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31.10.1986 - 

CIM

Schwerpunkt auf Innovation und Variantenvielfalt

Die ersten Fabriken der Zukunft sind bereits gebaut. CIM (Computer Integrated Manufacturing) heißt die Zauberformel, mit der die flexible Automation in die Fabrikhallen gebracht werden soll. Doch schon die Frage, welche Voraussetzungen die CIM-Realisierung in den Betrieben erforderlich macht und welche Konsequenzen unausweichlich sind, verbreitet bei den potentiellen Anwendern derzeit noch weitaus mehr Angst als Zuversicht.

Es war das Anliegen früherer Phasen der industriellen Entwicklung, die Muskelkraft durch Kraftmaschinen zu ersetzen, um so leichter eine größere Anzahl von Produkten zu fertigen. Heute ist das Ziel die Optimierung des Fertigungsprozesses selbst. Es gilt, den Wirkungsgrad und die Reaktionsfähigkeit des Unternehmens in seiner Gesamtheit zu verbessern.

Um im verschärften Wettbewerb auf dem Weltmarkt bestehen zu können, sind Kreativität durch innovative Produkt- und Dienstleistungsideen, Qualität in bezug auf Funktionstüchtigkeit, Benutzerfreundlichkeit, Standzeit und Flexibilität im Eingehen auf spezielle Kundenwünsche an Produkte, Liefertermine und Service gefragt.

Mit der überall zu beobachtenden Verschiebung von Verkäufer- zu Käufermärkten gilt es, das Schwergewicht auf Produktinnovation und Variantenvielfalt zu verschieben: Aus der Großserie wird - überspitzt ausgedrückt - die Ein-Serie.

CIM soll bei der Lösung dieser Anforderungen die entscheidende Rolle spielen. Entsprechend hoch sind die diesbezüglichen Erwartungen der Industrie an die Potenz der Computerintegration. Hinter dem Kürzel CIM verbergen sich somit die Leitlinien einer industriellen Entwicklung, die wesentlich die oftzitierte dritte industrielle Revolution mitbestimmen wird, die eigentlich eine Evolution ist. Die Betonung bei CIM liegt auf dem "I", das heißt auf der Integration von Informations-, Material- und Mittelflüssen.

CIM ist die Zielsetzung für eine Fertigung, in der Produkte mit Hilfe der EDV nach Marktbedürfnissen spezifiziert, mittels Computer Aided Engineering (CAE) entwickelt, in digitale Fertigungsinstruktionen umgesetzt und mit datengesteuerten Maschinen und Anlagen hergestellt werden. Die Materialflüsse werden hierbei dem aktuellen Einsatz der flexiblen Produktionseinrichtungen angepaßt. Den wirtschaftlichen Rahmen liefern Konzepte wie "Just-in-time", "Zero Inventory" oder "Continuous Flow Manufacturing". Planerstellung und Ausführung werden über Regelkreise gesteuert und bei Bedarf korrigiert.

In den USA und in Europa werden die. Ziele und Anwendungsbereiche der flexiblen Automation unter verschiedenen Blickwinkeln gesehen. Die Situation der europäischen Industrie ist vor allem durch hohe Personalkosten, geringe personelle Flexibilität, Umweltauflagen sowie kleine nationale Märkte mit unterschiedlichen Normen und Bestimmungen gekennzeichnet. Gleichzeitig ist die Industrie auf Export angewiesen, der oft 50 Prozent des Umsatzes eines Unternehmens ausmacht. Sie muß sich sowohl auf den heimischen Märkten bewähren, als auch auf den internationalen Märkten einem weltweiten Wettbewerb stellen.

Während man in den Vereinigten Staaten mehr die Flexibilität bei der Massengüterproduktion im Auge hat, sucht Europa, speziell die mittelstandsorientierte Bundesrepublik, die flexible Automation kleiner Losgrößen.

Entworfen für die flexible Fertigung

Bei der Massenproduktion garantieren nur bestimmte Kriterien wie Modellbeständigkeit, Wettbewerbs- und damit Überlebensfähigkeit auf den hartumkämpften Weltmarkt. Die Produkte müssen speziell für die flexible automatische Herstellung entworfen sein. Diese gegenseitige Abhängigkeit vom Produkt und Prozeß wird gerade am Beispiel des IBM-Werkes in Lexington, Kentucky, deutlich. Hier werden Schreibmaschinen, Drucker und die Tastaturen hergestellt.

Jede Schreibmaschine hat eine Tastatur und ein Druckwerk. So besteht die gesamte Serie letztlich aus den Modulen Druckwerk, Eingabetastatur und Gehäusen. Sie werden als Einzelmodule gefertigt und nach Marktanforderung zu Schreibmaschinen mit unterschiedlichen nationalen Tastaturen oder Druckern zusammengebaut. Die Summe der Einzelteile ist im Vergleich zur mechanischen Produktion stark reduziert. Waren früher 2600 Teile notwendig um eine solche Maschine zu montieren, so besteht diese heute nur noch aus 800 Teilen.

Der Internationale Büromaschinen-Gigant hat sich Lexington etwas kosten lassen. Für die neue Fertigung wurden 350 Millionen Dollar Investitionsmittel bereitgestellt. Bislang sind 150 Roboter installiert; weitere 100 sollen folgen. Über 200 Zellenrechner sind zur Kontrolle und Steuerung der Montageeinheiten notwendig; dazu kommen drei Großrechner und 70 Personal Computer.

Die Entscheidung für dieses gewaltige Rationalisierungsvorhaben fiel erst 1982. Damals, so Entwicklungsingenieur Richard Linton, habe man vor der Wahl gestanden, entweder in Lexington radikal zu automatisieren oder Schreibmaschinen künftig aus Fernost zu beziehen. Eine selbst für den Multi IBM nicht ungefährliche Entwicklung. "Kunden, die intelligente Schreibmaschinen kaufen, legen sich erfahrungsgemäß später auch Personal Computer zu", gibt Direktor Jack Daut zu bedenken.

CIM für "made in Germany"

Deutsche Handwerkskunst und die bekannte Wertarbeit deutscher Facharbeiter werden künftig nicht mehr gebraucht", verkündete herausfordernd David Grossman vom IBM-Research Center in York Town Hights bei New York. "Flexible Systeme und intelligente Steuerungen werden diese ersetzen." Eine Meinung, die nicht ungeteilten Beifall findet. Im Gegenteil. Dr. John Wargin vom IBM-Konkurrent Hewlett-Packard versucht sogar im Rahmen der Qualitätssicherung deutschen Maschinenbauern CIM als künftiges Werkzeug "made in Germany" schmackhaft zu machen.

Während in den USA die Leitlinien der neuen industriellen Fertigung schon seit mehreren Jahren in Diskussion und Erprobung sind, beginnen deutsche Produzenten und ihre Zulieferer erst heute, sich zaghaft für diese Ideen zu erwärmen. CIM-Produktions-Philosophien wie "Just-in-time" und "Zero Inventory" dringen noch kaum in deutsche Manager-Etagen ein.

Wahrscheinlich hängt das mit unserer Mentalität zusammen. Der deutsche Geist liebt es, mit mathematisch reinen Formeln, mit Perspektiven, "für immer" zu operieren. Philosophien mit so jungenhaften Ausdrücken wie "Just-in-time" oder "Null-Lager" sind uns suspekt. Die Abkürzung JIT klingt sogar eher nach "igitt" als nach einem wirtschaftlichen Leitgedanken.

Dabei sind diese Ideen durchaus einleuchtend, von einer beklemmenden Einfachheit. Werner Dostal, Wissenschaftler am Nürnberger Institut für Arbeitsmarkt und Berufsforschung, ist überzeugt, daß wir heute am "Beginn der flexiblen Automatisierung auch in der Einzelstück- und Kleinserienfertigung stehen." Der Produktionskostenvorteil des Großunternehmens gegenüber dem kleineren Wettbewerber verschwindet und es eröffnen sich damit dem Klein- und Mittelbetrieb neue Marktchancen.

Mit traditionellen Rationalisierungsansätzen tayloristischer Prägung ist das jedoch nicht zu schaffen, denn die geforderte Produktvielfalt verträgt weder die starre Fließbandfertigung noch die größtmögliche Arbeitsteilung in Entwicklung und Verwaltung. Umgekehrt scheitert die Rückkehr zur reinen Werkstattfertigung, als herkömmlicher Lösungsweg für die "Losgröße 1", an den Kosten. Der Ausweg aus dem Dilemma ist die flexible Fertigungsautomation, bei der dieselben Maschinen durch Rechnersteuerung unterschiedliche Produkte herstellen können. Dies jedoch setzt den rationellen Umgang mit einem Produktionsfaktor voraus, dem bislang nur wenig Beachtung geschenkt wurde: der Information.

Just-in-time-Produktion, "daß das richtige Teil zum richtigen Zeitpunkt und am richtigen Ort" gefertigt wird, ist weithin auf hochautomatisierte, flexible Fertigungssysteme und auf den beständigen Austausch elektronisch gespeicherter Daten angewiesen. Somit, so scheint es, ist CIM vor allem noch ein Problem für die EDV- und Elektronik-Hersteller. Schmerzlich bewußt geworden ist allen CIM-Interessenten mittlerweile auch die sogenannte Schnittstellenproblematik.

Die bereits installierten EDV-Anlagen in den Unternehmen können sich oft nicht untereinander verständigen. Denn für den Konstruktions- und Entwicklungsbereich wurden spezielle CAD-Systeme geliefert, für die Fabrikhallen CNC-Steuerung und für die Verwaltung Produktionsplanungs- und -Steuerungssysteme (PPS) - alles säuberlich getrennt und fast ohne Möglichkeit zum Brückenschlag untereinander. Das rief auch General Motors mit seinem MAP-Selbsthilfeprogramm auf den Plan.

Komplette CIM-Pakete wahrscheinlich nie

In der Praxis wird es aber trotz MAP noch etwas dauern, bis der ungehinderte "Datendurchmarsch" in den Betrieben Realität ist. Einen Grund dafür nennt ziemlich offen Klaus Schuy, Leiter des CIM-Kundencenters der IBM in München: "Komplette Anwendungspakete für das gesamte Unternehmen, entwickelt auf der Basis einer CIM-Architektur, stehen zur Zeit und auf absehbare Zeit nicht zur Verfügung. Wahrscheinlich wird es sie nie geben. "Denn", so bestätigt John Wargin von Hewlett-Packard, "CIM ist kein Produkt, CIM ist ein Konzept."

Die Voraussetzung für die Realisierung der CIM-Idee ist eine Veränderung der Unternehmen in nahezu allen Bereichen: in der Organisations- und Führungsstruktur ebenso wie in der Mitarbeiterzusammensetzung, im Maschinenpark ebenso wie in der bereits installierten EDV. Notwendig ist darüber hinaus eine Neuordnung des Verhältnisses zwischen Unternehmen und ihren Zulieferanten mit einer unüberschaubaren Reihe von logistischen, rechtlichen und selbst gesellschaftspolitischen Problemen.

Geht man konsequent diesen Weg, bleiben auch die Erfolge nicht aus. So hält die Ditzinger Werkzeugmaschinenfirma Trumpf seit Jahren mit fortschrittlichster Technologie einen Spitzenplatz in ihrer Branche. Die bei Trumpf installierte rechnergestützte Blechteilefertigung gilt für den renommierten schwäbischen Werkzeugmaschinenhersteller sowohl als CIM-Pilotprojekt für die computerintegrierte Bearbeitung auch kubischer und rotationssymmetrischer Werkstücke als auch als Demonstrationsobjekt für potentielle Kunden.

Der geschäftsführende Gesellschafter Berthold Leibinger neigt:, wenn er über seine Firma spricht, zum Tiefstapeln: ,.Wir bauen Maschinen, die Löcher in Bleche machen." Die Erklärung des 54jährigen Schwaben ist einfach und treffend. Es ist aber keinem klar, daß von überaus erfolgreicher Spitzentechnologie die Rede ist.

In seinem Segment, den numerisch gesteuerten Blechbearbeitungsmaschinen für die Kleinserienfertigung, zählt Trumpf seit Jahren zur internationalen Spitzengruppe und erreichte sogar vor einiger Zeit rund zehn Prozent Marktanteil im hart umkämpften japanischen Markt.

Trotz kleiner Serien schnell zu ändern

Blechverarbeitung ist die Leidenschaft der Ditzinger. Und Blech ist ein Werkstoff, der wegen seiner leichten Bearbeitbarkeit durch Schneiden, Stanzen und Biegen gerade im anbrechenden Zeitalter der flexiblen Fertigung und Automation eine Renaissance erlebt. Für hochwertige Rechner, Drucker, Plotter und Meßgeräte werden die verschiedensten Gehäuse gebraucht. In kleinen Serien, schnell änderbar, heute so, morgen so.

Vereinigt sich schwäbischer Fleiß und Experimentierfreudigkeit mit der langjährigen Erfahrung in der Blechverarbeitung, dann stehen die Chancen gut. Fehlt nur noch das Computer-Know-how. Das war nicht schwer zu finden, ist man doch im Stuttgarter Raum von Nachbarn aus der Computerbranche umgeben. Die wiederum brauchen in ihren Fabriken Werkzeugmaschinen und "Blech-Know-how".

So taten sich ein Werkzeugmaschinen- und ein Computerbauer in einer Projektgemeinschaft zusammen und präsentierten der Fachwelt in der Fertigungstechnik eine erstaunliche CIM-Lösung: Der automatisierte 23-Stunden-Betrieb bei Hewlett-Packard in Böblingen. Mit Trumpf-Systemtechnik wurde ein gemeinsam mit HP konzipiertes, beispielhaft von einem Leitrechner gesteuertes Fertigungssystem für Blechteile realisiert, das sich sehen lassen kann.

Von der Materialversorgung bis zur Werkstückentsorgung einschließlich der gesamten Fertigung der Blechteile in kleinen Stückzahlen haben Anwender wie Hersteller miteinander eine Lösung realisiert. Die Integration aller notwendigen Informationen ermöglicht bei denkbar niedrigen Losgrößen mit minimalem Umrüstaufwand den automatisierten 23-Stunden-Betrieb. Damit profilierten sich Trumpf und Hewlett-Packard beim pragmatischen Einsatz der Mittel des Computer Integrated Manufacturing als Schrittmacher.

Als erstes konnte Hewlett-Packard mit der Installation des Blechregallagers, mit Regalbediengerät und einem schienengebundenen Flurförderzug sowie einem Blechbearbeitungszentrum "Trumatic 250 Rotation" einschließlich automatischer Be- und Entladeeinrichtung sowie Roboter-Werkzeugwechselsystem mit zwei Werkzeugtürmen in Böblingen rechnergesteuerte Blechteilefertigung realisieren.

Beim Blechspezialisten Trumpf kehrt dafür im Gegenzug mit Computern, Terminals und Datenleitungen anstatt geschriebenen Werkstattauftragen die papierlose NC-Fertigung ein. Die rechnergestützte Blechteilefertigung bei der Trumpf GmbH in Ditzingen arbeitet mit zwei

hochautomatisierten Blechbearbeitungszentren mit DNC-Anschluß zum Leitrechner sowie einer manuell bedienten CNC-Stanzmaschine mit Handeingabe-Programmierung; ein induktiv gesteuertes Flurförderzeug verbindet die einzelnen Maschinen und zum Teil auch die manuellen Arbeitsplätze.

Die Systemkonfiguration macht die Komplexität der bei Trumpf installierten rechnergestützten Blechteilefertigung deutlich: Während die beiden hochautomatisierten Blechbearbeitungszentren über DNC-Adapter unmittelbaren Anschluß an den Fertigungsleitrechner von HP haben, wird von den manuellen Arbeitsplätzen über zehn BDE-Terminals mit dem Fertigungs-Leitrechner kommuniziert.

Organisatorische Beratung und anwenderspezifische Software kauften die Schwaben bei der Hamburger SCS-Organisationsberatung und Informationstechnik GmbH ein. Durch das eingesetzte Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme "HP 3000" kann bei Trumpf die rechnergestützte Blechteilefertigung papierlos gefahren werden. Alle für den reibungslosen Ablauf des Systems relevanten Daten lassen sich über Bildschirme grafisch übersichtlich abrufen.

Auch bei einem bekannten deutschen Hersteller von Erntemaschinen, die in die ganze Welt exportiert werden, ist man auf CIM-Kurs. Die Chance für das Familienunternehmen Claas im westfälischen Harsewinkel kam 1984, als IBM den CIM-Markt entdeckte und die Industrietauglichkeit seiner Softwarepakete in einem einjährigen Probelauf bei einem Betrieb mit breiten Anwendungsspektrum testen lassen wollte.

Fertigungschef Beckers und DV-Leiter Horst E. Lingnau versprachen sich von dem Projekt eine Bestandsaufnahme der Lücken im betrieblichen DV-Netz und ein Grobkonzept für eine integrierte Computerunterstützung in allen Zweigwerken. Die Ist-Analyse eines sechs Monate tätigen 20-Mann-Teams offenbarte denn auch die Schwachstellen. Das installierte Betriebssystem DOS/VSE ließ ein Wachstum "in Richtung auf moderne, neue Software" (Lingnau) nur eingeschränkt zu.

Daraufhin richtete Claas Arbeitskreise ein, die den Bruch zwischen elektronischer und manueller Datenverarbeitung bei Bedarfsverwaltung, Materialwirtschaft, Fertigungssteuerung und CAD/CAM-Verfahren an konkreten Arbeitsverläufen nachverfolgten. Die Vorschläge der Arbeitskreise wurden im vergangenen September von der Geschäftsleitung freigegeben; sie legte dann den CIM-Fahrplan für die nächsten 42 Monate bis zum Jahre 1989 fest - dann wollen Beckers und Lingnau am Ziel sein.

Immaterielle Werte werden transparenter

Unverzichtbar sind auch bei CIM-Lösungen die Erfahrungen eines Mitarbeiters, schon lange als der größte immaterielle Vermögenswert eines Unternehmens bezeichnet, früher jedoch nur informell und in seiner direkten Umgebung verfügbar. Künftig werden in Form von ausgefeilten EDV-Anwendungen oder als Expertensysteme allgemein und transparent im Unternehmen verfügbar. In letzter Konsequenz bedeutet CIM eine größere Disziplin in der Vorgehensweise und eine Einbindung wissenschaftlich fundierter Grundlagen in den Arbeitsablauf des einzelnen Mitarbeiters.

Die Produktions-Philosophien "Just-in-time" und "Zero Inventory" sind roter Faden für Unternehmen, für Manager und Arbeiter. Hohe Identifikationen mit den erzeugten Produkten, daraus resultierend hohe Qualität und enger Kontakt zum Kunden sind gefordert. Versteht man unter "Just-in-time" und "Zero Inventory" Produktions-Philosophien, die, wie der amerikanische Unternehmensberater Henry B. Jordan sich ausdrückt, das Vermeiden jeglicher Form der Verschwendung von Material und Zeit zum Ziel haben, dann lassen sich auf dieser Grundlage Umweltschutz und Wirtschaft auf einen gemeinsamen Weg bringen.

*Rudi Kulzer ist freier Fachjournalist in München.