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17.02.1989 - 

Viele Stolpersteine auf dem Weg zur Fabrik der Zukunft, aber:

CIM-Einsatz wird sich dennoch lohnen

* Dr.-Ing. Fritz Hafen ist Projektleiter des Fertigungskonzeptes bei Gebrüder Sulzer AG in Rüti. Weiterhin ist er zuständiges Direktionsmitglied für CIM und Delegierter bei CIMEX.

**Karl-Richard Veit ist Projektleiter CIM bei Gebrüder Sulzer AG in Rüti

Der schweizerische Webmaschinenkonzern Sulzer Rüti, Rüti, hat ein CIM-Projekt gestartet. Ziel ist die harmonische Verbundproduktion der bisher voneinander unabhängigen Fertigungsstätten Gebrüder Sulzer AG und Rüti. Fritz Hafen* und Karl-Richard Veit** berichten über Entwicklungsphasen und Erfahrungen der CIM-Einführung.

Aufgrund der Firmenverschmelzung ergaben sich in beiden Werken von Sulzer Rüti immer wieder unterschiedliche Auslastungen in der Produktion. Selbst im Idealfall eines konstanten Verkaufsvolumens konnten Über- oder Unterauslastungen kaum vermieden werden. Es entstanden ungedeckte Kosten. An der Neustrukturierung der Produktion führte also kein Weg vorbei.

Unter dem Projektnamen PK90 hat man die bisher voneinander unabhängigen Fertigungsstätten in einer Verbundproduktion zusammengeschlossen. Die Produktionsplanung erstreckt sich über beide Hauptwerke, um die verschiedenen Teileleistungen aufeinander abzustimmen. Innerhalb des Verbunds erfolgt eine Gliederung der beiden Werke nach dem Prinzip der Teilefamilien. Dabei übernimmt eine Teilegruppe den gesamten Produktionsumfang dieser Teileart. Doppelspurigkeiten nach alter Struktur bei gleichzeitigem Zusammenführen der Teilevolumina in den einzelnen Familien werden so abgebaut.

Was von CIM erwartet wird

Um das Konzept PK90 auf ein gemeinsames Ziel auszurichten, wurden folgende Grundsätze definiert:

- Gemeinsame Fertigung für alle drei Webmaschinentypen

- Reduktion der Eigenfertigungsbreite auf das wirtschaftlich zu fertigende Teilesortiment unter Ausnützung der maximalen Fertigungstiefe in der Eigenproduktion

- Aufteilung der Eigenfertigungsproduktion auf die Hauptproduktionsstandorte

- Minimierung der Gesamtproduktionskosten

- Spürbare Reduktion der Herstellkosten durch Realisierung neuer konstruktiver Lösungen und weitgehende Vereinheitlichung der Konstruktionen

- Fertigung verwandter Teile weitgehend in autonomen Teilefamilien-Fertigungsabteilungen mit flexiblen, an konstruktive Änderungen anpaßbaren Anlagen. In diesen Abteilungen sollen möglichst auch sämtliche planerischen und steuerungstechnischen Aufgaben und die Qualitätsverantwortung wahrgenommen werden.

- Reduktion der Durchlaufzeiten und Sicherstellen der Lieferbereitschaft haben Vorrang vor maximaler Auslastung der Werkzeugmaschinen und Betriebseinrichtungen

- Fertigung des Serienbedarfs in kleinen Losgrößen, abgestimmt auf den periodischen Bedarf der Montage (Zielsetzung: Tagesbedarf)

- Einfacher, rascher Durchlauf der Teile in der Fertigung und unmittelbare Weiterleitung der Teile in die Montage, kleinste Puffer und Zwischenlager (Reduktion des Umlaufvermögens)

- Berücksichtigung neuer Lösungen für die Mechanisierung und Automatisierung inklusive der Steuerungen

- Wahl des mittelfristig wirtschaftlichsten Automatisierungsgrads unter Berücksichtigung der Möglichkeit zum stufenweisen Ausbau gemäß langfristiger Gegebenheiten

- Anpassung der Aufbau- und Ablauforganisation an die neue Fertigungsstruktur

- Aufbau einer Fertigungsstruktur, die auch bei relativ großen Schwankungen des Produktmixes und des Gesamtausstoßes das wirtschaftliche Herstellen der drei Webmaschinentypen sicherstellt.

- Realisieren von Lösungen für Lohnsystem, Arbeitszeiten, Aufbauend Ablauforganisation. Die Lösungen haben einerseits langfristige gesellschaftliche Entwicklungen zu berücksichtigen, andererseits den Bedürfnissen eines wirtschaftlich arbeitenden, schlagkräftigen und konkurrenzfähigen Unternehmens zu entsprechen

- Anvisieren des Realisierungszeitraums bis l990, aber unter Beachtung auch längerfristiger Aspekte.

Die Verbundproduktion zweier Standorte sowie auch die Realisierung des Teilefamilienkonzepts mit insularem Aufbau erfordert einen intensiven Querverkehr von Material, Teilen und Informationen. Das heißt synchronisierte Logistik und funktionierender Datenaustausch waren unabdingbar. Darüber hinaus ist ein Höchstmaß an Flexibilität beim Produktmix und bei der Entwicklung zu erreichen. Erst mit der Optimierung der Teilefamilien, dem CIM-Konzept und den Organisationsanpassungen kann eine vernünftige Integration erreicht werden.

Ein CIM-Projekt dieser Größenordnung und mit vorgegebenen knappen Terminen kann nur durch Rahmenrichtlinien und Integrationsstandards zum Erfolg geführt werden:

- Planungs-, Steuerungs- und Ausführungsebene sind die drei Organisationsbereiche für den gesamten Rechnerverbund (Topologie)

- Zuordnung der einzelnen CIM-Applikationen zu diesen Ebenen

- Beschränkung auf zwei Computerfamilien und zwei Betriebssysteme

- Beschränkung auf wenige Datenbankprodukte

- Definition (einiger weniger) zulässiger EDV-Entwicklungs- und Integrationswerkzeuge

- einheitliche Kommunikationsinstrumente

- Verwendung von Standardsoftware sowie identische Anwendung an den verschiedenen Standorten des Produktbereichs

- Beschränkung auf nur drei CNC-Steuerungsfabrikate (soweit technisch und wirtschaftlich machbar)

Standardisierung ein Erfolgsfaktor

Bereits heute - nach knapp drei Jahren - hat sich bestätigt, daß diese Standardisierungsphilosophie z a einem Erfolgsfaktor in der CIM-Strategie werden wird, kann man doch diverse Teilsysteme parallel implementieren und in sich stabilisieren. Erst danach wird die eigentliche Koppelung vorgenommen. So umgeht man größere Probleme bei der Integration.

Konnten in früheren EDV-Projekten die Systeme noch relativ einfach abgegrenzt werden, zwingt CIM zum umfassenden und interdisziplinären Ansatz. Entsprechend weit wurden bei Sulzer Rüti die CIM-Systemgrenzen abgesteckt, um unwirtschaftliche Schnittstellen zu verhindern. Dem "flächendeckenden" Ansatz hat man in der CIM-Konzipierungsphase hohe Priorität zugeordnet. Die scheinbare zeitliche Verzögerung durch das breitangelegte Vorgehen in der Projektfrühphase wird bei der Umsetzung wieder aufgeholt. Es läßt sich bereits heute erkennen, daß das konsequente Durchdenken in der CIM-Entwurfsphase Vorteile mit sich bringt:

- einfache LAN-Gestaltung durch den Einsatz von Standardrechnern

- Erhöhung der Sicherheit und der Wirtschaftlichkeit durch den gegenseitigen Backup von Rechnern

- günstigere Systemsoftwarekosten durch die Wahl geeigneter Rechner

- einfache Integration von CAD- und NC-Programmierung durch frühzeitiges konzeptionelles Abstimmen der einzelnen Applikationsprodukte.

Ist es auch selbstverständlich, daß in einem CIM-Konzept Benutzerfunktionen zusammenpassen, wird sehr oft die CIM-Infrastruktur vergessen. Es handelt sich hierbei hauptsächlich um den Aspekt der koordinierten Dezentralisierung, der eine Feinabstimmung zwischen dem Fachbereich Informatik und den einzelnen Benutzerstellen notwendig macht und zu jeweils eindeutigen Verantwortungsdefinitionen zwingt, sowie um die Berücksichtigung der

organisatorischen Maßnahmen im Hinblick auf CIM.

Werden diese Aspekte bei der Vorplanung vergessen, sind später aufwendige Eingriffe für Korrekturen nötig.

Vor- und Nachteile bei der CIM-Konzipierung

Die Randbedingungen beim Realisieren des CIM-Konzepts waren bei Sulzer Rüti kontrovers. Einerseits hatte man bereits weit mehr als ein Jahrzehnt intensive EDV-Erfahrung, andererseits war der Idealzustand "grüne Wiese" nicht mehr gegeben. Bestehende Applikationen mußten abgelöst, überarbeitet oder übernommen werden.

Die Erfahrungen aus der sogenannten Vor-CIM-Phase waren für die eigentliche CIM-Modellierung und den Realisierungsstart von überaus hoher Bedeutung. Man konnte bei der Konzipierung des ClM-Projekts auf das bereits vorhandene Know-how der EDV-Abteilung und der EDV-Benutzer zurückgreifen.

Diese Tatsache hat mit dazu beigetragen, daß das Formulieren der Sachziele, die Soft- und die Hardwarebeurteilung und -auswahl, die Festlegung der notwendigen Investitionen und des EDV-Personalbedarfs, die terminliche Machbarkeit, die gesamte Integrationsproblematik und der Ausbildungsumfang sachlich beurteilt werden konnten. Dieses Erfahrungspotential hat entscheidend zur positiven Gestaltung des Projekts beigetragen.

Nachteilig für den CIM-Systembau wirkten sich die bestehenden EDV-Inseln aus, die ehemals ohne Forderung nach Integration aufgebaut worden waren. Hier mußten aufwendige und langwierige Ablöseprozesse in Kauf genommen werden. In der eigentlichen CIM-Gestaltungsphase wurden bestehende Vor-CIM-Kulturen an die Integrationsforderungen angepaßt und, wo nicht anders möglich, durch neue Lösungen ersetzt. Der Gestaltungsphase maß man hohe

Bedeutung zu, wurden doch Entscheide getroffen, die hohe Investitionen erfordern.

Im CIM-Konzept hat man CAD (zusammen mit PPS) als die strategisch wichtigste Applikation im CIM-Gebilde angesehen. Die in diesem System generierten Daten werden in fast allen Unternehmensbereichen zur Anwendung kommen. Diese Ausgangsloge führte zum Entscheid, die CAD-Applikation auf die im Rahmen des CIM-Konzepts festgelegte neue Hardware zu konvertieren. Gleichzeitig mußte man außer der Umgestaltung des Zeichnungsverwaltungssystems die Forderungen nach Integration von CAE und Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit erfüllen. Die Anpassung bestehender CAD-Menüs und -Makros für die CAD-Konversion hat etwa zwölf Monate in Anspruch genommen. Da die Aktion fast alle verfügbaren Ressourcen beanspruchte, war keine Zeit mehr für die dringend notwendige Effizienzverbesserung des CAD-Werkzeugs vorhanden. Solche "EDV-technischen Operationen" gehen zu Lasten des Anwenders und lösen bei ihm alles andere als positive Reaktion aus.

Auch dem bereits seit Jahren in betrieb befindlichen PPS-System kommt hohe Bedeutung in der JIT-orientierten flexiblen Produktion zu.

Im Mittelpunkt stehen dabei:

- Wahrung einer hohen Flexibilität gegenüber Kundenwünschen

- Ablösung (sofern erforderlich) der Batch-Applikationen durch On-line-Systeme

- Einführung eines JIT-orientierten Bewirtschaftungsmodells zur tagesgenauen Belieferung von Fertigung und Montage

- Montageplanung und -steuerung JlT-orientiert

- Verkürzung des Verarbeitungszyklus

- Online-Bestandführung

- direkte Ansteuerung der JIT-orientierten Teilefamilien durch das

Fertigungssteuerungssystem

- hohe Systemverfügbarkeit von 98 Prozent im Monatsdurchschnitt bei garantierten Antwortzeiten von 80 Prozent des Transaktionsvolumens kleiner zwei Sekunden.

Die Ablösung des 1980 im CAM-Sektor eingesetzten DNC-Systems blieb Sulzer Rüti jedoch nicht erspart. Die DNC-Lösung hatte die maximale Ausbaukapazität bezüglich CNC-Anschlüssen erreicht. Die Evaluation eines Systems mit sehr großer Anschlußkapazität (für mehr als 100 CNC) war also unumgänglich.

Im CAM-Bereich betreibt man Intensiv den Ausbau weiterer Komponenten. Mit Blick auf JIT werden folgende produktionstechnische und logistische Lösungen eingeführt, die einen entscheidenden Beitrag zur Reduktion der Durchlaufzeiten und des Umlaufvermögens liefern:

- ein kleineres Flexibles Fertigungs-System (FFS)

- ein großes FFS mit integriertem Leitsystem und Online-Koppelung zu den übergeordneten PPS- und DNC-Funktionen sowie Anbindung an ein Werkzeugvoreinstellgerät

- zwei Teilefamilien mit integrierten rechnergesteuertem Lagersystem, ebenfalls mit Anschluß an die übergeordneten PPS- und DNC-Systeme sowie Koppelung mit

- einem rechnergesteuerten Rohmateriallager- und Materialanliefersystem

- ein computergesteuertes Palettenlager für Fertigteile und

- diverse rechnergesteuerte Entgrat- und Handlingroboter.

Bei der Vielzahl der parallel ablaufenden Projekte war die Vorgabe der bereits beschriebenen CIM-Standards von maßgebender Bedeutung; wurde doch so die stufenweise Integration gewährleistet. Dieser "Zwang" zu Standards wirkte sich anfänglich hemmend aus, da die Freiheit des Benutzers scheinbar beschnitten wurde, ja sogar bevorzugte Lösungen ausgeschlossen werden mußten. Heute ist die Normierung voll akzeptiert und durch ihre positiven Auswirkungen anerkannt.

In der dritten CIM-Phase der Integration werden zunehmend die stabilisierten CIM-Teilgebiete gekoppelt:

- CAD mit NC-Programmierung

- CAD mit Fabrikationsmittel-Datei

- CAD mit PPS und

- CAM mit BDE.

Vorgesehen ist, die mit CAD erstellte Geometrie außerhalb der Entwicklungs- und Konstruktionsabteilung zu verwenden, unter anderem zum Erstellen von Ersatzteilkatalogen, Produkthandbüchern, technischen Informationen und Produktionsweisungen .

Wie das Trägerprojekt PK90, war auch CIM von Anfang an Wirtschaftlichkeitszielen unterworfen. Die Randbedingung schien beim Projektstart erfüllbar, nicht zuletzt auch bestätigt durch Publikationen aus den USA. Dort meinte man, daß mit dem Einsatz von CIM ungeahnte Potentiale freigesetzt werden könnten. Man hoffte, die Produktivität drastisch zu steigern, den Ausschuß [ massiv zu senken, die Durchlaufzeiten zu halbieren und die Entwicklungszeiten auf weniger als die Hälfte zu reduzieren. Darüber hinaus wurde sehr oft auch ein sogenannter "strategischer Nutzen" ins Feld geführt.

Der Euphorie folgt die Ernüchterung

Nach der inzwischen bei Sulzer Rüti gemachten Erfahrung wird die Wirtschaftlichkeit infolge des CIM-Einsatzes noch ausreichende Limiten erreichen. Es wird aber ein hoher Einsatz notwendig sein, um die entsprechenden Potentiale freizusetzen. Dieses eher ernüchternde Urteil hängt mit der folgenden Tatsache zusammen: die schweizerische Maschinenindustrie mußte in der Vergangenheit laufend die "State-of-art"-Produktionstechnologien einsetzen, um die internationale Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten. Deshalb wird ein sogenannter "Quantensprung" ähnlich wie in den USA und in der Schweiz, nicht möglich sein. Es ist unumgänglich, vor jedem CIM-(Komponenten-)Entscheid die Wirtschaftlichkeit zu prüfen.

Ursprünglich nahm das Unternehmen an, man könne beim Zeichnen den Einsparungsfaktor 3 bis 5 erreichen. Diese Annahme ist heute aufgegeben, da die Schnelligkeit des Zeichnungserstellungsvorgangs an Bedeutung verloren hat - CAD wird zunehmend als Entwicklungs- und Konstruktionswerkzeug eingesetzt und muß deshalb anderen Vorgaben folgen. Durch den Einsatz eines modernen NC-Programmierwerkzeugs im Rahmen von CAP kann der Konzern den Personalbestand in den NC-Programmiergruppen fast konstant halten, obwohl sich innerhalb von etwa drei Jahren die Anzahl der NC-Werkzeugmaschinen verdoppeln und der Bedarf an NC-Programmierkapazität - auch bedingt durch eine forcierte Produktneuentwicklung - massiv steigen wird. Dabei genügt es keineswegs, nur das Standardprogrammiersystem zu verwenden. Mit relativ großem Aufwand werden zur Zeit spezifische Softwareanpassungen durchgeführt, um das NC-Werkzeug rationeller einsetzen zu können. Folgende Punkte stehen dabei im Vordergrund:

- Einsatz von Parametric-Technik

- Übernahme der Geometrie aus dem CAD-System

- Gestaltung von Menüs und Makros zum Erleichtern der Programmierarbeiten.

Im Bereich CAM sind die Wirtschaftlichkeitspotentiale ebenfalls eher gering. Äußerste Anstrengungen insbesondere auch bei den organisatorischen Belangen sind nötig um das Wirtschaftlichkeitsziel zu erreichen. Als vorläufiges Ergebnis kann folgendes festgehalten werden:

- Vorteile sind zu erwarten aus der Reduktion der Losgrößen und dem damit verbundenen höheren Aufwand bei Programmverwaltung und -verteilung sowie beim hohen Bedarf an Neuprogrammen und deren Optimierung bei der Einführung neuer NC-Maschinen und neuer Produkte. Die Wirtschaftlichkeit des DNC-Betriebs ist in den bereits gut organisierten und straff geführten Fertigungsbetrieben eher bescheiden, da durch konventionelle Maßnahmen die NC-Versorgung einen hohen Stand erreicht hat.

- Die Wirtschaftlichkeitserwartungen beim Einsatz der FFS wurden ebenfalls nach unten korrigiert, da sich Platzbedarf, Investitionen und Anlaufkosten ungünstiger auf die Kostenrechnung ausgewirkt haben als es erwartet wurde.

- Höher liegen dagegen die erhofften Potentiale bei rechnergesteuerten Lager- und Transportsystemen. Insbesondere durch die Reduktion des Handlingaufwands, durch Platzeinsparungen (Raumausnutzung) sowie durch die Reduktion des Umlaufvermögens sind meßbare Vorteile zu erwarten.

Unterm Strich wird sich der CIM-Einsatz also lohnen. Die positiven Ergebnisse müssen jedoch mit hohem Aufwand und langwieriger, beharrlicher Arbeit erkauft werden.

Chancen und Gefahren von CIM

Wie in jeder neuen und damit weitgehend unbekannten Hochtechnologie ist es Aufgabe, die Vorteile konsequent zu erkennen und in wirtschaftliche sowie sozialpolitische Vorteile umzusetzen. Parallel dazu sind durch intensiven Zugewinn von Fachwissen sowie mit einem entsprechenden Risikomanagement die möglichen Nachteile zu minimieren. Nach neuerer Beurteilung bleibt beim Abwägen aller positiven und negativen Komponenten ein Chancenplus für die CIM-Technologie bestehen.

Chancen:

- Bei zäher Projektarbeit sind Wirtschaftlichkeitspotentiale vorhanden.

- CIM hilft mit, die Entwicklungs- und Produktionsabteilung näher zusammenzubringen, was sich positiv auf die Herstellkosten auswirkt.

- CIM erhöht die Flexibilität des Unternehmens durch kürzere Informationswege.

- CIM bietet sich als Integrator für gemeinsame, identische Organisationsformen in einer Verbundproduktion an.

- CIM fördert die Verantwortung und das unternehmerische Denken der Mitarbeiter.

- CIM bietet den Mitarbeitern neue Entfaltungs- und Bewährungsmöglichkeiten.

Gefahren:

- CIM ersetzt keine fehlenden Unternehmensziele, sondern setzt sie voraus.

- CIM muß sich an diesen Unternehmenszielen orientieren. Fehlen sie, sind unwirtschaftliche Lösungen vorprogrammiert.

- CIM-Invenstitionen erhöhen bei inkonsequentem Verhalten das unternehmerische Risiko, insbesondere wenn Investitionslimiten überschritten werden.

- CIM-Lösungen belasten die gesamte Belegschaft, bedingt durch das Ablösen bewährter Abläufe.

- CIM macht das Unternehmen bezüglich Sicherheitsaspekten anfälliger. Entsprechende Sicherheitsdispositive müssen erstellt werden, wobei die dazu notwendigen Investitionen die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigen.