Einführung in die Produkt- und Prozessmodellierung

• Die Leistungsfähigkeit der Informations- und Kommunikationssysteme ist bereits so hoch, dass ein durchgängig digitaler Produktentstehungsprozess möglich ist. Dies führt zur Produktentwicklung und zur Produktionsplanung in einer so genannten virtuellen Welt. Sie wird auch als virtuelle Produktentstehung bezeichnet. Die Virtuelle Produktentstehung kann über mehrere Stufen erreicht werden (Abbildung 1-13).
• Sie führen über
•  3D-CAD,
•  Virtuelles Versuchsmodell (Digital Mock-Up bzw. DMU),
•  Virtuellen Produkte (Functional Digital Mock-Up bzw. FDMU) bis hin zur
•  Virtuellen Produktion (Virtuelle Fabrik).

Die Spezifikation von Produktdatenmodellen ist seit etwa Ende der 70er Jahre von wissenschaftlichem und industriellem Interesse. Der Grund für dieses Interesse liegt in der Forderung nach kompatiblen und interoperablen CAx-Systemen. Deshalb wurden grundlegende Methoden entwickelt, um eine nach begründeten, nachvollziehbaren und verständlichen Regeln definierte Beschreibungssprache für Produktdaten zu erhalten. Diese Methoden werden auch formale Spezifikation von Produktdaten genannt.

• Die Methoden zur formalen Spezifikation von Produktdaten sind:
•  das Entity Relationship Modell (ERM),
•  die EXPRESS-G Methode und
•  die Unified Modelling Language (UML).

Im Falle der Weitergabe digitaler Daten über Schnittstellen wird von einem Rechnersystem ein systemspezifisches oder systemneutrales Datenformat erzeugt, das von einem Empfängersystem wieder eingelesen und interpretiert werden kann.

Konventionell, mit manueller Arbeitstechnik und analogem Informationsfluss

Konventionell, in standardisierten Darstellungen

Digital, im systemspezifischen oder standardisierten Dateiformat

Integrierte Systeme auf Produktmodellbasis

Stand der Technik ist heute meist noch der Austausch anwendungsspezifischer Daten auf der Basis von Direktkopplungen mit systemspezifischen Daten- und Dateiformaten sowie der Austausch auf Basis genormter Schnittstellen mit standardisierten, systemunabhängigen Daten- und Dateiformaten (Abbildung 1-10). Die Entwicklung geht hin zu so genannten Integrierten Produktdatenmodellen, in denen die Daten aus allen Anwendungssystemen über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg gehalten werden. Neben dem standardisierten Produktdatenmodell zur Speicherung und Archivierung der Produktdaten existiert ein standardisiertes Dateiformat zum Produktdatenaustausch zwischen DV-Systemen, auch über Unternehmensgrenzen hinweg.

Künftige Konzepte der technischen Datenverarbeitung wie das Konzept der Produktdaten-technologie lösen die starre Zuordnung von DV-Systemen und Unternehmensbereichen auf. Unter Nutzung der Strategie „Offene Hard- und Softwaresysteme, basierend auf genormten Schnittstellen" werden zukünftige Architekturen für die Informationsverarbeitung entwickelt.

Ein Produktmodell ist die Abbildung eines Produkts in ein formales Modell. Es ist das Resultat des Produktentwicklungsprozesses, in dem alle relevanten Eigenschaften eines Produkts herausgearbeitet und im Produktmodell dokumentiert werden. Das Produktmodell entsteht durch Instanziierung des Produktdatenmodells.

Ein Produktdatenmodell ist die Abbildung der Daten, die für die Beschreibung eines Produkts relevant sind, in ein formales Modell. Es ist das Resultat des Produktdaten-modellentwicklungsprozesses.

Unter einer Prozesskette wird die formale, hierarchisch strukturierte Zusammenfassung von Informationsverarbeitungsprozessen (Erzeugung, Verarbeitung und Austausch von Information), die einem gemeinsamen Prozessziel dienen, verstanden. Da jedoch vielfach Prozessketten miteinander verbunden werden und auch miteinander interagieren, entstehen Prozessnetze

Unter einer Prozesskette wird die formale, hierarchisch strukturierte Zusammenfassung von Informationsverarbeitungsprozessen (Erzeugung, Verarbeitung und Austausch von Information), die einem gemeinsamen Prozessziel dienen, verstanden. Da jedoch vielfach Prozessketten miteinander verbunden werden und auch miteinander interagieren, entstehen Prozessnetze

In der Fachsprache wird der Einfachheit halber der Begriff CA-Systeme (vielfach auch CAx-Systeme) verwendet. Diese Begriffe werden als Sammelbegriffe verwendet und sollen verschiedene rechnerunterstützte Systeme (engl.: computer aided, kurz CA) bezeichnen. Sie werden meist als Insellösungen eingesetzt, womit sie dann nicht in einem Bereich übergreifenden Rechnerverbund eingebettet sind.

CAS - Computer Aided Styling Computer Aided Simulation Rechnerunterstütztes Gestalten Rechnerunterstützte Simulation

CAD - Computer Aided Design Rechnerunterstütztes Konstruieren

CAP - Computer Aided Planning Computer Aided Publishing Rechnerunterstützte Arbeitsplanung Rechnergestütztes Publizieren

CAPP Computer Aided Process Planning Computer Aided Production Planning Rechnerunterstützte Prozessplanung Rechnerunterstützte Produktionsplanung

CAPE Computer Aided Production Engineering Rechnerunterstützte Abbildung, Verifikation und Analyse von Produktionssystemen

CAL Computer Aided Learning Rechnerunterstütztes Lernen

CAPC Computer Aided Process Control Rechnerunterstützte Prozessüberwachung

CAPS Computer Aided Production Scheduling Rechnerunterstützte Fertigungssteuerung

CAPDA Computer Aided Production Data Acquisition Rechnergestützte Betriebsdatenerfassung

CAFM Computer Aided Facility Management Rechnerunterstütztes Gebäudemanagement

CAM Computer Aided Manufacturing Rechnerunterstütztes Fertigen

CAA Computer Aided Assembling Rechnerunterstützte Montageplanung

CAQ Computer Aided Quality Assurance Rechnerunterstützte Qualitätssicherung

CAR Computer Aided Robotics Rechnerunterstützter Robotereinsatz

CAI Computer Aided Inspection Computer Aided Instruction Rechnerunterstützte Instandhaltung Rechnergestützte Unterweisung

CAE Computer Aided Engineering Rechnerunterstützte Berechnung, Analyse und Simulation

CAT Computer Aided Testing Rechnerunterstütztes Prüfen

CASE Computer Aided Software Engineering Rechnerunterstützte Softwareentwicklung

EDM Engineering Data Management Management ingenieurwissenschaftlicher Daten

PDM Product Data Management Produktdatenmanagement

EDB Engineering Database Datenbanken für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen

CIM Computer Integrated Manufacturing Rechnerintegrierte Produktion

PPS Produktionsplanung und –steuerung. Produktionsplanung und -steuerung

• betriebswirtschaftlich:
• zur Produktdarstellung am Markt (Produkt >> Unternehmenserfolg), Unternehmensplanung
• ökologisch:
• zur Untersuchung vin Informations- und Materialfluss, um Folgeprodukte umweltgerechter zu gestalten
• informationstechnisch:
• Zum Gewinn von Informationen über die einzelnen Lebensphasen eines Produktes zur späteren Nutzung dieser Daten für Änderungen und Neuentwicklung

• betriebswirtschaftlich:
• Produktentstehungsphase (Entwicklung/Kons-truktion > Produktionsplanung) > Marktphase (Einführung > Wachstum > Reife > Sättigung > Degeneration)
• ökologisch:
• Informationsfluss (Produktplanung > Entwick-lung > Konstruktion > Arbeitsvorbereitung) + Materialfluss (Werkstoffherstellung > Produktion > Nutzung > Recycling)
• informationstechnisch:
• Produktentstehung (Produktplanung > Kons-truktion > Arbeitsvorbereitung > Herstellung) > Produktvertrieb > Produktnutzung > Recycling

• Der Produktlebenszyklus (engl.: product life-cycle) ist ein theoretisches und abstrahierendes Konzept zur Betrachtung von Produkten.
• Ziel:
• besseres Verständnis über Produkte zu gewinnen, um daraus Entscheidungen über Produkte, z. B. hinsichtlich Änderungen, Ableitung von Varianten oder auch Neuentwicklungen treffen zu können

• Die Produktdatentechnologie ist die Lehre der wissenschaftlichen Grundlagen (Prinzipien und Methoden) für die Funktionen zur Verarbeitung von Produktdaten, bezogen auf alle Phasen des Produktlebenszyklus. Die Funktionen zur Verarbeitung von Produktdaten sind dabei insbesondere:
• der Produktdatenaustausch,
• die Produktdatenspeicherung,
• die Produktdatenarchivierung und
• die Produktdatentransformation