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17.03.1989 - 

"Schnittstellen"-Tagung des deutschen Institutes für Normung (DIN):

Die Realisierung von CIM bedarf der Normung

MÜNCHEN (CW) - Von einer firmenübergreifenden CIM-Gesamtlösung ist man nach Meinung von Branchenkennern heute noch Welten entfernt. Da international genormte CIM-Bausteine noch nicht verfügbar sind, müsse sich der Anwender entweder einer festen Bindung an einen Hersteller ausliefern, womit er Insellösungen schaffe, oder inkompatible Einzelkomponenten beziehen, deren Vernetzung jedoch sehr problematisch und kostenintensiv ist. Der einzige Ausweg aus diesem Dilemma ist, hier sind die Fachleute einer Meinung, eine internationale Normung sämtlicher CA-Komponenten. Zum Thema "CIM bedarf der Normung" veranstaltete das Deutsche Institut für Normung e.V (DIN) in Berlin eine "Schnittstellen" -Tagung.

Computer Integrated Manufacturing - also das informationtechnische Zusammenwirken von CAD, CAP, CAM, CAQ und PPS - wird heute sowohl von Anwendern als auch von Herstellern als eine der wichtigsten Schlüsseltechnologien der neunziger Jahre angesehen. Das Ziel, das durch die Integration von technischen und organisatorischen Funktionen erreicht werden soll, ist die Steigerung der betrieblichen Effizienz durch eine wirtschaftlichere Produktion.

Nach Meinung von Brancheninsidern geht die Realisierung von CIM über vier Etappen: Schwerpunkt der ersten Stufe sei die Anschaffung bereichsorientierter CA-Systeme. Die zweite stelle die bereichsintegrierte Lösung dar. Diesem Abschnitt sind Einzelkomponenten wie PPS-, CAD- und CAM-Systeme zuzuordnen. Die technische Infrastruktur bilden hier fast ausschließlich bereichsisolierte Zentralrechnerkonzepte, sogenannte Insellösungen.

Erst in der dritten Stufe würden die einzelnen Insellösungen untereinander vernetzt. Zusätzlich sei es in dieser Phase notwendig, eine einheitliche Datenbasis zu schaffen und die Teilbereiche Arbeitsplanerstellung und NC-Programmierung zu integrieren. Potentiale auf der vierten Ebene ergäben sich aus der Verbindung von technischen Informations- und Kommunikationssystemen (CAE-, CAD-, CAM- und CAQ-Anlagen) mit betriebswirtschaftlichen Systemen wie PPS- und Büroautomatisierungsanlagen.

Von einer CIM-Lösung, die dieser Aufzählung entsprechen würde, ist man nach Meinung von Fachleuten heute noch weit enfernt. Zwar seien einzelne Ansätze bei dem einen oder anderen Unternehmen bereits realisiert, doch größtenteils sei dies nur durch einen enormen, jahrelangen Aufwand an anlagenspezifischen Programmierarbeiten möglich gewesen.

Ein großer Teil der Anwender bezeichnet den derzeitigen CA-Markt als eine heterogene Informationslandschaft, entstanden durch unzählige Komponenten unzähliger CA-Hersteller, Programmen verschiedenster Softwarehäuser und einem riesigen Wirrwarr an Schnittstellen. Beabsichtige ein Unternehmen in der heutigen Zeit mit CA-Systemen mehrerer Herstellern seine Fabrik zu automatisieren, also CIM einzuführen, bleibe ihm meist nur ein Weg, nämlich die unterschiedlichen Hardwareplattformen mit spezifischen Schnittstellen zu verbinden. Die Systemverbindung mit nicht genormten Schnittstellen sei jedoch in vielen Fällen mit ökonomischen Risiken verbunden.

Die Normung erfordert eine gemeinsame Strategie

Da international genormte CIM-Bausteine noch nicht im Handel sind, bleibt dem Anwender nur die Alternative, sich entweder einer festen Bindung an einen Hersteller auszuliefern oder inkompatible Einzelkomponenten zu erwerben, betont Dr. Hans-Jürgen Warnecke, Professor beim Stuttgarter Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung. Im ersten Fall könne aber kaum bedarfsbezogen optimiert werden, es entstünden Insellösungen in den einzelnen Teilbereichen. Entscheide man sich jedoch für den zweiten Weg, so unterliege man der Verknüpfungsproblematik, deren Lösung meist sehr kostenintensiv sei.

Einziger Ausweg aus diesem Dilemma ist nach Meinung von Warnecke eine möglichst internationale Normung sämtlicher CA-Komponenten. Die Normung der CIM-Schnittstellen ist wichtig, weil sie, den Anwendern CIM-Lösungen schrittweise zugänglich und Monopolbestrebungen von Anbietern schwieriger machen soll. Erst wenn alle CIM-Komponenten einheitliche Schnittstellen beläßen, werde ein Wettbewerb unter den Hersteller dieser Komponenten und für den Anwender eine angepaßte CIM-Lösung möglich. Nur dann sei auch eine schrittweise Annäherung an die Realisierung einer CIM-Gesamtlösung in allen Produktionsbetrieben möglich, da Ertragskraft und Investitionen abstimmbar wären. Warnecke: "Die CIM-Anwendung und -Lösung hängt nicht von der Unternehmensgröße, sondern von den Marktbedingungen und dem Leistungsangebot ab".

Die Vielfalt und Komplexität der europa- und weltweiten Anstrengungen zur Normung der "hyperdynamischen" Informations- und Kommunikationstechnik erfordert eine gemeinsame Strategie von Industrie, Wissenschaft, Normungsgremien und öffentlicher Hand, erklärte ein Sprecher der Volkswagen AG. Nur so ließe sich die Wettbewerbsfähigkeit auf den internationalen Märkten und auch die eigenen Vorleistungen sichern.

Um eine einheitliche Norm zu schaffen und damit die Tür zur wirtschaftlichen Realisierung von CIM zu öffnen, sind weltweit verschiedene Projekte ins Leben gerufen worden. Die wichtigste Initiative kam bisher aus den USA. Zu den bekanntesten amerikanischen Gemeinschaftsprojekten zählen MAP, TOP, IGES und PDES. Diese Forschungs- beziehungsweise Entwicklungsarbeiten werden vom US-Verteidigungsministerium und von großen Industrieunternehmen unterstützt.

Auf europäischer Ebene werden die Bestrebungen, international gültige Normen für den CA-Bereich zu kreieren, von derzeit über 200 Unternehmensgemeinschaften mitgetragen. Das europäische Norm-Programm trägt die Bezeichnung Esprit (European Strategic Programme of Research and Development in Information Technology) und wird von Kommission der Europäischen Gemeinschaft (EG) gefördert.

Eine dieser Arbeitsgemeinschaften ist das Projekt CNMA. "Eine die amerikanischen Projekte MAP (Manufacturing Automation Protocol) und TOP (Technical and Office Protocol) ergänzende europäische Initiative", wie es Dr. Heinz-Jürgen Thon von der Siemens AG, Erlangen (Unternehmensbereich Energie und Automatisierungstechnik), bezeichnet. Die CNMA-Gruppe besteht aus einem Konsortium von mehreren Unternehmen aus Frankreich, Großbritannien, Italien, Spanien und Deutschland. Vertreten sind Anwender wie BMW, Peugeot und British Aerospace, als Hersteller unter anderen Nixdorf, Siemens, Bull und Olivetti. Außerdem sind am CNMA-Projekt das Fraunhofer-Institut IITB sowie die Universitäten Stuttgart und Porto beteiligt.

Das Ziel sei die Spezifikation und praktische Erprobung von CA-Kommunikationsstandards und die Implementierung von fehlenden Standards. Die Arbeiten erfolgen auf der Basis des ISO-Standards und im Rahmen des von ISO (International Organization for Standardization) für die offene Kommunikation erstellten Referenzmodells der Open Systems Interconnection (OSI). Dabei würden mehrere physikalische Systeme verschiedener Hardwarehersteller miteinander verbunden.

200 CIM-Konsortien in Europa

Zu den verwendeten ISO-Protokollen gehören laut Thon unter anderem das FTAM-Protokoll (File Transfer, Access and Management) zur Übertragung von Dateien zwischen Rechnern verschiedener Hersteller sowie Automatisierungsprotokolle des MMS-Standards.

Erprobt würden die Schnittstellen von CNMA in realen Produktionsumgebungen. Pilotprojekte liefen zur Zeit im Rahmen des DV-gestützten Instandhaltungssystems im Regensburger Werk der BMW AG, in einer Montagezelle für Flugzeugteile des europäischen Airbus A320 bei British Aerospace in Samlesbury sowie bei Airitalia in Turin zur Steuerung einer Kabelbaummontage.

Schwerpunkte künftiger CNMA-Aktivitäten legt das Konsortium auf die Themen: MMS und die Einbeziehung der Companion Standards, FTAM, Network Management, standardisierte Anwenderschnittstellen für FTAM, MMS und Protokoll-Gateways. Ziel des zuletzt genannten Bereiches sei es, bestehende lokale Netze mit herstellerspezifischer Protokoll-Architektur in die neue ISO-Architektur mit MMS-Protokollen zu überführen. Dabei sollen einfache Gateways den Übergang zwischen den unterschiedlichen Protokollen ermöglichen.

Neben den von ISO festgelegten Standards sind nach Auffassung von Siemens zusätzlich Profildefinitionen notwendig - sogenannte "Functional Standards" -, um die Funktionalität der in übereinanderliegenden Schichten ablaufenden Protokolle auf ein sinnvolles Maß zu begrenzen und eine Zusammenarbeit der unterschiedlichen Implementierungen zu ermöglichen. Zur Definition dieser Profile seien in Europa neben dem Multi-Vendor-Projekt CNMA der European Workshop for Open Systems (EWOS) sowie die Arbeitsgemeinschaften SPAG und CEN/CENELEC tätig, in den USA MAP/TOP und der NBS-Workshop, und in Japan der CIM-Verband POSI.

Den von der Europäischen Kommission unterstützten Esprit-Gemeinschaften gehört auch ein Konsortium Namens "688 AMICE" an. Dieser Workshop besteht aus derzeit 21 europäischen Unternehmen. Das Projekt an dem diese Hersteller arbeiten heißt, CIM-OSA.

Richard Panse, Mitglied der Technischen Unternehmensberatung von IBM Deutschland, erklärte als Vertreter des Amice-Konsortiums: "Wie die meisten an der CA-Norm arbeitenden Verbände gehen auch wir davon aus, daß CIM ein Konzept erfordert, das zwar schrittweise in Insellösungen realisiert wird, aber sicherstellen muß, daß sich diese später nahtlos zu einem Ganzen zusammenfügen lassen." Um dieses Ziel zu erreichen sei es notwendig, das gesamte Unternehmen, bei dem CIM eingeführt werden soll, aus folgenden vier Blickwinkeln zu betrachten:

- der Ablauforganisation,

- des Informationsbedarfs,

- der Ressourcen und

- der Aufbauorganisation.

Die Quintessenz einer Analyse der Unternehmensstruktur sei eine detaillierte Beschreibung eines Ablauforganisations-, Informations-, Ressourcen- und Aufbauorganisationsmodells.

Erklärtes Ziel von Esprit-Amice ist laut Panse die Wiederverwendbarkeit dieser Modelle. Dazu würden den einzelnen Nachbildungen des Unternehmens als erstes die Geschäftsanforderungen zugeordnet - "Was soll erreicht werden?". Der zweite Schritt sei die Einbindung der Mengengerüste in die Modelle. Dabei würden Redundanzen und Suboptimierungen beseitigt und Modelle mit dem "Wie wird es gemacht" beschrieben. Zudem sei es notwendig, die Spezifikationen der funktionellen Einheiten, die zur Ausführung von Operationen notwendig sind, zu erarbeiten.

In der dritten Ebene würden mit den erstellten Spezifikationen die erforderlichen Arbeitseinheiten bereitgestellt, getestet und anschließend zusammen mit den anderen Einheiten für die Produktionsumgebung freigegeben. Bei der Bearbeitung der zweiten und dritten Ebene seien mehrere Iterationen möglich.

Mit Unterstützung der Konstrukte aus der ersten Architekturebene, Teillösungen aus der zweiten und entsprechender Programmunterstützung könne so ein spezifisches Modell für ein Unternehmen erarbeitet werden.

Aus den einzelnen Konzepten des Rahmenwerkes CIM-OSA ergeben sich nach Ansicht von Panse folgende Vorteile für den Anwender:

- Trennung des Anwendungsprogramms von Datendefinitionen und Ablauforganisation,

- Strukturierung und Normung von Daten und die Möglichkeit der Verständigung zwischen verteilten, heterogenen Datenbanken sowie die Reduzierung des Eigenaufwandes an Programmierung durch Verwendung von standardisierten Programmen,

- Vermeiden von Datenredundanz mit entsprechendem Speicherminderbedarf und Vermeiden von Entscheidungsfehlern bedingt durch inaktuelle Daten,

- Umstellung von Ablauforganisationen und Produktionsverfahren mit geringerer Veränderung der Anwendungsprogramme sowie

- Gesamt- und Teilsimulation neuer und geänderter Arbeitsablauforganisationen.

Die Arbeiten sollen vorerst bis Januar 1990 weiterlaufen. Bis zu diesem Termin hat das Konsortium noch folgende Aktivitäten geplant:

- Analyse von bereits verfügbaren Fallstudien,

- Erstellung von Anleitungen zur Generierung von Unternehmensbeschreibungen,

- Definition von Anforderungen an das Entwicklungsumfeld eines Unternehmens,

- Präzisierung der Infrastrukturkomponenten,

- Einbindung der CIM-OSA-Erkenntnisse in die internationale Normung sowie die

- praktische Erprobung mittels Prototypen.

Auch das Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMFT) trägt im Rahmen des Förderprogramms "Fertigungstechnik 1988 bis 1992" zu den internationalen Norm-Aktivitäten bei. Initiiert wurde das Vorhaben von der Kommission Computer Integrated Manufacturing (KCIM) im Deutschen Institut für Normung (DIN) in Berlin.

Der Ausschuß KCIM hat das Konzept CIM in vier Bereiche unterteilt: CAD, NC-Verfahrenskette, Produktionssteuerung und Auftragsabwicklung.

Bei den derzeit laufenden Arbeiten im Rahmen der Kommission gilt ein erheblicher Aufwand an Zeit und Mitteln nach Aussage von Bernd-Dietmar Becker, dem zweiten Vertreter des Fraunhofer Institutes für Produktionstechnik und Automatisierung, "nicht der Normung selbst, sondern der Standortbestimmung und der Ermittlung des allgemeinen Industriebedarfs sowie den Arbeiten für die europäische und weltweite Harmonisierung der ersehnten Normen."