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05.02.1988 - 

Auch in den USA geht der Integrationsgedanke über CADCAM hinaus:

CIM ist bei IBM ein Topmanagement-Thema

CIM verändert die Organisation des US-Konzerns IBM. In den vergangenen drei Jahren hat sich bei Big Blue die Verantwortung für Strategie und Produktentwicklung in die höchste Ebene verlagert. konnte August-Wilhelm Scheer* bei Besuchen beobachten. Quer über den nordamerikanischen Kontinent verstreut, befinden sich die Segmente PPS, CAD/CAM dennoch unter einem gemeinsamen organisatorischen Dach: Der Integrationsgedanke wird als Gesamtkonzept zur Steuerung von Industrieunternehmen begriffen.

Bei IBM ist deutlich zu sehen, daß CIM mehr als PPS/CAD/CAM darstellt. Dieses zeigt sich an der alle Funktionen eines Industriebetriebs umfassenden Funktionsarchitektur in die in Boca Raton die Entwicklung von CAM-Systemen und in Atlanta die PPS-Komponenten eingeordnet werden. Durch die verbreiterte Sichtweise wird zum Beispiel deutlich, daß dem PPS-System "Copics" der IBM bisher die Verknüpfung zur Finanzbuchführung und Kostenrechnung gefehlt hat. Hier lenkt der CIM-Gedanke verstärkt den Blick auf den Zusammenhang mit kaufmännischen Funktionen. Andererseits tritt hervor, daß der IBM bisher für die Anwendungen in der Fertigung die adäquate Hardware- und Anwendungssoftware-Strategie gefehlt hat. Zwar war Anwendungssoftware für die Fertigungssteuerung vorhanden, so etwa das Paket PM + C auf der Serie 8100, aber die Hardware erwies sich als wenig geeignet; auch wurde mit der Serie S/1 Hardware für fertigungsnahe Anwendungen angeboten, aber keine dazu passende Anwendungssoftware. Nun stellt die Ausrichtung auf die 370-Architektur für Host-Anwendungen und die PC Architektur im weitesten Sinne für zeitnahe Anwendungen eine durchgängige Konzeption vor. Hardware, Systemsoftware, Tools und Anwendungssoftware unterstützen dabei ein einheitliches ClM-Konzept. Allerdings erscheint dieses gegenwärtig besonders auf dem Gebiet der PC-Architektur noch nicht in jedem Fall ausreichend - Entwicklungen sind wohl noch zu erwarten.

Bis zur erweiterten Fassung des ClM-Begriffes war es für IBM ein erkennbarer Entwicklungsprozeß. Dieser Ablauf wird auch in dem eigenen ClM-Werk der IBM in Lexington deutlich, wenn dort von CIB, also "Computer Integrated Business", gesprochen wird, um die grundsätzliche Ausrichtung des Werkes auf computerunterstützte Automatisierung zu zeigen. Die Entstehungsgeschichte des Werkes ist deshalb auch ein typisches Beispiel dafür, wie CIM die Unternehmensstrategie in der Industrie verändert. In der 1956 gegründeten Fabrik wurden bis Anfang der 80er Jahre elektrische Schreibmaschinen produziert. Ende der 70er Jahre wuchs aber der starke Konkurrenzdruck aus Europa und Japan bezüglich Qualität und Preis; während 1979 lediglich neun wichtige Wettbewerber Gezählt wurden, stieg deren Anzahl bis 1986 auf vierzig. Damit stellte sich die Frage, aus dem Markt der Schreibmaschinen auszusteigen oder aber den Wettbewerb mit neuen Produkten und neuen Fertigungsverfahren aufzunehmen. Das Ergebnis einer Task-Force aus dem Jahr 1981 schlug eine stärkere Elektronisierung des Produktes bei gleichzeitiger hochautomatisierter Fertigung vor. Die Umstrukturierung der Fabrik erforderte 350 Millionen Dollar und wurde in sechs Jahren erreicht. Die Anzahl der Mitarbeiter sank in dieser Zeit von rund 6500 auf rund 5000. Die Produktion der traditionellen Erzeugnisse wurde parallel zum Aufbau der neuen Produktlinien weitergeführt.

Als Ziel galt, die neuen Produkte zu einem Drittel des bestehenden Preises bei gleichzeitig erhöhtem Funktionsumfang der Erzeugnisse und erhöhter Qualität herzustellen. Dazu wurde die Anzahl der mechanischen Teile drastisch reduziert und die Modellvielfalt auf sieben wesentliche Produktarten heruntergeschraubt. Konsequente Gruppentechnologie schafft dabei einen hohen Anteil von Mehrfachverwendungsteilen. Das heutige Produktionsprogramm umfaßt im wesentlichen elektronische Schreibmaschinen, Druckerschreibmaschinen und Drucker-Workstations. Obwohl beim Aufbau der Fabrik eine geschlossene ClM-Philosophie, wie sie derzeit als Lehrbuchwissen besteht, noch nicht vorlag, griffen damals bereits wesentliche Grundsätze wie

- frühe Einschaltung der Fertigung in Konstruktion und Entwicklung,

- Übergang von Werkstattfertigung zu Prozeßfertigung,

- drastische Reduktion der Lagerbestände.

Dave Ellmann, der diesen Entwicklungsprozeß begleitet hat, drückte den vorhergehenden Zustand so aus: Selbst nach einem Weltuntergang hätten wir noch Vorräte genug gehabt, um 90 Tage weiterproduzieren zu können. Heute wird dagegen abgestuft nach Teilearten, lediglich ein Vorrat mit Reichweiten von weniger als einem Tag bis rund 20 Tage gehalten. Es wird keine durchgehende "Just-in-Time"-Beschaffung verfolgt, sondern eine "Realtime-Delivery"-Politik, um bei niedrigwertigen Teilen auch Bündelungseffekte größerer Bestellmengen realisieren zu können.

Die geringeren Lagerreichweiten erfordern eine höhere Qualitätstreue der Lieferanten. Dieses wird durch eine enge Zusammenarbeit zwischen dem Werk und seinen Lieferanten zu erzielen versucht. Rund 80 Prozent der Wareneingänge werden nicht mehr einer Eingangskontrolle unterzogen, sondern diese findet in der Endkontrolle der Zulieferer statt. Die Anzahl der Lieferanten ging von zunächst 1000 auf rund 700 herunter; geplant ist eine weitere drastische Reduktion auf rund 60. Dieses verringert gleichzeitig auch jenen Verwaltungsaufwand, der früher bei einer Vielzahl von Lieferantenbeziehungen entstand.

Um die konsequente Automatisierung zu unterstützen, werden für die Vorfertigung der Teile hochautomahsierte Fertigungseinrichtungen eingesetzt. Für die Montage sind 154 IBM-eigene Roboter im Einsatz.

Die Hardware-Landschaft kennzeichnen zwei Systemumgebungen: Für die planerischen Funktionen sind Systeme der 370-Architektur in Betrieb, während für die Fertigungssteuerung rund 170 Computer des Prozeßrechners S/1 mit dem Betriebssystem EDX installiert sind (Abbildung 1).

Der Automatisierungseffekt läßt sich auch aus dem Vergleich der Kostenstrukturen ablesen. Während 1982 die Proportionen zwischen Overhead, Lohnkosten und Materialkosten 42 zu 10 zu 48 Prozent betrugen, verschob sich die Relation bis 1986 zu 18 zu 5 zu 77 Prozent. Die Straffung der Abläufe durch konsequentes Denken in Prozeßketten sowie der Abbau von Lagerbeständen haben insbesondere die Gemeinkosten und Lohnkosten reduziert.

Das Denken in Prozeßketten unterstützt eine neue Aufbauorganisation nach dem Objektprinzip: Dem Werksleiter unterstehen Produktmanager, die jeweils innerhalb ihres Produktprogrammes sowohl für Konstruktion, Entwicklung und Fertigung verantwortlich sind. Die Kommunikation zwischen den Produktbereichen wird über

- eine gemeinsame technische Datenbank für Teile und Arbeitspläne,

- gleichen Einsatz von DV-Werkzeugen (CAD-Systeme) und

- Benutzung der gleichen Fertigungseinheiten

hergestellt. Insgesamt verlassen 5500 Fertigprodukte pro Tag das Werk.

Die Rechner der Serie S/1 sind in eine CIM-Architektur eingebettet, für die Bereichsebene, Fertigungszellen und Betriebsmittelebene definiert wurden (Abbildung 2). Damit wird der Funktionsarchitektur von Bereichsaufgaben, Zellenfunktionen und Betriebsmittelsteuerung Rechnung getragen. Die Steuerungssoftware wurde weitgehend selbst entwickelt. Das dabei erarbeitete Konzept dient heute als Grundlage für den Entwurf neuer Standardsoftware in Boca Raton. Um den unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Montagesysteme und Fertigungseinheiten Rechnung zu tragen, wurde keine starre Steuerungssoftware entwickelt, sondern eine Art "Werkzeugkasten", der die Entwicklung dedizierter Steuerungssysteme unterstützt. In dem Werkzeugkasten PACS sind insbesondere Prozessoren zur Kommunikation mit unterschiedlichen Maschinensteuerungen und zur Kommunikation mit anderen Systemeinheiten sowie zur Verwaltung von Produktionsdaten enthalten. Das PACS-System dient als Vorlage für den in Boca Raton entwickelten Werkzeugkasten mit sogenannten "Enablern" zur Entwicklung von CAM-Anwendungssoftware.

Neben der Software zur Steuerung der Fertigung bestehen Simulationsmodelle, um die Fabriken in ihrer Fertigungsauslegung zu optimieren, Engpässe innerhalb der Produktion zu erkennen etc.

Aus deutscher Sicht sind in der Fertigungsorganisation auch überraschende Faktoren festzustellen. In den USA bleiben nämlich neben hochautomatisierten Systemen auch herkömmliche Fertigungsvorgänge bestehen, wenn diese aus Kostengesichtspunkten sinnvoll sind, während in Deutschland eine konsequentere Durchgängigkeit bereits aus Gründen einer "technischen Ästhetik" angestrebt wird.

Das Gesamtsystem zeigt aber eine überzeugende Realisierung der CIM-Philosophie. Sie bringt zum Ausdruck, wie CIM das Fabrikdesign, die Aufbau- sowie die Ablauforganisation und das Zusammenspiel zwischen Konstruktion, Fertigung und Business-Prozessen verändert.

Es bleibt der Eindruck, daß Lexington zwar die richtige Fertigungsphilosophie besitzt und interessante Ansätze für die Anwendungssoftware entwickelt hat, aber bezüglich der Hardware auf das falsche Pferd gesetzt hat.

Mit dem Systems Application Architecture(SAA)-Konzept hat die IBM nicht nur ihren Kunden die Portabilität von Anwendungssoftware über die Systemarchitekturen 370, /3X und PC (PS/2) versprochen, sondern auch für sich selbst eine Möglichkeit aufgezeigt, um sich aus den eigenen Problemen ihrer Hard- und Systemsoftware-Vielfalt zu befreien.

Nach dem SAA-Konzept entwickelte Software ist mit Blick auf Programmiersprache,

Dialoggestaltung und Datenbankeinsatz an Standards gebunden, die von den drei genannten Systemfamilien unterstützt werden.

Die gegenwärtige Welt der Anwendungssoftware innerhalb der IBM ist dagegen heterogen. Für Produktionsplanung und -steuerung wird auf der 370-Architektur das System Copics angeboten und auf der /3X-Architektur das System Mapics II. Beide Systeme

entsprechen in ihrer funktionalen Ausrichtung dem Standard gegenwärtiger PPS-Systeme. Es werden also vor allen Dingen die mittelfristige Material- und Zeitwirtschaft unterstützt, dagegen fehlt im Bereich der zeitnahen Fertigungssteuerung eine adäquate Lösung Gleichzeitig sind beide Systeme Host-orientiert, das heißt eine mehrstufige Hardware-Architektur, wie sie für CIM erforderlich ist, wird nicht unterstützt.

In Zukunft soll aber die Architektur des CIM-Ebenen-Konzeptes (Abbildung 3), wie sie häufig betont wurde, Gewicht erhalten. Die Verbindungen zur Funktionsarchitektur Lexington sind nicht zu übersehen. Hierbei werden oberhalb des LAN (Local Area Networks) Systeme der 370-Architektur eingesetzt, während unterhalb des LAN auf der fertigungsnahen Ebene PC-Architekturen dominieren. Allerdings ist die Hardware der Bereichsrechner (Area Control) von der IBM noch nicht eindeutig festgelegt; hier gilt sowohl der Einsatz von Systemen des Typs 9370 als auch von PC-Systemen als möglich.

Während für die Planungsebene die genannten PPS-Systeme bereits vorhanden sind, bestehen für die Steuerungsebene noch weiße Flecken auf der Landkarte. Deshalb soll die Not zur Tugend gemacht und unabhängig von bereits vorliegenden Lösungen in neue Entwicklungen eingetreten werden. Dazu wird, auf den Erfahrungen der Fertigungssteuerung in Lexington aufbauend, die Konzeption von sogenannten "Enablern" verfolgt. Diese werden insbesondere für die neue PC-Familie PS/2 entwickelt, um dort auch die SAA-Architektur ausnutzen zu können. Ein Prototyp des Enablers ist gegenwärtig bei Ford bereits im Einsatz. Gleichzeitig arbeiten Experten mit Nachdruck in Santa Teresa an einer Softwareproduktionsumgebung, die den SW-Entwicklungsprozeß von den frühen Entwurfsphasen bis zur Codegenerierung unterstützen soll.

Der Handwerkskasten der Enabler hat neben den Kunden auch Softwarehäusern zur Entwicklung spezieller Anwendungssoftware im Bereich CAM zu dienen. Der Trend geht dahin, daß auf der Ebene der Steuerung von Fertigungszellen in den nächsten Jahren immer stärker spezialisierte Systeme gefordert werden, die eine einheitliche Anwendungssoftware zunehmend ausschließen.

Neben Software-Tools, um Anwendungen zu erstellen, wird auch die Kommunikation zwischen Zellenrechnern zu unterschiedlichen Steuerungen unterstützt (Abbildung 4). Realtime-Anforderungen erfüllen die RIC (Realtime Interface Controler).

Während die IBM auf der CAM-Ebene frei ist, neue Konzeptionen zu entwickeln, ist sie auf der Planungsebene an den Investitionsschutz der installierten Copics- und Mapics-Systeme gebunden.

Dabei bestehen auch für den Bereich Produktionsplanung und -steuerung neue konzeptionelle Ansätze.

Gleichzeitig laufen Bemühungen, auch die bestehenden Copics- und Mapics-Systeme um noch fehlende Komponenten zu ergänzen. Gerade Copics, das in den letzten Jahren eher vernachlässigt erschien, bekommt neue Entwicklungsunterstützung. Dieses betrifft zum Beispiel Module für die Fließfertigung oder die Anbindung von Fertigungssteuerungssystemen, indem das frühere, auf der 8100-Serie angebotene System PM + C in der Zwischenzeit auch für Copics und Mapics verfügbar ist.

Die neuen PPS-Architekturen skizzieren bereits deutlich Schlagworte wie "portable Applikationen", Endgeräte-Unabhängigkeit, Datenzugriffs-Unabhängigkeit und Betriebssystem-Unabhängigkeit. Gleichzeitig wird die Philosophie eines Stufenplanungskonzeptes, wie sie für gegenwärtige PPS-Systeme typisch ist, verlassen und zu einer prozeßorientierten Betrachtungsweise, wie sie für CIM gilt, ersetzt. Eine erste Anwendung dieses PPS-Konzeptes, das durch den Begriff AMS (Advanced Manufacturing Systems) umschrieben ist, zeigt sich bereits in der Entwicklung eines Engineering-Management-Systems. Hier wird für die Teileverwaltung eine "Engineering-Data-Base" unter Einsatz einer relationalen Datenbank entwickelt, um eine einmal gespeicherte Produktbeschreibung aus unterschiedlichen Sichten wie etwa Konstruktion, Fertigung und Vertrieb mit Hilfe der View-Technologie darzustellen. Den Prozeßgedanken unterstützt dabei ein durchgängiges konstruktives Entstehungs- und Änderungsmanagement für Teile.

Diese Entwicklung macht deutlich, daß den Datenstrukturen beim Entwurf von CIM-Systemen höchste Bedeutung zukommt. Je stärker Tools, Sprachen der 4. Generation etc. verfügbar sind, um so mehr wird die Benutzerschnittstelle zur DV vereinfacht und um 80 wichtiger werden mächtige und flexible Datenbanken, auf die diese Tools wirksam aufgesetzt werden können. Aus diesem Grunde gehört auch zur ClM-Software-Architektur die Forderung, Daten unabhängig von den Anwendungen zu konstruieren und ihre Konsistenz zu bewahren: Auf die Teilebeschreibung in der Engineering-Data-Base greifen unterschiedliche Anwendungen zu; die Datenkonsistenz wird außerhalb dieser Anwendungen gepflegt. Durch das Herausziehen von Funktionen auf unterschiedliche Hardware-Ebenen bis hin zu intelligenten Workstations wird die Datenbasis das Rückgrat integrierter Systeme.

Das Tuning des relationalen Datenbanksystems DB2 in Santa Teresa macht eine solche Entwicklung auch technisch möglich. Während 1985 noch 20 Transaktionen pro Sekunde eine gute DB2-Leistung waren, beträgt das Maß dafür inzwischen über 100 Transaktionen pro Sekunde.

Insgesamt ergeben sich somit drei Softwarestrategien:

- Einsatz von Enablern als Integrationswerkzeuge und Entwicklung von Software-Erstellungswerkzeugen für bisher noch nicht abgedeckte Anwendungen,

- Erweiterung der bestehenden Anwendungssysteme durch noch fehlende Module und

- Konzipieren einer neuen Software-Generation auf der Grundlage neuer Software-Tools, die durch die SAA-Architektur abgestützt sind.

Dieses Vorgehen begleiten Erfahrungen in den eigenen Werken beim Einsatz der Prototypen und die Zusammenarbeit mit wichtigen Pionierunternehmungen des amerikanischen Marktes. So führt bereits General Motors Versuche beim Einsatz der Engineering-Data-Base, um die Datenbank-Performance zu testen, durch. Insgesamt werden in zehn ClM-Implementierungsfeldern Kooperationsprojekte mit amerikanischen Großunternehmen wie Ford, Boeing und den General Motors etc. durchgeführt.

Der Marktführer hat sich beim Umgang mit sogenannten offenen Standards immer schwer getan. Sofern er seine Marktmacht ausnutzen kann ist er naturgemäß bestrebt, seine eigenen Standards zum Industriestandard "durchzudrücken". Dieses ist ihm zum Beispiel im Bereich der Netzwerke durch das SNA-Konzept weitgehend gelungen, auch die PC-Welt hat den IBM-Standard in den vergangenen Jahren akzeptiert. Für relationale Datenbanksysteme setzt sich zunehmend SQL durch. Ob der IBM eine ähnliche Wirkung mit dem SAA-Konzept gelingt, ist noch offen. Auch die Durchsetzung des neuen PS/2 Betriebssystems OS/2 für PCs ist abzuwarten.

Dagegen ist der Marktführer durchaus bereit, auf solchen Feldern, wo er selbst keinen Standard anbieten kann, offene Standards zu akzeptieren. Dieses gilt beispielsweise für die LAN-Anwendungen im Bereich der Fertigung. Hier unterstützt IBM nachdrücklich das MAP-Konzept. Dagegen verhält IBM sich gegenüber Unix weiterhin noch reserviert.

* Professor Dr. August-Wilhelm Scheer, Direktor des Instituts für Wirtschaftsinformatik an der Universität des Saarlandes, schildert in dieser dreiteiligen Folge seine Eindrücke über Besuche in US-amerikanischen ClM-Entwicklungszentren. Der erste Teil erschien in der CW vom 4. Dezember 1987, CW-extra, Seite 53. Ein ab schließender dritter Teil ist für dieses Jahr vorgesehen.

Wesentliche CIM-Zentren der IBM in den USA

- In der Geschäftseinheit "Manufacturing System Products (MSP)" in Boca Raton (Florida) werden die IBM-Strategie und Produkte für den Bereich der computergestützten Fertigung (CAM) entwickelt.

- In dem Laboratorium der IBM in Atlanta wird Anwendungssoftware für die CIM-Komponente "Produktionsplanung und -steuerung konzipiert und entwickelt.

- Das Laboratorium in Santa Teresa (Kalifornien) ist verantwortlich für die Entwicklung und Wartung der IBM-Datenbanksysteme sowie Software-Entwicklungs-Tools.

- In dem hochautomatisierten ClM-Werk für Schreibmaschinen und verwandte Produkte in Lexington (Kentucky) konnte die IBM wesentliche Erfahrungen als ClM-Anwender sammeln.