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25.01.1985

Fortschrittliche Erzeugnisse durch integrierte Produktion:Überleben im Weltmarkt ohne CAM schwierig

Die Einführung der Elektronik in die industrielle Anwendung hat in den vergangenen drei Jahrzehnten eine stürmische Entwicklung sowohl in kontinuierlichen als auch diskreten Prosessen gebracht. Besonders interessant ist zur Zeit die Entwicklung auf dem Gebiet der Stückfertigung - vom Einzelteil, wie einer Getriebewelle, bis zum fertigen Einzelstück, zum Beispiel einem Automobil.

Jetzt müssen sich aber alle darüber im klaren sein, daß allein die Automatisierung der eigentlichen Fertigungsmittel - der Werkzeugmaschine, der Montagevorrichtung, der Lackierkabine - nicht ausreicht, um auf dem Weltmarkt konkurrenzfähig zu bleiben.

Von der betriebswirtschaftlichen Seite her ist zu erkennen, daß die diskreten Personalkosten einen immer kleineren Anteil an den Produktionskosten haben. Kosten für die Investitionen der Fertigungsmittel und Kapitalkosten für Material, das sich im Fertigungsprozeß befindet, machen den Löwenanteil aus.

Aus diesem Grunde stellen sich heute überall in der Welt die Fragen, wie die Fertigungseinrichtungen besser genutzt und die Kundenwünsche mit möglichst geringem Materialeinsatz optimal erfüllt werden können.

Wie immer auch die Antwort ausfallen mag - Kanban Flexible Fertigungssysteme oder die vollautomatisierte VW-Fertigungsanlage "Halle 54" - sie beinhaltet als wesentliche Merkmale den Materialfluß und den Informationsfluß. Bei modernen Produktionsanlagen spielt die Integration der Datentechnik in den Gesamtprozeß vom Entwurf über Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Produktionsplanung bis zum automatischen Ablauf des Fertigungsprozesses eine überragende Rolle.

In den vergangenen fünf Jahren hat die Fertigungsleittechnik (CAM) zunehmend Eingang gefunden in die verschiedenen Branchen der Industrie. In dieser Zeit wurden auch Systeme entwickelt, die den Ingenieurarbeitsplatz wesentlich mit Rechnern unterstützt haben. Plätze zur Erstellung von NC-Programmen und zur Programmierung von Mikro- und Minicomputern oder von freiprogrammierbaren Steuerungen sind entstanden. Auch in Konstruktionsbüros haben CAD-Plätze mit Rechnerunterstützung Einzug gehalten. Diese CAD-Arbeitsplätze waren aber meist als Teilnehmerterminals an Großrechnern ausgebildet, um auf die Datenbasis dieser Rechner zugreifen zu können.

Integration spielt immer größere Rolle

Im Zuge der Weiterentwicklung der Minicomputer zu den Superminis entstanden aber auch eine Reihe autonomer CAD-Plätze. Diese Entwicklung wird weiter fortgesetzt durch die Einführung der Arbeitsplatzrechner (Workstations), die in ihren Eigenschaften immer mächtiger werden. Parallel dazu macht die Bildschirmtechnik schnelle Fortschritte, da auch diese Terminals durch entsprechende Speicher immer intelligenter werden.

Ganz entscheidend für den weiteren Fortschritt ist die Entwicklung der Kommunikationsfähigkeit der einzelnen Automatisierungsmittel. Aus autarken Einzelplätzen (dedicated systems) werden Arbeitsplatzrechner, die über Busse miteinander verkehren können. Damit ergibt sich die Möglichkeit, Systeme aufzubauen, die eine ganze Produktion überziehen und dabei auf die gleiche Datenbasis zurückgreifen können. Dabei muß sich die Datenbasis nicht auf ein Gerät lokal beschränken; sie kann auch über das Netz verteilt sein. Mit den Workstations wird die Intelligenz und die Information, die bisher im Großrechner zentralisiert war, an den Arbeitsplatz zurückgebracht.

Durch die günstigen Einstiegspreise von zum Beispiel CAD-Arbeitsplätzen auf Workstationbasis wird eine neue Schicht von Betrieben erfaßt - die CAD-Systeme sind nicht mehr nur den Großbetrieben vorbehalten.

Durch die direkte Kommunikationsfähigkeit der Einzelsysteme, zum Beispiel CAD-Konstruktion, NC-Programmierplatz, DNC-System oder die Flexible Fertigungszelle, ergibt sich eine Datenkonsistenz, die eine sehr viel schnellere und fehlerfreiere Vorbereitung der Information ermöglichen, die zur Erstellung' eines Teiles auf einer NC-Maschine notwendig ist.

Durch Einbindung der Qualitätskontrolle (CAQ) in das Informationsnetz ergibt sich quasi eine Rückführung aus der Fertigung in der Konstruktion. Die Qualitätsüberwachung gewinnt mit zunehmender Automatisierung an Bedeutung, da sie sofort Fehler erkennen muß, um den Ausschuß so klein wie möglich zu halten. Außerdem ist der Faktor Qualität für die Wettbewerbsfähigkeit im Markt wichtig.

Die Bedeutung der Qualitätssicherung und gleichzeitig die Vermeidung von teurer Nacharbeit zeigt sich auch in der Tendenz, die Qualitätsprüfung nicht nur beim fertigen Produkt sondern bereits bei den Teilaggregaten durchzufahren. Bei Werkzeugmaschinen wird der Meßvorgang zum Teil bereits in den Fertigungsablauf in der Maschine einbezogen. So entsteht auch in der Fertigungsebene eine immer enger werdende Verknüpfung von Materialbearbeitung und Information.

Wichtige Hilfsmittel in der Fertigung sind heute Systeme für Bildverarbeitung, Spracherkennung oder Identifikationssysteme. Gerade bei den Identifikationssystemen kann man den Fortschritt der Informationsverarbeitung in der Produktion deutlich machen. Am Anfang werden durch festeingestellte Nocken an den Abtaststellen bestimmte Steuerfunktionen ausgelöst. Durch den Einsatz von beschreibbaren Magnetplatten konnte diese Steuerinformation dem Transportmittel in geringen Grenzen variabel mitgegeben und das Transportmittel für verschiedene Aufgaben eingesetzt werden.

Bearbeitungs-Info wird mittransportiert

Durch Kennung des Werkstückes, zum Beispiel durch Bar-Code, wurde die Bindung an das Transportmittel aufgehoben; das Teil konnte an jeder beliebigen Stelle eindeutig identifiziert werden. Solche Einsätze gibt es aber meist in bereits "höher organisierten" Systemen. Im allgemeinen hat die Lesestation das erkannte "Objekt" an den überlagerten Rechner gemeldet, und von dort wurde die "Aktion" über die zugehörige Steuerung eingeleitet. Die Gesamtinformation über den Bearbeitungsablauf des "Objektes" war nur im Rechnerabgelegt. Diese Art der Informationsverarbeitung war typisch für die Fertigungsleittechnik der vergangenen Jahre.

Die Entwicklung hat heute dazu geführt, daß Siemens Datenträger auf integrierter Basis anbieten kann, die alle üblichen Bedingungen der Fertigungsumgebung erfüllen und die außer der Identifikation auch die gesamte Bearbeitungsinformation mit dem "Objekt" mittransportieren können.

Chance gegen Niedriglöhne existiert

Die "Mobilen Datenspeicher" lassen sich zu Beginn der Bearbeitung beschreiben und jede Bearbeitungsstation kann von dem Träger die für sie spezifische Information abfragen.

Wenn man den Kreis vervollständigt, dann können auch die Daten der Meß- und Prüfstationen der Qualitätssicherung auf den Datenträger aufgeschrieben werden. So erhält man am Ende des Fertigungsprozesses eine Lebensgeschichte für jedes einzelne Stück, das die Fertigung verläßt. Dies ist ein Beispiel dafür, daß die Informationsverarbeitung heute bis in die Bearbeitungsebene hineinreicht.

Eine ähnlich wichtige Rolle für eine wirtschaftliche Fertigung ist die Einführung der Diagnosesysteme, die helfen, den Fluß der automatisierten Fertigung aufrechtzuerhalten. Dort reicht das Spektrum von einfachen Fehleranzeigen über Fehlerdiagnose durch logische Verknüpfung bis hin zu Expertensystemen.

Alle diese Mittel zur Unterstützung der Informationsverarbeitung in der Produktion sind Werkzeuge für die Industrie. Mit ihnen ist sie in der Lage, auf die Bedürfnisse des Marktes flexibel zu reagieren, die Kunden schnell mit Produkten von hoher Qualität zu bedienen und gleichzeitig kostengünstig zu produzieren. Da der Kostenanteil der direkten Lohnkosten bei hochautomatisierten Anlagen pro Stück abnimmt und gleichzeitig durch bessere Ausnutzung der Investitionen und geringere Kapitalkosten für das umlaufende Material die Kosten insgesamt reduziert werden, ergibt sich eine gute Chance, auch gegen Niedriglohnländer für technische Güter auf dem Weltmarkt auf Dauer wettbewerbsfähig zu bleiben.

Edmund Doetsch ist Leiter des Geschäftsgebiets "Rechnersysteme Vertrieb" der Siemens AG in Erlangen