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10.09.1999 - 

IT in der Automobilindustrie/Unterstützung von Prozessen statt von Funktionen

Audi baut Motoren mit eigener Software

Der Bau von Versuchsmotoren ist für jeden Automobilentwickler eine aufwendige Angelegenheit. Thomas Syldatke* und Siegfried Gibtner* zeigen auf, wie bei Audi derartige Prozesse mit selbstentwickelter Software unterstützt werden.

Die Automobilproduktion wird in der Regel mit ausgeprägter Rationalisierung, mit rund um die Uhr arbeitenden Robotern in riesigen Werkshallen und sehr großen Fertigungsserien verbunden. Schließlich lief das erste Fließband der industrialisierten Welt in einer Automobilfabrik, nämlich bei Ford. Nur Eingeweihte wissen, welcher Aufwand betrieben werden muß, bis aus einer Idee ein neues Modell entsteht. So gehören zu jeder Entwicklungsstufe eines neuen Fahrzeugmodells eine oder mehrere Varianten von Versuchsmotoren. Der Versuchsmotorenbau gerät immer stärker in Bewegung: Er sieht sich sowohl mit kleinen Modifikationen bestehender Serienmotoren als auch mit kompletten Neuentwicklungen von Grund auf konfrontiert. Zusätzlich müssen Änderungen aufgrund neuer gesetzlicher Abgasgrenzwerte, durch neue Werkstoffe und durch neue Technologien in die laufende Entwicklung einbezogen werden.

Im Versuchsmotorenbau haben sich in den letzten Jahren zwei entscheidende Veränderungen ergeben. Zum einen sorgen immer kürzere Entwicklungszeiten neuer Automodelle für stärkeren Zeitdruck, zum anderen ist die Zahl der zu montierenden "Vorläufer" der Serienmotoren deutlich angestiegen. Bei Audi in Ingolstadt wurden im Jahr 1994 noch rund 1600 Aktionen durchgeführt, so der unternehmensinterne pauschale Oberbegriff für Neuaufbauten, Umbauten und Demontagen von Versuchsmotoren. 1998 waren es bereits 2500 dieser komplexen Arbeitsvorgänge.

Für die Montage jedes einzelnen Versuchsmotors sind vorbereitende Schritte notwendig, die den Zeitaufwand bis zum ersten Probelauf des fertigen Aggregats entscheidend beeinflussen. Folgende Fragen tauchen auf: Ist der von den Motorenenentwicklern erdachte Motor überhaupt baubar? Sind die benötigten Teile vorhanden, müssen sie selbst hergestellt oder extern beschafft werden? Sind vorhandene Teile möglicherweise bereits für Bauprojekte höherer Priorität eingeplant? Welche Terminlage ergibt sich aus diesen Gegebenheiten?

Die Dokumentation der Bauumfänge, die Beschaffung und Bereitstellung der Teile sowie die Steuerung der Teileflüsse waren bis Mitte des Jahres 1998 bei Audi in der Technischen Entwicklung nicht kontinuierlich durch DV gestützt. Die Frage, ob ein Kolben, eine Dichtung oder ein spezielles Nadellager vorrätig war, ließ sich nur durch einen Blick ins entsprechende Regal klären. War das Bauteil vorhanden, so verwendete der Motorenbauer es für seinen Auftrag. Durch Zusatzbedarf für andere Verwendungszwecke konnte es so durchaus vorkommen, daß folgende Versuchsmotoren wegen fehlender Teile erst später fertig wurden. Der fehlende Informationszugriff führte an verschiedenen Schnittstellen zu Effizienzverlusten. Angesichts des gewachsenen Arbeitsumfangs stieg der Druck, die Überschaubarkeit der Abläufe zu verbessern und Verzögerungen im Teilefluß zu verhindern. Diese Faktoren führten dazu, daß nach der internen Prozeßanalyse und der Definition der Funktionsblöcke innerhalb der Abteilung Versuchsmotorenbau gemeinsam mit den Kollegen der CAT-Systementwicklungen der Grundstein für die Entwicklung der jetzt vorliegenden Software gelegt wurde. Dabei ging es um den Übergang von einem funktionsorientierten zu einem fließenden, prozeßorientierten System.

Heute verfügt Audi über die mit Hilfe der Entwicklungsum- gebung Uniface (Version 7.2.04) selbstentwickelte Lösung "Arbeits-Vorbereitung Motorenbau" (AVM) zur Optimierung der vorzubereitenden Prozesse beim Neuaufbau beziehungsweise Umbau von Versuchsmotoren. Dabei wird zunächst der Auftrag für den Bau eines Versuchsmotors von der Projektplanung über das System erfaßt und dann an die Arbeits-Vorbereitung (AV) weitergeleitet. Aus den zentral vorgehaltenen Stücklisten-Daten holt sich die AV eine Serienstückliste, die als Vorlage für den zu montierenden Versuchsmotor dienen kann. Dabei sorgt AVM für den transparenten Zugriff auf die Daten und stellt zudem verschiedene Such- und Filterfunktionen zur Verfügung. Anschließend wird die Stückliste bearbeitet, was in der Regel den Ersatz von Serienteilen durch Versuchsteile beziehungsweise das Hinzufügen kompletter Baugruppen bedeutet. Daraus ergeben sich Umfang und Art der zu beschaffenden Teile. Im Bestellmodul von AVM bereiten die Mitarbeiter diese Informationen auf und übergeben sie an zentrale Bestellsysteme. Sind bestellte Teile eingetroffen, werden sie im Lagermodul verbucht. Nun wird über das ebenfalls integrierte Auftragsmodul ein Lagerentnahmeauftrag erstellt, und die Monteure können auf die Teile für den Neuaufbau des Versuchsmotors zugreifen.

AVM ermöglicht allen Prozeßbeteiligten den übergreifenden und transparenten Zugriff auf die komplette relevante Datenbasis. Allein die Möglichkeit, ständig die Verfügbarkeit von Teilen abzurufen, hat die Effizienz der Arbeitsabfolgen deutlich verbessert. Dies führt zu erheblich beschleunigten Abläufen, obwohl im Bauprogramm laufend die Anforderungen/Änderungen der Entwickler berücksichtigt werden müssen. Die zu jedem Neuaufbau oder Umbau anzufertigende Dokumentation übernimmt das System in allen Details selbst.

Um eine solche Lösung zu entwickeln, begann Audi Ende 1995, den Markt nach einer geeigneten Entwicklungsumgebung für das Softwareprojekt zu sondieren. Aus der Analyse der zu stützenden Abläufe ergab sich ein Anforderungskatalog, der verschiedene Tools schnell ausschloß. Neben Funktionalität im Datenmodell und Performance waren die Eignung für eine modellzentrierte Entwicklung, die Skalierbarkeit und ein hohes Qualitätsniveau (Fehlerfreiheit) zentrale Kriterien der Entscheidung. Hinzu kam die Bedienungsfreundlichkeit des Systems bei Veränderungen oder Erweiterungen des Datenmodells. Die Entscheidung fiel zugunsten von Uniface, wobei dessen Offenheit bezüglich Betriebssystem beziehungsweise Datenhaltungssystem mit Blick auf einen möglichen Einsatz der Lösung in anderen Abteilungen der Audi AG oder auch bei den anderen Herstellern im VW-Konzern zusätzlich eine Rolle spielte. Für den aktuellen Einsatz von AVM ist diese Eigenschaft allerdings zweitrangig, da es sich um eine reine NT-Umgebung handelt und die Anbindung an andere Umfelder derzeit noch nicht notwendig ist.

AVM entstand in Zusammenarbeit mit der Pioneer Produkt-Entwicklung GmbH in München, die sich auf die durchgängige IT-Unterstützung von Prozeßketten in der Automobilindustrie spezialisiert hat. Die Systemplanung von Audi führte die Analysen und das Grobdesign durch. Pioneer lieferte das Feinkonzept und kümmerte sich auch als Teil eines Stufenkonzepts mit um den Support.

Im Dezember 1997 begann die Realisierungsphase des AVM-Projekts. Im Rapid Prototyping wurden Teile der Lösung präsentiert, die zwar noch nicht alle Funktionen enthielten, aber den jeweiligen Entwicklungsstand darstellten. Somit ließen sich Fehler frühzeitig erkennen und Änderungen in Zusammenarbeit mit der Fachabteilung vornehmen. Im Sommer 1998 begann eine sechswöchige Testphase mit anschließender Übernahme der Module in den produktiven Betrieb.

Das AVM-Projekt wird heute von allen Beteiligten als Erfolg gewertet. Ein dringliches Problem war gelöst, und die Unterstützung von Prozessen statt einzelnen Funktionen hat bei den Mitarbeitern großen Anklang gefunden. Wichtig für den Erfolg war auch die frühzeitige und konsequente Einbeziehung der Fachabteilung in den Entwicklungsprozeß.

Derzeit arbeiten zirka 50 Mitarbeiter mit AVM im Ingolstädter Versuchsmotorenbau. Das System unterstützt Prozesse in Arbeitsvorbereitung, Motorplanung und Werkstatt. Der Support stützt sich zunächst auf einen zentralen Help-Desk, der etwaige Probleme aufnimmt und an kompetente Mitarbeiter weiterleitet. Je nach Art können dies Mitarbeiter aus der IT, aus der Fachabteilung, aus dem Compuware-Support oder vom externen Entwicklungspartner Pioneer sein.

AVM ist kein statisches Produkt. Das Entwicklerteam arbeitet zur Zeit an der Vertiefung der Funktionalitäten und der Verbreiterung des Einsatzbereiches auf weitere Teile der technischen Entwicklung bei Audi. Vorgesehen ist auch die Integration eines Moduls für Kapazitätsplanung und Terminmanagement. Dann wird Audi wohl die ab Herbst 1999 verfügbare Version 7.2.05 von Uniface einsetzen, die neben der Web-Unterstützung weitere Detailverbesserungen der Oberflächenkonformität zu Windows bieten wird.

Das Unternehmen

Audi gehört mit mehr als 40000 Mitarbeitern an den Standorten Ingolstadt und Neckarsulm zu den großen deutschen Automobilherstellern. Im Geschäftsjahr 1998 erwirtschaftete das Unternehmen einen Umsatz von rund 27 Milliarden Mark und einen Gewinn vor Steuern in Höhe von knapp 1,7 Milliarden Mark. Die Produktpalette reicht vom kompakten A 3 über die Modelle A 4 und A 6 bis zur Oberklasse-Limousine A 8, dem ersten Serienfahrzeug mit Alu-Karosserie. Hinzu kam jüngst der Sportwagen TT, den es ab Herbst auch als Roadster geben wird.

ANGEKLICKT

Für den Versuchsmotorenbau sollte bei Audi eine spezielle Software entwickelt werden. Der Planungsprozeß bestand im wesentlichen aus der Analyse aller Arbeitsschritte. Hier definierte die Fachabteilung gemeinsam mit der Systemplanung die Anforderungen an eine funktional überzeugende Software. Optionen wie Oracle Developer 2000 und Object Share Visual Works wurden nach Prüfung durch die Verantwortlichen verworfen. Insbesondere die fehlende Möglichkeit einer modellzentrierten Entwicklung beziehungsweise das nicht ausreichend performante Laufzeitverhalten hat den Entscheidungsprozeß zu Gunsten der Entwicklungsumgebung Uniface beeinflußt. Die Flexibilität des Produkts ist eine fundamentale Bedingung für das Funktionieren von AVM (Arbeits-Vorbereitung Motorenbau), denn es gehört zu den alltäglichen Anforderungen, auf Änderungen im Arbeitsumfeld schnell und umfassend reagieren zu können. AVM unterstützt die Oracle-Datenbank als strategische Plattform des Unternehmens im Client-Server-Umfeld. Bei den Hosts operiert Audi mit DB2, wobei die Online-Anbindung an die genutzten Host-Systeme von AVM über TG 4.0 (Transparent Gateway) realisiert ist.

*Diplominformatiker (FH) Thomas Syldatke arbeitet im Bereich Systemanalyse und Projektdurchführung bei der Audi AG. Diplomingenieur Siegfried Gibtner ist Leiter der Werkstätten Motor/Logistik/Versuchssysteme.