Architekturkonzeption für Fertigungsleitsysteme der flexibel automatisierten Fertigung:
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| Language: | German |
| Published: |
Paderborn
HNI
1997
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| adam_text | Titel: Architekturkonzeption für Fertigungsleitsysteme der flexibel automatisierten Fertigung
Autor: Gerdes, Karl-Heinz
Jahr: 1997
Architekturkonzeption für Fertigungsleitsysteme der
flexibel automatisierten Fertigung
Abbildungverzeichnis V
1 Einleitung 1
1.1 Problematik 1
1.2 Zielsetzung 3
1.3 Vorgehensweise 4
2 Informationsverarbeitung in der flexibel automatisierten Fertigung 5
2.1 Flexibel automatisierte Fertigung 5
2.1.1 Flexible Fertigungszellen 5
2.1.2 Flexibles Fertigungssystem 5
2.1.3 Flexible Fertigungslinie 8
2.2 Informationsverarbeitung in der flexibel automatisierten Fertigung 8
2.2.1 Geschäftsprozeßmodell für ein Unternehmen im Produktgeschäft 8
2.2.2 Ebenenmodell der Informationsverarbeitung in der Rechnerintegrierten 9
Produktion
2.2.3 Fertigungsleitsysteme 11
3 Anforderungen 14
3.1 Flexibilität 14
3.2 Offenheit 16
3.3 Benutzungsfreundlichkeit 18
3.4 Autonomie 18
3.5 Regelkreise 19
4 Stand der Technik 22
4.1 Flexibilität 22
4.1.1 Modulare Entwicklungsansätze 22
4.1.1.1 Module als Implementierungsbausteine 23
4.1.1.2 Module als Anwendungsbausteine 23
4.1.2 Objektorientierung als moderner Modularisierungsansatz 24
4.1.2.1 Objektorientierte Zellensteuerungskonzepte 25
4.1.2.2 Objektorientierte Leitsystemkonzepte 27
4.2 Offenheit 32
4.3 Benutzungsfreundlichkeit 32
4.4 Autonome 33
4.5 Regelkreise 34
4.6 Problemfelder und Entwicklungsschwerpunkte 34
5 Grundlagen objektorientierter Fertigungsleitsysteme 36
5.1 Objektorientierung 36
5.1.1 Grundbegriffe der Objektorientierung 36
5.1.2 Verteilte Systeme auf objektorientierter Basis 41
5.2 Kommunikation 43
5.2.1 Kommunikationsplattformen 43
5.2.1.1 Common ObjectRequest Broker Architecture 44
5.2.1.2 Portable Distributed Objects 45
5.2.1.3 Parallel Virtual Machine 46
5.2.2 Kommunikationsstandard für die Fertigungsautomatisierung 47
5.2.2.1 Manufacturing Automation Protocol 47
5.2.2.2 Manufacturing Message Specification 48
5.3 Grundprinzipien der Systemarchitektur 52
5.3.1 Architekturprinzip der Natur 53
5.3.2 Abbildung realer Fertigungsobjekte auf Intelligente Objekte 54
5.3.3 Modellierung der traditionellen Fertigungsorganisation 56
5.3.4 Intelligente Objekte als objektorientierte Supersets für die Leittechnik 57
6 Systemkonzeption 59
6.1 Elemente der Systemarchitektur 59
6.1.1 Intelligere Objekte 59
6.1.2 Agenten 59
6.1.3 Funktionsmodule 59
6.1.4 Schnittstellen 61
6.1.5 Kommunikation 62
6.2 Funktionsweise des Leitsystems am Beispiel eines Fertigungsauftragsdurchlaufs 62
6.3 Das irnJügenie Objekt 66
6.3.1 Klassenhierauhic Rrsao jrco 66
6.3.2 Strukti» 70
6.3.3 Funktionen 71
6.3.3.1 Planen 73
6.3.3 2 Stenem 77
6.3.3.3 Überwoohc--, 80
6.3.-1 liiieüijy- tc Objekt Vi: Pr^-clfcbcuvachimgssysieme 82
635 Pi-, .( •!.!:j;..•., A:,-.;.,;.,!: $r-.
(-4 Der kkibaie iVianager xs
6.4.1 Struktur 85
6.4.2 Funktion 87
6.5 Kommunikation 91
6.5.1 Aufgliederung der Kommunikation 92
6.5.2 Auftragsdatenbasis als Integrationskomponente 92
6.5.3 Kommunikation mit den Betriebsmitteln 94
6.5.4 Offene interne Kommunikation 96
6.5.5 Funktionsbezogene Differenzierung der internen Kommunikation 96
6.5.5.1 Aufgabenbereich Planung 97
6.5.5.2 Aufgabenbereich Steuerung 99
6.5.5.3 Aufgabenbereich Überwachung 100
7 Prototypische Realisierung 101
7.1 Aufbau der Testumgebung 101
7.2 Leistungsbeschreibung des 1ON-FLS auf Basis der Benutzungsoberflächen 104
7.2.1 Der Globale Manager 104
7.2.2 Das Konfigurationstool 111
7.2.3 DasDNC-Modul 116
7.2.4 Das Verwaltungsmodul 119
7.3 Erzielte Ergebnisse 124
8 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer Investition in ein Fertigungsleitsystem 125
8.1 Kostenerfassung 125
8.1.1 Kosten beim Einsatz eines ION-FLS 128
8.2 Nutzenerfassung 129
8.2.1 Direkter und indirekter Nutzen 129
8.2.2 Strategischer Nutzen 131
8.2.3 Nutzen beim Einsatz eines ION-FLS 134
8.3 Wirtschaftlichkeitsanalyse 134
8.4 Vergleich der Wirtschaftlichkeit - ION-FLS zu einem herkömmlichen FLS 136
8.4.1 Ausgangssituation 136
8.4.2 Zielsituation 136
8.4.3 Kostenerfassung 137
8.4.4 Bewertung des monetären Nutzens 138
8.4.5 Verkürzte quantitative Wirtschaftlichkeitsrechnung 139
9 Zusammenfassung und Ausblick 141
10 Literatur 143
Abbildlingsverzeichnis
Bild 2-1 Flexibel automatisierte Fertigungskonzepte in schematischer Darstellung 6
Bild 2-2 Komponenten eines Flexiblen Fertigungssystems 7
Bild 2-3 Geschäftsprozesse im Produktgeschäft 9
Bild 2-4 3D-Ebenenmodell in der rechnerintegrierten Produktion 10
Bild 2-5 Funktionalität von Fertigungsleitsystemen 12
Bild 3-1 Qualität als Leitgröße für die Planung 20
Bild 4-1 Pläne aus Herterich 28
Bild 4-2 Verbindung der Module 29
Bild 5-1 Aufbau eines Objektes 38
Bild 5-2 Ableitung eines Schweißroboters aus einem Handhabungsroboter 40
Bild 5-3 Part-of und Kind-of-Strukturen am Beispiel eines Handhabungsautomaten 41
Bild 5-4 Parallelisierung durch verteiltes Rechnen 42
Bild 5-5 Client-Server-Beziehung zwischen Fertigungsleitrechner und 49
Bearbeitungsmaschine
Bild 5-6 Abbildung gleicher Eigenschaften von Automatisierungsgeräten 50
auf ein VMD-Modell
Bild 5-7 MMS-Dienstgruppen 51
Bild 5-8 Architekturprinzip der Natur 54
Bild 5-9 Abbildung realer Fertigungsobjekte auf Intelligente Objekte 55
Bild 5-10 Modellierung der traditionellen Fertigung 57
Bild 6-1 Architektur des Leitsystems 60
Bild 6-2 Auftragsdurchlauf im ION-Fertigungsleitsystem 63
Bild 6-3 Autonome Ressourcenüberprüfung durch das IO 64
Bild 6-4 Klassenhierarchie Ressource 66
Bild 6-5 Aggregation des Intelligenten Objekts 71
Bild 6-6 Statusmaschine Ressource - Mehrfachnutzung 72
Bild 6-7 Funktionenmodell des Intelligenten Objekts 74
Bild 6-8 Funktionenmodell des Autonomen Planungsobjekts 75
Bild 6-9 Funktionenmodell des Steuerungsobjekts 77
Bild 6-10 Funktionenmodell des Überwachungsobjekts 80
Bild 6-11 Aggregation des globalen Managers 86
Bild 6-12 Funktionenmodell des Auftragsobiekts 89
Bild 6-13 Externe und interne Kommunikation 93
Bild 6-14 Auftragsdatenbasis als Integrationskomponente 94
Bild 6-15 Kommunikationspartner der Planung 9?
Biid 7-1 Testumgebung für das ION-FLS 102
Bild 7-2 Startfenster des Globalen Managers 1 •¦
Qüd7-3 GM-Submenü - System Uw
Bild 7-4 Submenü des GM-Einplanung der Fertigungsaufträge i üb
Bild 7-5 Anzeige des Planungsergebnisses 107
Bild 7-6 Starten eines Auftrags 108
Bild 7-7 Graphische Visualisierung der Planungsergebnisse im Gantt-Diagramm 109
Bild 7-8 Statusanzeige eines Betriebsmittels 110
Bild 7-9 Startoberfläche des Konfigurationstools 111
Bild 7-10 Oberfläche zur Definition eines MST-Obj ekts 113
Bild 7-11 Oberfläche zur Gruppenauswahl 113
Bild 7-12 Fenster zur Gruppenzuordnung der vorhandenen Maschinen zu Gruppen 114
Bild 7-13 Oberfläche zur Festlegung der Master-Slave-Beziehungen 115
Bild 7-14 Startfenster der DNC 116
Bild 7-15 Auswahlmenü der DNC-Aktionen 118
Bild 7-16 Eingangsoberfläche des Verwaltungsmoduls 119
Bild 7-17 Auftragsverwaltung 120
Bild 7-18 Produktverwaltung im VWT zur Definition von Produkten 121
Bild 7-19 Arbeitsschrittauswahl zur Zusammenstellung von Produkten 122
Bild 7-20 Arbeitsschrittverwaltung zur Definition von Arbeitsschritten 123
Bild 8-1 Gliederung der Kosten [nach Bur96] 126
Bild 8-2 Direkter und indirekter Nutzen bei einer Fertigungs- 130
leitsysteminvestition [nach Bur96]
Bild 8-3 Gliederung des strategischen Nutzens einer Fertigungs- 133
leitsysteminvestition [nach Bur96]
Bild 8-4 Profit-Strategie-Entscheidungsmatrix [nach Bur96] 135
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