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04.12.1987

Indirekte Konstruktionsarbeiten meist nicht berücksichtigt, deshalb: CAD-Systeme mit Ingenieursdatenbanken koppeln

Ein relativ hoher Prozentsatz der Tätigkeit im CAD-Bereich entfällt auf indirekte Konstruktionsarbeiten. Hierzu zählen betspielsweise Zeichnungsorganisation, Stücklisten-Management und allgemeine Suchprozesse. Systeme, die nach dem Beschleunigungsfaktor ausgewählt werden, berücksichtigen diese Aktivitäten indes nicht. Besser geeignet sind an CAD-Systeme gekoppelte Ingenieurdatenbanken.

Der Einsatz von CAD-Systemen und Datenbanken ist heute auf PCs, Workstations und Großrechnern möglich. Die wenigsten CAD-Anwendungen gehen jedoch über eine reine Zeichnungserstellung (zum Beispiel Änderungs- oder Variantenkonstruktion) hinaus. Unternehmen, die bereits seit mehreren Jahren mit CAD-Systemen arbeiten, erkennen zunehmend die Notwendigkeit einer auf ihre Belange zugeschnittenen Lösung für die Verwaltung von Konstruktions- und Entwicklungsdaten (Zeichnungsarchivierung, Normteilund Stücklisteninformationen).

Untersuchungen im Konstruktionsbereich ergaben einen interessanten Aspekt: Die direkten Konstruktionstätigkeiten (Geometrie-Erzeugung: Entwerfen, Detaillieren, Änderungs-, Variantenkonstruktion) umfassen zirka 55 Prozent der Aktivitäten. Die verbleibenden 45 Prozent setzen sich aus inxdirekten Konstruktionsarbeiten zusammen, wie insbesondere die Zeichnungsorganisation, das Stücklistenmanagement

(Stücklistengenerierung) und allgemeine Suchprozesse.

Üblicherweise wird bei der Entscheidung für CAD-Systeme der Beschleunigungsfaktor des jeweiligen Systems anhand von repräsentativen Zeichnungen gegenüber der konventionellen Zeichnungserstellung errechnet. Liegt dieser Faktor bei zirka 3 bis 3,5, so kann man von einem wirtschaftlichen Einsatz des CAD-Systems ausgehen. Diese Überlegung berücksichtigt aber die indirekten Konstruktionstätigkeiten in keiner Weise. Ingenieurdatenbanken, die an CAD-Systeme gekoppelt sind, unterstützen gerade diese indirekten Konstruktionstätigkeiten .

In der ersten Einführungsphase von DV-Systemen in der Konstruktion wurden häufig Einzellösungen installiert. Mit der fortschreitenden Anwendung wurde jedoch erkannt, daß Einzellösungen, die keine Möglichkeiten zu einem späteren Ausbau besitzen, nicht sinnvoll sind.

Für ein integriertes Konzept eignet sich ausschließlich eine relationale Datenbank. Einzellösungen basieren häufig auf File-Management-Systemen zur Zeichnungsverwaltung oder Klassifizierung. Später hinzukommende Anwendungen wie zum Beispiel Stücklistengenerierung oder Normteilbibliotheken müssen dann an diese File-Verwaltungs-Systeme als weitere Stand-alone-Anwendungspakete gekoppelt werden.

Beim weiteren Ausbau der technischen DV zeigen sich dann die begrenzten Ausbaumöglichkeiten, die unterschiedlichen Datenstrukturen, die unterschiedlichen Zugriffsmöglichkeiten und die mangelnde Integrationsfähigkeit beim Datenaustausch zu PPS- oder CAM-Systemen. Integrierte Konzepte berücksichtigen bereits von Anfang an den Einsatz einer relationalen Datenbank. Damit können stufenweise oder in einem Schritt folgende Funktionen abgedeckt werden:

- Zeichnungsarchivierung

- Klassifizierungssysteme

- Normteilverwaltung

- Teilestamm- und Stücklistenverwaltung

- Projektverwaltung

Die auf dem Markt erfolgreichen CAD-Systeme zeichnen sich durch menüorientiertes, interaktives Arbeiten aus. Dieses Benutzerinterface sollte sich in der Anwendung der CAD-Datenbank ebenfalls fortsetzen. Damit wird in der Ingenieurdatenbank eine hohe Interaktivität verlangt, die einerseits durch menüorientiertes Arbeiten und andererseits über Abfragesprachen unterstützt wird.

Wenig Erfolg versprechen Konzepte, die CAD-System und Ingenieurdatenbank als getrennte Anwendungsund Software-Systeme ansehen. Nur eine vollständige Integration der

Ingenieurdatenbank in das CAD-System erlaubt eine Akzeptanz in der Konstruktion. Diese vollständige Integration wird zum Beispiel dadurch unterstützt, daß Datenbankfunktionen vom CAD-System aus angewählt werden können.

Neben der vollständigen Integration von Ingenieurdatenbank und CAD-System ist die geringe Übergangszeit vom CAD-System zur Ingenieurdatenbank ein wesentlicher Aspekt bei der Beurteilung der Gesamtlösung. Geringe Übergangszeiten unterstützen das tägliche Arbeiten in der Konstruktion, da alle Informationsprozesse von der Geometrie ausgehen oder zur Geometrie führen sollen.

Geringe Zugriffszeiten auf einzelne Datensätze (Zeichnungen, Stücklisten) unterstützen den täglichen Suchprozeß. Eine weitere Forderung ist, daß zwischen CAD-System und Ingenieurdatenbank Daten (zum Beispiel Zeichnungskopf- oder Stücklisteninformationen) austauschbar sein müssen (automatischer Prozeß). So werden Zugriffszeiten von drei bis vier Sekunden auf einen einzelnen Datensatz bei zirka 20 000 Datensätzen als gering angesehen.

Diese Forderungen lassen sich heute primär nur für relationale Datenbanken, die auf die Belange von Entwicklung und Konstruktion vorkonfiguriert sind, erfüllen.

Besonders im Maschinen- und Anlagenbau der mittelständischen Industrie werden heute in erster Linie CAD-Systeme auf Workstation-Basis eingesetzt. Die einzelnen Workstations sind über lokale Netzwerke verbunden. Bei derartigen Systemkonfigurationen verfügen die einzelnen Wgrkstations normalerweise über lokale Plattensysteme. Zusätzlich werden auf einer zentralen Platte der gesamte Zeichnungsvorrat, die CAD-relevanten Teilestammund Stücklisteninformationen sowie die zentral verfügbaren Werksnormteile beziehungsweise Normteilbibliotheken abgelegt. Diese zentrale Platte wird über einen Fileserver bedient.

Auf der zentralen Platte befinden sich alle von den einzelnen Konstruktionsarbeitsplätzen freigegebenen Daten (Zeichnungen, Stücklisten). Hier liegt zusätzlich auch die Datenbasis der Ingenieurdatenbank mit allen Suchschlüsseln und Zugriffsbäumen. Von dort werden alle Informationen, die für den PPS-Rechner relevant sind, vom Fileserver gesteuert übertragen.

Einmal angelegte Zeichnungen müssen im Sinne der Wiederverwendung beziehungsweise Ähnlichkeitssuche aufgefunden werden. Geht man davon aus, daß mit dem Einsatz des CAD-Systems auf einer zentralen Platte im Konstruktions- beziehungsweise Entwicklungsbereich mehrere Benutzer zugreifen, wird das Abspeichern und Wiederfinden von Zeichnungen immer bedeutungsvoller. Von verschiedenen Benutzern werden unterschiedliche Begriffe bei der Benennung von Zeichnungen (Zeichnungskopf) verwendet. Abkürzungen und Klartextbezeichnungen sind nur in begrenztem Umfang standardisierbar .

Klassifizierungssystem unterstützt Normteilsache

Beim Wiederauffinden von Zeichnungen ist die Fragmentsuche unabdingbar. Zusätzlich muß über eines oder mehrere Schlüsselmerkmale des Zeichnungskopfes (etwa IdentNummer, Zeichnungsnummer, Benennung der Zeichnung) gesucht werden; ergänzend kommen Klassifizierungsschlüssel hinzu. Damit wird die Ähnlichkeitssuche und das Wiederauffinden bereits erstellter Einzelteil- oder Baugruppenzeichnungen unterstützt. Klassifizierungssysteme können sich sowohl aus hierarchisch aufgebauten Klassifizierungsschlüsseln als auch kombiniert mit Sachmerkmalsleistungssystemen zusammensetzen. Die Klassifizierungssystematik unterstützt die Zeichnungsarchivierung und die Suche nach Normteilen beziehungsweise Werksnormteilen.

Die Verwendung von Normteilbibliotheken (zum Beispiel DIN) ist beim Einsatz von CAD-Systemen heute als Standard anzusehen. Um jedoch einen hohen Nutzen erreichen zu können, sind geringe Zugriffszeiten auf die ausgewählten Normteile und eine komfortable Benutzeroberfläche notwendig. Beide Forderungen werden von Ingenieurdatenbanken erfüllt; sie erlauben den Zugriff auf Normteile über eine Abfragesprache oder über die direkt im Menü verankerten Merkmalsfelder.

Für viele Unternehmen des Maschinen-, Anlagen- und Formenbaus ist die Erstellung von einstufigen Konstruktions- beziehungsweise Baukastenstücklisten sehr eng an die Tätigkeit des Konstrukteurs gekoppelt. Von der Konstruktionsstückliste ausgehend kann vom PPSSystem die Erstellung von Fertigungs- oder Strukturstücklisten erfolgen. Zusätzlich können Auswertungen (Teileverwendungsnachweis, Mengenübersichtsstücklisten) entweder in Konstruktion und Entwicklung oder im kommerziellen Bereich erfolgen. Eine Hauptforderung an leistungsfähige CAD-Systeme ist die Unterstützung der interaktiven Stücklistengenerierung .

Logischer Ausgangspunkt der Stücklistengenerierung sind die Geometrie-Elemente, die mit dem CAD-System erstellt wurden. Von den Geometrie-Elementen ausgehend werden Zeichnungspositionsnummern vergeben, die mit dem Geometrie-Element (Gruppen, Parts) verbunden sind. Die Zeichnungspositionen können interaktiv mit einer vorgewählten Schrittweite vergeben und auf ihre Konsistenz überprüft werden. Sie erscheinen in der späteren Konstruktionsstückliste als Stücklistenpositionen. Somit besteht eine enge Verknüpfung von der Geometrie über die Zeichnungsposition bis zur Stücklistenposition.

Wird dieses Konzept durchgängig verwendet, ist die Sicherheit gegeben, daß die CAD-seitig generierte Geometrie immer mit der jeweiligen Stückliste korrespondiert. Selbstverständlich können bei Variantenfertigern mehrere Stücklisten auf eine Zeichnung verweisen. Werden innerhalb der Konstruktion Normteile verwendet, wird die zu dem jeweiligen Geometrie-Element gehörende Stücklistenposition automatisch vollständig übernommen.

Um eine komfortable Stücklistengenerierung zu ermöglichen, muß zusätzlich auf den Teilestamm zugegriffen werden. Dies geschieht im Normalfall über Fenster-Technik. Der Konstrukteur kann über die CAD-seitig verfügbaren Teilestamminformationen die einzelnen für ihn wichtigen Teilestämme in Ausschnitten oder als Ganzes beauskunften und somit die halbautomatisch generierten Stücklisten ergänzen oder mit neuen Positionen aus dem Teilestamm versehen.

Ist die Stückliste freigegeben, kann der Datentransfer zum PPS-System erfolgen. Transferiert wird ausschließlich die Konstruktionsstückliste. Die weitere Bearbeitung der Stückliste (Fertigungsstückliste, Strukturstückliste) erfolgt im PPS-System. Hier ist auch die weitere verantwortliche Verwaltung der Teilestamminformationen und Stücklisteninformationen sichergestellt.

Voraussetzung für dieses Konzept ist, daß Änderungen im Teilestamm und in der Stückliste mindestens einmal täglich abgeglichen werden. Dieser Datentransfer ist auf Basis eines Filetransfers oder einer Terminalemulation möglich.

Unerläßlich ist eine exakte Planung der Einführungsschritte. Als Zeitraum von der ersten Phase (Installation des CAD-Systems) bis zur vollständigen Integration der Ingenieurdatenbank mit den oben dargestellten Anwendungen sind zirka zehn bis zwölf Monate erforderlich.