Die Verkürzung des Produktlebenszykluses und die daraus resultierende Reduzierung der Entwicklungszeit ist eine zentrale Herausforderung, der sich die entwickelnden Abteilungen stellen müssen. Um diese Aufgabe erfolgreich lösen zu können, wird nicht nur ein durchgängiger Prozess vom CAD-Modell bis zum Prototypen benötigt, sondern auch Werkzeuge und Methoden, die die Konstruktion und nachfolgende Prozessschritte bei der Durchführung und Realisierung von Änderungen unterstützen. Obwohl das CAD-Modell als Informationsträger für alle nachfolgenden Prozesse das Fundament bildet, drängt sich bei der täglichen Arbeit bisweilen der Eindruck auf, dass das Erzeugen von CAD-Daten von den Konstruktionsabteilungen oftmals als notwendiges Übel und weniger als wertschöpfende Tätigkeit betrachtet wird. Es ist aber der nachfolgende Sachverhalt, der die Motivation für diese Arbeit darstellt.
Während innerhalb der CAx-Technologie und auf der Maschinen- bzw. Steuerungsseite ein stetiger Fortschritt festzustellen ist, hat sich an der Schnittstelle zwischen Planungs- und Fertigungsbereich in den letzten 40 Jahren kaum etwas geändert. Etwas überspitzt ausgedrückt ist die letzte nennenswerte Änderung die Ersetzung des Lochstreifens durch digitale Medien als Datenträger für NC-Programme. Ansonsten ist der übliche Weg unverändert geblieben. Dieser umfasst die Generierung des neutralen CLDATA, das durch einen Postprozessorlauf in das maschinenspezifische G-Code-Format umgewandelt wird. Dieser Ablauf ist mit einer enormen Reduzierung des Informationsgehaltes verbunden. Die entfernten Informationen werden dann in Papierform (Arbeitsplan, Zeichnungen, Rüstpläne, usw.) nachgereicht. Alternativ kann auf Software von Drittanbietern zurückgegriffen werden, die den Informationstransfer an der Schnittstelle unterstützen.
Themen, wie die Integration von Werkzeugmaschinen in Firmennetzwerke, sind auf Datenübertragung (FTP) oder Remote Prozedure Call (RPC) beschränkt. Das Auswerten von Datenbanken, das Anzeigen von Intranetseiten oder das online Betrachten von 3D-Daten und Zeichnungen, das Versenden von Emails, usw. ist mit den mir bekannten CNC-Steuerungen nicht möglich.
Aber auch eine Ausrüstung der NC-Arbeitsplätze mit zusätzlichen PCs die diese Möglichkeiten bereitstellen könnten, ist nur in den wenigsten Werkstätten gegeben.
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Umfeld
1.1.1 Das Unternehmen
1.1.2 Die Abteilung
2 Stand der Technik
2.1 NC-Verfahrenskette
2.1.1 NC-Verfahrenskette vs. Wasserfallmodell
2.1.2 Eigenschaften und Vorteile des Wasserfallmodells
2.1.3 Nachteile des Wasserfallmodells
2.2 Informationserzeugung in der NC-Verfahrenskette
2.2.1 Konstruktion
2.2.2 Grobplanung
2.2.3 Feinplanung
2.2.4 Informationstransfer zwischen Planungs- und Fertigungsbereich
2.2.5 Das CLDATA
2.2.6 CLDATA – Nebenteile des Satztyps 2000
2.2.7 Der NC-Postprozessor
2.2.8 G-Code
3 Die Lösung - Prozessoptimierung
3.1 Neues Prozessmodell für die Prototypenteilefertigung
3.1.1 Grobentwurf (Iteration 1)
3.1.2 Feinentwurf (Iteration 2)
3.1.3 Realisierung (Iteration 3)
3.1.4 Vorteile der Fertigungsspirale gegenüber der NC-Verfahrenskette
4 Die Lösung - Extended cutter location (XCL)
4.1 Warum XML?
4.2 Das XML-Schema (XCL.XSD)
4.2.1 Erläuterung der XMLSpy Symbole
4.2.2 XCL-Globale Elemente
4.2.3 XCL-Gruppen
4.2.4 Der Wurzelknoten (xcl)
4.2.5 Der „head“-Knoten (head)
4.2.6 Der „Werkzeug“-Knoten (tool)
4.2.7 Der „Aufspannungs“-Knoten (clamping)
4.2.8 Der „Sequenz“-Knoten (sequence)
4.2.9 Der „head“-Knoten (head) der Sequenz
5 Die Lösung – Integration in die vorhandene Prozess- und Systemlandschaft
5.1 Die Netzwerkumgebung
5.2 Der XCL-Manager
6 Ausblick
6.1 Umsetzung des XCL-Formates in der eigenen Abteilung
6.2 Entwicklung einer neuen DIN-Norm
6.3 Der „geometry“-Knoten
6.4 Schlusswort
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit zielt darauf ab, den Informationsfluss zwischen dem Planungs- und dem Fertigungsbereich bei der Prototypenfertigung zu optimieren, indem das bestehende CLDATA-Format durch ein XML-basiertes Datenformat ersetzt und in ein effizientes Prozessmodell integriert wird.
- Optimierung der NC-Verfahrenskette für die Prototypenfertigung
- Entwicklung der "NC-Fertigungsspirale" als neues Prozessmodell
- Standardisierung des Informationsaustauschs mittels XCL (Extended cutter location)
- Integration von XML-Technologien in die Fertigungsumgebung
- Standardisierung der Werkzeugverwaltung und Prozessschritte
Auszug aus dem Buch
2.1.3 Nachteile des Wasserfallmodells
Für Werkstätten, die sich mit der Fertigung von Prototypen bzw. Versuchsteilen beschäftigen, ist dieses Vorgehensmodell nur bedingt geeignet. Im Fertigungsalltag überwiegen sogar die Nachteile des Wasserfallmodells.
Diese Nachteile sind (WIKI02, 2011):
Abfolgeproblem Einzelne Phasen laufen in der Theorie nacheinander ab, in der Praxis sind jedoch Rückschritte oft unvermeidlich.
Abgrenzungsproblem Eindeutig voneinander abgegrenzte Phasen sind unrealistisch – der Übergang zwischen ihnen ist in Wirklichkeit fließend: Teile eines Systems können sich noch in der Planung befinden, während andere schon in der Ausführung oder im Gebrauch sind.
Fehler und Änderungstoleranz o Frühes Festschreiben der Anforderungen ist sehr problematisch, was eventuell zu teuren Änderungen führt (mehrmals wiederholtes Durchlaufen des Prozesses bei Änderungen). o Unflexibel gegenüber Änderungen und im Vorgehen (Phasen müssen sequenziell abgearbeitet werden). o Fehler werden unter Umständen spät erkannt (Big Bang) und müssen mit erheblichem Aufwand entfernt werden.
Angemessenheitsproblem Je allgemeiner ein Schema ist, auf desto mehr Projekte ist es anwendbar – aber desto weniger Informationen sind in ihm enthalten. Je konkreter / detaillierter ein Schema ist, desto festgelegter ist es und auf desto weniger Projekte ist es anzuwenden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Vorstellung der Problematik veralteter Schnittstellen in der NC-Verfahrenskette und Motivation für die Entwicklung eines XML-basierten Formates zur Optimierung des Informationsflusses.
2 Stand der Technik: Analyse der bestehenden NC-Verfahrenskette, der Prozessschritte, des Wasserfallmodells sowie eine detaillierte technische Einführung in das CLDATA-Format und den NC-Postprozess.
3 Die Lösung - Prozessoptimierung: Einführung eines neuen Prozessmodells, der NC-Fertigungsspirale, um die Abstimmungsprobleme zwischen Planung und Fertigung durch ein iteratives Vorgehen zu lösen.
4 Die Lösung - Extended cutter location (XCL): Beschreibung der technischen Spezifikation des neuen XCL-Formates, des zugrundeliegenden XML-Schemas und der Struktur einzelner Knoten wie head, tool und sequence.
5 Die Lösung – Integration in die vorhandene Prozess- und Systemlandschaft: Diskussion zur praktischen Implementierung in Firmennetzwerke und Vorstellung des XCL-Managers zur Erzeugung und Verwaltung der Daten.
6 Ausblick: Überlegungen zur weiteren Entwicklung, zur möglichen Standardisierung als DIN-Norm und zur tieferen Geometriebeschreibung im XCL-Format.
Schlüsselwörter
NC-Verfahrenskette, CLDATA, XML, XCL, Fertigungsspirale, Prozessoptimierung, CAD-CAM, Postprozessor, Prototypenfertigung, Datenaustausch, Informationsfluss, Werkzeugverwaltung, DIN 66215, G-Code, Systemintegration.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung des Informationsflusses in der NC-Fertigung, indem ein neues XML-basiertes Datenformat für den Datenaustausch zwischen Planung und Produktion entwickelt wird.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die NC-Verfahrenskette, die Überwindung der Schwachstellen traditioneller Modelle wie dem Wasserfallmodell, die Einführung eines iterativen Prozessmodells und die Definition eines neuen XML-basierten Formats namens XCL.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist es, durch die Umwandlung von CLDATA-Daten in ein strukturiertes XCL-Format (XML) eine effizientere und modernere Datenbasis für die Fertigung zu schaffen, die den heutigen Anforderungen moderner Steuerungen entspricht.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Analyse des Stands der Technik, dem Entwurf eines neuen, angepassten Prozessmodells (Fertigungsspirale) und der formalen Definition eines XML-Schemas (XCL.XSD) als technischer Lösungsansatz.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert die Schwachstellen der aktuellen NC-Verfahrenskette, definiert das neue Prozessmodell "NC-Fertigungsspirale" und spezifiziert detailliert das XCL-Format sowie dessen Integration in die bestehende Systemlandschaft.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind NC-Verfahrenskette, CLDATA, XML, XCL, Fertigungsspirale, Prozessoptimierung, CAD-CAM und Systemintegration.
Wie unterscheidet sich die "NC-Fertigungsspirale" vom herkömmlichen Wasserfallmodell?
Im Gegensatz zum sequenziellen Wasserfallmodell, das Fehler oft erst spät erkennt, erlaubt die Fertigungsspirale durch ihren iterativen Charakter eine frühzeitige Abstimmung zwischen Konstruktion und Fertigung und damit eine schnellere Fehlerbehebung.
Warum ist das CLDATA-Format für moderne Anforderungen unzureichend?
Das CLDATA-Format ist veraltet und kann nicht alle für die Fertigung relevanten modernen Informationen (wie komplexe Werkzeugdaten oder spezifische Maschinenfunktionen) abbilden, was zu Informationsverlusten bei der Datenübergabe führt.
- Citar trabajo
- Christian Wagner (Autor), 2011, Entwicklung eines XML basierten Formates zur Optimierung des Informationsflusses in der NC-Verfahrenskette, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/232890
