CAD-Referenzmodell: zur arbeitsgerechten Gestaltung zukünftiger computergestützter Konstruktionsarbeit
Gespeichert in:
| Weitere Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Teubner
1995
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturverzeichnis Seite 298 - 308 |
| Beschreibung: | XVII, 339 S. graph. Darst. |
| ISBN: | 3519063565 |
Internformat
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis V
Inhaltsverzeichnis
Bild- und Tabellenverzeichnis XI
Beteiligte Institutionen und Personen XVI
1 Einführung 1
2 Menschengerechte Gestaltung zukünftiger computergestützter
Konstruktionsarbeit 4
2.1 Problemfelder konventioneller Organisationsformen
in der Konstruktion 4
2.2 Arbeitswissenschaftliche Gestaltungsansätze als Basis für
menschengerechte und innovative Organisationsformen 8
2.3 Arbeitswissenschaftliche Gestaltungsalternativen für neue
Organisationsformen am Beispiel betrieblicher Szenarien 13
2.3.1 Ziel betrieblicher Szenarien 14
2.3.2 Klassifizierung der Szenarien 15
2.3.3 Aufbauorganisation 16
2.3.4 Grobkonzept des Auftragablaufs 23
2.3.5 Arbeitsaufgaben im Auftragsablauf 25
2.3.6 Konzept der Produktentwicklungsgruppe 27
2.3.7 Kooperation und Kommunikation in der
Produktentwicklungsgruppe 31
2.4 Betriebliche Umsetzung der Gestaltungsalternativen 33
VI Inhaltsverzeichnis
3 Anforderungen an das CAD-Referenzmodell 40
3.1 Arbeitswissenschaftliche Anforderungen 40
3.1.1 Arbeitswissenschaftliche Anforderungen an die System¬
gestaltung am Beispiel des Szenarios zum Mittelbetrieb 41
3.1.2 Ableitung der Anforderungen für die betriebliche
Szenarien „Klein- und Großbetrieb 45
3.2 Konstruktionstechnische Anforderungen 46
3.2.1 Der Konstruktionsprozeß 46
3.2.2 Anforderungen an zukünftige Konstruktions¬
unterstützungsmittel 47
3.2.2.1 Durchgängige Unterstützung des
Konstruktionsprozesses 48
3.2.2.2 Verbesserung der Gestaltung der Funktionalität 50
3.3 Anforderungen an den Benutzungsdialog 51 ,
3.3.1 Anforderungen aus der Sicht des Produkt¬
entwicklungsprozesses 52
3.3.2 Anforderungen an das Benutzungsoberflächensystem ¦
aus der Sicht ihrer Komponenten 54
3.3.2.1 Die Präsentationskomponente 54
3.3.2.2 Die Interaktionskomponente 55
3.3.3 Die Dialogkomponente 56
3.3.4 Anforderungen an die Umsetzungswerkzeuge
eines Benutzungsoberflächensystems 56
3.4 Anforderungen an eine anwendungsorientierte Konfiguration 58
3.4.1 Anforderungen aus Anwendungssicht 58 •
3.4.1.1 Durchgreifende Anwendungsorientierung
der Komponenten 58
3.4.1.2 Konfigurierbarkeit des Anwendungsprozesses 59
3.4.1.3 Beschreibbarkeit der Anwendungsmodule
und -prozesse 59
3.4.2 Anforderungen an die Systemarchitektur 60
3.4.2.1 Offene Systemarchitektur 60
3.4.2.2 Modularität und Flexibilität 60
3.4.2.3 Erweiterbarkeit und Austauschbarkeit von
Systemkomponenten 60
3.4.2.4 Offenes Kommunikationskonzept,
Basis zur Konfiguration 61
Inhaltsverzeichnis VII
3.5 Berechnungen, Analyse, Simulation 61
3.5.1 Analyse im Produktentwicklungsprozeß 61
3.5.2 Anforderungen an zukünftige
Konstruktionsunterstützungsmittel 63
3.6 Aufgabenrelevante Wissensverarbeitung 65
3.6.1 Bedeutung des Aufgabenrelevanten Wissens 65
3.6.2 Strukturierung, Repräsentation und Verarbeitung von Wissen,
Informationsbeschaffung mit Rechnerunterstützung 67
3.6.3 Anforderungen an die Integration von wissensbasierten
Komponenten in CAD-Systeme 70
3.7. Modellierer 71
3.7.1 Frühe Phasen der Produktentwicklung 71
3.7.2 Modellierfunktionalität der CAD-Systeme 73
3.7.3 Feature-Modellierung 74
3.8 Produktmodelle und Produktdatenmanagement 78
3.8.1 Anwendungsorientierte, informations- und systemtechnische
Anforderungen 78
3.8.2 Integrierte Produktmodelle 80
3.8.3 Standardisierungsaktivitäten für integrierte Produktmodelle 82
3.8.4 Entwurfsprinzipien für Produktmodelle 83
3.9 Anforderungen an die Integration 85
3.9.1 Anwendungsbezogene Anforderungen 85
3.9.2 Abgeleitete informationstechnische Anforderungen 86
3.9.3 Spezielle Integrationsanforderungen zur Unterstützung
von Benutzergruppen 87
4 Die Referenzarchitektur 91
4.1 Grundstruktur der Referenzarchitektur 91
4.2 Grobspezifikation der Referenzarchitektur 93
4.2.1 Anwendungsteil 94
4.2.2 Systemteil 99
4.2.3 Produktmodell 102
4.2.4 Anwendungsspezifisches Wissen 107
VIII Inhaltsverzeichnis
4.3 Feinspezifikation der Referenzarchitektur .. 115 l
4.3.1 Anwendungsteil 115 I
4.3.1.1 Spezifische Anwendungen 116
4.3.1.2 Generische Anwendungen 117
4.3.1.3 Ressourcen 118
4.3.1.4 Dienstleistungen des Systemteils 120
4.3.2 Systemteil 125
4.3.2.1 Benutzungsoberflächensystem 125
4.3.2.1.1 Präsentations-Manager 131
4.3.2.1.2 Interaktions-Manager 133
4.3.2.1.3 Dialog-Manager 135
4.3.2.2 Kommunikationssystem 137
4.3.2.2.1 Informations-und Objektmanager 143
4.3.2.2.2 Informationsunit 146
4.3.2.2.3 Kommunikationsunit 149
4.3.2.2.4 Synchronisationsunit 154
4.3.2.2.5 Kommunikationspipeline 156
4.3.2.2.6 Das offene Kommunikationskonzept -
Beziehungen zum ISO-Referenzmodell 159
4.3.2.3 Konfigurationssystem 161
4.3.2.3.1 Konfigurationsmanagement 169
4.3.2.3.2 Anwendungskontext 172
4.3.2.3.3 Werkzeugkonfigurationsdaten 174
4.3.2.4 Systemressourcen 176
4.3.2.4.1 Fehlerbehandlung 179
4.3.2.4.2 Betriebssystem-Manager 181
4.3.2.4.3 Werkzeug-Manager 183
4.3.2.5 Wissens-Managementsystem 185
4.3.2.5.1 Wissen-Modellierungsunit 186
4.3.2.5.2 Wissen-Zugriffunit 188
4.3.2.6 Produktdaten-Managementsystem 190
4.3.2.6.1 Schemaverarbeitungsunit 194
4.3.2.6.2 Datenmanagementunit 196
4.3.2.6.3 Data Dictionary 200
Inhaltsverzeichnis IX
4.3.3 Produktmodell 202
4.3.3.1 Generische Ressourcen 202
4.3.3.2 Anwendungsressourcen 204
4.3.3.3 Anwendungsprotokolle 206
4.3.4 Anwendungsspezifisches Wissen 208
4.3.4.1 Wissensressourcen 208
4.3.4.2 Generisches Wissen 209
4.3.4.3 Spezifisches Wissen 210
4.4 Integration 214
4.4.1 Integrationsebenen 214
4.4.2 Integrationstypen 217
4.4.3 Integrationsaspekte für das kooperative Arbeiten 222
4.4.3.1 Kooperationsprimitive des Anwendungsteils 224
4.4.3.2 Kooperationsprimitive des Systemteil 227
4.4.3.3 Architektur des Unterstützungssystems 230
5 Beispiel für die Abbildung einer Konstruktionsaufgabe
auf das Architekturschema 237
5.1 Beschreibung der Konstruktionsaufgabe 237
5.1.1 Organisatorischer Aufbau der Produktentwicklungsgruppe 238
5.1.2 Vorgehensschritte bei der Problemlösung 243
5.1.3 Beschreibung der zur Aufgabenlösung benötigten
CAD-Komponenten und deren Zuordnung zu den
Schichten des Anwendungsteils 246
5.2 Arbeitsweise der Referenzarchitektur 250
5.2.1 Modellierungsbeispiel „Zahnradsitz gestalten 250
5.2.2 Kooperatives Arbeiten (CSCW) 255
5.3 Folgerungen aus dem Modell Zahnradgetriebe 275
I
I
I
X Inhaltsverzeichnis i
6 Umsetzungs- und Anwendungsmöglichkeiten der Forschungs-
ergebnisse des Verbundprojekts CAD-Referenzmodell 276
6.1 Umsetzungsmöglichkeiten für Klein-, Mittel-und Großbetriebe 276
6.2 Umsetzungsmöglichkeiten für unterschiedliche Branchen 280
6.3 Anwendungsmöglichkeiten bei der Entwicklung zukünftiger
CAD-Systeme 283
6.4 Bezug der Forschungsarbeiten zur nationalen und
internationalen Normung 284
6.4.1 Normen und Standards für die Benutzungsschnittstelle 285
6.4.2 Standardisierung von Datenaustausch-Schnittstellen 288
6.4.3 Kommunikationsstandards 289
6.4.4 Graphikstandards 290
6.4.5 European CAD Standardization Initiative (ECSI) und
European CAD Integration Project (ECIP) 292
7 Zusammenfassung 294
8 Ausblick 295
Literaturverzeichnis 298
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen 309
Anhang - Referenzglossar 314
Bild- und Tabellenverzeichnis XI
Bild- und Tabellenverzeichnis
Bild 2.1: Gestaltungsfelder einer integrierten und menschengerechten
Arbeits- und Technikgestaltung 10
Bild 2.2: Betriebliche Szenarien und Anforderungen an die
Systemgestaltung 14
Bild 2.3: Aufbauorganisation eines Mittelbetriebes, Ist-Zustand 17
Bild 2.4: Aufbauorganisation eines Mittelbetriebes, Soll-Konzept 20
Bild 2.5: Aufbauorganisation eines Kleinbetriebes, Soll-Konzept 21
Bild 2.6: Aufbauorganisation eines Großbetriebes, Soll-Konzept
(Darstellung für das Hauptwerk) 22
Bild 2.7: Auftragsablauf eines Mittelbetriebes, Soll-Zustand 24
Bild 2.8: Beispiel für eine selbständige Produktentwicklungsgruppe
mit qualifizierter Assistenz 29
Tabelle 2.1: Klassifizierung der Betriebe 15
Tabelle 2.2: Aufgaben im Auftragsablauf eines Mittelbetriebs
(am Beispiel des Produktentwurfs) 26
Tabelle 2.3: Kooperation in der Produktentwicklungsgruppe 32
Bild 3.1: Einflußnahme des Produktlebenszyklus auf
das Konstruieren 66
Bild 3.2: Möglichkeiten der rechnerunterstützten
Informationsbeschaffung 68
Bild 3.3: Merkmale zur Wissenstrukturierung 69
Bild 3.4: Anwendung eines Featuremodellierers
als Integrationsbaustein 75
Bild 3.5: Segmentiertes Totales Produktmodell 81
Bild 3.6: Anforderungsprofil des Unterstützungssystems 89
Bild 3.7: Klassifikation von CSCW-Anwendungen
nach [Johanson 1988] 89
XII Bild- und Tabellenverzeichnis
. Bild 4.1: Grundstruktur der Referenzarchitektur 93
Bild 4.2: Struktur des Anwendungsteils 94 j
Bild 4.3: Eigenschaften der Komponenten des Anwendungsteils 95 !
Bild 4.4: Aktivierung der Schichten des Anwendungsteils 95 !
Bild 4.5: Umfang der Funktionalität einer Anwendung 96
Bild 4.6: Eigenschaften der Schichten des Anwendungsteils 98
Bild 4.7: Struktur des Systemteils 101
Bild 4.8: Realisierung der Interaktion der Komponenten des
Anwendungs- und Systemteils 102
Bild 4.9: Darstellung möglicher Instanzen der
Kommunikationsschnittstelle (CSI) 103
Bild 4.10: Phasen der Produktmodellentwicklung
(nach [GAP 1993]) 104
Bild 4.11: Aufbau des Produktmodells 105
Bild 4.12: Vereinfachtes Systemverhalten von Produktmodell
und Produktdaten-Managementsystem 106
Bild 4.13: Aufbau des anwendungsspezifischen Wissens 109
Bild 4.14: Optimierung der Konstruktion durch informales Wissen 111
Bild 4.15: Kreislauf bei der Anwendung von formalem
und informalem Wissen 111
Bild 4.16: Zugriff auf das anwendungspezifische Wissen 113
Bild 4.17: Transparenter Zugriff auf das
anwendungsspezifische Wissen 113
Bild 4.18: Grobspezifizierte Referenzarchitektur 114
Bild 4.19: Beispiele für spezifische Anwendungen 117
Bild 4.20: Beispiele für generische Anwendungen 118
Bild 4.21: Beispiele für Anwendungsressourcen 119
Bild 4.22: Schnittstellenkonventionen einer Anwendungskomponente .... 124
Bild 4.23: Struktur des Benutzungsoberflächensystems 127
Bild 4.24: Zustandsübergangsdiagramm des
Benutzungsoberflächensystems 129
Bild 4.25: Globales Zustandsübergangsdiagramm zur Aktivierung
von Anwendungsdialogen 129
Bild- und Tabellenverzeichnis XIII
Bild 4.26: Die prinzipielle Struktur des Präsentationsmanagers 132
Bild 4.27: Die Struktur des Interaktionsmanagers 134
Bild 4.28: Die Struktur des Dialogmanagers 136
Bild 4.29: Leistungsstufen des Kommunikationssystems 139
Bild 4.30: Struktur des Kommunikationssystems 140
Bild 4.31: Aufbau des Information and Object Manager 145
Bild 4.32: Kommunikation in verteilten Systemen 146
Bild 4.33: Struktur der Informationsunit 148
Bild 4.34: IDL Interface Compiler - Erzeugung von Sourcecode
für Client- und Server-Stubs 151
Bild 4.35: Aufbau der Kommunikationsunit 152
Bild 4.36: Grundprinzip des RPC - Kommunikation über Stub und das
Transportsystem (statische Erzeugung von Objektaufrufen) ... 153
Bild 4.37: Aufbau der Synchronisationsunit 155
Bild 4.38: Kommunikation zwischen entfernten Komponenten 157
Bild 4.39: Verwendung von Kommunikationskanälen 159
Bild 4.40: Die globale Struktur des Konfigurationssystems 164
Bild 4.41: Das globale Zustandsübergangsdiagramm 166
Bild 4.42: Das Zustandsübergangsdiagramm aus Sicht
einer Anwendung 167
Bild 4.43: Das Zustandübergangsdiagramm aus der Sicht
eines Anwendungswerkzeuges 169
Bild 4.44: Die prinzipielle Struktur der
Konfigurationsmanagement-Dienste 171
Bild 4.45: Die prinzipielle Struktur des Anwendungskontextmanagers .... 173
Bild 4.46: Die prinzipielle Struktur des Werkzeugkonfigurations-
datenmanagers 175
Bild 4.47: Relation: Auftrag/Aufgabe - Konfiguration - Werkzeug(e) 176
Bild 4.48: Struktur der Systemressourcen 178
Bild 4.49: Struktur des Error Handlers 180
Bild 4.50: Struktur des Betriebssystemmanagers 182
Bild 4.51: Struktur des Werkzeugmanagers 184
XIV Bild- und Tabellenverzeichnis
Bild 4.52: Struktur des Wissen-Managementsystems 186
Bild 4.53: Struktur der Wissen-Modellierungsunit 187
Bild 4.54: Struktur der Wissen-Zugriffsunit 189 !
Bild 4.55: Struktur des Produktdaten-Managementsystems 192
Bild 4.56: Schnittstellen des Produktdaten-Managementsystems 193
Bild 4.57: Struktur der Schemaverarbeitungsunit 195
Bild 4.58: Struktur der Datenmanagementunit 197
Bild 4.59: Arbeitsbereiche von Benutzern bzw. Benutzergruppen 199
Bild 4.60: Struktur des Data Dictionary 200
Bild 4.61: Struktur der generischen Ressourcen 203
Bild 4.62: Struktur der Anwendungsressourcen 205
Bild 4.63: Beispiele für Wissensressourcen 209
Bild 4.64: Beispiele für Generisches Wissen 210
Bild 4.65: Beispiele für Spezifisches Wissen 211
Bild 4.66: Hierarchischer Zugriff auf den Wissensbaum 212
Bild 4.67: Trennung von methodenspezifischen
und allgemeinem Wissen 213
Bild 4.68: Integrationsebenen im CAD-Referenzmodell 216
Bild 4.69: Integrationsmatrix im CAD-Referenzmodell 217
Bild 4.70: Integrationstypen im CAD-Referenzmodell 219
Bild 4.71: Qualität der Integrationstypen bezogen auf
Kommunikation und Kooperation 220
Bild 4.72: Realisierung der Integrationstypen über
das Kommunikationssystem 222
Bild 4.73: Einordnung der Kooperationsprimitive
in die Gesamtarchitektur 223
Bild 4.74: Struktur des CSCW-Tools 225
Bild 4.75: Aufbau und Arbeitsweise innerhalb
des Kommunikationssystems 228
Bild 4.76: Unterstützungssystems für direkt integrierte Komponenten 231
Bild 4.77: Unterstützungssystems für gekapselt integrierte
Komponenten 232
Bild- und Tabellenverzeichnis XV
Bild 4.78: Unterstützungssystems für gekoppelt integrierte
Komponenten 232
Bild 4.79: Mediatorunterstütztes Interaktionsmodell 236
Bild 4.80: Autonomes Interaktionsmodell 236
Bild 5.1: Aufbauorganisation des beispielhaften Gesamtbetriebs 239
Bild 5.2: Aufbauorganisation des Zweigwerks
des beispielhaften Betriebs 240
Bild 5.3: Produktentwicklungsgruppe für mechanische Getriebe
des beispielhaften Betriebs 242
Bild 5.4: Aufgaben bei der Getriebeentwicklung (Teil 1) 244
Bild 5.5: Aufgaben bei der Getriebeentwicklung (Teil 2) 245
Bild 5.6: Überblick über Abhängigkeiten bei der Gestaltung
einer Getriebewelle 246
Bild 5.7: Arbeitsabläufe bei der Lagerauslegung und
der Gestaltung von Welle-Nabe-Verbindungen 247
Bild 5.8: Ablauf im Architekturschema bei der Modellierung
eines Zahnradsitzes 254
Bild 5.9: Arbeitsaufgaben im Konstruktionsteam 257
Bild 5.10: Ablauf im Architekturschema bei Initiierung der Sitzung,Zusam-
menstellen der Konferenzakte und Verbindungsaufbau 260
Bild 5.11: Information der Konstruktionsfachkraft zu
Konferenzvorschlag des Berechnungsingenieurs 263
Bild 5.12: Ablauf beim Visualisieren von Berechnungs- und
Entwurfsergebnissen (Arbeitsphase der Sitzung) 266
Bild 5.13: Diskussion von Lösungsvarianten 268
Bild 5.14: Ablaufs bei der gemeinsamen Durchführung einer
Recherche zu Lagerwerten (Arbeitsphase der Sitzung) 271
Bild 5.15: Ablauf im Architekturschema bei Beendigung der Sitzung 274
|
| adam_txt |
Inhaltsverzeichnis V
Inhaltsverzeichnis
Bild- und Tabellenverzeichnis XI
Beteiligte Institutionen und Personen XVI
1 Einführung 1
2 Menschengerechte Gestaltung zukünftiger computergestützter
Konstruktionsarbeit 4
2.1 Problemfelder konventioneller Organisationsformen
in der Konstruktion 4
2.2 Arbeitswissenschaftliche Gestaltungsansätze als Basis für
menschengerechte und innovative Organisationsformen 8
2.3 Arbeitswissenschaftliche Gestaltungsalternativen für neue
Organisationsformen am Beispiel betrieblicher Szenarien 13
2.3.1 Ziel betrieblicher Szenarien 14
2.3.2 Klassifizierung der Szenarien 15
2.3.3 Aufbauorganisation 16
2.3.4 Grobkonzept des Auftragablaufs 23
2.3.5 Arbeitsaufgaben im Auftragsablauf 25
2.3.6 Konzept der Produktentwicklungsgruppe 27
2.3.7 Kooperation und Kommunikation in der
Produktentwicklungsgruppe 31
2.4 Betriebliche Umsetzung der Gestaltungsalternativen 33
VI Inhaltsverzeichnis
3 Anforderungen an das CAD-Referenzmodell 40
3.1 Arbeitswissenschaftliche Anforderungen 40
3.1.1 Arbeitswissenschaftliche Anforderungen an die System¬
gestaltung am Beispiel des Szenarios zum Mittelbetrieb 41
3.1.2 Ableitung der Anforderungen für die betriebliche
Szenarien „Klein- und Großbetrieb" 45
3.2 Konstruktionstechnische Anforderungen 46
3.2.1 Der Konstruktionsprozeß 46
3.2.2 Anforderungen an zukünftige Konstruktions¬
unterstützungsmittel 47
3.2.2.1 Durchgängige Unterstützung des
Konstruktionsprozesses 48
3.2.2.2 Verbesserung der Gestaltung der Funktionalität 50
3.3 Anforderungen an den Benutzungsdialog 51 ,
3.3.1 Anforderungen aus der Sicht des Produkt¬
entwicklungsprozesses 52
3.3.2 Anforderungen an das Benutzungsoberflächensystem ¦
aus der Sicht ihrer Komponenten 54
3.3.2.1 Die Präsentationskomponente 54
3.3.2.2 Die Interaktionskomponente 55
3.3.3 Die Dialogkomponente 56
3.3.4 Anforderungen an die Umsetzungswerkzeuge
eines Benutzungsoberflächensystems 56
3.4 Anforderungen an eine anwendungsorientierte Konfiguration 58
3.4.1 Anforderungen aus Anwendungssicht 58 •
3.4.1.1 Durchgreifende Anwendungsorientierung
der Komponenten 58
3.4.1.2 Konfigurierbarkeit des Anwendungsprozesses 59
3.4.1.3 Beschreibbarkeit der Anwendungsmodule
und -prozesse 59
3.4.2 Anforderungen an die Systemarchitektur 60
3.4.2.1 Offene Systemarchitektur 60
3.4.2.2 Modularität und Flexibilität 60
3.4.2.3 Erweiterbarkeit und Austauschbarkeit von
Systemkomponenten 60
3.4.2.4 Offenes Kommunikationskonzept,
Basis zur Konfiguration 61
Inhaltsverzeichnis VII
3.5 Berechnungen, Analyse, Simulation 61
3.5.1 Analyse im Produktentwicklungsprozeß 61
3.5.2 Anforderungen an zukünftige
Konstruktionsunterstützungsmittel 63
3.6 Aufgabenrelevante Wissensverarbeitung 65
3.6.1 Bedeutung des Aufgabenrelevanten Wissens 65
3.6.2 Strukturierung, Repräsentation und Verarbeitung von Wissen,
Informationsbeschaffung mit Rechnerunterstützung 67
3.6.3 Anforderungen an die Integration von wissensbasierten
Komponenten in CAD-Systeme 70
3.7. Modellierer 71
3.7.1 Frühe Phasen der Produktentwicklung 71
3.7.2 Modellierfunktionalität der CAD-Systeme 73
3.7.3 Feature-Modellierung 74
3.8 Produktmodelle und Produktdatenmanagement 78
3.8.1 Anwendungsorientierte, informations- und systemtechnische
Anforderungen 78
3.8.2 Integrierte Produktmodelle 80
3.8.3 Standardisierungsaktivitäten für integrierte Produktmodelle 82
3.8.4 Entwurfsprinzipien für Produktmodelle 83
3.9 Anforderungen an die Integration 85
3.9.1 Anwendungsbezogene Anforderungen 85
3.9.2 Abgeleitete informationstechnische Anforderungen 86
3.9.3 Spezielle Integrationsanforderungen zur Unterstützung
von Benutzergruppen 87
4 Die Referenzarchitektur 91
4.1 Grundstruktur der Referenzarchitektur 91
4.2 Grobspezifikation der Referenzarchitektur 93
4.2.1 Anwendungsteil 94
4.2.2 Systemteil 99
4.2.3 Produktmodell 102
4.2.4 Anwendungsspezifisches Wissen 107
VIII Inhaltsverzeichnis
4.3 Feinspezifikation der Referenzarchitektur . 115 l
4.3.1 Anwendungsteil 115 I
4.3.1.1 Spezifische Anwendungen 116
4.3.1.2 Generische Anwendungen 117
4.3.1.3 Ressourcen 118
4.3.1.4 Dienstleistungen des Systemteils 120
4.3.2 Systemteil 125
4.3.2.1 Benutzungsoberflächensystem 125
4.3.2.1.1 Präsentations-Manager 131
4.3.2.1.2 Interaktions-Manager 133
4.3.2.1.3 Dialog-Manager 135
4.3.2.2 Kommunikationssystem 137
4.3.2.2.1 Informations-und Objektmanager 143
4.3.2.2.2 Informationsunit 146
4.3.2.2.3 Kommunikationsunit 149
4.3.2.2.4 Synchronisationsunit 154
4.3.2.2.5 Kommunikationspipeline 156
4.3.2.2.6 Das offene Kommunikationskonzept -
Beziehungen zum ISO-Referenzmodell 159
4.3.2.3 Konfigurationssystem 161
4.3.2.3.1 Konfigurationsmanagement 169
4.3.2.3.2 Anwendungskontext 172
4.3.2.3.3 Werkzeugkonfigurationsdaten 174
4.3.2.4 Systemressourcen 176
4.3.2.4.1 Fehlerbehandlung 179
4.3.2.4.2 Betriebssystem-Manager 181
4.3.2.4.3 Werkzeug-Manager 183
4.3.2.5 Wissens-Managementsystem 185
4.3.2.5.1 Wissen-Modellierungsunit 186
4.3.2.5.2 Wissen-Zugriffunit 188
4.3.2.6 Produktdaten-Managementsystem 190
4.3.2.6.1 Schemaverarbeitungsunit 194
4.3.2.6.2 Datenmanagementunit 196
4.3.2.6.3 Data Dictionary 200
Inhaltsverzeichnis IX
4.3.3 Produktmodell 202
4.3.3.1 Generische Ressourcen 202
4.3.3.2 Anwendungsressourcen 204
4.3.3.3 Anwendungsprotokolle 206
4.3.4 Anwendungsspezifisches Wissen 208
4.3.4.1 Wissensressourcen 208
4.3.4.2 Generisches Wissen 209
4.3.4.3 Spezifisches Wissen 210
4.4 Integration 214
4.4.1 Integrationsebenen 214
4.4.2 Integrationstypen 217
4.4.3 Integrationsaspekte für das kooperative Arbeiten 222
4.4.3.1 Kooperationsprimitive des Anwendungsteils 224
4.4.3.2 Kooperationsprimitive des Systemteil 227
4.4.3.3 Architektur des Unterstützungssystems 230
5 Beispiel für die Abbildung einer Konstruktionsaufgabe
auf das Architekturschema 237
5.1 Beschreibung der Konstruktionsaufgabe 237
5.1.1 Organisatorischer Aufbau der Produktentwicklungsgruppe 238
5.1.2 Vorgehensschritte bei der Problemlösung 243
5.1.3 Beschreibung der zur Aufgabenlösung benötigten
CAD-Komponenten und deren Zuordnung zu den
Schichten des Anwendungsteils 246
5.2 Arbeitsweise der Referenzarchitektur 250
5.2.1 Modellierungsbeispiel „Zahnradsitz gestalten" 250
5.2.2 Kooperatives Arbeiten (CSCW) 255
5.3 Folgerungen aus dem Modell "Zahnradgetriebe" 275
I
I
I
X Inhaltsverzeichnis i
6 Umsetzungs- und Anwendungsmöglichkeiten der Forschungs-
ergebnisse des Verbundprojekts CAD-Referenzmodell 276 \
6.1 Umsetzungsmöglichkeiten für Klein-, Mittel-und Großbetriebe 276
6.2 Umsetzungsmöglichkeiten für unterschiedliche Branchen 280
6.3 Anwendungsmöglichkeiten bei der Entwicklung zukünftiger
CAD-Systeme 283
6.4 Bezug der Forschungsarbeiten zur nationalen und
internationalen Normung 284
6.4.1 Normen und Standards für die Benutzungsschnittstelle 285
6.4.2 Standardisierung von Datenaustausch-Schnittstellen 288
6.4.3 Kommunikationsstandards 289
6.4.4 Graphikstandards 290
6.4.5 European CAD Standardization Initiative (ECSI) und
European CAD Integration Project (ECIP) 292
7 Zusammenfassung 294
8 Ausblick 295
Literaturverzeichnis 298
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen 309
Anhang - Referenzglossar 314
Bild- und Tabellenverzeichnis XI
Bild- und Tabellenverzeichnis
Bild 2.1: Gestaltungsfelder einer integrierten und menschengerechten
Arbeits- und Technikgestaltung 10
Bild 2.2: Betriebliche Szenarien und Anforderungen an die
Systemgestaltung 14
Bild 2.3: Aufbauorganisation eines Mittelbetriebes, Ist-Zustand 17
Bild 2.4: Aufbauorganisation eines Mittelbetriebes, Soll-Konzept 20
Bild 2.5: Aufbauorganisation eines Kleinbetriebes, Soll-Konzept 21
Bild 2.6: Aufbauorganisation eines Großbetriebes, Soll-Konzept
(Darstellung für das Hauptwerk) 22
Bild 2.7: Auftragsablauf eines Mittelbetriebes, Soll-Zustand 24
Bild 2.8: Beispiel für eine selbständige Produktentwicklungsgruppe
mit qualifizierter Assistenz 29
Tabelle 2.1: Klassifizierung der Betriebe 15
Tabelle 2.2: Aufgaben im Auftragsablauf eines Mittelbetriebs
(am Beispiel des Produktentwurfs) 26
Tabelle 2.3: Kooperation in der Produktentwicklungsgruppe 32
Bild 3.1: Einflußnahme des Produktlebenszyklus auf
das Konstruieren 66
Bild 3.2: Möglichkeiten der rechnerunterstützten
Informationsbeschaffung 68
Bild 3.3: Merkmale zur Wissenstrukturierung 69
Bild 3.4: Anwendung eines Featuremodellierers
als Integrationsbaustein 75
Bild 3.5: Segmentiertes Totales Produktmodell 81
Bild 3.6: Anforderungsprofil des Unterstützungssystems 89
Bild 3.7: Klassifikation von CSCW-Anwendungen
nach [Johanson 1988] 89
XII Bild- und Tabellenverzeichnis
. Bild 4.1: Grundstruktur der Referenzarchitektur 93
Bild 4.2: Struktur des Anwendungsteils 94 j
Bild 4.3: Eigenschaften der Komponenten des Anwendungsteils 95 !
Bild 4.4: Aktivierung der Schichten des Anwendungsteils 95 !
Bild 4.5: Umfang der Funktionalität einer Anwendung 96
Bild 4.6: Eigenschaften der Schichten des Anwendungsteils 98
Bild 4.7: Struktur des Systemteils 101
Bild 4.8: Realisierung der Interaktion der Komponenten des
Anwendungs- und Systemteils 102
Bild 4.9: Darstellung möglicher Instanzen der
Kommunikationsschnittstelle (CSI) 103
Bild 4.10: Phasen der Produktmodellentwicklung
(nach [GAP 1993]) 104
Bild 4.11: Aufbau des Produktmodells 105
Bild 4.12: Vereinfachtes Systemverhalten von Produktmodell
und Produktdaten-Managementsystem 106
Bild 4.13: Aufbau des anwendungsspezifischen Wissens 109
Bild 4.14: Optimierung der Konstruktion durch informales Wissen 111
Bild 4.15: Kreislauf bei der Anwendung von formalem
und informalem Wissen 111
Bild 4.16: Zugriff auf das anwendungspezifische Wissen 113
Bild 4.17: Transparenter Zugriff auf das
anwendungsspezifische Wissen 113
Bild 4.18: Grobspezifizierte Referenzarchitektur 114
Bild 4.19: Beispiele für spezifische Anwendungen 117
Bild 4.20: Beispiele für generische Anwendungen 118
Bild 4.21: Beispiele für Anwendungsressourcen 119
Bild 4.22: Schnittstellenkonventionen einer Anwendungskomponente . 124
Bild 4.23: Struktur des Benutzungsoberflächensystems 127
Bild 4.24: Zustandsübergangsdiagramm des
Benutzungsoberflächensystems 129
Bild 4.25: Globales Zustandsübergangsdiagramm zur Aktivierung
von Anwendungsdialogen 129
Bild- und Tabellenverzeichnis XIII
Bild 4.26: Die prinzipielle Struktur des Präsentationsmanagers 132
Bild 4.27: Die Struktur des Interaktionsmanagers 134
Bild 4.28: Die Struktur des Dialogmanagers 136
Bild 4.29: Leistungsstufen des Kommunikationssystems 139
Bild 4.30: Struktur des Kommunikationssystems 140
Bild 4.31: Aufbau des Information and Object Manager 145
Bild 4.32: Kommunikation in verteilten Systemen 146
Bild 4.33: Struktur der Informationsunit 148
Bild 4.34: IDL Interface Compiler - Erzeugung von Sourcecode
für Client- und Server-Stubs 151
Bild 4.35: Aufbau der Kommunikationsunit 152
Bild 4.36: Grundprinzip des RPC - Kommunikation über Stub und das
Transportsystem (statische Erzeugung von Objektaufrufen) . 153
Bild 4.37: Aufbau der Synchronisationsunit 155
Bild 4.38: Kommunikation zwischen entfernten Komponenten 157
Bild 4.39: Verwendung von Kommunikationskanälen 159
Bild 4.40: Die globale Struktur des Konfigurationssystems 164
Bild 4.41: Das globale Zustandsübergangsdiagramm 166
Bild 4.42: Das Zustandsübergangsdiagramm aus Sicht
einer Anwendung 167
Bild 4.43: Das Zustandübergangsdiagramm aus der Sicht
eines Anwendungswerkzeuges 169
Bild 4.44: Die prinzipielle Struktur der
Konfigurationsmanagement-Dienste 171
Bild 4.45: Die prinzipielle Struktur des Anwendungskontextmanagers . 173
Bild 4.46: Die prinzipielle Struktur des Werkzeugkonfigurations-
datenmanagers 175
Bild 4.47: Relation: Auftrag/Aufgabe - Konfiguration - Werkzeug(e) 176
Bild 4.48: Struktur der Systemressourcen 178
Bild 4.49: Struktur des Error Handlers 180
Bild 4.50: Struktur des Betriebssystemmanagers 182
Bild 4.51: Struktur des Werkzeugmanagers 184
XIV Bild- und Tabellenverzeichnis
Bild 4.52: Struktur des Wissen-Managementsystems 186
Bild 4.53: Struktur der Wissen-Modellierungsunit 187
Bild 4.54: Struktur der Wissen-Zugriffsunit 189 !
Bild 4.55: Struktur des Produktdaten-Managementsystems 192
Bild 4.56: Schnittstellen des Produktdaten-Managementsystems 193
Bild 4.57: Struktur der Schemaverarbeitungsunit 195
Bild 4.58: Struktur der Datenmanagementunit 197
Bild 4.59: Arbeitsbereiche von Benutzern bzw. Benutzergruppen 199
Bild 4.60: Struktur des Data Dictionary 200
Bild 4.61: Struktur der generischen Ressourcen 203
Bild 4.62: Struktur der Anwendungsressourcen 205
Bild 4.63: Beispiele für Wissensressourcen 209
Bild 4.64: Beispiele für Generisches Wissen 210
Bild 4.65: Beispiele für Spezifisches Wissen 211
Bild 4.66: Hierarchischer Zugriff auf den Wissensbaum 212
Bild 4.67: Trennung von methodenspezifischen
und allgemeinem Wissen 213
Bild 4.68: Integrationsebenen im CAD-Referenzmodell 216
Bild 4.69: Integrationsmatrix im CAD-Referenzmodell 217
Bild 4.70: Integrationstypen im CAD-Referenzmodell 219
Bild 4.71: Qualität der Integrationstypen bezogen auf
Kommunikation und Kooperation 220
Bild 4.72: Realisierung der Integrationstypen über
das Kommunikationssystem 222
Bild 4.73: Einordnung der Kooperationsprimitive
in die Gesamtarchitektur 223
Bild 4.74: Struktur des CSCW-Tools 225
Bild 4.75: Aufbau und Arbeitsweise innerhalb
des Kommunikationssystems 228
Bild 4.76: Unterstützungssystems für direkt integrierte Komponenten 231
Bild 4.77: Unterstützungssystems für gekapselt integrierte
Komponenten 232
Bild- und Tabellenverzeichnis XV
Bild 4.78: Unterstützungssystems für gekoppelt integrierte
Komponenten 232
Bild 4.79: Mediatorunterstütztes Interaktionsmodell 236
Bild 4.80: Autonomes Interaktionsmodell 236
Bild 5.1: Aufbauorganisation des beispielhaften Gesamtbetriebs 239
Bild 5.2: Aufbauorganisation des Zweigwerks
des beispielhaften Betriebs 240
Bild 5.3: Produktentwicklungsgruppe für mechanische Getriebe
des beispielhaften Betriebs 242
Bild 5.4: Aufgaben bei der Getriebeentwicklung (Teil 1) 244
Bild 5.5: Aufgaben bei der Getriebeentwicklung (Teil 2) 245
Bild 5.6: Überblick über Abhängigkeiten bei der Gestaltung
einer Getriebewelle 246
Bild 5.7: Arbeitsabläufe bei der Lagerauslegung und
der Gestaltung von Welle-Nabe-Verbindungen 247
Bild 5.8: Ablauf im Architekturschema bei der Modellierung
eines Zahnradsitzes 254
Bild 5.9: Arbeitsaufgaben im Konstruktionsteam 257
Bild 5.10: Ablauf im Architekturschema bei Initiierung der Sitzung,Zusam-
menstellen der Konferenzakte und Verbindungsaufbau 260
Bild 5.11: Information der Konstruktionsfachkraft zu
Konferenzvorschlag des Berechnungsingenieurs 263
Bild 5.12: Ablauf beim Visualisieren von Berechnungs- und
Entwurfsergebnissen (Arbeitsphase der Sitzung) 266
Bild 5.13: Diskussion von Lösungsvarianten 268
Bild 5.14: Ablaufs bei der gemeinsamen Durchführung einer
Recherche zu Lagerwerten (Arbeitsphase der Sitzung) 271
Bild 5.15: Ablauf im Architekturschema bei Beendigung der Sitzung 274 |
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