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Nutzen der "Digitalen Fabrik"

Nutzen der "Digitalen Fabrik"
Über dieses Buch
  • 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

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

Automatisiert erstellter Textauszug:

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: [...]

Arbeit zitieren:
Weiner, Volker März 2005: Nutzen der "Digitalen Fabrik", Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Digital, Simulation, Virtual-Reality, Manufacturing, Prozessplanung

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