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30.09.1994

Verbundprojekt "CAD-Referenzmodell": US-Dominanz im CAD-Markt soll etwas entgegengestellt werden

Auf dem CAD-Markt spielt Deutschland keine nennenswerte Rolle mehr - die meisten Konstruktionsloesungen stammen aus den USA. Die Amerikaner schreiben indirekt die Arbeitsweise hiesiger Ingenieure vor. Kann eine deutsche Entwicklungsinitiative hier die Wende bringen? Mit Olaf Abeln sprach im Auftrag der CW Heidrun Haug, freie Journalistin in Tuebingen.

CW: Deutsche CAD-Anbieter muss man mit der Lupe suchen. Hat eine Forschungsinitiative fuer eine neue Generation von Engineering- Systemen da ueberhaupt noch einen Sinn?

Abeln: Zunaechst einmal muessen wir uns die Bedeutung von CAD fuer die deutsche Industrie vor Augen fuehren: Immer mehr Unternehmen verlagern, wie wir waehrend der juengsten Rezession oft lesen konnten, ihre Fertigung in Billiglohnlaender. Das hat Konsequenzen fuer den Industriestandort Deutschland. Mehr und mehr werden wir unser Geld mit der Entwicklung und Konstruktion intelligenter Produkte verdienen und weniger mit der Produktion selbst. Im Maschinenbau liegt der Engineering-Anteil an der Wertschoepfung eines Produkts heute schon bei ueber fuenfzig Prozent - Tendenz steigend. Nun ist es zweifellos richtig, dass die Deutschen auf dem CAD-Gebiet kaum noch Einfluss haben. Fast alle Systeme kommen aus den USA. Das muss sich aendern. Unsere Industrie kann sich doch im groessten wertschoepfenden Bereich nicht vorschreiben lassen, wie sie zu arbeiten hat.

CW: Pessimisten fuerchten, dass der CAD-Zug laengst ohne die Deutschen abgefahren ist.

Abeln: Wir haben keine Wahl: Wenn die deutsche Industrie im Engineering weltweit fuehrend sein will, muessen die Anwender ihre Anforderungen an die CAD-Werkzeuge staerker geltend machen. Sicherlich ist es spaet fuer eine derartige Initiative, wie wir sie mit dem Referenzmodell gestartet haben. Doch es gibt etliche Institute, die nicht nur Engineering-Tradition, sondern auch ein hohes Potential an CAD-Fachleuten haben. Ich meine, es lohnt sich, dieses Know-how zu aktivieren, vor allem aber zu buendeln.

CW: Am Wissen mangelte es also nicht, wohl aber an der Umsetzung.

Abeln: Es ist richtig, dass wir bis Ende der siebziger Jahre wissenschaftlich auf dem CAD-Gebiet gut mithalten konnten, bei den Modellierern vielleicht sogar weltweit fuehrend waren. Das Problem war, wie schon haeufiger, dass die Vermarktung nicht klappte. Es fehlte jeweils das globale Marketing-Konzept, um international anbieten zu koennen. Die US-Anbieter hatten die maechtige Flugzeugindustrie im Ruecken und von Anfang an den internationalen Markt im Blick. So setzten sie sich auch in Europa sehr schnell durch. Heute gibt es in Deutschland nur noch zwei Firmen, Straessle und SNI, die das komplette Spektrum an CAD anbieten. Alle andern liefern nur spezialisierte Branchenloesungen oder an die lokalen Anforderungen angepasste US-Systeme.

CW: Waere es da nicht sinnvoll, wenn Institute wie das FZI mit den US-Anbietern kooperieren wuerden?

Abeln: Das ist einfacher gesagt als getan. Vergangenen Sommer war ich fuer mehrere Wochen in den USA, um die bedeutendsten CAD- Anbieter zu besuchen. Man war sehr interessiert zu erfahren, wie deutsche Ingenieure denken und arbeiten. Aber es gab kaum Bereitschaft, gemeinsame Entwicklungsprojekte aufzusetzen oder wenigstens in einem Arbeitskreis die Anforderungen der hiesigen Anwender an kuenftige CAD-Systeme zu eroertern. Die US-Firmen sind sich ihrer Marktmacht im CAD-Sektor sehr bewusst.

CW: Was bedeutet das fuer die Anwender hierzulande? Welche Probleme haben sie mit den CAD-Systemen aus Uebersee?

Abeln: Die meisten CAD-Systeme entstehen heute, wie gesagt, in US- Labors. Die Hauptabnehmer der Programme sind die grossen amerikanischen Automobil- und Luftfahrtunternehmen. Diese Konzerne sind es auch, die die Inhalte der Software bestimmen: Wie wird konstruiert, welche Normen, Vermassungen und Toleranzen muss das CAD-System beruecksichtigen, welche Form der Darstellung wird gewaehlt, welche Sprache etc. Die deutschen Anwender muessen sich dieser Arbeitsweise anpassen - oder die Software muehsam und kostspielig umschreiben.

Hinzu kommen Probleme bei der Integration der Systeme: Schnittstellen zur Fertigung, die Anbindung an das PPS-System. Erst kuerzlich erzaehlte mir der Geschaeftsfuehrer einer kleineren Elektronikfirma in Karlsruhe, dass er fuer die Einfuehrung eines 30000 Mark teuren CAD-Systems mittlerweile 300000 Mark bezahlen musste. Und glauben Sie mir, das ist kein Einzelfall. In unser Forschungszentrum kommen haeufig voellig entnervte CAD-Anwender, die an der Integration von CAD in den Arbeitsprozess und in die vorhandene Systemwelt fast verzweifeln. Je komplexer die Systeme werden, desto geringer ihre Transparenz. Ein weiteres Problem besteht darin, dass neue CAD-Systeme natuerlich zuerst in den USA auf den Markt kommen und mit Zeitverzug hier eingefuehrt werden. Vor dem Hintergrund immer kuerzer werdender Innovationszyklen bedeutet dies einen klaren Wettbewerbsnachteil.

CW: Die berechtige Sorge ist also, das deutsche Engineering koennte unter der Dominanz amerikanischer CAD-Anbieter Schaden nehmen. Seit zwei Jahren leiten Sie das Verbundprojekt "CAD- Referenzmodell" - was soll damit erreicht werden?

Abeln: Ziel ist ein Konzept fuer eine neue Generation von CAD- Systemen, die einfacher zu konfigurieren und leichter zu bedienen sind. Hierfuer wurde ein interdisziplinaeres Projektteam zusammengestellt, in dem vorbildlich und, so glaube ich, erstmalig Informatiker, Konstruktionsmethodiker und Arbeitswissenschaftler aus acht Instituten zusammenarbeiten. In der ersten Phase, die wir Anfang dieses Jahres abschliessen konnten, haben wir die Anforderungen der Anwender vollstaendig analysiert und daraus eine Architektur entwickelt, nach der kuenftige CAD-Systeme gebaut sein sollten. In der sich nun anschliessenden zweiten Projektphase geht es darum, die Architektur umzusetzen und modellhaft in kleinen und mittleren Unternehmen des Maschinenbaus, die bekanntlich die groessten Anpassungsprobleme bei CAD-Implementierungen haben, einzufuehren.

CW: Was bringt das in der Praxis?

Abeln: Wichtig ist zunaechst einmal, dass es unabhaengig von den auf dem Markt befindlichen CAD-Systemen definiert ist. Das Referenzmodell stellt eine Messlatte dar, nach der CAD-Systeme entwickelt oder auch ausgewaehlt werden koennen. Um diese Allgemeingueltigkeit zu erreichen, entwickelten wir eine durchgaengige Architektur, die Basis des CAD-Referenzmodells ist. In ihr sind alle Prozesse, die ein CAD-System unterstuetzen kann oder soll, getrennt, aber nach einheitlichem Muster beschrieben: Funktionen, Datenstrukturen, Applikationen. Ein modularer Ansatz also, der mehr Transparenz in die Systeme bringt und eine Plattform zur Kommunikation zwischen unterschiedlichen CAD- Loesungen schafft. Wer seine CAD-Umgebung auf dieses Referenzmodell stuetzt, vereinheitlicht und vereinfacht dadurch den Datentransfer, um Konstruktionsmodelle von einer Maschine auf die andere zu uebertragen.

Hersteller koennen mit ihren Lieferanten auf dieser Basis gemeinsame Produktmodelle definieren, ohne vorher Schnittstellen und Formate vereinheitlichen zu muessen.

CW: Aehnliche Versuche zur besseren Vernetzung von CAD-Systemen gab es auch schon mit den Schichtenmodellen einzelner Anbieter.

Abeln: Das laesst sich nicht vergleichen. Diese Modellstrukturen geben in erster Linie die historische Entwicklung verschiedener Softwaregenerationen wieder. Im Unterschied dazu haben wir uns auf die Abbildung des Konstruktionsablaufs konzentriert. Unser Modell orientiert sich also nicht primaer an DV-technischen Strukturen, sondern an den Arbeitsprozessen eines Konstrukteurs.

CW: Ein umfangreicher Anforderungskatalog also - was passiert nun weiter?

Abeln: Seit 1. September 1994 laeuft die zweite Phase des Projekts: die Umsetzung der Referenzstruktur in konkrete Loesungen fuer die beteiligten Anwenderfirmen. Das BMFT mit dem Projekttraeger Arbeit und Technik hat die Foerderung fuer weitere drei Jahre genehmigt. Das Projekt hat einen Umfang von 26 Millionen Mark.

CW: Wer sind Ihre Partner auf der Industrieseite?

Abeln: Die Phase II steht und faellt mit den Industriepartnern. Wir haben grossen Wert darauf gelegt, sowohl Anbieter wie auch Anwender zu beteiligen. Das Konsortium, in welchem bislang acht Forschungsinstitute zusammenarbeiten, wurde um fuenf Firmen erweitert. Von Herstellerseite machen Straessle und Siemens-Nixdorf Informationssysteme mit, die ihre CAD-Produkte gemaess dem Referenzmodell weiterentwickeln werden. Partner sind weiterhin drei mittelstaendische Anwenderunternehmen, die diese neuen Produkte testen wollen. Dabei handelt es sich um den ostdeutschen Waggonbauer Niesky, die Muenchner Elektronikfirma Rohde & Schwarz, und aus der Zulieferindustrie nimmt Grote & Hartmann, ein Wuppertaler Unternehmen, teil. Damit haben wir drei wichtige Industriezweige fuer CAD-Anwendungen vereint.

CW: Wann rechnen Sie mit Ergebnissen?

Abeln: Erste Resultate bei den Anwenderfirmen werden fuer 1996 erwartet. Wir gehen davon aus, dass sich Anbieter und Anwender sehr dafuer interessieren werden.

CW: Was nuetzt dieses Regelwerk, wenn sich die grossen CAD- Hersteller, die schliesslich die Standards setzen, nicht daran halten?

Abeln: Unser Anliegen ist, dass die deutsche Industrie bei CAD wieder mehr Gewicht erhaelt. Das Referenzmodell ist, wie gesagt, ein Architekturvorschlag fuer die naechste CAD-Generation. Damit haben wir konkrete, systematisierte Anforderungen, um bei der Standardisierung im CAD-Bereich wieder mehr Mitsprache zu erwirken. Das CAD-Referenzmodell ist die Zusammenfassung und damit das Sprachrohr deutscher Industrie-Interessen. Zum zweiten ist es ein Angebot an die heimische CAD-Industrie, ihre Systeme gemaess dem Modell weiterzuentwickeln. Es gibt neben SNI und Straessle ja auch noch andere CAD-Spezialisten. Drittens erhalten die Anwender eine Messlatte fuer die Auswahl und Anpassung von CAD-Systemen. Wichtig zu erwaehnen ist hierbei noch der Top-down-Ansatz: Der Anwender kann sich von einer groben Beschreibung der verschiedenen Dienstleistungen aus, die ein CAD-System erbringen sollte, in immer feiner werdende Detaillierungsstufen begeben.

CW: CAD gibt es mittlerweile doch in vielen Unternehmen. Sehen Sie fuer diese Forschungsarbeit noch einen Bedarf?

Abeln: Unbedingt. Zur Zeit gibt es schaetzungsweise 75000 CAD- Arbeitsplaetze - 80 Prozent davon in der Grossindustrie. Kleine und mittlere Unternehmen haben hier Nachholbedarf. Zudem zeigen Untersuchungen, dass erst rund zehn Prozent der Taetigkeiten innerhalb einer industriellen Auftragsentwicklung computergestuetzt erfolgen. Die CAD-Entwicklung ist also noch lange nicht am Ende. Auch technologisch gibt es einiges zu tun: Die meisten Loesungen heute verfuegen beispielsweise ueber keine Produktdatenbank und unterstuetzen keinen Client-Server-Betrieb. Speziell fuer verteilte Systeme, die moderne Organisationskonzepte wie Simultaneos Engineering erst ermoeglichen, braucht man uebergeordnete Referenzmodelle.