Zum Inhalt

ADiFa

Anwendungsprotokoll zur Prozessharmonisierung in der Digitalen Fabrik

ADiFa Logo © IPS​/​TU Dort­mund
ADiFa Logo

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 diesem Zu­sam­men­hang erlangt die Digitale Fabrik zunehmend an Be­deu­tung.

Der Begriff "Digitale Fabrik" be­schreibt den durchgängigen Ein­satz von IT-Werkzeugen und di­gi­ta­len Modellen in allen Phasen der Produktentstehung. Die Po­ten­ziale der Digitalen Fabrik, wie etwa die Ver­bes­se­rung der Planungsqualität, die 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.

Derzeit ist jedoch festzustellen, dass viele Softwarelösungen nur ein­ge­schränkt die Mög­lich­keit besitzen, Planungsdaten in einer heterogenen Systemlandschaft durchgängig anzubieten bzw. zu beziehen. Diese Tatsache ist auf die mangelnde Konformität der Schnittstellen und der hieraus resultierenden fehlenden In­te­gra­ti­on aller notwendigen Planungsdaten zurückzuführen. Weiterhin trägt die mangelhafte Vernetzung der am Prozess beteiligten Planer und Partner zu der be­ste­henden Problematik bei.

Zielsetzung

Das Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Ent­wick­lung eines anwendungss-pezifischen Datenmodells zur Prozessharmonisierung in der Digitalen Fabrik. In Anlehnung an die Normenreihe ISO 10 303 (STEP) wird dieses als "Anwendungsprotokoll" betitelt. Der Anspruch dieses Protokolls liegt in der zen­tra­len Beschreibung der re­le­van­ten, wäh­rend des Produktentstehungsprozesses anfallenden Produkt-, Prozess- und Ressourceninformationen. Hiermit verbunden sind:

Zeitdaten als verbindendes Element im Datennetz der Digitalen Fabrik © IPS​/​TU Dort­mund
Zeitdaten als verbindendes Element im Datennetz der Digitalen Fabrik
  • die Sicherung der Konsistenz und der Redundanzfreiheit im übergreifenden bzw. multidisziplinären Entstehungsprozess
  • die Beherrschung der Komplexität der Produktentstehung
  • die Verkürzung der Planungszeiten durch Unter­stüt­zung von Simultaneous Engineering and Collaborative Engineering
  • Sicherung der Qua­li­tät der Planung als auch ihrer Er­geb­nisse.

Eine Schlüsselrolle in der Digitalen Fabrik nimmt die Ver­wal­tung von Zeitdaten ein. Zeitdaten sind maßgebliche Größen für die Beschreibung von Prozessen und stellen eine wesentliche Datenbasis der Digitalen Fabrik dar. Durch ihren Bezug sowohl zur Produktentwicklung als auch zur Pro­duk­tion wer­den Zeitdaten zu ei­nem verbindenden Element im Datennetz der Produktentstehung. Trotz der hohen Be­deu­tung von Zeitdaten in der Produktentstehung fehlen Konzepte, mit denen eine rechnerunterstützte effiziente und durchgängige Bereitstellung von Zeitdaten, ins­be­son­de­re in der Planungsphase von Produkten, mög­lich ist. Aus diesem Grund erfolgt im Ver­bund­pro­jekt ADiFa die konkrete und exemplarische Realisierung eines Anwendungsprotokolls für den Aus­tausch von Zeitdaten. Ziel ist es hierbei, das Anwendungsgebiet der Zeitwirtschaft mit den übrigen Planungsfunktionen und -bereichen der Digitalen Fabrik zu vernetzen. Die Grundlage hierzu bilden, wie in der nachfolgenden Abbildung dargestellt, durchgängig verfügbare Zeitdaten, die über das Anwendungsprotokoll zur Zeitwirtschaft spezifiziert wer­den.

Vorgehensweise

Zur Unter­stüt­zung der Ent­wick­lung von Anwendungsprotokollen wird in diesem For­schungs­vor­ha­ben eine allgemeingültige Basissystematik ent­wickelt. Diese Basissystematik kann als eine Art „Werkzeugkasten“ aufgefasst wer­den, in dem alle wesentlichen Methoden und Definitionen zur Ent­wick­lung von anwendungsspezifischen Anwendungsprotokollen enthalten sind. Ausgehend von dieser allgemeingültigen Basissystematik kön­nen jeweils anwendungsspezifische Anwendungsprotokolle definiert wer­den.

Aufbau und Struktur von Basissystematik und Anwendungsprotokoll © IPS​/​TU Dort­mund
Aufbau und Struk­tur von Basissystematik und Anwendungsprotokoll

Die Vorgehensweise zur Ent­wick­lung des Anwendungsprotokolls ist an die Methodik zur Ent­wick­lung von Anwendungsprotokollen im Rah­men der STEP-Norm ISO 10 303 angelehnt. Die Um­set­zung des Projekts erfolgt anhand der folgenden Arbeitsschritte: Im ersten Schritt erfolgt eine allgemeine Systematisierung der Planungsdaten und -gegenstände der Digitalen Fabrik. Im zwei­ten Schritt wer­den die Prozesse mit Zeitdatenbezug im Rah­men der Digitalen Fabrik vertiefend analysiert, um hieraus ein Aktivitätenmodell der Prozesse zu erstellen. Als nächstes wer­den die An­for­de­run­gen analysiert, die an den Aus­tausch der Zeitdaten gestellt wer­den. Hierbei wird u. a. festgelegt, wel­che Zeitdaten in welcher Genauigkeit in welchem Planungsschritt vorliegen müs­sen. Hierauf aufbauend erfolgt die Modellierung des Datenmodells bzw. des Anwendungsprotokolls der Zeitdaten. Nach Definition und Spezifizierung des Anwendungsprotokolls erfolgt schließlich die Implementierung von Schnittstellen in Standardsoftware der Digitalen Fabrik und der Zeitwirtschaft sowie dessen Validierung.

Kopplung von propritären und systemneutralen Datenmodellen © IPS​/​TU Dort­mund
Kopplung von propritären und systemneutralen Datenmodellen

Ver­öf­fent­lichun­gen

  • Petzelt, D.; Magenheimer, K.; Schallow, J.; Wiedemann, M.; Deuse, J.; Reinhart, G.: Process Harmonisation Based on Application Protocols, Proceedings of 3rd International Conference on Changeable, Agile, Reconfigurable and Virtual Production (CARV 2009), 05.-07.10.2009, München, S. 758-768.
  • Petzelt, D.; Schallow, J.; Ebert, K.; Weidle, H.: In­te­gra­ti­on zeitwirtschaftlicher Funktionen in die Digitale Fabrik, MTM-Aktuell 14 (2009) 43, S. 21-22.
  • Petzelt, D.; Schallow, J.; Deuse, J.; Rulhoff, S.: Anwendungsspezifische Datenmodelle in der Digitalen Fabrik, ProduktDaten Journal 16 (2009) 1, S. 45-48.
  • Deuse, J.; Petzelt, D.; Schallow, J.; Reinhart, G.; Wiedemann, M.; Magenheimer, K.: Anwendungsprotokoll zur Prozessharmonisierung in der Digitalen Fabrik auf Basis von Anwendungsprotokollen, ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 104 (2009) 1-2, S. 11-15.
  • Petzelt, D.: Ver­bund­pro­jekt: ADiFa - Anwendungsprotokoll zur Prozessharmonisierung in der Digitalen Fabrik, MTM-Bundestagung, 23.10.2008.
  • Reinhart, G.; Wiedemann, M.: Projektvorstellung: ADiFA - Anwendungsprotokoll zur Prozessharmonisierung in der Digitalen Fabrik. Berliner Kreis Newsletter (2/2008) 11, S. 8.

Forschungs- und Entwicklungspartner

Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), Technische Uni­ver­si­tät München

Fa­kul­tät für Ma­schi­nen­bau der Hoch­schu­le für angewandte Wis­sen­schaf­ten Augsburg

Siemens Product Lifecycle Managment II (DE) GmbH

Deutsche MTM-Ge­sell­schaft Industrie- und Wirtschaftsberatung mbH

GIGATRONIK München GmbH

Daimler AG, Werk Mannheim

PROSTEP AG

Förderhinweis

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bil­dung und For­schung (BMBF) innerhalb des Rahmenkonzeptes „For­schung für die Pro­duk­tion von morgen“ ge­för­dert und vom Projektträger For­schungs­zen­trum Karlsruhe, Bereich Pro­duk­tion und Fertigungstechnologien (PTKA-PFT), betreut.

Anfahrt & Lageplan

Der Cam­pus der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Cam­pus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Cam­pus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.

Direkt auf dem Cam­pus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duis­burg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, au­ßer­dem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Cam­pus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Cam­pus Nord und Cam­pus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zu­rück.

Vom Flughafen Dort­mund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Cam­pus Nord und den kleineren Cam­pus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.

Interaktive Karte

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Cam­pus Nord und den kleineren Cam­pus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark.

Campus Lageplan Zum Lageplan