Nutzen der "Digitalen Fabrik"
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Volker Weiner
- Abgabedatum: März 2005
- Umfang: 117 Seiten
- Dateigröße: 5,0 MB
- Note: 1,3
- Institution / Hochschule: Fachhochschule Pforzheim Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-9006-5
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-9006-5 P - ISBN (CD) :978-3-8324-9006-5 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Weiner, Volker März 2005: Nutzen der "Digitalen Fabrik", Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Digital, Simulation, Virtual-Reality, Manufacturing, Prozessplanung
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Diplomarbeit von Volker Weiner
Problemstellung:
Die Diplomarbeit, mit dem Titel "Nutzen der 'Digitalen Fabrik'", legt den Fokus auf die Nutzenpotentiale, die beim Einsatz der Werkzeuge der „Digitalen Fabrik“ generiert werden können. Im 2. Kapitel werden die Problemfelder der konventionellen Fabrikplanung analysiert und systematisch aufgearbeitet.
Im Anschluss daran werden die Planungssysteme im Umfeld der „Digitalen Fabrik“ vorgestellt. Dies sind auf Seiten der Produktentstehung CAD/PDM- Systeme. Auf Seite der Produktionsplanung sind dies PPS/ERP-Systeme. Die „Digitale Fabrik“ bildet die Grundlage, um die Daten aus diesen Planungssystemen strukturiert abzulegen und zu verarbeiten. Um eine einheitliche Diskussionsbasis zu schaffen, wird die „Digitale Fabrik“ anschließend definiert.
Danach werden die optimalen Phasen und Elemente bei der Implementierung der „Digitalen Fabrik“ aufgezeigt. Darauf aufbauend werden die Werkzeuge der „Digitalen Fabrik“, von der digitalen Prozessplanung, über die Simulation bis hin zum Einsatz von Virtual- Reality systematisch bearbeitet. Um eine optimale Implementierung der „Digitalen Fabrik“ zu gewährleisten, müssen aber auch wesentliche Erfolgsfaktoren berücksichtigt werden, die in Kapitel 3.4 vorgestellt werden.
Die „Digitale Fabrik“ optimiert in Ihrer Wirkungsweise unterschiedliche Unternehmensbereiche; um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird zwischen unterschiedlichen Nutzen unterschieden. Diese Nutzenkomponenten werden strukturiert bearbeiten und den jeweiligen Unternehmensbereichen zugeordnet. Ein weiterer Bestandteil dieser Diplomarbeit ist eine Kosten/Nutzen-Analyse der „Digitalen Fabrik“. Es wird eine Methode vorgestellt, um unterschiedliche Nutzenpotentiale zu quantifizieren und diese zu messen. Abschließend findet ein Analogietransfer zwischen bekannten Technologien und der „Digitalen Fabrik“ statt.
Diese Diplomarbeit dient als exzellente Informationsplattform, um sich mit dem innovativen Thema der „Digitalen Fabrik“ intensiv auseinander zu setzen. Es werden alle wesentlichen Prozesse der „Digitalen Fabrik“ strukturiert analysiert und zahlreiche Best-Practice-Methoden vorgestellt. Durch den wissenschaftlichen Charakter dieser Arbeit und 83 Literaturverweisen beantwortet diese Diplomarbeit alle Fragen rund um das Thema der „Digitalen Fabrik“. Durch die zahlreichen Literaturangaben ist es möglich, sich auch mit einem speziellen Werkzeug der „Digitalen Fabrik“ intensiv zu beschäftigen.
Inhaltsverzeichnis:
| Vorwort | ii | |
| Inhaltsverzeichnis | iii | |
| Abbildungsverzeichnis | v | |
| Tabellenverzeichnis | vi | |
| Abkürzungsverzeichnis | vii | |
| 1. | Einleitung | 1 |
| 1.1 | Problemstellung | 3 |
| 1.2 | Zielsetzung und Vorgehensweise | 4 |
| 2. | Die konventionelle Fabrikplanung | 6 |
| 2.1 | Die Ziele der Fabrikplanung | 9 |
| 2.2 | Problemfelder der konventionellen Fabrikplanung | 12 |
| 3. | Die „Digitale Fabrik“ | 16 |
| 3.1 | Planungssysteme im Umfeld der „Digitalen Fabrik“ | 16 |
| 3.1.1 | Computer Aided Design (CAD) | 18 |
| 3.1.1.1. | Nutzen der CAD- Technologien | 21 |
| 3.1.2 | Produktdatenmanagement- Systeme (PDM) | 25 |
| 3.1.2.1. | Ausprägungen und Funktionen von PDM- Systemen | 25 |
| 3.1.2.2. | Nutzen von PDM- Systemen | 27 |
| 3.1.3 | Produktionsplanung- und Steuerung (PPS) | 32 |
| 3.1.3.1. | Die Aufgaben der PPS | 32 |
| 3.1.3.2. | Nutzen von ERP/PPS- System | 34 |
| 3.1.4 | Computer Integrated Manufacturing (CIM) | 38 |
| 3.1.4.1. | Potentiale der CIM- Technologie | 41 |
| 3.2 | Definition der „Digitalen Fabrik“ | 44 |
| 3.3 | Phasen und Elemente der „Digitalen Fabrik“ | 48 |
| 3.4 | Werkzeuge und Datenmanagement der „Digitalen Fabrik“ | 50 |
| 3.4.1 | Die digitale Prozessplanung | 51 |
| 3.4.2 | Die Simulation in der „Digitalen Fabrik“ | 53 |
| 3.4.2.1. | Ablaufsimulation auf Anlageebene | 54 |
| 3.4.2.2. | Ablaufsimulation auf Zellebene | 55 |
| 3.4.2.3. | Die Prozesssimulation | 56 |
| 3.4.3 | Virtual- Reality (VR) | 57 |
| 3.4.3.1. | VR- Einsatz in der Fabrikplanung | 57 |
| 3.5 | Erfolgsfaktoren bei der Einführung der „Digitalen Fabrik“ | 59 |
| 4. | Nutzen der „Digitalen Fabrik“ | 62 |
| 4.1 | Nutzen und qualitative Möglichkeiten Nutzen zu messen | 62 |
| 4.2 | Direkter/indirekter Nutzen der „Digitalen Fabrik“ | 65 |
| 4.2.1 | Direkter/Indirekter Nutzen der Simulation | 69 |
| 4.3 | Direkt quantifizierbarer Nutzen der „Digitalen Fabrik“ | 72 |
| 4.3.1 | Direkter Nutzen der VR- Technologie | 74 |
| 4.4 | Indirekt quantifizierbarer Nutzen der „Digitalen Fabrik“ | 76 |
| 4.4.1 | Indirekter Nutzen in der Produktentstehung | 77 |
| 4.4.2 | Indirekter Nutzen im Anlaufmanagement | 79 |
| 4.5 | Wissensmanagement in der „Digitalen Fabrik“ | 83 |
| 4.6 | Kosten/Nutzen- Analyse der „Digitalen Fabrik | 85 |
| 4.7 | Theoretische Grundlagen eines Analogietransfers | 90 |
| 4.7.1 | Analogietransfer aus den integrierte Technologien | 91 |
| 4.7.2 | Aufbau eines Referenzmodels | 92 |
| 4.7.3 | Analoger Nutzen der „Digitalen Fabrik“ und CAD | 95 |
| 4.7.4 | Analoger Nutzen der „Digitalen Fabrik“ und PDM | 97 |
| 4.7.5 | Analoger Nutzen der „Digitalen Fabrik“ und PPS/ERP | 98 |
| 4.7.6 | Analoger Nutzen der „Digitalen Fabrik“ und CIM | 99 |
| 5. | Zusammenfassung und Ausblick | 100 |
| Literaturverzeichnis | 102 | |
| Ehrenwörtliche Erklärung | 109 |
gesamt sinken. Die Potentiale die durch den CIM- Einsatz realisiert werden, sind im Wesentlichen auf die Datenintegration und die Funktionsintegration zurückzuführen.94 Das sind nachfolgend aufgeführte Potentiale: Reduktion der Kosten für den Entwurf und die Konstruktion um 15-30%, Reduzierung der Werkstatt-Durchlaufzeiten für ein Produkt um 30-60%, Erhöhung der Produktivität um 40-70%, Verbesserte Produktqualität; te um 20-50% und ein Verbessertes Produktdesign; die Anzahl der Entwurfsvarianten lassen sich um das 3-30- fache erhöhen.95 Verringerung von Reaktionszeiten und Losgrößen, Erhöhung des Lieferbereitschaftsgrads.96 Die Potentiale der CIM- Technologie können um so stärker ausgeschöpft werden, je mehr und je besser die einzelnen Komponenten integriert sind. Dieser Wirkungszusammenhang wird an einer empirischen Untersuchung von 115 deutschen Industriebetrieben deutlich, die CIM praktisch betreiben. Es gab eine starke Korrelation zwischen Integration und Zielerreichungsgrad. Die verschiedenen CIM- Komponenten wurden von den Befragten Unternehmen wie folgt eingesetzt: Verminderung der Ausschussra- [...]
Der entscheidende Buchstabe im Akronym CIM ist das „I“. Dieses steht für die Datenintegration und die Funktionsintegration. Eine Datenintegration ist notwendig, weil die betriebswirtschaftlichen und technischen Softwaresysteme zum Teil mit denselben Daten arbeiten.92 Wenn die Softwaresysteme isoliert betrieben werden, müssen alle Daten auch in den jeweiligen Systemen gepflegt werden (redundante Datenhaltung). Dadurch erhöht sich der Pflegeaufwand enorm und es besteht die Gefahr, dass die Daten inkonsistent werden. d.h. an verschiedenen Stellen können unterschiedliche Werte der gleichen Datenattribute auftreten (Widersprüche bzw. unterschiedlicher Aktualitätsgrad). Dem gegenüber liegt Datenintegration dann vor, wenn (logisch) die gleichen Datenbestände von verschiedenen Softwaresystemen genutzt werden. Die Funktionsintegration ist dann gegeben, wenn dem Bearbeiter eines Prozesses oder eines Teils eines Prozesses alle nötigen Informationen an seinem Arbeitsplatz zur Verfügung stehen. Insbesondere spricht man von Funktionsintegration, wenn die Funktionen aus unterschiedlichen Systemen kommen. Der Bearbeiter muss auf all diese Systeme Zugriff haben und/oder sie gegenseitig anstoßen können (triggern).93 Eine wichtige Rolle bei informationstechnischen Geschäftsprozessen hat die Funktionsintegration. Aus der Geschäftsprozessorientierten Sicht bedeutet Funktionsintegration, dass die in der Vergangenheit vorangetriebene stärkere Arbeitsteilung wieder rückgängig gemacht werden kann. Die mit integrierten Anwendungssystemen erreichbare Funktionalität an einem Arbeitsplatz und die dadurch resultierende Produktivitätssteigerung erlauben eine wirtschaftliche Integration ehemals arbeitsteiliger Vorgänge. Dadurch verringert sich der Kommunikationsaufwand zwischen den Arbeitsplätzen. Der höhere Arbeitsaufwand, der an einem Arbeitsplatz entsteht, wird durch den Wegfall von Übergangs- und Einarbeitungszeiten überkompensiert, so dass die Durchlaufzeiten für einen Geschäftsprozess ins- [...]
automatisieret Prozesskette von der Planung bis zur Fertigung sähe wie folgt aus: Das PPS- System liefert vorläufige Teilestammdaten, Varianteninformationen und gegebenenfalls Kundenauftragsinformationen an das CAD- System. Diese Daten bilden die Basis für die Konstruktion von Teilen. Die Geometriedaten und Konstruktionsstücklisten werden anschließen an das CAP- System übermittelt Dieses generiert Arbeitsplänen und/oder NCProgramme und greift dabei auf die Betriebsmittelstammdaten sowie Standardarbeitspläne des PPS- Systems zu. Die Arbeitspläne werden an das PPS- System übergeben, die NC- Programme an das CAM- System. Die Rückmeldungen über fertig gestellte Teile, Störungen oder sonstige Unterbrechungen werden über die Betriebsdatenerfassung an das PPSSystem übermittelt. Die Qualitätssicherung (CAQ) begleitet und überwacht diesen Prozess.91 Diese Funktionsweise wird in Abbildung 10 veranschaulicht: [...]
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832490065
Arbeit zitieren:
Weiner, Volker März 2005: Nutzen der "Digitalen Fabrik", Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Digital, Simulation, Virtual-Reality, Manufacturing, Prozessplanung



