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Ebenen der computerintegrierten Fertigung

01. Welche Fertigungstechnologie wird mit CIM umschrieben?

CIM (= Computer Integrated Manufactoring) bedeutet computerintegrierte Fertigung. In dieser höchsten Automationsstufe sind alle Fertigungs- und Materialbereiche untereinander sowie mit der Verwaltung durch ein einheitliches Computersystem verbunden, dem eine zentrale Datenbank angeschlossen ist. Jeder berechtigte Benutzer kann die von ihm benötigten Daten aus der Datenbank abrufen und verwerten. CIM umfasst folglich ein Informationsnetz, das die durchgängige Nutzung von einmal gewonnenen Datenbeständen ohne erneute Erfassung zulässt. CIM ist kein fertiges Konzept, sondern es besteht aus einzelnen Bausteinen, die miteinander zu einem Ganzen kombiniert werden müssen.

Komponenten der computerintegrierten Fertigung sind im Wesentlichen:

  • Datenverarbeitungs- und Steuerungstechnik

  • Leitrechner

  • Maschinen/Anlagen mit CNC-Steuerung (CNC = Computerized Numeric Control – computerausgeführte Steuerung von Maschinen/Anlagen)

  • entsprechende Robotertechnik zur Be- und Entschickung von Maschinen mit Werkstücken (DNC-Technik; Direct Numeric Control – direkte numerische Steuerung von Maschinen)

  • computergesteuerte, fahrerlose Transportsysteme

  • lokales Netzwerk zur Verknüpfung der Systeme (LAN).

Die Struktur der CIM-Bausteine unter einem „Dach“ zeigt in der Regel eine gleichgewichtige Darstellung von PPS (betriebswirtschaftlicher Bereich) und CA-Techniken (technischer Bereich):

CIM
PPSCAD/CAM
GrunddatenverwaltungCAEProduktentwurfCAQ Qualitätssicherung
(Schnittstellenfunktion)
ProduktionsplanungCADKonstruktion
MaterialwirtschaftCAP
  • Arbeitspläne und
  • NC-Programmierung
Mengen-, TerminplanungCAM
  • Steuerung von NC-Maschinen
Kapazitätsplanung
  • Transportsteuerung
Auftragsfreigabe
  • Lagersteuerung
Auftragsüberwachung
  • Montagesteuerung
Kalkulation
  • Steuerung der Instandhaltung

Jedes Unternehmen muss – in Abhängigkeit von Größe, Produktprogramm, Art der Fertigung usw. – entscheiden, welche der CIM-Bausteine eingesetzt und verknüpft werden. Der Implementierungsaufwand ist beträchtlich. Obwohl Unternehmen und Institute an der Entwicklung von CIM arbeiten, gibt es bisher keine in sich geschlossenen CIM-Software-Systeme.

Zwischen den einzelnen CIM-Bausteinen gibt es Verfahrensketten („Bearbeitungspaare“), z. B.:

CADKostenschätzungenCAP
Konstruktionsanforderungen
CADKonstruktionsunterlagen, Datenmodelle, FertigungsanforderungenCAM
Technologische Anforderungen
CAMVersandinformationen, FertigstellungstermineCAP
Produktionsmengen

Innerhalb von CIM sind alle Bausteine integriert. Dabei hat CAQ einen alle Bereiche übergreifenden Charakter.

In der Anwendung ergeben sich aus CIM sog. prozessorientierte „Ketten“, z. B. CIM-Kette „Produkt“ und CIM-Kette „Produktionsplanung“:

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Eingesetzt werden Layout-Planungen vor allem bei:

  • Neugestaltungen

  • Umgestaltungen

  • Erweiterungen

von Produktionsstätten.

02. Welche Ebenen der computerintegrierten Fertigung werden unterschieden?

  1. Unterscheidung nach Gestaltungsebenen bei der CIM-Planung:

    • Auf der Strategieebene ist aufgrund der Produktionsstruktur u. a. zu klären:

      • Welche CIM-Bausteine sollen eingesetzt werden?

      • Welcher Grad der Integration ist wirtschaftlich vertretbar?

    • Auf der Organisationsebene ist u. a. zu beantworten:

      Wie muss die Aufbau- und Ablauforganisation so modifiziert werden, dass die reale Unternehmensstruktur der „Rechnerwelt“ entspricht (vgl. oben, 2.8.1)?

    • Auf der Ebene der Informationstechnik ist z. B. zu entscheiden:

      • Welche Hardware?

        • Zentralrechner?

        • Peripheriegeräte?

      • Welche Software?

        • PPS-System/-Konzept?

        • CA-Systeme?

        • Datenbanksystem?

  2. Unterscheidung in Planungs-, Leit- und Realisationsebene:

    • Auf der Planungsebene wird ein durchgängiger Informationsfluss sichergestellt durch die Vernetzung von PPS, CAD/CAE und CAP (gemeinsame Datenbank, LAN).

    • Die Leitebene ist die Schnittstelle zwischen Planungsebene und Realisationsebene: Mithilfe des CAM-Systems werden die Geometriedaten des CAD-Systems, die Technologiedaten aus dem CAP-System und die betriebswirtschaftlichen Informationen aus dem PPS-System zusammengefasst. Über Leitstände, Server und DNC-Rechner erfolgt eine Verbindung zur Realisationsebene.

    • Auf der Realisationsebene (auch: Werkstatt-/Prozessebene) erfolgt die Durchführung der Fertigungsplanung über NC-Werkzeugmaschinen, Handhabungs-, Transport- und Lagersysteme.

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