CIM aus Sicht der Informationswirtschaft

Inhaltsverzeichnis

CIM COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING

1. EINFÜHRUNG
1.1. Definition
1.2. Entwicklung von CIM
1.3. Ziele von CIM

2. KOMPONENTEN VON CIM
2.1. Einleitung
2.2. CAD Computer Aided Design
2.3. CAP Computer Aided Planing
2.4. CAQ Computer Aided Quality Assurance
2.5. CAM Computer Aided Manufacturing
2.6. PPS Produktionsplanung und -steuerung

3. INFORMATIONSSTRÖME
3.1. Einleitung
3.2. Die sechs Informationsflüsse
3.3. Zusammenwirken der Informationsströme

4. CIM-MODELLE
4.1. Anforderungen an ein CIM-Modell
4.2. CIM- Konzept der Siemens AG
4.3. Beispiele für den gegenseitigen Datenaustausch

5. DATEN UND VORGANGSINTEGRATION
5.1. Arbeitsteilige Gliederung
5.2. Datenintegration

6. INTEGRATIONSANSÄTZE
6.1. Einleitung
6.2. Entwicklung und Realisierung eines CIM- Konzeptes.
6.2.1 Ein Integrationsbeispiel

7. ZUSAMMENFASSUNG

CIM Computer Integrated Manufacturing

1. Einführung

1.1. Definition

Unter dem Schlagwort CIM wird seit Anfang der 80er Jahre angestrebt alle fertigungstechnischen Arbeitsabläufe und alle betriebswirtschaftlich-organisatorischen Dispositions- und Steuerungsaufgaben zu einem in sich geschlossenem Gesamtsystem zu integrieren.

Anders gesagt ist CIM die umfassende und durchgängige Verfolgung aller unternehmensrelevanten Informationen über alle Bereiche eines Betriebes.

1.2. Entwicklung von CIM

Die Abkürzung CIM wurde 1973 von Dr. Joseph Harrington Jr. geprägt. Harrington arbeitete Anfang der 70er Jahre im Rahmen des ICAM-Projektes, das von der amerikanischen Luftwaffe initiiert wurde. ICAM bedeutet „Integrated Computer Aided Manufacturing“ und beschrieb im wesentlichen die mit Rechnern integrierte Fertigung. CIM ist die Weiterführung dieses Konzeptes, es erweitert die Integration von Rechnern in alle Bereiche eines Unternehmens.

CIM ist eine Unternehmensphilosophie, eine Idee, und kein Produkt. Man kann CIM in einem Unternehmen mehr oder weniger vollständig realisieren. Viele Anwender halten CIM, da es den Begriff „manufacturing“, also „Fertigung“ enthält, nur für ein Problem der fertigenden Großindustrie. Dies ist aber nicht der Fall, es ist unerheblich ob das Unternehmen Schiffe, Autos oder Büroklammern fertigt, denn selbst im Einzelhandel oder im Steuerberatungsbüro finden wir dieselben Informationsströme und damit exakt die selben Probleme wieder. Da sämtliche Aktivitäten eines Unternehmens in die Idee CIM einfließen, gibt es auch keine betrieblich relevante Computeranwendung, die man nicht als CIM- Komponente betrachten kann. Eine Standardlösung im Sinne eines Softwareproduktes existiert unserer Meinung nach nicht. Die Integration eines CIM- Konzeptes in eine bestehende Ablauf- bzw. Aufbauorganisation eines Unternehmens läßt sich nur sehr schwer realisieren. Heutzutage wird in EDV ausgestatteten Betrieben für jede Fachabteilung entweder ihr eigenes Computersystem oder zumindest ihre eigenen und ganz spezielle Computeranwendung verwendet. Während in Kleinbetrieben jede unternehmens-relevante Information ziemlich schnell zur Verfügung steht, ist sie in Mittel- oder Großbetrieben auf unterschiedlichen Systemen, in unterschiedlichen Formaten und in unterschiedlicher Software enthalten. Die Frage ist wie die gewachsenen Insellösungen Schritt für Schritt in ein Gesamtkonzept integriert werden können. CIM ist ein mögliches Lösungskonzept der Integration autonomer Betriebsbereiche.

1.3. Ziele von CIM

Durch zunehmende Internationalisierung und den steigenden Konkurrenzdruck ergibt sich eine Vielzahl von Abhängigkeiten und Verbindungen.

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- Verbesserung der Flexibilität

- Der Markt erwartet von den Unternehmen ein flexibles Reagieren auf Kundenwünsche, die oft noch während der Auftragsabwicklung geändert werden.
- Die Lieferbereitschaft wird erhöht.
- Die Termintreue wird verbessert, dadurch werden Liefertermine gegenüber den Kunden besser eingehalten.
- Anstieg der Produktvielfalt bei abnehmender Losgröße und abnehmenden Innovationsintervallen. Verkürzung der Zeiten für Reaktionen und Entwicklungen.

- Verbesserung der Qualität

Das hohe Qualitätsbewußtsein der Kunden verlangt nach langlebigen und wartungsarmen Produkten. Es wird eine hohe Produkt- und Prozeßqualität gefordert. Außerdem wird von neuen Produkten eine hohe Umweltverträglichkeit erwartet.

- Senkung des Umlaufkapitals

Eine minimale Kapitalbindung in den Lagern ist anzustreben. Verbesserte Disposition von Zulieferteilen im Sinne des „just in time“ Konzeptes.

- Erhöhung der Produktivität

Soll erreicht werden durch rationelle Fertigung, wirtschaftliche Fertigung, hohe Kapazitätsauslastung, gleichmäßiger Beschäftigungsgrad.

- Nutzung von Synergieeffekten

z.B. bei der Datenhaltung und Prozeßabläufen. Eine gemeinsame Datenbasis vermindert den Arbeitsaufwand der durch Konvertierung, Neueingabe, Suchen entsteht. Außerdem ist die Analyse durch Expertensysteme leichter zu realisieren. Eine mögliche Folge daraus ist ein genauer Kenntnisstand über eingesetzte Ressourcen, Kapitalbindung und den Fertigungs- bzw. Innovationstand. Unternehmerische Entscheidungen werden somit erleichtert.

- Durchlaufzeitverkürzung

Kurze Durchlaufszeiten der Aufträge. Eine Parallelisierung von Produktionsprozeßen ist soweit wie möglich anzustreben. Die Maschinenrüst-, Transport- und Liegezeiten sollen optimiert werden.

2. Komponenten von CIM

2.1. Einleitung

Wesentlichstes Ziel bei der Realisierung einer CIM- Strategie ist die Verknüpfung von betriebswirtschaftlichen und technischen Anwendungen im Fertigungsunternehmen. Die betriebswirtschaftlichen Funktionen Produktionsplanung, FiBu, Personalwesen, Finanzen auf der einen Seite liefern wichtigen Input für die technischen Anwendungen CAD, CAP, CAQ, CAM auf der anderen Seite und umgekehrt.

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2.2. CAD Computer Aided Design

CAD umfaßt das computergestützte Entwerfen, Zeichnen und Konstruieren einschließlich der zugehörigen technischen Berechnungen. Reißbrett und Zeichentisch sind durch den CADArbeitsplatzrechner abgelöst worden, an dem durch entsprechende Software sogenannte Geometrieelemente mit den zugehörigen mathematischen Funktionen zur Verfügung gestellt werden. (2D / 3D Ansichten)

2.3. CAP Computer Aided Planing

CAP befaßt sich mit der computergestützten Arbeitsplanung, mit der anhand von Zeichnungen, Materialbeschreibungen, Konstruktionsdaten usw. der technische Fertigungsablauf der Werkstücke vom Roh- zum Endzustand in Form von Arbeitsplänen detailliert festgelegt und in Prozeßbeschreibungen, Verfahrensregeln, Steueranweisungen usw. umgesetzt wird. CAPSysteme bestehen aus den beiden Komponenten Arbeitsplanerstellung und Arbeitsplanverwaltung, wobei die Arbeitspläne eine Schnittstelle zu den PPS- Systemen bilden. Anforderung an einen Arbeitsplan:

Jeder Arbeitsplan muß Angaben über die Reihenfolge der auszuführenden Tätigkeiten (Arbeitsgänge) und für jeden Arbeitsgang Angaben über den Arbeitsplatz (Maschine, Maschinengruppen) die zu verwendenden Werkzeuge das benötigte Material (bzw. Zwischenprodukt) die (geplanten) Bearbeitungs- und Rüstzeiten (Vorgabezeiten) sowie (bei NC- Maschinen) die zu verwendenden Programme enthalten.

2.4.CAQ Computer Aided Quality Assurance

Fragen der Qualitätsicherung und -prüfung begleiten den gesamten Materialfluß, beginnend mit der Eingangsprüfung der Materialien, der Qualitätsprüfung des Fertigungsprozesses, bis hin zur Endkontrolle für fertiggestellte Enderzeugnisse. Die Unterstützung durch Computereinsatz erfolgt auf zwei Ebenen:

Prüfung durch automatisierte Einrichtungen (Analyseinstrumente, Sensoren, Zähler).

Erstellung eines Qualitätsprüfplanes analog zum Fertigungsplan, hier werden Testverfahren der Statistik und des Operations Research eingesetzt. Die Qualitätsprüfung bildet einen eigenen Arbeitsgang innerhalb des Fertigungsplanes.

2.5. CAM Computer Aided Manufacturing

CAM faßt alle computergestützten Fertigungsverfahren und die Systeme der innerbetrieblichen Logistik zusammen.

Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen gibt es seit Mitte der 60er Jahre. Sie übernehmen hauptsächlich die Bearbeitungsgänge Bohren, Drehen, Fräsen und Schneiden. Früher mußte jede Maschine in einer eigenen Maschinensprache programmiert werden. Die Eingabe erfolgt indirekt über Lochstreifen. Die Codierung von NC-Maschinen ist in mehreren DIN- Normen festgelegt.

Im Gegensatz dazu lassen sich CNC- Maschinen (Computerized Numerical Control) durch einen Computer mit Hilfe von Makro- Sprachen steuern, wobei die Programmierung (einschließlich der Programmspeicherung) unmittelbar an der Maschine erfolgt. Außerdem beinhaltet CAM die Steuerung von Robotoren.

Die wichtigsten computergestützten Systeme der innerbetrieblichen Logistik sind Materialflußsysteme, flexible Fertigungszellen und Fertigungssysteme sowie Instandhaltungssysteme.

Materialflußsysteme werden für betriebliche Lager z.B. Regelfahrzeuge, Senkrechtförderer in Hochregallagern und für den innerbetrieblichen Transport z.B. Transport- und Förderbänder, fahrerlose Transportkarren benötigt. Die Steuerung übernehmen in der Regel Prozeßrechner in der Nutzungsform Echtzeitverarbeitung.

Flexible Fertigungszellen fassen mehrere Werkzeugmaschinen einschließlich der Materialhandhabungssysteme zum Be- und Entladen mit Werkstücken zusammen, so daß sich an einem Werkstück ohne manuelle Eingriffe nacheinander mehrere Arbeitsgänge z.B. Bohren, Drehen, Fräsen ausführen lassen.

Als flexibles Fertigungssystem (FFS) bezeichnet man ein computergestütztes Gesamtsystem für mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsgänge, in dem Werkzeugmaschinen mit Werkzeugmagazinen und Materialhandhabungseinrichtungen integriert sind. Die Instandhaltung umfaßt die Inspektion, die Wartung und die Instandsetzung der Produktionsanlagen. Anwendungssysteme für die Instandhaltung unterstützen: Die Verwaltung sämtlicher Daten der Produktionsanlagen, insbesondere zu durchgeführten und anstehenden Wartungsarbeiten.

2.6. PPS Produktionsplanung und -steuerung

PPS befaßt sich mit dem Gesamtprozeß der Planung und der Ausführung von Fertigungsaufträgen. Man bezeichnet einen solchen geschlossenen Ablauf konventionell als eine Logistik- oder Vorgangskette und nach moderner Auffassung als eine aus mehreren Teilprozessen bestehenden Geschäftsprozeß. Zur Produktionsplanung und -steuerung zählt man üblicherweise die Arbeitsgebiete Materialwirtschaft, Fertigungsplanung und Steuerung.

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Zur Materialwirtschaft zählt man die Bereiche Lagerhaltung und Material-bedarfsplanung. Die Lagerhaltung beinhaltet:

- Führung der Bestände (Lager, Werkstatt)
- Prüfen und Erfassen der Zugänge (Einkauf oder Eigenfertigung)
- Prüfen und Erfassen der Abgänge (Verkauf oder Eigenverbrauch)
- Bewerten nach verschiedenen Preisen und Regeln (Marktpreis, Durschnitts- oder Verrechnungspreis, Selbstkosten)
- Inventur

Zur Lagerhaltung wird im allgemeinen auch die Beschaffung (Einkauf) mit den Funktionen Bestellposition, Bestellverwaltung und -überwachung sowie Buchen des Wareneingangs gerechnet.

Die Materialbedarfsplanung beinhaltet:

- Nettobedarfsplanung, Brutto- und Nettobedarfsrechnung
- Vorschläge für Fertigungsaufträge (Losgröße)
- Auswertungen ABC -Anlaysen, Verbrauchsstatistiken(Basis für Bedarfsprognosen).

Zur Fertigungsplanung gehört:

- Terminplanung z.B. Grobterminierung der Bearbeitung
- Kapazitätsabgleich z.B. Terminverschiebungen zu Anpassung an die verfügbaren Kapazitäten.

Elemente der Fertigungssteuerung sind:

- Werkstattsteuerung z.B. Auftragsfreigabe, Reihenfolgeplanung, Arbeitsgangfreigabe
- Auftragsüberwachung z.B. Mengen- und Terminüberwachung, Qualitätssicherung

3. Informationsströme

3.1. Einleitung

Ein einfaches Modell der CIM- Idee ist die Darstellung von Informationsströmen. Dadurch werden der Umfang und die Komplexität dieses Gedanken verdeutlicht. Alle innerbetrieblichen Informationen lassen sich auf sechs Informationsströme verteilen. Je nach Unternehmen sind die Informationsströme mal breit und mal schmal, mal schnell und mal langsam. Sie lassen sich aber immer in irgendeiner Form in diese sechs Informationsströme eingliedern.

3.2. Die sechs Informationsflüsse

- der produktbezogene Informationsstrom, in dem alle Informationen zu einem Produkt des Unternehmens zusammenfließen. Das heißt nur spezifische Angaben über ein Produkt, unabhängig von z.B. Kundenaufträgen. Diese Informationen sind unter anderem Zeichnungen, Stücklisten, Arbeitspläne, technische Dokumentation, Werbemittel, Produktions- Ablaufstatistiken, Preiskalkulationen, Prüfverfahren und Meßwerte, Reparaturstatistiken.
- der auftragsbezogene Informationsstrom, in dem alle Informationen zu einem Kunden des Unternehmens zusammenfließen, alle die Daten, die direkt mit einem Kunden in Verbindung stehen. Bei der Fertigung auf Lager (Planbedarf) gilt dabei das Unternehmen selbst als der Kunde. Zu einem Auftrag gehören Daten über die beteiligten Produkte und Stückzahlen, über den Kunden, Liefer- und Zahlungsbedingungen, Verkäufer, etc.
- der personenbezogene Informationsstrom, in dem alle Informationen zu einem Mitarbeiter des Unternehmens zusammenfließen, also alle für das Unternehmen relevanten Daten jedes einzelnen Mitarbeiters. Darunter können neben Anwesenheitszeiten, Lohndaten und Organisationshierarchien auch Informationen über Ausbildung oder Leistung fallen. Der Mißbrauch solcher Daten muß natürlich so gut wie möglich verhindert werden.
- der maschinenbezogene Informationsstrom, in dem alle Informationen zu einer Maschine oder Anlage des Unternehmens zusammen laufen, zu diesen Daten zählen z.B. der Anschaffungswert, Lieferant, Buchwert, Wartungsintervalle, Störmeldungen, etc. (Anlagen wie Gebäude, Firmenwagen, etc.)
- der fertigungsmittelbezogene Informationsfluß, in dem alle Informationen über Betriebsmittel und Material des Unternehmens zusammenfließen. Unter Fertigungsmittel werden hier zum einen Betriebsmittel wie Werkzeuge, Spannzeuge, Verbrauchsmaterialien, Kühlmittel, etc. verstanden und zum anderen Materialien, wie Rohstoffe, Halbfertigprodukte und zu lagernde Endprodukte. (Die wesentlichen Unternehmensbereiche, die an diesem Informationsstrom hängen, sind der Einkauf, die Lagerverwaltung und der Betriebsmittelkreislauf „Auswahl - Nutzung - Kontrolle - Wiedereinlagerung.“
- der finanzbezogene Informationsfluß, in dem alle Informationen über die Finanzen des Unternehmens zusammen fließen, die wesentlichsten Informationen sind Guthaben und Zahlungen, offene Forderungen und Verbindlichkeiten, Werte und Bilanzen. Zusätzlich fallen auch die interne Verrechnung von Leistungen, die Kosten- und Erfolgskontrolle unter diesen Begriff.

3.3. Zusammenwirken der Informationsströme

Überall in einen Betrieb findet man diese Informationsströme! Man kann sogar soweit gehen und sagen das „ an jedem Arbeitsplatz im Unternehmen alle sechs Informationsströme aufeinandertreffen und sich beeinflussen.“

Dieser Arbeitsplatz muß nicht unbedingt von einem Mitarbeiter besetzt sein, sondern kann auch z.B. eine Maschine in einer flexiblen Fertigungszelle sein, an der nicht ständig ein Bediener steht.

Diese Informationsflüsse verdeutlichen uns, das die CIM- Idee keinesfalls auf die fertigende Großindustrie und ebenfalls nicht allein auf die Arbeit mit Computern beschränkt ist.

4. CIM-Modelle

4.1. Anforderungen an ein CIM-Modell

Modelle für CIM werden von zahlreichen Institutionen, Anwendern sowie Hard- und Softwareunternehmen entwickelt. CIM-Modelle sollen folgende Eigenschaften aufweisen.

- ein CIM- Modell muß ein Unternehmen unabhängig von Branche, Unternehmensgröße und Art der Fertigung darstellen können.
- Eine umfassende Betrachtung erfordert die Berücksichtigung innerbetrieblicher und
außerbetrieblicher Verflechtungen.
- Die unterschiedlichen Funktionen und Komponenten eines Unternehmens müssen
gleichberechtigt und in ihren Wechselwirkungen dargestellt werden. Das Weglassen einzelner Elemente muß ohne Schaden für das Modell möglich sein.
- Einführungsstrategien und Realisierung sind immer unternehmensspezifisch. Ein CIM-
Modell darf daher keine Strategie vorgeben, sondern jedes Unternehmen kann sich daraus seine eigene CIM-Strategie ableiten und an beliebiger Stelle mit der Realisierung beginnen. Dies ist besonderes wichtig, wenn bereits Insellösungen vorhanden sind, die als Integrationskern für CIM dienen sollen.

4.2. CIM- Konzept der Siemens AG

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Aktivitäten von Siemens sind im Bereich der rechnerintegrierten Fertigung an einer recht umfassenden und wohlstrukturierten CIM- Philosophie ausgerichtet. Das Unternehmen ist Anbieter von DV- Produkten, und gleichzeitig setzt es diese in den zahlreichen eigenen Fertigungsaktivitäten in der betrieblichen Praxis ein. CIM wird von Siemens nicht als ein fertiges Produkt verstanden, sondern als eine Strategie und Konzeption, um die Marketingziele eines Unternehmens zu erreichen. Das CIM- Modell nach Siemens umfaßt laut Abbildung die Hauptfunktionen Planung, Vertrieb, Einkauf, PPS, CAD, CAQ und CAM. Die betrieblichen Funktionen sind durch einen intensiven Informationsfluß untereinander verbunden. Aufgabe dieses Informationsflusses ist die effiziente und zeitlich synchronisierte Verarbeitung und Verteilung der Daten. Für die Datenkommunikation zwischen den einzelnen Funktionen muß ein unternehmensweites Netzwerk gebildet werden. Dies erfordert die Analyse von Schnittstellen und der verwendeten Kommunikationsprotokolle. (vergleiche OSI- Modell).

Im technischen Bereich von CIM haben sich hier im wesentlichen zwei Protokolle durchgesetzt: Für die Automatisierungsebene das MAP (Manufacturing Automation Protocol, Einsatzgebiete: CNC-Maschinen, Robotor) von General Motors, in der Entwicklungsebene das TOP (Technical Office Protocol Einsatzgebiete: CA-Techniken)

Ein besonderes Merkmal des Siemens-Modells stellt die Einbeziehung der CAO- Aktivitäten (Computer Aided Organization) dar, die die Buchhaltung, das Personalwesen und das Finanzwesen umfassen. Zwischen CAO und CIM besteht somit eine enge Verbindung. Auffällig ist auch das im Siemens- Modell Teilfunktionen von PPS wie die Fertigungs-planung ein Bestandteil von CAM ist.

Die Schwierigkeit in jedem CIM- Modell besteht darin die technischen CIM- Teillösungen wie CAD/CAM mit den betriebswirtschaftlich/administrativen Komponenten wie PPS zu integrieren. Ursache ist der hohe Anpassungsaufwand der Daten. Die im Bereich der Konstruktion erzeugten Daten unterscheiden sich erheblich von denen im betriebswirtschaftlichen Bereich, etwa in Struktur (graphische Daten, Zeichnungen mit Bemaßungen), der Speicherplatzanforderungen und den Verarbeitungsroutinen.

In der BRD sind zur Zeit etwa 200 verschiedene CAD- Systeme und 300 PPS- Systeme auf dem Markt. Um die Schnittstellenproblematik auf Ebene der Anwendungssoftware zu lösen, müßte man jedes PPS-System mit jedem CAD- System koppeln. Das ergäbe 60000 Kombinationen bzw. 60000 verschiedene Schnittstellenanpassungen. Die Wahrscheinlichkeit, daß für das eingesetzte PPS- System also eine Lösung existiert, ist sehr gering. Der Realisierungsaufwand, um auf diese Weise zu einer vernetzten Lösung zu kommen, würde wohl den Rahmen der finanziellen Möglichkeiten sprengen. Ein Lösungsansatz der CAD-PPS- Kopplung ist der Einsatz einer technischen Datenbank.

4.3. Beispiele für den gegenseitigen Datenaustausch

- von PPS zu CAD: Bei Konstruktionsaufgaben verwendet CAD in PPS bereits vorhandene Stücklisten
- von CAD zu PPS: Für Produktvarianten erstellt CAD neue Konstruktionsdaten, die in die Stücklisten von PPS eingehen.
- von CAP zu PPS: Bei der Arbeitsplanung erstellt CAP technische Ablaufpläne, die von PPS für die Grobterminierung benötigt werden.
- von PPS zu CAM: Mit der Auftragsfreigabe übergibt PPS an CAM Daten zur Steuerung der Werkzeugmaschinen.
- von CAM zu PPS: Bei Störungen (oder Ausschußproduktion) in der Fertigung meldet CAM Daten an PPS, die dort zu einer neuen Kapazitätsplanung führen.

5. Daten und Vorgangsintegration

5.1. Arbeitsteilige Gliederung

Als Leitlinie für Aufbau- und ablauforganisatorische Gestaltungen hat in diesem Jahrhundert der Taylorismus mit seiner funktionalen Arbeitsteilung dominiert: Das heißt ein an sich zusammengehörender Vorgang wird in Teilvorgänge, die von unterschiedlichen Abteilungen ausgeführt werden, untergliedert. Bei jedem Teilvorgang fallen Einarbeitungszeiten für den Vorgang an, und jede Abteilung verwaltet ihre eigenen Daten. Zwischen den einzelnen Teilabschnitten müssen deshalb Informationen über den Bearbeitungszustand des vorhergehenden Teilvorgangs umständlich übertragen werden. Obwohl durch die starke Spezialisierung eine beschleunigte Bearbeitung der Teilvorgänge zu vermuten ist, habe viele empirische Untersuchungen in Fertigung und Verwaltung gezeigt, daß die Durchlaufzeiten von arbeitsteilig getrennten Vorgängen auf Grund der mehrfachen Informationsübertragungen und Einarbeitungszeiten außerordentlich hoch sind.

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5.2. Datenintegration

In der nächsten Abbildung („Datenintegration“) unterliegt dem gesamten Ablauf eine gemeinsame Datenbasis, die es ermöglicht, daß Informationen die an dieser Stelle der Ablaufkette anfallen, geändert oder bearbeitet werden, in Echtzeit auch an allen anderen beteiligten Stellen zur Verfügung stehen. Dadurch entfallen die Informations-übertragungszeiten, und die Abläufe können erheblich beschleunigt werden. Das Prinzip der integrierten Datenverarbeitung ist in den letzten Jahren innerhalb betrieblicher Teilbereiche wie Rechnungswesen, Produktionsplanung- und Steuerung, Auftragsbearbeitung weitgehend realisiert worden und hat zu Rationalisierungen geführt.

Bezüglich CIM bedeutet die Verwirklichung dieses Prinzips, daß nun auch zwischen den technischen Funktionen Konstruktion, Arbeitsplanung, Fertigung und den begleitenden administrativen Prozessen wie Fertigungsplanung und -steuerung entsprechende Datenverbindungen aufgebaut werden müssen d.h. die in sich bereits zum Teil vorhanden Informationssysteme müssen, wie bereits im Siemens-Modell beschrieben, nun untereinander verbunden werden, weil innerhalb der Ablaufkette einer gesamten Kundenauftragsbearbeitung zunehmend technische und betriebswirtschaftliche Teilfunktionen ineinandergreifen.

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6. Integrationsansätze

6.1. Einleitung

Grundsätzlich ist CIM von der Unternehmensgröße und der Branche unabhängig. Um eine individuelle Lösung entwickeln zu können, muß jedoch nach den jeweiligen Schwerpunkten differenziert werden. Denn einem ganzheitlichen Ansatz für ein CIM-Konzept steht die gewachsene, arbeitsteilige Organisation in den meisten Betrieben entgegen. In großen Firmen, die finanziell in der Lage wären, ein solches Konzept zu realisieren, sind die Hürden besonders hoch. Es sei denn es läßt sich bei der Planung eines neuen Werks von Anfang an integrieren. Auf der andern Seite dürfte es bei den meisten mittelständigen Betrieben, die als weitaus flexibler gelten, aus finanziellen Gründen schwerfallen, die hohen Investitionskosten aufzubringen.

Die Forderung für jedes Unternehmen lauten deshalb, daß alle Investitionen für die Technologieplanung auf die kritischen Erfolgsfaktoren im zukünftigen Wettbewerb ausgerichtet werden müssen. Das bedeutet, daß in Abhängigkeit davon, ob es sich bei dem betrachteten Unternehmen um einen Einzelfertiger, einen Serienfertiger, oder Mischfertiger handelt, völlig unterschiedliche Rationalisierungspotentiale hinsichtlich der Einführung von CA- Technologien bestehen können.

So ist es z.B. für einen Leiterplattenfertiger (Serienfertiger) wichtig, daß er eine direkte Kopplung der Auftragssteuerug mit der vollautomatisierten Leiterplattenfertigung realisiert. Damit die teuren Maschinen auch bei kurzfristiger Umdisposition oder dem Ausfall einzelner Bearbeitungsstationen gut ausgelastet sind.

Für einen auftragsbezogenen Fertiger (Einzelfertiger) mit großer Termindichte, wie z.B. im Sondermaschinenbau, wo Konventionalstrafen gewissermaßen an der Tagesordnung sind, ist es wichtig, aus den Konstruktionsdaten möglichst schnell die NC-Programme zu generieren. In diesem Fall wäre eine CAD-CAP-CAM Integration am wichtigsten.

Ein weiter wichtiger Integrationsaspekt ist die Kopplung von CAD und PPS. Die enge Verbindung zwischen CAD und PPS wird besonders deutlich, wenn man die Konstruktion als primäre Datenquelle für das Unternehmen ansieht und die Produktionsplanug und -steuerung als datenverabeitende Funktion betrachtet. Die Information, die der Konstrukteur auf der CAD- Seite festlegt, werden auf der PPS- Seite entsprechend verwaltet und unterstützt.

6.2. Entwicklung und Realisierung eines CIM- Konzeptes.

Die Entwicklung einer unternehmensspezifischen CIM- Strategie bedarf einer konkreten Planung und Konzipierung der Vorhaben. Dafür wurde ein fünf Phasen umfassendes Konzept entwickelt, das die Integrationsmöglichkeiten und die Vorgehensweise bis zur Realisierung aufzeigt.

Die Entscheidung über ein CIM- Konzept wird von der Unternehmensführung getroffen. Deshalb ist eine CIM- Strategie oft mit einem top-down Vorgehen verbunden. CIM beginnt also mit der Überzeugung der obersten Managmentebene. Zusammen mit externen Beratern und Spezialisten werden hier die Vorgehensweisen und die verfolgten Ziele des Unternehmens für die nächsten 10-15 Jahre festgelegt.

Die Einführung von innovativen Technologien betrifft besonders das mittlere Managment und die Abteilungsebene. Hier ändern sich organisatorische Abläufe. Die besten Chancen zur Akzeptanz eines CIM- Konzeptes ergeben sich aus einer frühen Einbindung der Abteilungsleiter mit ihren Fachabteilungen. Dies ist nur durch eine gleichzeitige Verknüpfung von top-down und bottom-up Vorgehen möglich.

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6.2.1 Ein Integrationsbeispiel

Der computergesteuerte Industriebetrieb: Guardian Industries

Das Unternehmen stellt Glasartikel her und hat seinen Sitz in Kalifornien.

Das Unternehmen hat seinen wichtigsten Kunden PCs kostenlos zur Verfügung gestellt. Mit den PCs werden den Kunden Daten über das Produktionsprogramm geliefert, insbesondere Artikelnummer, Bezeichnungen, zu fertigende Maße, mögliche Farbe und Preis. Diese Daten werden von dem Unternehmen bei den Kunden über Datenvernetzung aktuell gehalten. Die Kunden erteilen Aufträge an das Unternehmen, in dem sie auf die gespeicherten Daten zugreifen und in eine Erfassungsmaske übertragen, wobei Plausibilitäten geprüft werden. Die das Unternehmen erreichenden Aufträge sind damit bereits mit richtigen Auftragsdaten versehen.

Dies bedeutet, daß für Guardian Ind. sonst übliche Abstimmungsprozesse bei der Auftragserfassung entfallen.

Die entstehenden Aufträge werden gebündelt und in einem Verschachtlungs- optimierungsprogramm auf die Ausgangsplatten( Rohglas ) so zugeteilt, daß möglichst wenig Verschnitt entsteht. Nachdem die Aufträge den Ausgangsplatten zugeteilt sind, liegt die Geometrie für die folgenden Zuschneidvorgänge fest. Aus dieser Geometrie der Auftragszuordnung werden automatisch die Zuschneidprogramme für die Schneideroboter erzeugt.

Der Produktionsprozeß wird ständig überwacht. Produktionsfehler führen zur Generierung von Nachaufträgen, so daß am Ende des Produktionsablaufes jeweils vollständige Kundenaufträge hergestellt worden sind. Eine Funktion zur Verwaltung von Teilaufträgen ist deshalb nicht nötig. Aus den vorliegenden Auftragsdaten werden automatisch Bestellungen über Datenfernverarbeitung an einen Zulieferer übermittelt. Dieser erstellt entsprechend den Daten paßgenaue Verpackungsmaterialien.

Durch das Ineinandergreifen von Auftragserfassung, Produktionsplanung, Materialwirtschaft, Qualitätssicherung und Versand ist es möglich, daß Guardian Ind. eine Lieferzeit von weniger als einem Tag zusichern kann.

Dieses Beispiel demonstriert den Gesamtcharakter von CIM. Es wird der gesamte Auftragsfluß von Kunden durch die Produktion bis zu den Lieferanten als einheitliche Aufgabe betrachtet. Demgegenüber werden bei einer arbeitsteiligen Organisation die Teilsysteme Vertrieb, Produktionsplanung und -steuerung und Materialwirtschaft jeweils als eigenständige Aufgabe betrachtet, die lediglich notdürftig über Schnittstellen miteinander verbunden werden. Dies wäre die Konsequenz einer nach Funktionen gegliederten Aufbauorganisation.

7. Zusammenfassung

Marktbeobachtungen zufolge sind selbst die meisten hochentwickelten und innovativen Betriebe noch weit von CIM entfernt. Die Euphorie der vergangenen Jahre hat sich abgeschwächt und auf eine reale und vernünftige Ausgangsbasis eingependelt. Den meisten ist klar geworden, daß der computergestützte Industriebetrieb zwar vom Management her erschlossen und initiiert werden muß, daß mit der stufenweisen Realisierung jedoch oftmals ganz unten auf der Werkstattebene begonnen werden sollte, und daß die personellen und investiven Aufwendungen hoch sind.

Die Investitionen bleiben deshalb relativ hoch, weil der Preisverfall bei der Hardware durch die Preissteigerung der Software kompensiert wird und wesentlich mehr Funktionen automatisiert werden können. Die Projekte werden komplexer und sowohl beim Projektmanagment als auch auf der Ebene der Abteilungen bzw. Stellen ist eine höhere oder zumindest andere Qualifikation erforderlich. Es sollen Bereiche, Funktionen, Tätigkeiten computerunterstützt ablaufen, die bisher als „kreativ“ galten und somit über wenig oder gar keine festgelegten Regeln verfügen. Solche Regeln, mit anderen Worten eine Organisation, ist aber zwingende Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz einer automatisierten Lösung.

Die Dynamik neuer Technologien und die Internationalisierung zwingt die Unternehmen bzw. das Management, sich mit zwei strategisch bedeutsamen Fronten gleichzeitig zu beschäftigen, das heißt die Investionsschwerpunkte auf Produktinnovationen einerseits und Prozeßinnovationen anderseits zu setzen.

Die Vorteile, die sich durch die Nutzung der modernen Techniken und Methoden ergeben sind unübersehbar.

- weitestgehende Nutzung der Fertigungskapazitäten und damit höhere Produktionsraten
- Geringere Materialbestände
- drastisch kürzere Entwicklungszeiten und Produktionsplanung, so daß auf Marktveränderungen viel flexibler reagiert werden kann
- sinkende Durchlaufzeiten und damit kürzere Lieferzeiten
- weniger Ausschußproduktion, erhöhte und gleichmäßig hohe Produktqualität.

Es gibt aber auch Schwierigkeiten bei der Planung und dem weiteren Ausbau von CIM- Lösungen.

Es stellte sich heraus, daß viele der Konzeptionen Insellosungen sind, die nur schwer zu einer umfassenden Lösungen integrierbar sind. Nachdem im kaufmännisch- administrativen Bereich geschlossene Konzeptionen realisiert wurden und nun ebenfalls der produktionstechnische Sektor in eine informationstechnische Lösung mit einbezogen werden soll, wurde deutlich, daß die Integration in eine neue Dimension gewachsen ist. Die für den weitern Ausbau von CIM- Teillösungen geforderten Investitionen wachsen in eine besorgniserregende Größenordnung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Wirtschaftlichkeit einzelner geplanter Teilsysteme, für sich gesehen, läßt zu wünschen übrig. Der Versuch verschiedene Vorhaben in unterschiedlichen organisatorischen Berreichen zu koordinieren, erweist sich als schwierig und aufwendig. Die Zahl der zu Verfügung stehenden qualifizierten Fachkräfte ist unzureichend.

Es können aber auch bei vorhandenen Komponenten Fehler auftreten. Computer sind nicht perfekt, fehlerfrei, störunanfällig. Bei wachsender Integration nehmen die Probleme meist zu, es wachsen die Stillstandskosten und die Gefahr eines Zusammenbruches des gesamten Prozesses. Weil bei integrierten System Fehler leicht durchwuchern und auch kleine Störungen das ganze lahm legen können, werden Redundanzen, Puffer, Vorkehrungen zur Eingrenzung des Ganzen notwendig. Große Systeme sind rigide und schwerfällig gegenüber situativen Besonderheiten. Daraus resultiert die Forderung: „ Feinsteuerung durch den Menschen darf nicht ausgeschlossen sein, denn bei Abweichungen oder Unregelmäßigkeiten ist eine Standardlösung möglicherweise überfordert, während ein erfahrener Meister rasch korrigierend eingreifen kann.“ Außerdem ist es bei großen Systemen durch ihre Komplexität nicht absehbar, in wie weit sie sich auf neue Anforderungen ändern und erweitern lassen.

Bei der Planung einer CIM- Lösung gilt nicht nur die Effizienz einzelner Teilbereiche zu erhöhen, sondern vorrangig die Effektivität des Gesamtsystems. Ein Instrument zur Abschätzung und Bewertung von CIM- Investitionen muß daher folgende Kriterien erfüllen. Das Vorgehen muß sich an einem prinzipiellen Schema orientieren, es muß eine schrittweise Spezifikation bei der Analyse und Diagnose gegeben sein. Sämtliche Subsysteme und sämtliche Arten von Aktivitäten und Konsequenzen müssen erfaßbar sein. Das Denken bezüglich des Einsatzes von Insellösungen muß überwunden werden.