Modellbasiertes Planen und Steuern der Fertigung: generierbare Systeme für die Mengen-, Termin- und Kapazitätsplanung
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Beuth
1997
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIV, 244 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3410137874 |
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Inhalt
Abkürzungsverzeichnis 1
Abbildungs und Tabellenverzeichnis .'. 4
Einleitung 9
I Ansatz zur Modellierung der Fertigungssteuerung 13
1 Modellierung des Fertigungsprozesses 13
1.1 Fertigungselement 15
1.1.1 Zeitangaben 15
1.1.2 (Leistungs )Fähigkeit eines Fertigungselements 16
1.1.3 Kapazitätsangaben 17
1.2 Fertigungselement Kategorie 18
1.3 Fertigungsvorgang 21
1.3.1 Eintritts /Austritts F Elemente und Dauer 22
1.4 Fertigungsvorgangs Kategorie 23
1.4.1 Relationen 26
1.4.2 Zeitliche Begrenzung von Relationen 29
1.5 Knoten und Kanten 29
1.6 Modellierungsbeispiele 30
1.7 Zeitmodell 32
2 Modellierung der Steuerungslogik 36
2.1 Methoden zur Definition hierarchischer Abläufe 36
2.1.1 Einleitung 36
2.1.2 Spezifikationssprache für MDHA 39
2.1.3 Klassifikationsschema für MDHA 42
2.1.4 Anwendung der Spezifikationssprache und Klassifikation 43
2.2 Lokale Steuerungslogik 52
2.2.1 Datentypenebene 53
2.2.2 Verfahrensbausteinebene 61
2.2.3 Verfahrensebene 69
XI
n Daten zur Beschreibung des Datenaustausches 90
3 Überblick über das Kommunikationsmodell 90
4 Allgemeingültige Beschreibung eines Flusses 90
5 Modellierung von Absprachen 96
5.1 Beschreibung der Daten einer Absprache 99
5.2 Beschreibung der Verantwortlichkeit 100
5.3 Beschreibung der Struktur 104
5.4 Beschreibung der Konvergenz 106
5.5 Absprachenmodellierung in Agentennetzwerken 108
5.5.1 Abhängigkeit der Absprache von den Agententypen 109
5.5.2 Abhängigkeit der Absprache von den Markenflüssen 110
DI Modellierungswerkzeug: OOPUS 112
6 Architektur 112
6.1 Leitlinien der OOPUS Entwicklung 112
6.2 Benutzerkreis und Ablauf 114
6.3 Architekturebenen 116
6.3.1 Aufgabenebene 117
6.3.2 Applikationsebene 117
6.3.3 Dienstebene 122
6.3.4 Datenebene 125
7 Modellerstellung: OOPUS/M 127
7.1 OOPUS Hauptfenster 128
7.2 Property Type Editor 128
7.3 Element Category Editor 129
7.4 Element in State Category Editor 130
7.5 Operation Category Editor 131
7.6 Element In State Category Node Editor 133
7.7 Operation Category Node Editor 135
7.8 Model Editor 135
7.9 Szenario Editor 138
7.10 Prozeßinstanzierer 140
XII
8 Modellausführung: OOPUS/X 142
8.1 Überblick 142
8.2 Prozeßinstanzierung 145
8.3 Ausführung 148
IV Anwendungen 156
9 Internes Szenario 156
9.1 Einleitung 156
9.2 Problemstellung 156
9.2.1 Beschreibung des flexiblen Fertigungssystems 156
9.2.2 Beschreibung des Roboters 158
9.3 Entwurf 159
9.3.1 Entwurf der Prozeßstruktur 159
9.3.2 Entwurf der Funktionalität 159
10 Realisierung eines operativen Werkstattmanagementsystems 164
10.1 Einleitung 164
10.2 Das ESPRIT Projekt „Real I CIM" (EP 8865) 164
10.3 Architektur und Innovationen in „Real I CIM" 165
10.4 Terminierung innerhalb „Real I CIM" 167
10.4.1 Planungstätigkeit der Vorbereitung 168
10.4.2 Planungstätigkeit der Organisation 170
10.4.3 Planungstätigkeit der Ausführung 171
10.4.3.1 Die „On Line" Planungskomponente 172
10.4.3.2 Die „Off Line" Planungskomponente 172
10.4.4 Planungstätigkeit der Kontrolle 173
10.5 Die Nutzung der Modelle 174
10.6 Sichten des Modells 175
11 Integrierte Auftrags und Fertigungssteuerung 178
11.1 Einleitung und Zielsetzung 178
11.2 Integration von qualitätsorientierten Unternehmens und Fertigungs
steuerungs Modellen 181
11.3 Überfuhren eines Geschäftsprozeß Modells für die Auftragssteuerung
in ein Prozeß und Steuerungsmodell für die Fertigungssteuerung 183
XIII
11.3.1 Bidirektionaler Austausch steuerungsspezifischer Daten 184
11.4 Nutzenaspekte der integrierten Auftrags und Fertigungssteuerung 186
11.4.1 Nutzen in der industriellen Anwendung 186
11.4.2 Nutzen für die Normung 188
12 Szenario „Qualitätsorientierte Fertigung" 189
12.1 Einleitung und Übersicht 189
12.2 Die Abläufe im Überblick 190
12.2.1 Auftragssteuerung 190
12.2.2 Fertigungsplanung 191
12.2.3 Fertigungssteuerung 192
12.2.4 Abweichungsmanagement 194
12.3 Abläufe bei der Produktion der Welle 195
12.3.1 Störungsfreier Ablauf. 196
12.3.2 Durchmesser zu groß 201
12.3.3 Werkzeugbruch 202
12.4 Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstellen im Szenario 205
13 Modellbasierte Fertigungssteuerung in der Spannklemmen AG 208
Anhang 225
A Glossar 225
B Relevante Normen und andere Technische Regeln 237
Literaturverzeichnis 243
XIV
Abbildungs und Tabellenverzeichnis
Abb. 0 1: Teilmodelle und Integrationspunkte des Steuerungsmodells 10
Abb. 1 1: Abstimmung über zwei hierarchische Ebenen 14
Abb. 1 2: Abstimmung von Produktions Modell und Realität 14
Abb. 1.1 1: Bestimmung einer geeigneten FE Kategorie aufgrund ihrer Leistungsfä¬
higkeit ]7
Abb. 1.1 2: Angabe von Kapazitätsbedarfen bzw. angeboten 17
Abb. 1.2 1: Beispiel einer FE Kategorien Differenzierung 21
Abb. 1.4 1: Ein und Austrittszeitpunkte von F Elementen 28
Abb. 1.4 2: Weiterverwendung von Abfall 28
Abb. 1.4 3: Zeitliche Begrenzung von Relationen (I) 29
Abb. 1.4 4: Beispiel: Zeitliche Begrenzung von Relationen (II) 29
Abb. 1.6 1: Beispiel eines detaillierten Modells 31
Abb. 1.6 2: Minimalstruktur einer Produktion 31
Abb. 1.6 3: Präzisierung einer Minimalstruktur durch Attribute 32
Abb. 1.7 1: Zeitereignisleisten im Modell des Fertigungsgeschehens 35
Abb. 2.1 1: Definition eines Fertigungssteuerungssystems aus Komponenten 37
Abb. 2.1 2: Methodenbibliothek für Methoden zur Definition von Fertigungs
steuerungsabläufen 3g
Abb. 2.1 3: Beispiel einer seriellen Folge 41
Abb. 2.1 4: Beispiel der Abbildung einer Nebenläufigkeit .'.".'.".".'.".'".".'.41
Abb. 2.1 5: Beispiel eines Zyklus 42
Abb. 2.1 6: Darstellung der Stückliste für die Materialbedarfsplanung ^Material Requirements Planning (MRP I)" in der Notation des MFST 44
bb. 2.1 7: Definition der Gesamtheit der Fertigungssteuerungsfunktionen der
Materialbedarfsplanungs MRP I 45
Abb. 2.1 8: Definition von Ordnungsrelationen innerhalb von MRP 1 46
Abb. 2.1 9: Bildung von Stücklistenpositionen 46
Abb. 2.1 10: Dispositionsstufenbildung 47
Abb. 2.1 11: Dispositionsstufenvereinigung 47
Abb. 2.1 12: Definition des globalen Ablaufnetzes von MRP I 48
Abb. 2.1 13: Globales Ablaufnetz von MRP I '" 48
Abb. 2.1 14: Definition eines Ablaufhetzes innerhalb einer Dispositbnsstüfellll^
add.2.1 15: Ablaufnetz der Stücklistenpositionen von MRP 1 49
Abb. 2.1 16: Definition eines Ablaufnetzes innerhalb einer Stücklistenposition ZIZsO
Abb. 2.1 17: Ablaufnetz der MRP I Funktionen 50
Abb. 2.1 18: Definition des hierarchischen Ablaufs von MRP I 51
Abb. 2.1 19: Hierarchischer Ablauf der Funktionalitäten bei MRP I ZU" 51
4
Abb. 2.2 1: Die Beschreibungsebene der Funktionalität 52
Abb. 2.2 2: Transformationsobjekte elementarer Aktionen 54
Abb. 2.2 3: Zusammenhang der Restriktionen an einem Knoten 63
Abb. 2.2 4: Zustandsverwaltung am FV Knoten bei vollständig individualisierten
Fertigungsvorgängen 68
Abb. 2.2 5: Zustandsverwaltung am FV Knoten bei gleichartigen Fertigungsvor¬
gängen 69
Abb. 2.2 6: Beispiel für einen einfachen Strukturprototyp 70
Abb. 2.2 7: Leeres Diagramm für den Strukturprototyp aus Abb. 2.2 6 73
Abb. 2.2 8: Beispiel des Graphen einer MikroStruktur 76
Abb. 2.2 9: Morphologischer Kasten für die Klassifikationsmerkmale von Gra¬
phen für MikroStrukturen 77
Abb. 2.2 10: Klassifikationsmerkmal Ereignistypen 78
Abb. 2.2 11: Klassifikationsmerkmal Restriktionen 79
Abb. 2.2 12: Klassifikationsmerkmal Bearbeitungsart 81
Abb. 2.2 13: Klassifikationsmerkmal Graph des Produktionsablaufs für Ma¬
krostrukturen — mögliche Verknüpfungen von MikroStrukturen 82
Abb. 2.2 14: Beispiele für Graphen der Makrostrukturen 82
Abb. 2.2 15: Klassifikationsmerkmal Formalziel 84
Abb. 2.2 16: Prinzip der Selbstähnlichkeit 86
Abb. 2.2 17: Prinzip der entkoppelten Wiederholung 86
Abb. 2.2 18: Beispiele für nichtreduzierbare Verknüpfungen 87
Abb. 2.2 19: Klassifikationsmerkmal Zielerreichungseigenschaften 89
Abb. 4 1: Verschiedene Identifikationen einer Markenmenge 92
Abb. 4 2: Beispiel eines zweidimensionalen Ablaufs der Modellabarbeitung 95
Abb. 5.2 1: Beispiel einer Verantwortlichkeitssequenz 100
Abb. 5.2 2: Klassifikation der Absprachen: Vereinbarung durch den Empfänger
und Bringen von Kommunikationsmarken (Rückwärtsrechnung), in
[Ket 95] 101
Abb. 5.2 3: Ablauf der Absprachen der Klassen S/S/O und S/E/O im Fall der Ver¬
einbarung durch den Empfänger und Bringen von Kommunikations¬
marken 102
Abb. 5.2 4: Ablauf der Absprachen der Klassen S/S/l und S/E/l im Fall der Ver¬
einbarung durch den Empfänger und Bringen von Kommunikations¬
marken 102
Abb. 5.2 5: Absprachen einer Fertigungssteuerung auf Basis einer Rückwärtster
minierung 103
Abb. 5.3 1: Beispiel einer flexiblen Struktur der Absprache zwischen zwei Agen¬
ten 104
5
Abb. 5.3 2: Beispiele eines Ausschnitts einer seriellen und einer nebenläufigen
Agentenfolge Abb. 5.5 1: Beispiele denkbarer Absprachen von Agent* bezüglich des Marken¬
flusses zu Agent** ]09
Abb. 5.5 2: Allgemeine Situation von vertikalen Abhängigkeiten 1 io
Abb. 5.5 3: Allgemeine Situation von horizontalen Abhängigkeiten 111
Abb. 6.2 1: Benutzergruppen und Strukturen des Systems 114
Abb. 6.2 2: Übersicht über den Gesamtablauf .". 115
Abb. 6.3 1: Übersicht über die OOPUS Architektur 116
Abb. 6.3 2: Ablauf von OOPUS/M und OOPUS/X innerhalb des Architekturkon '"
zePtes i21
Abb. 6.3 3: Übersicht über das Datenmodell 126
Abb. 7.1 1: Das OOPUS Hauptfenster, rechts mit geöffoetem'Menü zur'Ausv^'"
der Editoren Abb. 7.2 1: Property Type Editor mit dem neuen Attribut „ZEITDAUER" 129
Abb. 7.3 1: Das Hauptfenster des Element Category Editor 129
Abb. 7.4 1: Das Hauptfenster des Element in State Category Editor 130
Abb. 7.4 2: Anzeigen und Bearbeiten einer Element in State Category 131
Abb. 7.5 1: Anlegen der Operation Category „Tischmontage" 132
Abb. 7.5 2: In /Output der Operation Category „Tischmontage". 133
Abb. 7.6 1: Auswahl des m bearbeitenden Element.in.state Category Nod£ ]34
Abb. 7.6 2: Der Element in State Category Node „TiBein" 134
Abb. 7.6 3: Die Flow Documentation des Element in State Categöry ' Node "'
„TiBein" Abb. 7.8 1: Hauptfenster des Model Editors |36
Abb. 7.8 2: Darstellung eines Modellknotens und seiner'pörts ,37
Abb. 7.8 3: Darstellung einer Kante im Model Editor 137
Abb. 7.9 .: Das Fenster zeig, für den Host „clark" die Adresseünddie Architek '
tur an 1 in
Abb. 7.9 2: Anzeige eines Monitors mit dem Verweis auf das'iugehörige'ausffihr "
bare Programm und die zulässigen Hosts. , 39
Abb. 7.9 3: Zusammenstellen eines Szenario, aus verschiedenen Mode.len^oni "
toren und externen Programmen 140
Abb. 7.10 1: Konfiguration eines Modells 141
Abb. 7.10 2: Aufsetzen des generierten Fertigungssteüerungssystemsta'pr^zeß '
Instanzierer Abb. 8.1 1: Interfaceobjekte für »"iii^"^^"^" ^^""141
beheb.ger externer Programme ,44
6
Abb. 8.1 2: a) FBS Netz nach den Schritten 1 bis 4, b) Einteilung der Cluster
(Schritt 5), c) Clusterrahmen mit zugeordneten Funktionsbausteinen
und nur noch einem Kommunikationskanal (nach Schritt 6) 145
Abb. 8.2 1: Protokoll für ADD INCOMINGPORT 148
Abb. 8.3 1: Objekte der Implementierung der verteilten Ausfuhrung 150
Abb. 9.2 1: Schematische Darstellung des Flexiblen Fertigungssystems 157
Abb. 9.2 2: Transportroboter (aus [Fels 96]) 158
Abb. 9.3 1: Struktur des Flexiblen Fertigungssteuerungssystems 160
Abb. 9.3 2: Interaktionsdiagramm des Teilszenarios „Rüsten" 162
Abb. 10.3 1: Beispiel einer IT Architektur eines „Real I CIM" Systems 166
Abb. 10.4 1: Beispiel der Editierfenster der Maschine Operation Zeit Leiste (rechts
unten) und des Planungsmanagers (links oben) 169
Abb. 10.4 2: Interaktionen der „On Line" und „Off Line" Komponenten in „Real
I CIM" 171
Abb. 10.5 1: Struktur der Modi und Einsatz eines Modells 175
Abb. 10.6 1: Funktionssicht (oben), gegenständliche Sicht (links unten) und Infor¬
mationssicht (unten rechts) einer modellierten Werkstattfertigung 176
Abb. 11.2 1: Überblick über die Auftragsabwicklung im Szenario 182
Abb. 11.2 2: Lokalisierung der Übergänge zwischen dem Geschäftsprozeßmodell für
die Auftragssteuerung (GPM AST) und dem Prozeß und Steue¬
rungsmodell für die Fertigungssteuerung (PM/SM FST) 182
Abb. 11.3 1: Überführung eines Geschäftsprozeßmodells für die Auftragssteuerung
(GPM AST) in ein Prozeßmodell für die Fertigungssteuerung
(PM/SM FST) 184
Abb. 12.2 1: Überblick über die Abläufe im Szenario „Qualitätsorientierte Ferti¬
gung" 190
Abb. 12.2 2: Überblick über die Abläufe in der Auftragssteuerung 191
Abb. 12.2 3: Übergang Fertigungsplan zur Fertigungssteuerung 193
Abb. 12.2 4: Qualitätsmanagement Grundstruktur 195
Abb. 12.3 1: Störungsfreier Fertigungsablauf. 197
Abb. 12.3 2: Kundenauftrag und Fertigungsauftrag 198
Abb. 12.3 3: Anstoß der Drehbearbeitung 199
Abb. 12.3 4: Fertigmeldung eines Auftrags 200
Abb. 12.3 5: Ablauf bei der Abweichung „Durchmesser zu groß" 202
Abb. 12.3 6: Ablauf bei der Abweichung „Werkzeugbruch" 204
Abb. 12.3 7: Rückmeldung einer Störung 205
Abb. 12.4 1: Beispiel der Benutzungsoberfläche eines BDE Terminals 206
Abb. 13 1: Schematische Element Kategorie Hierarchie 210
Abb. 13 2: Schematische Fertigungselement Kategorie Hierarchie 212
7
Abb. 13 3: Schematische Vorgangs Kategorie Hierarchie 213
Abb. 13 4: Strukturprototyp des EOA Verfahrens 214
Abb. 13 5: Potentielle Makrostruktur des Typs Sequenz """.'. 215
Abb. 13 6: Potentielle Makrostruktur des Typs Baum .1. 216
Abb. 13 7: Illegale Makrostruktur des Typs Zyklus 216
Abb. 13 8: Fertigungsprozeßmodell der Spannklemmen AG 217
Abb. 13 9: Metamechanismus der Bedarfsplanung mit Makrostruktur Kreis '117219
Abb. 13 10: Interaktionsdiagramm der ersten Phase 220
Abb. 13 11: Metamechanismus der Ausschreibung in der leiten Phase 221
Abb. 13 12: Metamechanismus zum Zuschlag einer Engpaß Ressource 222
Abb. 13 13: Metamechanismus zur Rückwärtsterminierung 223
Abb. 13 14: Interaktionsdiagramm der dritten Phase '.'. 224
Tabelle 1 1: Übersicht über die Modellelemente 13
Tabelle 2.1 1: Sprachelemente der Spezifikation der Abläufe ZI 40
Tabelle 2.2 1: Elementare Aktionen für Zeitdauern 55
Tabelle 2.2 2: Elementare Aktionen für Zeitpunkte I. 56
Tabelle 2.2 3: Elementare Aktionen für Zeitintervalle 57
Tabelle 2.2 4: Elementare Aktionen für Fertigungselemente 58
labeile 2.2 5: Elementare Aktionen für Fertigungsvorgänge. 59
iabelle 2.2 6: Elementare Aktionen für Ereignisse 60
Tabelle 2.2 7: Aufgabentypen an den Knoten ." 64
Tabelle 2.2 8: Beispiele für Konstruktionsaufgaben g0
Tabelle 2.2 9: Klassen von ereignisbezogenen Formalzielen 84
labelle 6.3 1: Syntax fiir Auktionsregeln j,9
9.3 ,: Bespiel für Abbi.dung des Ereignisraums eines Knotens auf das Ver¬
Tabelle ,0 4, TZ Unt£r BerÜCkS'Chti^ ** Zustandsraums ,61
10.4 . Zuordnung von Benutzerwerkzeugen ,n „Rel I CIM" zu den Tätig¬
keitsarten der Planung.
11.3 ,. Übertragung der Kundenauftragsinformationen aus dem Geschäftspro
Tabelle 11 3 2 ^ " ^ ^^ ^ SteUeru"g™°deH 185
.3 2: Übertragung der Termin.erungsergebnisse aus dem Prozeß und Steue
rungsmodell in das Geschäftsprozeßmodell 186
t! e 1 2 3 J: nrSa?n ^ ^"^ ** ^^ ^rchmes^zu groß"II201
.2.3 2. Ursachen und Maßnahmen der Abweichung „Werkzeugbruch" 203
8 |
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