003). Blecker et al. (2003b).

Supply Chain Management soll als „… die Planung, Steuerung und Kontrolle des

gesamten Material- und Dienstleistungsflusses, einschließlich der damit verbundenen Informations- und Geldflüsse, innerhalb eines Netzwerkes von Unternehmen und deren Bereichen verstanden werden, die im Rahmen von aufeinander folgenden Stufen der Wertschöpfungskette an der Entwicklung, Erstellung und Verwertung von Sachgütern und/oder Dienstleistungen partnerschaftlich zusammenarbeiten, um Effektivitäts- und Effizienzsteigerungen zu erreichen.“¹⁰

Webtechnologie/Internettechnologie bezeichnet eine Technologiefamilie, die zum Austausch von strukturierten Daten über paketorientierte Verbindungen auf verschiedenen Plattformen dient. Wichtigste Grundlage ist das Internet Protokoll (IP), das die Verbindungserstellung regelt. Jeder Kommunikationspartner wird dazu anhand einer zwölfstelligen IP Adresse eindeutig identifiziert.

Basierend auf dem Transmission Control Protocol und dem Internet Protocol (TCP/IP) können Computer und Dienste unterschiedlicher Hersteller und Anbieter auf verschie- denen Plattformen eingesetzt werden, ohne dass die Konnektivität gefährdet ist.¹¹

2 BESCHREIBUNG UND AUFBAU VON E-MANUFACTURING

In diesem Kapitel wird das Produktionskonzept E-Manufacturing vorgestellt und in die betrieblichen Strategien eingeordnet. Im Anschluss werden der erwartete Nutzen für Unternehmen erläutert und die besonderen Eigenschaften hervorgehoben.

2.1 E-Manufacturing Produktionskonzept

E-Manufacturing wird in der Literatur als ein Produktionskonzept betrachtet.¹² „Ein Produktionskonzept ist die häufig auf Erfahrungswissen basierende, theoretisch fundierte Leitidee zur Gestaltung, Lenkung und Entwicklung von Produktionssystemen mit dem Ziel, die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen lang- und kurzfristig zu verbessern...“¹³. Dazu beschreibt das Produktionskonzept einen anzustrebenden optimalen Zustand der technischen und ökonomischen Elemente des Produktionssystems sowie ihrer Beziehung zueinander. (Siehe Tabelle 1)

Für E-Manufacturing identifizierte Blecker „die durchgängige Ausrichtung der Produktion an den individuellen Kundenbedürfnissen, eine hohe Produkt- und Prozessqualität sowie niedrige Kosten“¹⁴ als angestrebten Zustand.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Merkmale des Produktionskonzepts E-Manufacturing (Quelle: Vgl. Blecker (2003a), S. 5, leicht abgewandelt.) Zur Erreichung des optimalen Zustandes gibt ein Produktionskonzept durch die Gestal- tungsempfehlungen auch einen bestimmten Raum vor, in dem operiert werden soll. Für E-Manufacturing ist dieser Raum eine umfassende Optimierung der Supply Chain, die Kundenauftragsproduktion (Build to order) und eine durchgängige Integrierte Infor- mationsverarbeitung „...der Kunden- und Lieferanten-Systeme über Web-Technologien mit den Produktions- und SCM-Systemen des Unternehmens.“¹⁵ Die Methoden und Instrumente stellen die praktischen Werkzeuge zur Erreichung der Ziele dar.

Als kritisch stellt Blecker für das Produktionskonzept E-Manufacturing fest, dass es noch keinen Gesamtzusammenhang der einzelnen Lösungen gibt.¹⁶ Jede Lösung wird einzeln für sich unter dem Namen E-Manufacturing publiziert und insbesondere von Marketingabteilungen als Aufmacher benutzt. Es existiert nur eine große Sammlung verschiedener Lösungen. Der für ein Produktionskonzept erforderliche systematische Zusammenhalt fehlt.

2.2 Nutzen von E-Manufacturing

Der Grund für die separate Entwicklung von E-Manufacturing-Lösungen könnte in den unterschiedlich starken Nutzenausprägungen der Unternehmen liegen. Infolgedes- sen werden an einzelne Softwareunternehmen Aufträge zu Lösung eines bestimmten Problems gegeben, die aber dann auch nur für dieses Detailproblem Gültigkeit haben. In einer Marktstudie von Hartmann zu den Zukunftspotentialen des E-Manufacturing ergab die Frage nach dem potentiellen Nutzen von E-Manufacturing folgendes Bild:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: Potentieller Nutzen von E-Manufacturing nach Branchen (Quelle: Vgl. Hartmann et al. (2003), S. 12.)

Demnach erwarten sich die Unternehmen den höchsten Nutzen von E-Manfuacturing aus der Kundeninformation über den Produktionsfortschritt sowie die Beschleunigung der Lieferkette.

Bei einer Betrachtung nach Branchen stellt man fest, dass „...die Branchen Automobil / Metallerzeugnisse die Beschleunigung der Lieferkette als höchsten Nutzen ansehen, während die Leasingabrechnung für Maschinenleistung als niedrigster Nutzen aus E-Manufacturing identifiziert wird. Dagegen sehen die Unternehmen des Maschinen-/ Anlagenbaus die Verkürzung der Durchlaufzeit als höchsten Nutzen, die Rationalisierung des Vertriebs als niedrigsten Nutzen an.“¹⁷

Diese starke Differenzierung nach Branchen war möglich, weil 43,3% der antwor- tenden Unternehmen aus dem Bereich Maschinen- und Anlagenbau sowie weitere 36,7% aus dem Bereich Automobil und Metallerzeugnisse. Der erwartete hohe Nutzen der Ferndiagnose repräsentiert zum Teil das E-Manfuacturing-Bild der USA, wo E- Manufacturing häufig im Zusammenhang mit E-Maintenance und dem Erreichen von „zero downtime“, d. h. maximale Kapazitätsauslastung und 100% Maschinenverfüg- barkeit diskutiert wird.¹⁸

„Insgesamt wird der generelle Nutzen aus E-Manufacturing etwas höher eingeschätzt als der individuelle Nutzen für das eigene Unternehmen.“¹⁹

3 ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN IM UNTERNEHMEN

Dieses Kapitel stellt Anwendungsmöglichkeiten von E-Manufacturing-Lösungen vor. Die Basis dafür bildet die Integrierte Datenverarbeitung, die hier zunächst vorgestellt wird. Danach wird anhand von drei Beispielen gezeigt, wie E-Manufacturing die Pro- zesse in einem Unternehmen unterstützt. Das erste Beispiel ist die Umsetzung einer lei- stungsfähigen Forschung und Entwicklung, danach folgend die Integration des Kunden in die Wertschöpfungskette sowie die Produktionsplanung und -steuerung.

3.1 Integrierte Datenverarbeitung

Die Integrierte Informationsverarbeitung bildet das Kernstück des E-Manufacturing- Gedankens. Die Grundlage dafür sind elektronische Datenverarbeitungssysteme in den verschiedenen Bereichen des Unternehmens (z .B. Vertrieb und Produktion), die mit Hilfe der Internettechnologie verbunden werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Innerbetriebliche Basis für E-Manufacturing

Bei einer Befragung von Hartmann zum Thema E-Manufacturing gaben 60% der Unternehmen an, dass sie Probleme mit der Integration von bestehenden Systemen in die Supply Chain haben.²⁰

Ziel der integrierten Datenverarbeitung ist eine durchgehende, medienbruchfreie elektronische Informationsverarbeitung. Dafür müssen die Prozesse entlang der gesam- ten Wertschöpfungskette elektronisch abgebildet und miteinander verbunden werden.

Im Folgenden wird die integrierte Datenverarbeitung von der Maschine über den Produktionsbereich eines Unternehmens bis hin zu externen Betriebswirtschaften erklärt. (Siehe Abbildung 3)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Integrierte Datenverarbeitung von der Maschine bis zum externen Unternehmen

3.1.1 Kommunikation mit XML und EDI

Für die Kommunikation zwischen Datenverarbeitungssystemen ist eine gemeinsame Sprache notwendig. EDI, eine Abkürzung für Electronic Data Interchange ²¹, versuchte durch eine hohe Standardisierung der Syntax und der Semantik eine schnelle und einfache Kommunikation zu ermöglichen. Dazu wurden ca. 220 verschiedene Nach- richtentypen für einen vollautomatisierten und medienbruchlosen Austausch von struk- turierten Geschäftsdaten (z. B. Bestellung, Lieferavis, Rechnung) zwischen Computer- systemen festgelegt.

Als nachteilig wird die relativ umfangreiche Ausstattung und starre Standardisierung angesehen, die einen flexiblen Datenaustausch nicht zulässt.²² Wegen der umfangreichen Ausstattung war diese Art von Datenaustausch für kleine und mittelständische Unternehmen sehr unattraktiv.

Eine Lösung bot die vom W3C (World Wide Web Consortium)²³ entwickelte Extensible Markup Language, kurz XML genannt. Durch die Verwendung einer plattformunabhängigen Sprache benötigt sie keine proprietären Geräte, sondern kann mit jedem Browser erstellt und gelesen werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass XML keine vorgegebene Anzahl von Nachrichtentypen hat, sondern dass die flexible Semantik die Übermittlung jedweder Nachrichten erlaubt.

Die Plattformunabhängigkeit und die Trennung von Darstellungs- und Textelementen erlauben einen einfachen Umgang mit Daten. „So lassen sich mit XML Daten abbilden, die in anderen Anwendungen weiterverarbeitet oder zum Beispiel mit einem Web-Brow- ser auf dem Bildschirm angezeigt werden können.“²⁴ Damit eignet sich das Format sehr gut für den Austausch zwischen zwei verschiedenen Programmen.

Der Vorteil der großen Flexibilität ist auch gleichzeitig ein Nachteil. So ist es mit XML dem Anwender überlassen, ob er das von ihm verwandte Steuerelement des Lie- ferdatums „Lieferdatum“, „L-Datum“ oder „4711“ nennt. Auch ist im Gegensatz zu EDI der semantische Inhalt von „Lieferdatum“ nicht definiert. Diese fehlende Standar- disierung macht umfangreiche Absprachen mit dem Partner erforderlich, die bei EDI aufgrund der starren Semantik nicht nötig sind. Auch steigt das Datenvolumen bei der Verwendung von XML um den Faktor 10 bis 15, da die XML-Syntax vorschreibt, jeden Datenträger mit einem Tag einzurahmen. Infolgedessen steigen die Datenübertragungs- und Verarbeitungszeiten.

Die Eigenschaften dieser beiden Sprachen sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3: Gegenüberstellung von XML und EDIFACT/EANCOM (Quelle: Vgl. Centrale für Coorganisation (2003))

Zwischenfazit : Die Metasprache XML bietet für die betriebliche Kommunikation große Potentiale, da sie nicht, wie EDI, auf eine bestimmte Semantik festgelegt ist und alle Informationen ausgetauscht werden können. Die Trennung von darstellenden und Text- elementen erlaubt auch einen Austausch zwischen zwei verschiedenen Anwendungen. Der Vorteil der Flexibilität ist jedoch gleichzeitig ein Nachteil, weil alle Begriffe in ihrer Schreibweise und Bedeutung zwischen den Firmen festgelegt werden müssen. Die Weiterentwicklung wird vom W3C betrieben, das Empfehlungen und keine Richtlinien wie EDI herausgibt. Da die Vereinbarung von Standards zum größten Teil ein einmali- ger Aufwand ist, wird sich XML nach der Standardisierung gegen EDI durchsetzen können. Diese Standardisierung muss zum größten Teil abgeschlossen sein, da Firmen wie Microsoft und IBM bei ihren Integrationsprojekten mit XML arbeiten.²⁵

3.1.2 Integration des Produktionsbereiches

Die Herausforderung für die Integration des Produktionsbereiches ist das Verarbeiten einer großen Menge heterogener Daten. Für die Steuerung der Maschinen fallen binäre Daten an: in der Prozessleitebene sind dies Stücklisten, Mengen und Kapazitätspläne, und im Ingenieurbereich werden Grafiken verwendet. Ein Kommunikationssystem muss diese Daten erfassen, bearbeiten und weiterleiten können. Für die Erfassung der Maschi- nendaten werden häufig Feldbus und die Ethernetsysteme verwendet.²⁶

Feldbussysteme

Feldbussysteme dienen der Erfassung von Maschinendaten und der Steuerung der Maschinen über einen Controller. Dieser Controller steht mit den andern Controllern in Kommunikation und tauscht Informationen zur Optimierung der Produktion aus. Alle Controller können von einer zentralen Steuerungsinstanz Field PG ebenfalls noch ein- mal angesteuert werden. Im Bereich der Feldbussysteme sind vor allem die Firma Sie- mens mit dem Profibus oder Schneider/Medicon mit Modbus/Plus aktiv.

Über eine Schnittstelle werden die Daten an das Ethernet übergeben und umgewan- delt und können im PPS verarbeitet werden.²⁷ (siehe Abbildung 4) Die Kommunikation in den Officebereich ist durch die Verwendungen von ASCII Codes und ähnlichen Protokollen erschwert. Für ASCII Codes hat die Firma Siemens in Zusammenarbeit mit der Firma Softwerk Professional Automation GmbH eine ent-sprechende Softwarelösung entwickelt.²⁸ Dabei werden aus Kostengründen nur einige der vorhandenen Controller in das Officenetz eingebunden. Die Daten der nicht inte-grierten Controller werden an diese gesandt und von ihnen an das PPS weiter geleitet. Die zentrale Erfassung und Auswertung der Daten im PPS erlaubt eine gezielte Pro-zessoptimierung und produktivitätssteigernde Maßnahmen, die bei einer Einzelerfas-sung und Auswertung nicht möglich wären.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4 : Integration eines Feldbussystems in das Ethernet (Totally Integrated Automation (2001), S. 17.)

Ein weiteres Problem stellt die Unterschiedlichkeit der Feldbusstandards der Hersteller dar, die eine direkte Kommunikation von unterschiedlichen Controllern nicht zulässt. Um dies aber zu ermöglichen, wurde ein hersteller- und feldbusunabhängiger Standard von der OPC Foundation entwickelt.²⁹ Der sogenannte OPC-DX Standard ermöglicht einen Austausch zwischen den Netzwerken aller Feldbushersteller. Da in der OPC Foundation führende Hersteller wie Siemens, Rockwell Automation und Texas Instruments vertreten sind, sichert dies eine breite Anwendung des Standards, so dass Kunden die Best-of-Breed-Möglichkeit nutzen können.³⁰

Der Vorteil der Maschinensteuerung mit Feldbustechnik ist die hohe Zuverlässigkeit und bessere Verfügbarkeit durch kurze Signalwege,³¹ ein geringerer Verkabelungsaufwand und die hohe Datenaustauschgeschwindigkeit.³²

Nachteilig sind die hohen Anschaffungskosten im Vergleich zum Ethernet, die Notwendigkeit einer Schnittstelle für die Kommunikation in den Officebereich sowie die Verwendung unterschiedlicher Feldbusstandards.

Ethernet

Eine andere Möglichkeit stellen so genannte Ethernet Netzwerktechnologien dar. Ethernet wurde Anfang der achtziger Jahre entwickelt und basiert auf der Verwendung der Internetprotokolle TCP/IP. Alle Teilnehmer kommunizieren direkt mit einem Computer (HUB), und dieser sendet die Daten an andere Teilnehmer weiter.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Zentrierte Kommunikation im Ethernet

Die Maschinen werden über embedded-device-Geräte (kleine computerisierte Hilfsmittel) an das Netzwerk angeschlossen oder direkt mit einem Ethernetanschluss ausgeliefert, wie es die japanische Firma Mitsubishi kürzlich vorstellte.³³

Der Vorteil dieser Verbindung ist, dass jede Maschine über ein embedded-device- Gerät direkt mit dem Officebereich über XML-Standards kommunizieren kann.³⁴ Wei- tere Vorteile sind die hohe Leistungsfähigkeit (100Mb/s), sowie die geringen Anschaf- fungskosten aufgrund des starken Preisverfalls bei Computertechnologie.³⁵ Auch ist im Ethernet eine kollisionsfreie Kommunikation im Vergleich zu Feldbussystemen mög- lich.³⁶ Kollisionsfreie Kommunikation bedeutet, dass jeder Teilnehmer gleichzeitig Daten empfangen und senden kann.

Die einfache Kommunikation über die XML-Standards ist nach Ansicht der Firma HMS Industrial Networks noch nicht so leicht möglich, da es verschiedene Firmenzu- sammenschlüsse gibt, die an der Entwicklung von unterschiedlichen Ethernet-Standards arbeiten. (z. B. OPC Foundation und die IONA (Industrial Automation Open Network Alliance). Sie kommen sogar zu dem pessimistischen Schluss, „...dass es (in) naher Zukunft keinen einheitlichen Standard für Ethernet in der Automatisierungstechnik geben wird.“³⁷

Weitere Nachteile des Ethernets werden vor allem in der Kommunikationsmethode und der Echtzeitproblematik beim Austausch schneller Daten gesehen. Ethernet-TCP/IP unterstützt primär die Punkt-Punkt Verbindung. Möchte etwa ein Lichtschalter einen Zustandswechsel an 20.000 Leuchten übermitteln, müssten mit Ethernet 20.000 Telegramme, nämlich an jede Leuchte eines, verschickt werden.³⁸ Dies resultiert in einem Performanceverlust durch hohe Netzbelastung.

Ein anderer Nachteil ist die Echtzeitproblematik beim Austausch von schnellen Nachrichten in den unteren Automatisierungsebenen.³⁹ Werden Austauschzyklen von unter 1/ms benötigt, können Ethernet-Systeme aufgrund ihres softwaretechnischen Auf- baus dies nicht bewerkstelligen. Für diesen Bereich bietet sich der Einsatz der Feld- bustechnik an.

Zwischenfazit: Für E-Manufacturing ist die Integration der Maschinen über Ethernet- Technologie besser geeignet, weil sie eine leichtere Office-Anbindung erlaubt. Der Ein- satz einer kabellosen Verbindung via wireless LAN erhöht die Attraktivität des Einsat- zes von Ethernet-Technologien. Die Feldbustechnik eignet sich als Ergänzung in den Bereichen, wo ein hoher Austauschzyklus und der Einsatz anderer Kommunikations- protokolle nötig sind.

3.1.3 Integration innerbetrieblicher Systeme

Vom PPS aus müssen die Daten auch anderen Unternehmensanwendungen zur Verfügung gestellt werden. Dazu gibt es drei Möglichkeiten: erstens die der direkten Koppelung, zweitens den Einsatz von EAI (Enterprise Application Integration) und drittens Webservices, die im Folgenden vorgestellt werden. (Siehe Abbildung 6)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Integrationsarten im Unternehmen

Direkte Koppelung

Die direkte Koppelung stellt die älteste Form der Softwareintegration dar und wurde in den achtziger Jahren entwickelt.⁴⁰ Bei dieser Integrationsform werden alle Systeme direkt miteinander verknüpft. Dies ergibt aber schon nach kurzer Zeit ein Komplexitätsproblem, da die Anzahl der Integrationskomponenten quadratisch zur Anzahl der verbundenen Systeme steigt.

[...]

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¹ Vgl. Hartmann et al. (2003), S. 9.

² Vgl. Blecker (2003), S. 14.

³ Universität Hamburg (2004).

⁴ akademie.de (2004).

⁵ Hartmann et al. (2003), S. 9.

⁶ Vgl. Hartmann et al. (2003), S. 9.

⁷ Vgl. Wildemann (2001), S. 15.

⁸ Vgl. Peters (2002).

⁹ Vgl. Zäpfel (2000), S. 115.

¹⁰ Hahn (2000) zitiert nach Wildemann (2001), S.1.

¹¹ Vgl. Blecker (2003), S.6f.

¹⁵ Hartmann et al. (2003), S. 9.

¹⁶ Vgl. Blecker (2003), S. 14.

¹⁷ Hartmann et al. (2003), S.12.

¹⁸ Vgl. Koc et al. (2003), S.7; Crandell (2003), S.42-44, Monkowski (2002), S.32-34. In einer Internationalen Analyse über das Betriebsverhalten von Montagelinien weisen die USA auch einen deutlich überproportionalen Anteil von Instandhaltungszeiten auf. Universität Hannover (1997) zitiert nach Schweres (2001), S.72.

¹⁹ Hartmann et al. (2003), S.12.

²⁰ Vgl. Hartmann et al. (2003), S. 31.

²¹ Vgl. Centrale für Coorganisation (2003).

²² Vgl. Centrale für Coorganisation (2003).

²³ „Das World Wide Web Consortium ist ein Zusammenschluss aus etwa 270 Organisationen aus der Industrie und wissen- schaftlichen Instituten. Das W3C wurde 1994 gegründet und hat seinen Hauptsitz am Massachusetts Institute of Tech- nology (MIT) in Boston. Das Konsortium definiert internationale Standards und Spezifikationen für das Internet und sorgt für die Weiterentwicklung des Webs.“ Hacker-Archiv (2003).

²⁴ Vgl. Centrale für Coorganisation (2003).

²⁵ Vgl. Microsoft (2004a)

²⁶ Vgl. Blecker (2003), S. 7.

²⁷ Vgl. Totally Integrated Automation (2001), S. 16-17.

²⁸ Ebenda.

²⁹ Vgl. Brooks (2002), S. 20-21.

³⁰ Ebenda.

³¹ Vgl. akademie.de (2004).

³² Vgl. Indel AG (2004).

³³ Vgl. Mottola (2003), S.1.

³⁴ Vgl. FHSO (2001).

³⁵ Vgl. Kreile (2004).

³⁶ Vgl. Janssen et al. (2004).

³⁷ HMS (2004).

³⁸ Vgl. FHSO (2001).

³⁹ Vgl. Zaagers (2004).

⁴⁰ Vgl. Berlecon Research (2003), S. 16.