ADIFA

Problemstellung
Produzierende Unternehmen setzen zunehmend digitale Planungswerkzeuge in der Produktentstehung ein, um auf den zunehmenden Kosten- und Zeitdruck zu reagieren. Davon sind sowohl Unternehmen mit variantenreicher Serienfertigung als auch kleine und mittelgroße Unternehmen (KMU) mit vorwiegend Einzel-, Klein- und Mittelserienproduktion betroffen. In der "Digitale Fabrik" kommen durchgängig IT-Werkzeugen und digitale Modelle in allen heterogenen Phasen der Produktentstehung zum Einsatz. Eine Verbesserung der Planungsqualität, eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und die Verkürzung der Produkteinführungszeit, können jedoch nur dann voll ausgeschöpft werden, wenn es gelingt, alle relevanten und bislang isolierten digitalen Methoden, Werkzeuge und Modelle zu einem integrierten Gesamtplanungssystem zu verbinden. Dies betrifft sowohl die technischen als auch die organisatorischen Schnittstellen innerhalb des gesamten Produktentstehungsprozesses. Kommerziell erhältliche Softwarelösungen bieten derzeit nur eingeschränkt die Möglichkeit Planungsdaten durchgängig zu repräsentieren, wegen der mangelnden Konformität der Schnittstellen, der oft fehlenden Integration aller notwendigen Produkt-, Prozess- und Ressourcendaten und der mangelhaften Vernetzung der am Prozess beteiligten Planer und Partner.
Zielsetzung
Das Ziel des geplanten Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines anwendungsspezifischen Datenmodells zur Prozessharmonisierung in der Digitalen Fabrik. In Anlehnung an die Normenreihe ISO 10 303 (STEP) wurde dieses als "Anwendungsprotokoll" betitelt. Der Anspruch dieses Protokolls liegt in der zentralen Beschreibung der relevanten, während des Produktentstehungsprozesses anfallenden Produkt-, Prozess- und Ressourceninformationen. Ziel war die Sicherung der Konsistenz und der Redundanzfreiheit im übergreifenden bzw. multidisziplinären Entstehungsprozess, die Beherrschung der Komplexität, die Verkürzung der Planungszeiten durch Unterstützung von Simultaneous Engineering sowie die Sicherung der Qualität.
Eine Schlüsselrolle in der Digitalen Fabrik nimmt die rechnerunterstützte effiziente und durchgängige Bereitstellung von Zeitdaten als maßgebliche Größen für die Beschreibung von Prozessen und als verbindendes Element zwischen Produktentwicklung und Produktion ein.
Aufgrund der Breitenwirkung des Aufgabenkomplexes der Zeitwirtschaft wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens die konkrete Ausgestaltung und Realisierung des Anwendungsprotokolls am Beispiel der Zeitdaten demonstriert.
Vorgehensweise
Zur Entwicklung des Anwendungsprotokolls wurde an die Methodik zur Entwicklung von Anwendungsprotokollen im Rahmen der STEP-Norm ISO 10 303 angelehnt. Es erfolgte eine allgemeine Systematisierung der Planungsdaten und -gegenstände der Digitalen Fabrik. Die Prozesse mit Zeitdatenbezug wurden im Rahmen der Digitalen Fabrik vertiefend analysiert, um hieraus ein Aktivitätenmodell der Prozesse zu erstellen. Hierbei wurde u. a. festgelegt, welche Zeitdaten in welcher Genauigkeit, in welchem Planungsschritt vorliegen müssen. Hierauf aufbauend erfolgte die Modellierung des Datenmodells bzw. des Anwendungsprotokolls der Zeitdaten. Nach Definition und Spezifizierung des Anwendungsprotokolls erfolgte schließlich die Implementierung von Schnittstellen in Standardsoftware der Digitalen Fabrik und der Zeitwirtschaft sowie dessen Validierung.
Anwendungspotenzial
Durch den Einsatz der Digitalen Fabrik lassen sich Zeit- und Kostenvorteile erzielen
und gleichzeitig die Qualität der Planungsergebnisse aber auch der Planungsprozesse selbst erhöhen. Die Durchgängigkeit von Planungsdaten, die durch das Forschungsvorhaben angestrebt wurde, ist hierzu eine wesentliche Grundvoraussetzung. Das Forschungsvorhaben "ADiFa" beeinflusst damit bei den beteiligten Unternehmen den wirtschaftlichen Erfolg positiv und stärkt allgemein produzierende Unternehmen am Standort Deutschland.
Im Rahmen des Verbundprojekts erfolgte die Anpassung von kommerzieller Standardsoftware der Digitalen Fabrik sowie der Zeitwirtschaft an das Anwendungsprotokoll "Zeitwirtschaft". Gleichzeitig wurde eine Normierung der Anwendungsprotokollmethodik und des Anwendungsprotokolls angestrebt. Hierzu wurden die Ergebnisse u. a. in Gremienarbeiten der Projektpartner eingebracht (Gründung der ProSTEP iViP Projektgruppe "Digital Manufacturing" in 2009, Zuarbeiten zur VDI Richtlinie 4499 "Datenmanagement und Systemarchitekturen in der Digitalen Fabrik", Zuarbeiten zum entwicklungsbegleitenden BMWi-geförderten Normungsprojekt "Referenzprozess in der digitalen Produktentstehung (ReProDiPro)" etc.) und als "Whitepaper" (Moderne Produktionsplanungsprozesse. Ein Referenzprozess verbindet Konstruktion und Produktion, Juni 2010) sowie ProSTEP iViP Recommendation (Modern Production Planning Processes, Februar 2011 ) veröffentlicht. Die Veröffentlichung und Verbreitung der Ergebnisse erfolgte darüber hinaus über Fachzeitschriften (Zeitschrift für den wirtschaftlichen Fabrikbetrieb (ZWF), MTM aktuell, ProduktdatenJournal (PDJ) etc.), wissenschaftlichen Konferenzen (CARV 2009, CIRP 2010, IEEE Chengdu 2010, ProSTEP iViP Symposium 2010,CARV 2011 , MTM Bundestagung 2011 etc.) , Ausstellungen auf Messen (KAG 2010, IE-Fachtagung 2010 und 2012, MTM Bundestagung 2011 etc.) sowie durch Workshops (Open Digital Manufacturing des PSI Symposiums 2010, IE-Fachtagung 2010) und Arbeitskreisen (Automotive User Group 2009, Industriearbeitskreis "Kundenindividuelle Montage" 2009, Projektgruppe "Digital Manufacturing" noch in 2012 etc.).
Die erarbeiteten Ergebnisse des ADiFa-Projektes sind darüber hinaus in die Produktentwicklung der beteiligten Softwarehäuser eingegangen. Dies betrifft die Softwareprodukte: Teamcenter Manufacturing (Montageplanungsmodul Process Planner) der Fa. Siemens PLM sowie TiCon des MTM Softwarehauses.