Mücke Informationssystematik zur Optimierung von Konstruktions- und NC-Prozessen

Ganzheitliche Optimierung durch Vernetzung von PLM-, ERP- und MES geprägten Prozessen unter Berücksichtigung von Betriebsmittelinformationen aus der Fertigung
1. Auflage 2017
ISBN: 978-3-7448-7892-0
Verlag: BoD - Books on Demand
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 200 Seiten

Die technischen und betriebswirtschaftlichen Bereiche sind heute nicht durchgängig vernetzt. Im Rahmen des durchgängigen Engineerings, welche eine wichtige Rolle von Industrie 4.0 spielt, ist das Information Retrieval im Produktionsprozess ein wesentlicher Faktor. Die intelligente Rückführung der Daten führt zu technischen und wirtschaftlichen Vorteilen. Durch die Integration der Bereiche erzielt man neue Effekte bei einer ganzheitlichen Optimierung. In der Konstruktion werden ca. 70% der Produktkosten definiert; durch heutige Vernetzungstechniken hat man bereits im CAD-System Zugriff auf Ressourcen Informationen aus der Fertigung, welche eine neue Art der Kostenreduzierung ermöglichen. Aufgrund der Maschinensignale können Informationen in übergeordnete Systeme zurückfliesen, so dass ein Verbesserungsprozess ganzheitlich im Bereich der Logistik, als auch im technischen Bereich vorhanden ist. Mittels den Daten wird eine Technologiedatenbank aufgebaut, welche die Basis für die Optimierung in der Konstruktion und NC-Programmierung bildet. Die ganzheitliche Vernetzung ermöglicht einen wesentlich verbesserten Prozess von der Konstruktion bis zur Produktion. Hierbei werden die Effekte auf Basis der Real-time Daten von den verschiedenen Systemen innerhalb des Reportings und der Visualisierung dargestellt, so dass der Mensch durch die Echtzeitdaten bei der Entscheidungsfindung unterstützt wird. Damit im Gesamtprozess die produktiven und nicht produktiven Bereiche (wertschöpfende und nicht wertschöpfende Bereiche) effektiver integriert werden können, um die notwendigen Kosteneinsparungen zu erzielen, ist die Vernetzung ein Schwerpunkt der Dissertation. Es wird dargestellt, welche Effekte aufgrund technologischer Daten aus den Werkzeugmaschinen beim Zerspanungsprozess auf Basis von Betriebsmittelinformationen entstehen und wie die Informationen aus dem Produktionsbereich in den Planungsprozess optimiert überführt werden. Somit ist eine stetige Produktverbesserung gegeben, welche einen direkten Einfluss auf die Produkt- und Herstellkosten haben. Basierend auf der Erhöhung der gesamten Wertschöpfungskette wird dargestellt, wie mittels der definierten Big-Data-Analytik neue Geschäftsmodelle generiert werden können. Am Beispiel der Werkzeuge wird dargestellt, welche erheblichen Auswirkungen eine vernetzte Kunden-, Lieferantenbeziehung auf die Gesamtprozesskette durch Servicekonzepte haben kann.

Curriculum Vitae - Lebenslauf Kurzform Geburtsort Stuttgart , 30.01.1966 Ausbildung und Abschluss zum Mechaniker bei der Robert Bosch GmbH in Stuttgart (1982-1985) staatl. geprüfter maschinentechnischer Berufskollegiat (1985) Studium im Fachbereich Produktionstechnik der FH Ulm (1986-1990) Abschluss Dipl.-Ing. (FH) (1990) Fertigungsingenieur zur Einführung einer CAD/CAM-Lösung bei der Fa. Thyssen Aufzugswerke in Neuhausen a.d.F. (1990-1999) Projektleitung zur Einführung einer CAD/CAM/MES-Lösung bei der Fa. LEWA Herbert Ott GmbH in Leonberg (1999-2006) Projektleitung zur Einführung einer CAD/CAM/MES-Lösung bei der Fa. Coperion GmbH in Stuttgart (2006-2010) Senior Business Solution Consultant bei der Fa. TDM Systems GmbH in Tübingen (2010-heute) externer Doktorand an der FDIBA / KIT zum Thema: Informationssystematik zur Optimierung von Konstruktions-und NC-Prozessen (2015-2017) Abschluss Dr.-Ing. (2017) Ehrenamtliche Tätigkeit Mitarbeit im Arbeitskreis Industrie 4.0 - IHK Nordschwarzwald (2015-heute) Mitarbeit im Arbeitskreis Industrie 4.0 - HS Karlsruhe / Steinbeis-Zentrum (2015-heute)

Autoren/Hrsg.

Mücke, Thomas

Inhaltsverzeichnis

1;Titelseite;2
2;Impressum;3
3;Kurzfassung;4
4;Abstract;6
5;Vorwort;8
6;Aufbau der Dissertation;9
7;Formelzeichen;11
8;Inhaltsverzeichnis;15
9;1 Einleitung;18
10;2 Ziele / Herausforderungen / Problemstellungen;24
10.1;2.1 Generell;24
10.2;2.2 Ziele;25
10.2.1;2.2.1 generell;25
10.2.2;2.2.2 Handlungsbedarf;27
10.2.3;2.2.3 Herausforderungen;27
10.2.4;2.2.4 Zukünftige Bedeutung von Kernthemen;27
10.2.5;2.2.5 Heutige Ziele - zusammengefasst;28
10.2.6;2.2.6 Zukünftige Ziele - zusammengefasst;29
10.2.7;2.2.7 Zusammenfassung;31
10.3;2.3 Problemstellung;31
10.3.1;2.3.1 Generell;31
10.3.2;2.3.2 Technischer Ablauf;31
10.3.3;2.3.3 Betriebswirtschaftlicher Ablauf;36
10.3.4;2.3.4 Produktionstechnischer Ablauf;38
10.3.5;2.3.5 Zusammenfassung;44
11;3 Aktuelle Situation Von PLM-, ERP- und MES Geprägten Prozessen;46
11.1;3.1 Generell;46
11.2;3.2 Technischer Ablauf;47
11.2.1;3.2.1 Konstruktion;47
11.2.2;3.2.2 NC-Programmierung;48
11.2.3;3.2.3 NC-Simulation;49
11.3;3.3 Betriebswirtschaftuche Abläufe;50
11.4;3.4 Produktionstechnische Abläufe;50
11.4.1;3.4.1 MES-geprägter Prozess;50
11.4.2;3.4.2 Werkzeugtechnologie;53
11.5;3.5 Vertikale Integration;55
11.5.1;3.5.1 Maschinenanbindung;58
11.6;3.6 Horizontale Integration;60
11.7;3.7 Vernetzungauf Basis Industrie 4.0;61
11.8;3.8 Zusammenfassung;62
12;4 Konzept Zur Optimierung / Methodik;63
12.1;4.1 Allgemein;63
12.2;4.2 Gesamtkonzept;64
12.2.1;4.2.1 Vertikale Integration;65
12.2.2;4.2.2 Maschinenanbindungen;67
12.2.3;4.2.3 Horizontal Integration;69
12.2.4;4.2.4 Mensch im Mittelpunkt;71
12.3;4.3 Integrationen;73
12.3.1;4.3.1 Service-basierende Integrationen;73
12.3.2;4.3.2 Integration von Service orientierter Architektur;73
12.3.3;4.3.3 Big Data-Integration verscbiedener Datengueilen;74
12.4;4.4 Technische Abläufe;75
12.4.1;4.4.1 PLM-Integration;76
12.4.2;4.4.2 CAD-Analyse;78
12.4.3;4.4.3 NC-Programmierung;80
12.4.4;4.4.4 NC-Simulation;82
12.5;4.5 Betriebswirtschaftlicher Ablauf;85
12.5.1;4.5.1 ERP-Prozess;85
12.6;4.6 Produktionstechnischer Ablauf;85
12.6.1;4.6.1 MES-Prozess;86
12.6.2;4.6.2 Werkzeugtechnologie;87
12.7;4.7 Methodik zur Umsetzung Allgemein;89
12.8;4.8 Grundlagen der Kostenarten;89
12.8.1;4.8.1 Kostenart Maschinenkosten für Haupt- und Nebenzeit;90
12.8.2;4.8.2 Kostenart Personalkosten für Haupt- und Nebenzeit;90
12.8.3;4.8.3 Kostenart Werkzeugverschleißkosten für Hauptzeit;90
12.8.4;4.8.4 Kostenart Energiekosten für Haupt- und Nebenzeit;91
12.8.5;4.8.5 Gesamtkosten für Haupt- und Nebenzeit einer NC-Operation;91
12.8.6;4.8.6 Gesamtkosten (te) für eine komplette Bearbeitung;91
12.9;4.9 Grundlagen der Optimierung;91
12.9.1;4.9.1 Technologische Ermittlung;93
12.9.2;4.9.2 Kostenoptimale Standzeit pro NC-Operation;93
12.9.3;4.9.3 Kostenoptimale Schnittgeschwindigkeit pro NC-Operation;99
12.9.4;4.9.4 kostenoptimale Vorschubermittlung;99
12.9.5;4.9.5 Ermittlung Zeitspanvolumen pro NC-Operation;108
12.9.6;4.9.6 Ermittlung Hauptzeit (th);109
12.9.7;4.9.7 Ermittlung Werkzeugkosten;109
12.9.8;4.9.8 Gesamtkosten;109
12.9.9;4.9.9 Zerspanbarkeit;111
12.9.10;4.9.10 Optimierungsmethodik;113
12.9.11;4.9.11 Ergebnisse der Werkzeugoptimierung;114
12.10;4.10 Kennzahlen;115
12.10.1;4.10.1 Produktions-Kennzahlen;115
12.10.2;4.10.2 Zeitermittlung-Kennzahlen (nach REFA);117
12.10.3;4.10.3 Technologie-Kennzahlen;118
12.10.4;4.10.4 Auswertungen nach Bereichen;119
12.11;4.11 Optimierung aufgrund Daten Analyse;120
12.11.1;4.11.1 Kostenermittlung;120
12.12;4.12 Zusammenfassung;122
13;5 Realisierung / Validierung;123
13.1;5.1 Abbildung der Gesamtprozesskette am KIT-IMI;123
13.2;5.2 Datenfluß am Beispiel vom KIT-Industrie 4.0 Collaboration Lab;123
13.2.1;5.2.1 Workflow;124
13.2.2;5.2.2 Aufbau des Demonstrators;126
13.3;5.3 Detailberechnung der Daten;127
13.3.1;5.3.1 Verarbeitung der Daten aus dem NC-Programm;129
13.3.2;5.3.2 Verarbeitung der Daten aus TDM;130
13.3.3;5.3.3 Verarbeitung der Daten aus dem ERP-System;130
13.3.4;5.3.4 Verarbeitung der Daten aus der Maschine;131
13.4;5.4 Vaudierung - Grundzuge;132
13.5;5.5 Vaudierung - Bauteil 1;132
13.5.1;5.5.1 Allgemeines;132
13.5.2;5.5.2 Stammdaten;133
13.5.3;5.5.3 Ermittlung der Standzeitkonstante zur Standzeitermittlung;134
13.5.4;5.5.4 Ermittlung der kostenoptimalen Standzeit;136
13.5.5;5.5.5 Ermittlung der kostenoptimalen Schnittgeschwindigkeit;136
13.5.6;5.5.6 Ermittlung der spezifischen Schnittkraft zur Vorschubermittlung;136
13.5.7;5.5.7 Ermittlung des Vorschubes;138
13.5.8;5.5.8 Korrekturen der ermittelten Werte;139
13.5.9;5.5.9 Zusammenfassung der technologisch optimierten Werte;140
13.5.10;5.5.10 Ermittlung des Zeitspanvolumen (Auszug);141
13.5.11;5.5.11 Ermittlung der Hauptzeit (Auszug);141
13.5.12;5.5.12 Ermittlung der Werkzeugkosten;142
13.5.13;5.5.13 Ermittlung der Fertigungskosten, inkl. der Werkzeugkosten (Auszug);142
13.6;5.6 Vaudierung - Bauteil 2;143
13.6.1;5.6.1 Allgemeines;143
13.6.2;5.6.2 Stammdaten;143
13.6.3;5.6.3 Ermittlung der Standzeitkonstanten zur Standzeitermittlung;145
13.6.4;5.6.4 Ermittlung der kostenoptimalen Standzeit;146
13.6.5;5.6.5 Ermittlung der kostenoptimalen Schnittgeschwindigkeit;146
13.6.6;5.6.6 Ermittlung der spezifischen Schnittkraft zur Vorschubermittlung;147
13.6.7;5.6.7 Ermittlung des Vorschubes;148
13.6.8;5.6.8 Korrekturen der ermittelten Werte;150
13.6.9;5.6.9 Zusammenfassung der technologisch optimierten Werte;151
13.6.10;5.6.10 Ermittlung des Zeitspanvolumen (Auszug);151
13.6.11;5.6.11 Ermittlung der Hauptzeit (Auszug);152
13.6.12;5.6.12 Ermittlung der Werkzeugkosten;152
13.6.13;5.6.13 Ermittlung der Fertigungskosten, inkl. der Werkzeugkosten (Auszug);153
13.7;5.7 Schlussfolgerungen;154
14;6 Ergebnisse / Zusammenfassung / Beiträge;155
14.1;6.1 Ergebnisse;155
14.1.1;6.1.1 Bauteil 1;155
14.1.2;6.1.2 Bauteil 2;156
14.1.3;6.1.3 Visualisierung;156
14.1.4;6.1.4 Zusammenfassung der Ergebnisse;157
14.2;6.2 Effekte;158
14.3;6.3 Verbesserung des Prozess-Ablaufes im CAD/CAM-Umfeld;159
14.3.1;6.3.1 Prozessverbesserungen auf technische Planungsebene;159
14.3.2;6.3.2 Optimierung des Konstruktionsprozesses;159
14.3.3;6.3.3 Optimierung des NC-Prozesses;161
14.3.4;6.3.4 Gesamtoptimierung;161
14.4;6.4 Erweiterte Digitausierung;162
14.4.1;6.4.1 Digitaler Zwilling;162
14.5;6.5 Zusammenfassung;163
14.5.1;6.5.1 Ausblick;165
14.5.2;6.5.2 Neue Geschäftsmodelle;169
14.6;6.6 Summary;174
14.6.1;6.6.1 Situation;174
14.6.2;6.6.2 Realization;174
14.6.3;6.6.3 Results;174
14.7;6.7 Beiträge;175
14.7.1;6.7.1 Schlussfolgerungen;175
14.7.2;6.7.2 Wissenschaftliche Beiträge;176
14.7.3;6.7.3 Angewandte wissenschaftliche Beiträge;177
14.7.4;6.7.4 Anwendbar;178
15;7 Verzeichnisse;179
15.1;7.1 Literaturverzeichnis;179
15.1.1;7.1.1 Buchquellen;179
15.1.2;7.1.2 Presseinfo und Zeitschriften und Flyer;184
15.1.3;7.1.3 Internetquellen;184
15.2;7.2 Guederung der Beiträge / Artikel;185
15.3;7.3 Normen;186
15.4;7.4 Abbildungsverzeichnis;187
15.5;7.5 Tabellenverzeichnis;190
15.6;7.6 Begriffs- und Abkürzungsverzeichnis;191
15.7;7.7 Produktverzeichnis / Partner am KIT-IMI;193
15.8;7.8 Glossar (Auszug);194
16;8 Anhang;196
16.1;8.1 Curriculum Vitae - Lebenslauf Kurzform;196
16.2;8.2 Lehrveranstaltungen;196
16.3;8.3 Ehrenamtuche Tätigkeit;196
16.4;8.4 eigene Veröffentuchungen (Auszug);197
16.5;8.5 Vorstellung der Lösung bei Kongressen und fachgebundenen Veranstaltungen (Auszug);198
17;9 Erklärung;199