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24.02.1995

Die weitgehende Integration Mercedes-Benz und Zulieferer verschreiben sich Step-Format

Von Eduard Ruesing*

Die deutschen Automobilhersteller gehen im Rahmen der Prostep- Initiative konsequent den Weg in eine standardisierte Produktdaten-Zukunft. Sie wollen damit die Probleme, die beim Datenaustausch nach den alten Normen Iges und VDAFS auftreten, in den Griff bekommen. Die Bemuehungen um einen systemneutralen Standard fuer den Produktdatenaustausch erstrecken sich inzwischen auf internationale Ebene. Zu den treibenden Kraeften zaehlt auch Mercedes-Benz.

Will ein Anwender die heterogenen Module einer speziell fuer sein Unternehmen optimierten, computerintegrierten Produktionsloesung technisch einfach und vor allem preisguenstig zusammenfuegen, geht das nur ueber offiziell oder zumindest de facto genormte Schnittstellen. Nach zum Teil jahrzehntelangen internationalen und nationalen Anstrengungen, entsprechende Normen und Standards zu entwickeln, sind die vorliegenden Ergebnisse eher duerftig. Denn der Anwender ist auch derzeit nur ueber den hohen Einsatz von Investitionen und Personal in der Lage, mit Komponenten unterschiedlicher Hersteller eine unternehmensweit integrierte Rechnerunterstuetzung fuer die Produktion zu erreichen.

Eine gewisse Ausnahme bildet hier der Bereich der produktdefinierenden Daten. Deren Austausch spielt im Rahmen von computerintegrierten Unternehmenskonzepten der Automobilindustrie sicher die wichtigste Rolle. Der Begriff "produktdefinierend" geht dabei ueber den Bereich der Geometriebeschreibung hinaus. Denn zur genauen Produktbeschreibung gehoeren auch technologische oder organisatorische Angaben etwa zu Toleranzen, Materialdaten, Fertigungsverfahren oder auch Stuecklisten. Ein moderner Produktdatenaustausch ist deshalb nicht auf die Kommunikation zwischen verschiedenen CAD-Systemen begrenzt, sondern muss neben der Konstruktion auch Bereiche wie Arbeitsplanung, Produktionsplanung und -steuerung, die Fertigung und Montage oder die Qualitaetssicherung einbeziehen.

Der Weg zum neutralen Produktdatenaustausch

Seit Beginn der 80er Jahre wird versucht, die Datenkommunikationsprobleme beim CAD sowohl innerhalb des Unternehmens als auch zu externen Partnern (Zulieferer) abzubauen. Der eingeschlagene Weg dazu hiess standardisierte, neutral austauschbare Produktbeschreibungen, kurz Standard-Schnittstellen, die den Datenaustausch wesentlich vereinfachen. Iges (Initial Graphics Exchange Specification) und VDAFS (Verband der Automobilindustrie - Flaechenschnittstelle) hatten schwerpunktmaessig das Ziel, die Uebertragung von Zeichnungs- und Geometriedaten (auch Freiformflaechen) zu ermoeglichen.

Seit Ende der achtziger Jahre ist die Bedeutung des Produktdatenaustauschs in der Praxis gewachsen, unter anderem auch deshalb, weil er zu einem Schluessel der Integration geworden ist. Das Ziel internationaler Zusammenarbeit ist deshalb, einen Standard zu entwickeln, in dem alle im Lebenszyklus eines Produkts anfallenden Informationen darstellbar und uebertragbar sind.

Der unter dem Namen Step (Standard for the Exchange of Product Model Data) entwickelte Standard ist in ersten Teilumfaengen seit September vergangenen Jahres als IS (Internationaler Standard) veroeffentlicht. Anforderungen, die Step erfuellen soll, sind unter anderem:

- alle bisherigen Standards werden durch Step ersetzt,

- die produktbeschreibenden Daten muessen erfasst und verlustfrei uebertragen werden koennen,

- unter dem Gesichtspunkt der Datenarchivierung (fuer ein Auto ueber mindestens drei bis vier Jahrzehnte) muss der Standard flexibel fuer Erweiterungen sein,

- Hardware-Unabhaengigkeit und

- die Moeglichkeit, anwendungsspezifische Untermengen (Subsets) bilden zu koennen.

Step ist ein Standard mit einer enormen Definitionsbreite. Wolfgang Renz, bei Mercedes-Benz leitend fuer die CAD/CAM-Strategie zustaendig: "Deshalb haben wir im Rahmen des VDA eine anwendungsbezogene Untermenge, das sogenannte Anwendungsdatenmodell AP 214 (AP = Application Protocol) definiert, das gezielt die Entwicklungsprozessketten im Fahrzeugbau unterstuetzt." Die deutschen Automobilbauer haben es laut Renz geschafft, die komplette weltweite Automobilindustrie in das Projekt einzubeziehen, insbesondere die grossen japanischen Konzerne (Toyota, Nissan), die drei amerikanischen Branchengroessen (General Motors, Ford, Chrysler) sowie Renault und Peugeot/Citroen in Frankreich. Auch die jeweiligen Dachverbaende sind involviert.

AP 214 wird somit zu einem echten internationalen Standard, auch deshalb, weil die Definition mittlerweile als offizielles Projekt der ISO (International Standards Organization) laeuft. Eine besondere Bedeutung erhaelt die weltweite Normierung auch unter dem Aspekt des Global Sourcing zum Aufbau eines internationalen Entwicklungs- und Produktionsverbunds. Der deutsche Leiter des ISO-Projekts AP 214, Juergen Mohrmann vom Debis Systemhaus in Leinfelden, rechnet damit, dass AP 214 bereits Ende 1996 auch als IS-Norm vorliegt.

Ein Subset fuer ganze Prozessketten

Als anwendungsbezogenes Step-Subset beschreibt AP 214 die Produktdaten sowohl von Teilen als auch von ganzen Baugruppen eines Autos. Das Modell umfasst die Prozessketten fuer Karosserie, Aggregate, Fahrgestelle sowie Innenausstattung und beschreibt zudem die Ablaeufe Styling, Konstruktion, Produktionsvorbereitung, Betriebsmittel- und Methodenentwicklung, Betriebsmittelherstellung und Qualitaetskontrolle.

AP 214 deckt nach Mohrmann im wesentlichen den Bereich ab, fuer den Step definiert ist. Das Protokoll wird in sogenannte Conformance Classes gegliedert wie Produktstrukturdaten, Geometriedaten, FEA (Finite-Elemente-Analyse), auf deren Basis dann Teilimplementierungen stattfinden, die voll kompatibel untereinander kommunizieren koennen.

Fuer Erwin Nill, bei Mercedes fuer die Prostep-Aktivitaeten zustaendig, sind einige der Kernelemente des AP 214: die eindeutige Adressierung der auszutauschenden Teile (darunter auch die Versionsbezeichnung), die Fortfuehrung der Geometrieabbildung von Draht-, Kurven- und Freiformflaechenmodellen (wie sie bereits im VDAFS vorhanden waren) und die durch Step neu gewonnene Faehigkeit, die verschiedensten Arten von Solids zu uebertragen.

Eine weitere wichtige Funktion von AP 214 sei die Uebertragung von Produktstrukturdaten. Der Zulieferer wird auch bei Mercedes-Benz immer mehr zum Entwicklungspartner, der nicht nur Einzelteile beibringt, sondern zunehmend komplette Komponenten oder Baugruppen entwirft und fertigt. Im AP 214 musste deshalb eine Loesung fuer die Zusammenbaustrukturen samt organisatorischen Daten gefunden werden.

Besonders der Zulieferer profitiert nach Ansicht des CAD/ CAM- Managements bei Mercedes in entscheidendem Masse von einer Festlegung auf den Step-Standard. Denn er werde kuenftig einfach ueber Step mit den verschiedensten Autobauern Daten austauschen koennen, ohne sich aufwendig auf deren CAD-Strukturen einstellen zu muessen.

Standards statt Diktat fuer CAD-Systeme

Fuer den Autobauer andererseits sei es auch in Zukunft nicht moeglich, die gesamte Markt- und Kooperationsvielfalt zu erschliessen und dabei allen CAD-Partnern das System vorzuschreiben. Renz: "Diesen Weg hatte Mercedes nie verfolgt. Standards sind die bessere Loesung, weil sie breiter angelegt ist und mehr Marktsegmente erschliesst."

Nicht das Diktat, sondern der Dialog bestimme das Verhaeltnis von Mercedes zu den Zulieferern. Ein Beleg dafuer ist die Ende August vergangenen Jahres erstmals abgehaltene Konferenz in der Schwabenlandhalle Fellbach, auf der ueber 500 Zulieferer zusammen mit Mercedes-Fachleuten ueber die zukuenftige Gestaltung der CAD/CAM-Strategie diskutierten.

Die Aufgabe der dabei initiierten Workshops ist es zum Beispiel, einen Leitfaden in bezug auf Struktur, Inhalt, Qualitaet und Archivierung von CAD-Datenmodellen zu erstellen, denn: "auch gute Schnittstellen funktionieren in der Praxis nur dann, wenn die organisatorischen Begleitmassnahmen stimmen", so Renz. Zu diesen gehoert die Ueberpruefung der Qualitaet von Datensaetzen am Entstehungsort, da dort Fehler noch mit relativ geringem Aufwand beseitigt werden koennen. Ferner ist festzulegen, wieviel Daten ueberhaupt in welchem Zeitraum uebermittelt werden duerfen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass heute noch viele systemspezifische Datenformate zu uebertragen sind. In solchen Faellen muessen Vereinbarungen ueber die interne Modellstruktur der CAD-Systeme getroffen werden.

Eine Reihe der jetzt bei der Datenuebertragung auftretenden Probleme sollte mit Step abgestellt oder zumindest gemildert werden. Die leistungsfaehigere Schnittstelle ist der eine Weg zur besseren Kommunikation. Ein zweiter Ansatz muss laut Renz sein, die CAD-Systeme der naechsten Generation auf Basis einer weitgehend standardisierten Architektur zu erstellen, so dass sich Daten zwischen ihnen leichter austauschen lassen.

Einige CAD-Anbieter haben diese Forderung in ihre Ueberlegungen fuer neue Programmgenerationen bereits einbezogen und machen die Step- Beschreibung der Geometrie zum internen Bestandteil ihres Systems.

Das erstmals mit Step erprobte Verfahren, parallel zum Standardisierungsprozess erste Produkte zu entwickeln, hat dazu gefuehrt, dass bereits jetzt Prozessoren zur Konvertierung vorliegen. So hat Debis im September vergangenen Jahres Step- Prozessoren fuer "Catia" vorgestellt. Catia ist eine der beiden von Mercedes eingesetzten CAD-Plattformen. Die zweite ist das im Haus selbstentwickelte Syrko-System.

Schnittstelle fuer Karosserie und Aggregate

Syrko wurde speziell zur Verarbeitung von Freiformflaechen konzipiert, waehrend Catia eher im Aggregatebereich verwendet wird. Entsprechend dual sind die Abteilungen aufgebaut - hier die Konstruktion von Freiformflaechen fuer die Karosserie, dort die von Motoren und Fahrwerken. Die beiden Welten treffen im Bereich Fahrzeugintegration zusammen, wo dann auch noch eine Reihe von externen Partnern mit ihren Produkten dazustossen. Gerade an dieser Stelle ist die hohe Kunst der Integration ueber eine deutlich verbesserte CAD/CAM-Strategie gefordert.

Catia und Syrko sind zur Zeit ueber eine Direkt-Schnittstelle verbunden. Da von Mercedes auch fuer Syrko Step-konforme Pre- und Postprozessoren entwickelt wurden, geht selbst die innerbetriebliche Kommunikation in Zukunft ueber das Step-Format.

Thomas Haase, zustaendig fuer die Entwicklung des Syrko-Step- Prozessors: "Wir werden im Laufe der Zeit die gesamte Produktdaten-Kommunikation sowohl intern als auch extern ueber das Step-Format laufen lassen. Je eher wir diesen Punkt erreichen, desto besser." Die Step-Ideen wuerden deshalb im Unternehmen auch als Leitlinie beim Redesign der alten Grossrechnersysteme fuer das Stuecklistenwesen und fuer die Geometriedatenhaltung dienen.

Es gibt laut Haase im Geometriebereich keinen CAD-Anbieter, der sich nicht auf Step verpflichtet haette. Weitere AP 214 entsprechende Prozessoren wuerden in absehbarer Zeit verfuegbar sein. So rechnet Haase bis Ende 1995 im Bereich Produktstrukturdaten mit dem ersten Prototypen, in dem auch einige Vorgaben zum Thema Stueckliste umgesetzt sind. Ebenso wird auf dem Gebiet der Engineering-Datenbanken eine Angleichung der Datenstrukturen an das AP 214 angestrebt, um auch hier kompatible Prozessoren schreiben zu koennen.

*Eduard Ruesing ist freier Fachjournalist in Karlsruhe.