Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der ...
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der ...
Informationstechnik und Wissensverarbeitung in der ...
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<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Handout<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009<br />
Sommersemester 2010<br />
Stand September 2009<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Allgeme<strong>in</strong>es<br />
• Das verteilte Handout ist die Gr<strong>und</strong>lage des Vorlesungsumfangs.<br />
• Der komplette Folienumfang sowie weiteres Informationsmaterial s<strong>in</strong>d<br />
von <strong>der</strong> Homepage www.katzenbach-web.de downloadbar.<br />
• Bitte registrieren sie sich über die Homepage für das jeweilige<br />
Semester bzw. für die Exkursion am unter Angabe von Vornamen,<br />
Name, Immatrikulationsnummer <strong>und</strong> e-mail adresse.<br />
• Das Handout ist für e<strong>in</strong>e Schutzgebühr von € 5.– erhältlich.<br />
Die Schutzgebühr wird an die „Gesellschaft für Paediatrische<br />
Onkologie <strong>und</strong> Haematologie“ zur Erforschung von Krebserkrankungen<br />
bei K<strong>in</strong><strong>der</strong>n gespendet.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
2<br />
Prof. Alfred Katzenbach 1
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Motivation<br />
Ziele<br />
Inhaltsübersicht<br />
Organisatorisches<br />
CV des Referenten<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Motivation<br />
„Das 21. Jahrh<strong>und</strong>ert br<strong>in</strong>gt uns<br />
die Wissensgesellschaft“<br />
Roman Herzog<br />
„The Learn<strong>in</strong>g organisation was simply<br />
a warm up act for the ma<strong>in</strong> act -<br />
Knowledge Management“<br />
Ron Young - Knowledge Associates Ltd.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
4<br />
Prof. Alfred Katzenbach 2
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Ziel <strong>der</strong> Vorlesung:<br />
Die Studierenden<br />
• kennen die Herausfor<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong> mo<strong>der</strong>nen<br />
Produktentwicklung <strong>und</strong> <strong>der</strong>en Anfor<strong>der</strong>ungen an die<br />
Informationstechnologie.<br />
• kennen die unterschiedlichen Informationstechnologien zur<br />
Unterstützung <strong>der</strong> Produktentwicklung.<br />
• kennen die Methoden <strong>und</strong> Begriffe <strong>der</strong> Prozessgestaltung <strong>und</strong><br />
des Requirements-Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>gs.<br />
• können die Bauste<strong>in</strong>e e<strong>in</strong>es IT unterstützten Entwicklungsprozesses<br />
beschreiben <strong>und</strong> im Zusammenwirken zuordnen.<br />
• Kennen die Methoden <strong>und</strong> Systeme zur<br />
- Produktstrukturierung<br />
- Produktmodellierung<br />
- Produktdatenverwaltung<br />
- Produktbewertung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
5<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Ziel <strong>der</strong> Vorlesung:<br />
Die Studierenden<br />
• kennen e<strong>in</strong>en methodischen Ansatz e<strong>in</strong>er feature- <strong>und</strong><br />
templatebasierten Produktentwicklung.<br />
• können an e<strong>in</strong>em konkreten Beispiel e<strong>in</strong>e featurebasierte<br />
Konstruktion e<strong>in</strong>es Bauteils erstellen.<br />
• kennen die Technologien <strong>und</strong> Methoden zur Produktbewertung<br />
• kennen Standards <strong>und</strong> Methoden für e<strong>in</strong>e <strong>in</strong>ternationale<br />
Zusammenarbeit im Entwicklungsprozess<br />
• kennen die Gr<strong>und</strong>lagen <strong>und</strong> Bauste<strong>in</strong>e des Wissensmanagements.<br />
• können unterschiedliche Verfahren <strong>und</strong> Methoden <strong>der</strong><br />
<strong>Wissensverarbeitung</strong> unterscheiden.<br />
• können konkreten Problemstellungen die adäquate<br />
<strong>Wissensverarbeitung</strong>smethode zuordnen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
6<br />
Prof. Alfred Katzenbach 3
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
W<strong>in</strong>tersemester<br />
Sommersemester<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
1. E<strong>in</strong>leitung<br />
2 Herausfor<strong>der</strong>ungen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
<strong>und</strong> <strong>der</strong>en Anfor<strong>der</strong>ungen an die IT<br />
3. Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. IT- Systeme im Produktentstehungsprozess<br />
5. Produktmodellierung<br />
6. Featuremodellierung<br />
7. Produktdatenverwaltung<br />
8. Produktbewertung<br />
9. IT- unterstützte Zusammenarbeit<br />
10. Wissensmanagement<br />
11. Wissensverarbeitende Systeme<br />
12. Exkursion<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Inhaltsübersicht W<strong>in</strong>tersemester<br />
1. E<strong>in</strong>leitung<br />
1.1 Ziele <strong>der</strong> Vorlesung<br />
1.2 Struktur <strong>der</strong> Inhalte <strong>der</strong> beiden Semester<br />
2. Herausfor<strong>der</strong>ungen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung <strong>und</strong> <strong>der</strong>en IT-Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
2.1 Tendenzen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Entwicklung komplexer Produkte<br />
2.2 Anfor<strong>der</strong>ungen an die Informationstechnologie<br />
3. Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3.1 Prozessabläufe <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3.2 Methodik von Produktentwicklungssystemen<br />
3.3 Methoden zur Prozessmodellierung<br />
3.4 Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
4. IT- Systeme im Produktentstehungsprozess<br />
4.1 Produktmodellierende Systeme<br />
4.2 Produktdatenverwaltende Systeme<br />
4.3 Bewertende Systeme<br />
4.4 Visualisierungssysteme<br />
4.5 Systeme im Styl<strong>in</strong>g<br />
4.6 Systeme <strong>in</strong> den Folgeprozessen<br />
4.7 Rapid Prototyp<strong>in</strong>g<br />
5. Produktmodellierung<br />
5.1 Gr<strong>und</strong>lagen <strong>der</strong> CAD-Systeme<br />
5.2 3-D Flächenmodellierung<br />
5.3 3-D-Volumenmodellierung<br />
5.4 Zellemodelle<br />
6. Featuremodellierung<br />
6.1 Features Gr<strong>und</strong>lagen<br />
6.2 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Aggregateentwicklung<br />
6.3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
6.4 Konstruktionstemplates<br />
7. Produktdatenverwaltung<br />
7.1 Gr<strong>und</strong>lagen des Dokumentenmanagements<br />
7.2 Überblick Produktdatenverwaltung<br />
7.3 Teilestamm <strong>und</strong> Stücklisten<br />
7.4 PDM-Systeme<br />
5.5 Subdivision Surfaces<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
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Prof. Alfred Katzenbach 4
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Inhaltsübersicht Sommersemester<br />
8. Produktbewertung<br />
8.1 Motivation Produktabsicherung<br />
8.2 CAE - Funktionsbewertung<br />
8.3 Digital Mock Up<br />
8.4 Toleranzbewertung<br />
8.5 Bewertung <strong>der</strong> Herstellbarkeit<br />
10. Wissensmanagement<br />
10.1 Überblick, Motivation<br />
10.2 Zielsetzung <strong>und</strong> Methodik<br />
10.3 Wissensakquise<br />
10.4 Wissensverteilung<br />
10.5 Bewertung von Wissensmanagement<br />
9. IT-Unterstützte Zusammenarbeit<br />
9.1 Standardschnittstellen<br />
9.2 Generische Produktdatenmodelle<br />
9.3 Integrationsarchitekturen<br />
9.4 Collaborative PDM Netze<br />
9.5 WEB Services<br />
9.6 Service Orientierte Architekturen (SOA)<br />
9.7 CSCW<br />
9.8 Workflow-Technologie<br />
9.9 Web 2.0<br />
11. Wissensverarbeitende Systeme<br />
11.1 Regelbasierte Systeme<br />
11.2 Fallbasierte Systeme<br />
11.3 Evolutionäre Algorithmen<br />
11.4 Agentenbasierte Systeme<br />
11.5 Modellbasierte Systeme<br />
11.6 Ontologiebasierte Systeme<br />
12. Exkursion<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
9<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Organisatorisches<br />
• Das verteilte Handout ist die Gr<strong>und</strong>lage des Vorlesungsumfangs<br />
• Der komplette Folienumfang sowie weiteres Informationsmaterial s<strong>in</strong>d<br />
von <strong>der</strong> Homepage<br />
www.katzenbach-web.de downloadbar<br />
• Bitte registrieren sie sich über die Homepage für das jeweilige<br />
Semester bzw. für die Exkursion unter Angabe von Vornamen, Name,<br />
Immatrikulationsnummer <strong>und</strong> E-mail Adresse<br />
• Registrierte StudentInnen erhalten im Bedarfsfall kurzfristig<br />
Informationen<br />
• Die Exkursion f<strong>in</strong>det am Vormittag <strong>der</strong> letzten Vorlesung des<br />
Sommersemesters statt, <strong>der</strong> Anmeldungzeitraum ist vom 15.05 bis<br />
30.06. (ohne Anmeldung ist ke<strong>in</strong>e Teilnahme möglich).<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
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Prof. Alfred Katzenbach 5
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Persönliches:<br />
Jahrgang 1954, verheiratet, vier K<strong>in</strong><strong>der</strong><br />
Ausbildung:<br />
TU Darmstadt: Studium Masch<strong>in</strong>enbau, Abschluss 1980<br />
Schwerpunkte: Konstruktionsmethodik <strong>und</strong> Berechnung<br />
Berufliche Laufbahn:<br />
Seit 1980 bei Daimler<br />
• 1980 bis 1989 verschiedene Aufgaben <strong>in</strong> <strong>der</strong> Entwicklung <strong>und</strong> Konstruktion von<br />
Fertigungse<strong>in</strong>richtungen <strong>und</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktion<br />
• 1989 - 93 Abteilungsleiter Verfahrensentwicklung Konstruktion<br />
• 1993 - 98 Abteilungsleiter CAD/CAM Strategie <strong>und</strong> Support<br />
• 1998 - 2004 Forschungsdirektor<br />
„Research Information and Communication for Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Processes”<br />
• Seit 2004 Direktor „Information Technology Management<br />
for Group-Research and Mercedes-Benz Cars Development.“<br />
• Seit 2002 Vorstandsmitglied des ProSTEP - iViP - Vere<strong>in</strong>s<br />
Lehraufträge:<br />
• 1991-1996 Fachhochschule Ulm: Konstruktionslehre<br />
• 2002-2007 Ste<strong>in</strong>beis-Hochschule Berl<strong>in</strong>: Wissensmanagement<br />
• seit 2002 Universität Stuttgart: <strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
• seit 2008<br />
Honorar-Professor an <strong>der</strong> Universität Stuttgart<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
11<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Motivation<br />
Ziele<br />
Inhaltsübersicht<br />
CV des Referenten<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
Prof. Alfred Katzenbach 6
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. Herausfor<strong>der</strong>ungen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
<strong>und</strong> <strong>der</strong>en Anfor<strong>der</strong>ungen an die IT<br />
2.1 Tendenzen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Entwicklung komplexer Produkte<br />
2.2 Anfor<strong>der</strong>ungen an die Informationstechnologie<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Entwicklungsaufwände <strong>in</strong> <strong>der</strong> Industrie<br />
Industrie<br />
Automobil<br />
Entwicklungszeit<br />
[Jahre]<br />
2,5 – 5<br />
Entwicklungskapazität<br />
[PJ]<br />
1000 - 2000<br />
Entwicklungsbudgets<br />
[Mill €]<br />
500 – 2 000<br />
Zivil – Flugzeuge<br />
4 - 7<br />
5000 - 10000<br />
2 500 – 5 000<br />
Kraftwerke<br />
3 – 5<br />
500 - 1000<br />
300 - 500<br />
Eisenbahnen<br />
2 - 3<br />
50 – 400<br />
20 - 160<br />
Unterhaltungselektronik<br />
0,5 - 1<br />
10 – 100<br />
5 - 50<br />
Automobilkomponenten<br />
0,5 - 1<br />
5 – 50<br />
2,5 - 20<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Mc K<strong>in</strong>sey<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
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Prof. Alfred Katzenbach 7
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Unser Ausgangspunkt:<br />
Trends <strong>in</strong> <strong>der</strong> Automobil<strong>in</strong>dustrie<br />
Kapazitätsüberschüsse<br />
<strong>in</strong> reifen Märkten<br />
QUALITÄT<br />
Verlagerung<br />
von e<strong>in</strong>em<br />
Verkäufer- zu<br />
e<strong>in</strong>em Käufermarkt<br />
virtuelle<br />
Unternehmen<br />
zwischen OEM<br />
<strong>und</strong> Lieferanten<br />
ZEIT<br />
Treiber<br />
des<br />
Unternehmenserfolgs<br />
KOSTEN<br />
Globalisierung<br />
von Entwicklung,<br />
Beschaffung<br />
<strong>und</strong> Herstellung<br />
Die Zukunft Ihrer Geschäftsprozesse:<br />
Beherrschung <strong>der</strong> Komplexität<br />
<strong>und</strong> Ermöglichung <strong>der</strong> Agilität<br />
bei Entwicklungs- <strong>und</strong> Lieferprozessen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
15<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Langfristigen Herausfor<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong><br />
Automobil<strong>in</strong>dustrie bis zum Jahre 2015 mit Bezug<br />
zum „Digital Product Creation Process“<br />
1. „Produktivitätszange“<br />
Mehr Produkt zum gleichen Preis<br />
• Kostendruck<br />
• Innovationsdruck trotz ger<strong>in</strong>ger<br />
Preiselastizität<br />
• stagnierende Märkte <strong>und</strong> Überkapazitäten<br />
2. "Silizium <strong>und</strong> Stahl"<br />
Verän<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> Produktstruktur<br />
Verlagerung <strong>der</strong> Innovations- <strong>und</strong><br />
Wertschöpfungsschwerpunkte weg<br />
von den "klassischen OEM-Kernkompetenzen"<br />
3. "Dritte Revolution <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
Automobil<strong>in</strong>dustrie"<br />
Verän<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> Industriestruktur<br />
Verflachung <strong>der</strong> Wertschöpfungstiefe<br />
führt zu starken Systemzulieferern mit<br />
massivem E<strong>in</strong>fluss auf das Endprodukt ("Smart-Modell")<br />
Kernherausfor<strong>der</strong>ungen<br />
Partnerübergreifende<br />
Zusammenarbeit<br />
(<strong>in</strong>tern <strong>und</strong> extern)<br />
Effiziente <strong>und</strong> frühzeitige<br />
Absicherung <strong>der</strong> Produktqualität <strong>in</strong><br />
Entwicklung <strong>und</strong> Produktion<br />
"Digitalisierung <strong>der</strong> Fabrik" <strong>und</strong><br />
Integration von Entwicklung,<br />
Produktion <strong>und</strong> Aftersales<br />
Beherrschung <strong>der</strong> "Mechanik-E/E-<br />
SW"-Integration<br />
[Quelle: “Die smarte Revolution <strong>in</strong> <strong>der</strong> Automobil<strong>in</strong>dustrie", McK<strong>in</strong>sey & Company, 2004]<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
16<br />
Prof. Alfred Katzenbach 8
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Wege zum Erhalt <strong>der</strong> Spitzenposition<br />
Produkt<strong>in</strong>novationen<br />
Neue Produkteigenschaften<br />
s<strong>in</strong>d e<strong>in</strong>fach zu kopieren<br />
Prozess<strong>in</strong>novationen<br />
Innovationen im Produktentstehungsprozess<br />
s<strong>in</strong>d<br />
schwer zu kopieren<br />
Quelle: Sälzer<br />
Soziale Innovationen<br />
Innovationen im Unternehmens<strong>und</strong><br />
Kooperationskulturen<br />
dauern sehr lange <strong>und</strong> s<strong>in</strong>d<br />
nicht kopierbar<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
17<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Komplexität von Produkten<br />
The Complex DaimlerChrysler Range<br />
Globale Marktanfor<strong>der</strong>ungen<br />
an<br />
<strong>in</strong>dividuelle Fahrzeuge<br />
-----------------------------<br />
Jedes Fahrzeug ist<br />
nahezu e<strong>in</strong>zigartig,<br />
Wie<strong>der</strong>holungsrate<br />
ca. 1,4 Fahrz./Jahr<br />
Hohe Varianz <strong>in</strong> sehr<br />
komplexen Produkten<br />
-----------------------------<br />
10 27 technisch mögliche<br />
Fahrzeugvarianten<br />
e<strong>in</strong>es Fahrzeugmodells<br />
Komplexe Varianz <strong>der</strong><br />
Prozesse <strong>in</strong> <strong>in</strong>ternationalen<br />
Netzwerken<br />
-----------------------------<br />
bis zu 4 <strong>in</strong>ternen <strong>und</strong> 7<br />
externen Stufen <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
Lieferkette<br />
Kont<strong>in</strong>uierliches<br />
Changemanagement<br />
des Produkts <strong>und</strong> <strong>der</strong><br />
Prozesse zur Erfüllung<br />
<strong>der</strong> Marktanfor<strong>der</strong>ungen<br />
--------------------------<br />
Reduktion <strong>der</strong><br />
Lebenszykluszeit von 10<br />
auf 6 Jahre<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
18<br />
Prof. Alfred Katzenbach 9
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Aufgabenkomplexität<br />
- Anfor<strong>der</strong>ungen an Unternehmen<br />
Product<br />
Complexity<br />
Product<br />
Reliability/<br />
Quality Management<br />
Globalization<br />
New Role<br />
of Suppliers<br />
Time to<br />
Market<br />
Design<br />
For X<br />
Total Cost<br />
of Ownership<br />
Environmental<br />
Policies<br />
Quelle: Eigner 2005<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
19<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Komplexität <strong>in</strong> <strong>der</strong> mechatronischen Prozess<strong>in</strong>tegration<br />
Teileübergreifend<br />
Teileübergreifend<br />
Teileübergreifend<br />
Mechanik<br />
Funktionsgruppe 1<br />
Funktionsgruppe 2<br />
Elektrik<br />
Elektronik<br />
System 1<br />
System 2<br />
Software<br />
Modul 1<br />
Modul 2<br />
Zwischen den Prozessen<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen /Konzept<br />
Spezifikation<br />
Modellierung<br />
Simulation<br />
Prüfung<br />
Herstellung<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen /Konzept<br />
Spezifikation<br />
Modellierung<br />
Simulation<br />
Prüfung<br />
Herstellung<br />
Prozesskette<br />
Prozesskette<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen /Konzept<br />
Spezifikation<br />
Modellierung<br />
Simulation<br />
Prüfung<br />
Herstellung<br />
Prozesskette<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
20<br />
Prof. Alfred Katzenbach 10
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Komplexitätshierarchie im IT basieren<br />
Produktentwicklungsprozess<br />
Kooperation, Arbeitskultur<br />
Wissen<br />
relevante Prozesse<br />
®<br />
. . .<br />
IT-Systeme<br />
Produkt-, Prozess-, Ressourcendaten<br />
Daten<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
21<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Informationstechnologien zur Unterstützung des Produktentwicklungsprozesses<br />
Zielszenario<br />
Die vollständigen<br />
Informationen s<strong>in</strong>d<br />
über den gesamten<br />
Produktlebenszyklus<br />
vorhanden.<br />
Das Produkt ist<br />
vollständig <strong>und</strong><br />
konsistent <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em<br />
globalen Netzwerk<br />
verschiedener<br />
Systeme<br />
beschrieben.<br />
Ergebnisse realer<br />
Tests <strong>und</strong> Gebrauchserfahrungen<br />
s<strong>in</strong>d Teil<br />
<strong>der</strong> digitalen<br />
Beschreibung.<br />
Der gesamte<br />
Produktentstehungsprozess<br />
wird<br />
<strong>in</strong>ternational<br />
bearbeitet.<br />
Der gesamte<br />
Prozess wird <strong>in</strong><br />
e<strong>in</strong>em Netzwerk<br />
mit Lieferanten <strong>und</strong><br />
Partnern<br />
abgewickelt.<br />
Jedes e<strong>in</strong>zeln<br />
konfigurierbare Produkt<br />
ist darstellbar <strong>und</strong><br />
simulierbar.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
22<br />
Prof. Alfred Katzenbach 11
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 1 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - Tendenzen<br />
Informationstechnologien zur Unterstützung des Produktentwicklungsprozesses<br />
Zusammenarbeit vom Produkthersteller mit se<strong>in</strong>en<br />
Zulieferern<br />
Der Globalisierungsprozess<br />
auf dem Zulieferermarkt<br />
verläuft schneller als bei den<br />
Herstellern komplexer Güter.<br />
Die Zulieferer entwickeln<br />
sich von Komponentenherstellern<br />
zu<br />
Systemlieferanten.<br />
Zur Nutzung von<br />
Skaleneffekten werden<br />
gleiche Komponenten <strong>in</strong><br />
unterschiedliche Produkte<br />
verschiedener Hersteller<br />
e<strong>in</strong>gebaut.<br />
Der Entwicklungsprozess<br />
mit Zulieferern<br />
muss genauso gut<br />
funktionieren wie <strong>in</strong>tern<br />
beim Hersteller.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
23<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
2. 2 Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Produktentwicklung - IT-Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
Informationstechnologien zur Unterstützung des Produktentwicklungsprozesses<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen an die IT Systeme<br />
E<strong>in</strong>e<br />
• geme<strong>in</strong>same<br />
• e<strong>in</strong>fach bedienbare<br />
• <strong>in</strong>tuitive<br />
• kontextsensitive<br />
Benutzeroberfläche<br />
• Hohe Verarbeitungsleistung<br />
• Hohe Systemstabilität<br />
• Hohe<br />
Datensicherheit<br />
• System unabhängige<br />
<strong>und</strong> red<strong>und</strong>anzfreie<br />
Datenverfügbarkeit<br />
Flexible Kommunikation<br />
• zwischen allen Partnern<br />
• zu je<strong>der</strong> Zeit<br />
• an jedem Ort<br />
• Assoziativität<br />
von Daten<strong>in</strong>halten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
24<br />
Prof. Alfred Katzenbach 12
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3.1 Prozessabläufe <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3.2 Methodik von Produktentwicklungssystemen<br />
3.3 Methoden zur Prozessmodellierung<br />
3.4 Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung -<br />
Überblick über Unternehmensprozesse<br />
Management Processes<br />
Strategic Plann<strong>in</strong>g &<br />
Controll<strong>in</strong>g<br />
Bus<strong>in</strong>ess Processes<br />
F<strong>in</strong>ancial Plann<strong>in</strong>g &<br />
Controll<strong>in</strong>g<br />
Internal Audit<br />
Customer Relationship Management (CRM)<br />
Plan<br />
Un<strong>der</strong>stand<br />
Sell<br />
Care<br />
Supply Cha<strong>in</strong> Management (SCM)<br />
Plan<br />
Source<br />
Make<br />
Deliver<br />
Return<br />
Product Lifecycle Management (PLM)<br />
Plan<br />
Product<br />
Portf.-Mgt.<br />
Def<strong>in</strong>e<br />
Realize<br />
Commercialize<br />
Phase out<br />
Support Processes<br />
Quality<br />
Mgt.<br />
F<strong>in</strong>ancial<br />
Mgt.<br />
Communication<br />
Procurement<br />
Process &<br />
Information<br />
Mgt.<br />
Human<br />
Resources<br />
Environment<br />
Real<br />
Estate<br />
Mgt.<br />
Quelle Siemens Prozesshaus nach Seidenschwarz<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
26<br />
Prof. Alfred Katzenbach 13
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 1 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Abläufe<br />
Ziele <strong>der</strong> Prozessstandardisierung <strong>und</strong> -optimierung<br />
• Schaffung e<strong>in</strong>er gleiche Sprache <strong>und</strong> e<strong>in</strong>es gleichen<br />
Verständnisses <strong>der</strong> Prozesse<br />
• Realisierung <strong>der</strong> identifizierten E<strong>in</strong>sparungspotenziale durch<br />
beschleunigte Implementierung <strong>der</strong> Standardprozesse, Harmonisierung<br />
<strong>der</strong> Applikationen sowie Nutzung von Synergieeffekten<br />
• Redesign <strong>der</strong> Prozesse auf Basis geme<strong>in</strong>sam def<strong>in</strong>ierter Standards<br />
über Soll-Prozesse<br />
• Konfiguration <strong>und</strong> Gestaltung von spezifischen Geschäftsprozessen<br />
vom K<strong>und</strong>en zum K<strong>und</strong>en<br />
• Ermöglichen von übergreifendem Benchmark<strong>in</strong>g <strong>und</strong><br />
Best Practice Shar<strong>in</strong>g<br />
Quelle: Seidenschwarz<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
27<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 1 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Abläufe<br />
Allgeme<strong>in</strong>es V-Modell (1) nach DIN 2221<br />
Testfälle<br />
Produkt<br />
Testfälle<br />
System<br />
Testfälle<br />
Komponente<br />
Produkt Integration<br />
<strong>und</strong> Test<br />
System Integration<br />
<strong>und</strong> Test<br />
Komponenten Test<br />
Produktanfor<strong>der</strong>ungen<br />
Zuliefererprozesse<br />
Systemanfor<strong>der</strong>ungen<br />
Komponentenanfor<strong>der</strong>ungen<br />
Unterstützungsprozesse<br />
Komponentenentwicklung<br />
Lieferantenprozesse<br />
Beauftragungsprozess Auftragsabwicklung<br />
Dokumentations- <strong>und</strong> Konfigurationsmgmt.<br />
Qualitätssicherungsprozesse<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
28<br />
Prof. Alfred Katzenbach 14
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 1 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Abläufe<br />
CMM-Modell <strong>in</strong> <strong>der</strong> Softwareentwicklung<br />
werden<br />
1. Gewachsen<br />
Standardisierter,<br />
durchgängiger<br />
Prozess<br />
2. Wie<strong>der</strong>holbar<br />
Vorhersehbarer<br />
Prozess<br />
Handlungsbedarf erkannt<br />
Erfolgreich bearbeitete<br />
Schritte können wie<strong>der</strong>holt<br />
Prozesse s<strong>in</strong>d nicht def<strong>in</strong>iert<br />
Zeitplan, Qualität, Kosten s<strong>in</strong>d<br />
nicht vorhersehbar<br />
Kont<strong>in</strong>uierlicher<br />
Verbesserungsprozess<br />
4. Gemanaged<br />
Prozess wird gemessen<br />
<strong>und</strong> gesteuert.<br />
Umsetzungscontroll<strong>in</strong>g<br />
3. Def<strong>in</strong>iert<br />
Prozess ist beschrieben,<br />
<strong>und</strong> allgeme<strong>in</strong> verstanden<br />
<strong>und</strong> akzeptiert<br />
Projekt<br />
Management<br />
Integrierter<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Prozess<br />
5. Optimiert<br />
Nutzung „Best practice“<br />
Benchmark<strong>in</strong>g, Innovationen<br />
Prozessoptimierung<br />
Produkt- <strong>und</strong><br />
Prozessqualität<br />
Organisierte<br />
Verän<strong>der</strong>ungen<br />
Nach Capability Matuity Model<br />
Carnegy Mellon University Pittsburgh, PA<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
29<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 2 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Methodik<br />
Beschreibungselemente e<strong>in</strong>es Geschäftsprozesses<br />
Rollen<br />
s<strong>in</strong>d durch die Aufgaben,<br />
Kompetenzen <strong>und</strong><br />
Verantwortungen zur<br />
Durchführung zugeordneter<br />
Prozessschritte def<strong>in</strong>iert.<br />
Messgrößen<br />
def<strong>in</strong>ieren die zu erbr<strong>in</strong>gende<br />
Leistung des Lieferanten.<br />
Quality Gates<br />
s<strong>in</strong>d zu erreichende<br />
Etappenziele im<br />
Gesamtprozess.<br />
Prozessschritte<br />
K<strong>und</strong>en/Lieferantenbeziehungen<br />
def<strong>in</strong>ieren die Aufgaben von<br />
Lieferanten <strong>und</strong> die Interaktion<br />
zwischen Lieferanten <strong>und</strong><br />
K<strong>und</strong>en.<br />
Voraussetzungen<br />
fassen den Inhalt mehrerer<br />
Messgrößen zusammen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
30<br />
Prof. Alfred Katzenbach 15
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 2 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Methodik<br />
Reifegradbewertung<br />
Signal<br />
rot<br />
Def<strong>in</strong>ition<br />
Der IST-Wert <strong>der</strong> Messgröße liegt außerhalb des vere<strong>in</strong>barten<br />
Ziels.<br />
Es liegt ke<strong>in</strong> abgesicherter Maßnahmenplan vor.<br />
gelb<br />
Der IST-Wert <strong>der</strong> Messgröße liegt außerhalb des vere<strong>in</strong>barten<br />
Ziels.<br />
Es liegt e<strong>in</strong> abgesicherter Maßnahmenplan vor.<br />
grün<br />
Der IST-Wert <strong>der</strong> Messgröße trifft das vere<strong>in</strong>barte Ziel.<br />
Die Bewertung<br />
• erfolgt auf Basis vere<strong>in</strong>barter Messgrößen zwischen K<strong>und</strong>en <strong>und</strong> Lieferanten<br />
• ist Voraussetzung zur Freigabe des nächsten Prozessabschnitts<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
31<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 3 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Prozessmodellierung<br />
E<strong>in</strong>führung <strong>und</strong> Motivation<br />
Wirtschaftliche Aspekte zur Neugestaltung von Geschäftsprozessen<br />
• starre Abläufe machen Unternehmen unbeweglich <strong>und</strong> <strong>in</strong>effizient<br />
• Internationalisierung <strong>der</strong> Märkte erzeugt hohen Wettbewerbsdruck<br />
• Verbesserung <strong>der</strong> Effizienz (Kosten/Zeit) <strong>und</strong> rasche <strong>und</strong> flexible<br />
Reaktionsfähigkeit wird zur Überlebensfrage<br />
Ziele:<br />
- Verschlankung <strong>der</strong> Prozesse/Entscheidungswege<br />
- Verkürzung <strong>der</strong> Entwicklungszeiten („time to market“)<br />
- Verkürzung <strong>der</strong> Fertigungszeiten (bei ausreichen<strong>der</strong> Qualität)<br />
- rasche Reaktion auf Marktverän<strong>der</strong>ungen <strong>und</strong> neue Trends<br />
implizieren (auch) ständige Anpassung <strong>der</strong><br />
Geschäftsprozesse<br />
Bus<strong>in</strong>ess Process Reeng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
32<br />
Prof. Alfred Katzenbach 16
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 3 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Prozessmodellierung<br />
Ziele <strong>der</strong> Prozessmodellierung -<br />
typische Problemstellungen<br />
Typische Ausgangssituation<br />
Potenziale<br />
• Überflüssige Prozessvarianten<br />
differenziert nach Vertriebswegen,<br />
Produkten, Standorten<br />
• Komplexitätsreduktion –<br />
Standardisierung von Prozessen,<br />
Aufbauorganisation <strong>und</strong> Produkten<br />
• Prozesskosten unbekannt -><br />
Produktkalkulation? Profitabilität?<br />
Prioritäten?<br />
• Nacharbeit, ger<strong>in</strong>ge Produkt- <strong>und</strong><br />
Servicequalität<br />
• Fragmentierte Verantwortung,<br />
überflüssige organisatorische<br />
Schnittstellen, „Dienst nach Vorschrift“,<br />
Wi<strong>der</strong>stände gegen Än<strong>der</strong>ungen<br />
• Unerwartete Än<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong><br />
Marktanfor<strong>der</strong>ungen<br />
• Prozesskostenreduzierung vom xx%<br />
• Qualitätsverbesserung – Reduktion <strong>der</strong><br />
Fehlerrate um xx%<br />
• Verbesserte K<strong>und</strong>enorientierung,<br />
Identifikation, Eigenverantwortung,<br />
Mitarbeitermotivation<br />
• Parallelisierung von Teilprozessen,<br />
Reduktion <strong>der</strong> Durchlaufzeiten um xx%,<br />
Reduktion „Time to Market“<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
33<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 3 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Prozessmodellierung<br />
Begriffsdef<strong>in</strong>ition – Lebenszyklus des<br />
Geschäftsprozessmanagement<br />
Def<strong>in</strong>ition: planmäßige Gestaltung, Reorganisation sowie Ausführung <strong>und</strong><br />
Beurteilung von betrieblichen Abläufen (Geschäftsprozessen)<br />
[<strong>in</strong> Anlehnung an Krcmar, H. (1997): Informationsmanagement, Spr<strong>in</strong>ger, S. 88f]<br />
Geschäftsprozessmanagement umfasst<br />
Prozessgestaltung <strong>und</strong><br />
-modellierung<br />
Prozessimplementierung<br />
<strong>und</strong> E<strong>in</strong>führung<br />
Prozessbewertung<br />
<strong>und</strong><br />
-optimierung<br />
Steuerung<br />
<strong>und</strong> Monitor<strong>in</strong>g<br />
von Prozessen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
34<br />
Prof. Alfred Katzenbach 17
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 3 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Prozessmodellierung<br />
Vorgehensweise <strong>der</strong> Prozessmodellierung<br />
am Beispiel von ARIS<br />
Organisation<br />
ARIS House of Bus<strong>in</strong>ess<br />
Organigramme<br />
Daten<br />
Steuerung<br />
Funktion<br />
erw. ER-Modelle<br />
Ereignis-Prozess-Ketten<br />
Funktionsbäume<br />
Modellierungsaspekte <strong>in</strong> ARIS<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
35<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 4 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Konstruktion<br />
Vision:<br />
Die Anfor<strong>der</strong>ungen repräsentieren die<br />
eigentliche Produktidee <strong>und</strong> s<strong>in</strong>d somit<br />
die verb<strong>in</strong>dliche Gr<strong>und</strong>lage für alle<br />
nachfolgenden Prozesse.<br />
Ideen<br />
Erfahrungen<br />
Wissen<br />
Produktion<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
Test<br />
Prototyp<br />
Ziele:<br />
Die Anfor<strong>der</strong>ungen werden<br />
- als Arbeitsgr<strong>und</strong>lage für die gesamte<br />
Entwicklung bereitgestellt <strong>und</strong> verwaltet<br />
- konsistent <strong>in</strong> Plänen, Aktivitäten <strong>und</strong><br />
Prozessen abgebildet<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
36<br />
Prof. Alfred Katzenbach 18
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 4 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Begriffsdef<strong>in</strong>itionen<br />
E<strong>in</strong>e Anfor<strong>der</strong>ung = Requirement<br />
ist e<strong>in</strong>e Aussage über e<strong>in</strong>e zu erfüllende Eigenschaft<br />
o<strong>der</strong> zu erbr<strong>in</strong>gende Leistung<br />
‣e<strong>in</strong>es Produktes,<br />
‣e<strong>in</strong>es Prozesses o<strong>der</strong><br />
‣<strong>der</strong> am Prozess beteiligten Personen<br />
Die Anfor<strong>der</strong>ungsverwaltung= Requirements Management (RM, REQM)<br />
umfasst Prozesse, die notwendig s<strong>in</strong>d, um<br />
‣Anfor<strong>der</strong>ungen <strong>und</strong> dazugehörige Informationen<br />
für verschiedene Rollen aufzubereiten<br />
‣Anfor<strong>der</strong>ungen konsistent zu än<strong>der</strong>n<br />
‣Anfor<strong>der</strong>ungen wie<strong>der</strong> verwenden zu können.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
37<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 4 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Prozess<br />
Das Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g (=RE)<br />
umfasst alle Techniken <strong>und</strong> Aktivitäten r<strong>und</strong><br />
um die Anfor<strong>der</strong>ungen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Projekt.<br />
Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Prozess<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
erheben<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
dokumentieren<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
verifizieren<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
validieren<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
verwalten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
38<br />
Prof. Alfred Katzenbach 19
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 4 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Qualitätskriterien für Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
Rechtliche Verb<strong>in</strong>dlichkeit<br />
Verb<strong>in</strong>dlichkeit<br />
Pflicht<br />
Empfehlung<br />
Wunsch/Option<br />
Schlüsselwort<br />
(deutsch)<br />
muss (darf<br />
nicht)<br />
sollte / soll<br />
kann<br />
shall/must, (shall not)<br />
should<br />
can<br />
Schlüsselwort<br />
(englisch)<br />
Die rechtliche Verb<strong>in</strong>dlichkeit ist<br />
e<strong>in</strong>deutig gekennzeichnet,<br />
wenn e<strong>in</strong>es <strong>der</strong> aufgeführten<br />
Schlüsselwörter verwendet<br />
wurde.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
39<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 4 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Qualitätsregeln <strong>der</strong> Anfor<strong>der</strong>ungsdef<strong>in</strong>ition<br />
Vere<strong>in</strong>zeln Sie Ihre Anfor<strong>der</strong>ungen. Formulieren Sie <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em (Ab-)<br />
Satz nicht mehr als e<strong>in</strong>e Anfor<strong>der</strong>ung. Vermeiden Sie Anfor<strong>der</strong>ungen <strong>in</strong><br />
Nebensätzen.<br />
Formulieren Sie die Anfor<strong>der</strong>ung im Aktiv.<br />
Vermeiden Sie Weak Words (aber, allzu, absolut, an<strong>der</strong>e, äußerst,<br />
usw.) sowie qualitative Adjektive<br />
Ordnen Sie mögliche Informationen den Anfor<strong>der</strong>ungen zwar zu, aber<br />
machen sie diese e<strong>in</strong>deutig als Information kenntlich.<br />
Achten Sie auf implizite Annahmen <strong>in</strong> Anfor<strong>der</strong>ungen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
40<br />
Prof. Alfred Katzenbach 20
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 4 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Methodische Hilfe - Anfor<strong>der</strong>ungsschablone<br />
Die Anfor<strong>der</strong>ungsschablone gibt e<strong>in</strong>e klare Anleitung vor, wie<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen zu erstellen s<strong>in</strong>d.<br />
Bed<strong>in</strong>gung<br />
Verb<strong>in</strong>dlichkeit<br />
Subjekt<br />
Charakter <strong>der</strong><br />
Aktivität<br />
Objekt<br />
Aktion<br />
zeitlicher bzw.<br />
logischer<br />
Aspekt<br />
Grad <strong>der</strong><br />
rechtlichen<br />
Verb<strong>in</strong>dlichkeit<br />
muss<br />
darf … nicht<br />
sollte<br />
das<br />
ausführende<br />
Element,<br />
z.B.<br />
Komponente<br />
o<strong>der</strong> Person<br />
(selbstständig)<br />
<br />
die Möglichkeit<br />
bieten<br />
das an <strong>der</strong><br />
Aktion<br />
beteiligte<br />
Element<br />
Verb<br />
kann<br />
fähig se<strong>in</strong><br />
Beispiel: Sobald die gemessene Temperatur 220°C übersteigt,<br />
muss die Kontrolle<strong>in</strong>heit selbstständig den Motor abstellen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
41<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 4 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Komponentenanfor<strong>der</strong>ungen strukturieren<br />
Pr<strong>in</strong>zipien:<br />
S<strong>in</strong>gle Source Pr<strong>in</strong>zip<br />
E<strong>in</strong> Thema wird an genau e<strong>in</strong>er Stelle umfassend spezifiziert.<br />
Pr<strong>in</strong>zip <strong>der</strong> vollständigen Zerlegung<br />
Die Bestandteile <strong>der</strong> Zerlegung decken das gesamte Thema vollständig ab.<br />
Pr<strong>in</strong>zip <strong>der</strong> überschneidungsfreien Zerlegung<br />
Die Bestandeile <strong>der</strong> Zerlegung s<strong>in</strong>d untere<strong>in</strong>an<strong>der</strong> überschneidungsfrei.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
42<br />
Prof. Alfred Katzenbach 21
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 4 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Komponentenanfor<strong>der</strong>ungen strukturieren<br />
Komponente<br />
Funktionen<br />
Zweck, Aufgabe, Verhalten <strong>der</strong> Komponente im Fahrzeug<br />
Was muss die Komponente können/machen?<br />
Eigenschaften<br />
nichtfunktionale Güte, Beständigkeit <strong>der</strong> Komponente<br />
Wie gut muss die Komponente se<strong>in</strong>?<br />
Komponentenanfor<strong>der</strong>ungen<br />
Schnittstellen<br />
Interaktion, Grenze, Übergang <strong>der</strong> Komponente<br />
zu an<strong>der</strong>en Bauteilen<br />
Funktionen, Eigenschaften <strong>und</strong> Schnittstellen <strong>der</strong> Komponente<br />
werden bereits auf Systemebene def<strong>in</strong>iert.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
43<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
3. 4 Prozesse <strong>und</strong> Methoden <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung - Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Nutzen:<br />
• Versions- <strong>und</strong> Variantenmanagement bereits auf<br />
Anfor<strong>der</strong>ungsebene<br />
• Aktualität <strong>und</strong> Konsistenz<br />
• Wie<strong>der</strong>verwendung<br />
• Automatische Dokumentenableitung varianten- <strong>und</strong> versionsgesteuert<br />
• Konsistenz mit den Lösungen<br />
• Modularisierung<br />
• Test<strong>in</strong>tegration<br />
• Automatisierte Modell-Ableitung<br />
• Frühzeitige Integration von Knowledge Management<br />
• Verbessertes Kosten / Risiko Management<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
44<br />
Prof. Alfred Katzenbach 22
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. IT-Systeme im Produktentstehungsprozess<br />
4.1 Produktmodellierende Systeme<br />
4.2 Produktdatenverwaltende Systeme<br />
4.3 Bewertende Systeme<br />
4.4 Visualisierungssysteme<br />
4.5 Systeme im Styl<strong>in</strong>g<br />
4.6 Systeme <strong>in</strong> den Folgeprozessen<br />
4.7 Rapid Prototyp<strong>in</strong>g<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 0 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Überblick<br />
Begriffsbestimmung <strong>der</strong> CA - Systeme<br />
CAD - Computer Aided Design<br />
= rechnergestütztes Entwerfen <strong>und</strong> Konstruieren<br />
CAM - Computer Aided Manufactur<strong>in</strong>g<br />
= rechnergestütztes Fertigen<br />
CAE - Computer Aided Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
= rechnergestütztes Berechnen<br />
CAQ - Computer Aided Quality Assurance<br />
= rechnergestützte Qualitässicherung<br />
CAP - Computer Aided Plan<strong>in</strong>g<br />
= rechnergestützte Arbeitsablaufplanung<br />
CIM - Computer Aided Integrated Manufactur<strong>in</strong>g<br />
Oberbegriff für alle bisher genannten Teilgebiete<br />
CIM = CAD + CAM + CAE + CAQ+ CAP<br />
CAPE - Computer Aided Process Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
= Fertigungsprozessplanung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
46<br />
Prof. Alfred Katzenbach 23
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 0 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Überblick<br />
CAD<br />
Struktur<br />
PDM<br />
Variantenmanagement<br />
BOM<br />
high<br />
level<br />
product<br />
structure<br />
Codes<br />
Codes<br />
Teilegeometrie,<br />
Positionierung<br />
EBOM<br />
xT<br />
xT<br />
T<br />
T<br />
MBOM<br />
Assemblies/ZBs<br />
for<br />
all<br />
variants<br />
CAE<br />
DMU<br />
CAP<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
47<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 1 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Modellierung<br />
CAD- Systeme auf dem Markt 1<br />
Während den letzten 10 Jahren fand e<strong>in</strong>e Bere<strong>in</strong>igung des Marktes bei den „großen“ CAD-<br />
Systemen statt. Bei den „kle<strong>in</strong>eren“ Systemen werden auf dem Markt unüberschaubar viele<br />
Systeme unterschiedlicher Leistung angeboten.<br />
(s. Übersicht: http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_mechanischer_CAD-Lösungen)<br />
Für die Auswahl müssen folgende Aspekte bzw. Anfor<strong>der</strong>ungen betrachtet werden:<br />
- Funktionsumfang <strong>und</strong> <strong>der</strong>en Leistungsfähigkeit<br />
• Flächen <strong>und</strong>/o<strong>der</strong> Solid<br />
• parametrisch o<strong>der</strong> explizit<br />
• CAx- Unterstützung (DMU, FEM, STL, NC,…)<br />
- Prozess<strong>in</strong>tegration<br />
• Datenaustausch zu an<strong>der</strong>en Systemen<br />
• Verbreitung des Systems<br />
- Kosten<br />
Quelle: M. Brill<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
48<br />
Prof. Alfred Katzenbach 24
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 2 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Datenverwaltung<br />
Bedeutung von Integrationen für PDM Systeme<br />
• PDM Systeme bilden das Rückgrat des Datenbackbones<br />
e<strong>in</strong>es Unternehmens. Damit wird selbstverständlich<br />
vorausgesetzt, dass<br />
- alle Informationen, die für die Produktentstehung<br />
wesentlich s<strong>in</strong>d, abgegriffen werden können<br />
- Alle Informationen, die e<strong>in</strong>e <strong>in</strong>nerhalb <strong>der</strong><br />
Produktentstehung verwendete Applikation erzeugten,<br />
abgelegt werden können<br />
- Alle Informationen, die <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em anschließenden Prozess<br />
benötigt werden, an diesen übergeben werden<br />
Erzeuger Systeme<br />
CAD CAE CAx PPS SCM<br />
Ziel Systeme<br />
PDM Backbone<br />
Quelle: nach Eigner<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
49<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 2 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Datenverwaltung<br />
PDM als Integrationsplattform<br />
Anwendungen <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
Produktentwicklung<br />
• CAD<br />
• FEM<br />
• ...<br />
Zugriffsrollen<br />
• Projektleiter<br />
• Sachbearbeiter<br />
• ...<br />
Tätigkeiten<br />
• Statuskontrolle<br />
• Bearbeiten<br />
• ...<br />
PDM<br />
Prozesse<br />
• Konzepterstellung<br />
• Än<strong>der</strong>ungsmanagement<br />
• Freigabemanagement<br />
• ...<br />
CAD-DB CAP-DB CAx-DB Dokumente<br />
Daten<br />
• Zeichnungen<br />
• CAD-File<br />
• Än<strong>der</strong>ungsantrag<br />
• STEP-File<br />
• ...<br />
• Stücklisten<br />
• Funktionsdaten<br />
Quelle: nach Wagner, IAO<br />
Prof. Alfred Katzenbach • ...<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
50<br />
Prof. Alfred Katzenbach 25
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 3 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Produktbewertung<br />
Motivation Produktbewertung<br />
Absicherung<br />
Absicherung<br />
V1.1 V1.2 V1.3 V1.4 V1.5 V1.6 V2.0 V2.1 V2.2 V3.0<br />
t > Wochen<br />
• Iterationen bis zur exakten Konstruktion<br />
• Ergebnisse passen nicht zum aktuellen<br />
Entwicklungsstand<br />
• aufwändiger Abgleich<br />
• Än<strong>der</strong>ungen gehen erst verspätet <strong>in</strong><br />
Absicherungsphasen e<strong>in</strong><br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
51<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 3 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Produktbewertung<br />
Lösungsansätze<br />
Absich<br />
Absicherung<br />
erung<br />
Absicherung<br />
Δ 1<br />
Δ 2<br />
Δ 3<br />
V1.1 V1.2 V1.3 V1.4 V1.5 V1.6 V2.0 V2.1 V2.2 V3.0<br />
Verkürzung <strong>der</strong> Phasen<br />
∆t<br />
Vermeidung von Iterationen<br />
Synchronisation <strong>der</strong> parallelen Prozesse<br />
t > Wochen<br />
Ergebnisvorhersage<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
52<br />
Prof. Alfred Katzenbach 26
Morgen<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 3 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Produktbewertung<br />
DMU: Digital Mock-Up<br />
Digital Mock-Up ist e<strong>in</strong>e<br />
• realistische Computersimulation<br />
e<strong>in</strong>es Produktes<br />
• mit allen erfor<strong>der</strong>lichen<br />
Funktionalitäten zur<br />
Unterstützung von<br />
- Konstruktion<br />
- Planung<br />
- Fertigung<br />
- Wartung<br />
• Plattform für die<br />
- Produkt- <strong>und</strong> Prozessentwicklung<br />
- Kommunikation<br />
- Entscheidungsf<strong>in</strong>dung<br />
während des gesamten Lebenszyklus vom ersten Konzept<br />
bis zum Recycl<strong>in</strong>g<br />
Prof. Alfred Katzenbach Def<strong>in</strong>ition AIT 1996<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
53<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 3 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Produktbewertung<br />
Der Frontload<strong>in</strong>g-Effekt: ökonomisches Verständnis des<br />
Technologiee<strong>in</strong>satzes<br />
Kosten<br />
Δt<br />
Produktion Entwicklung<br />
E<strong>in</strong>fluss auf Kosten<br />
Produktionsbeg<strong>in</strong>n<br />
Produktentwicklung<br />
Zeit<br />
Job No. 1<br />
Anpassungskosten<br />
Produktion Entwicklung<br />
Design<br />
Prozess-Schritte<br />
Vorfertigung<br />
Fertigung<br />
75% 13%<br />
6%<br />
Montage<br />
Gestern<br />
Produktentwicklung<br />
Job No. 1<br />
Produktionsbeg<strong>in</strong>n<br />
Zeit<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
54<br />
Prof. Alfred Katzenbach 27
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 3 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Produktbewertung<br />
Beispiel: Digitale Mock-Up<br />
Nutzung früher Information durch Frontload<strong>in</strong>g<br />
(gemäß Stefan Thomke, Experimentation Matters,<br />
Harvard Bus<strong>in</strong>ess Schoo Press, 2004, S. 171)<br />
kumulierte<br />
Probleme<br />
Besser<br />
100%<br />
Zielvorstellung<br />
z.B. durch Diagnosemethoden <strong>und</strong><br />
verbesserte Testprogramme<br />
3. Diversifizierte<br />
„Experimente“<br />
2. Lernen<br />
von<br />
Projekten<br />
z.B. durch Anwendung von<br />
Knowledge-Based Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
normaler<br />
Verlauf<br />
Entwicklungszeit<br />
z.B. durch VR- <strong>und</strong><br />
Feature-Technologien, aber<br />
auch Workflow-Technologie<br />
1. Schneller <strong>und</strong><br />
billiger<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
55<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 3 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Produktbewertung<br />
CAE - Übersicht über die Anwendungsgebiete<br />
Betriebsfestigkeit<br />
Crash<br />
NVH<br />
Ride & Handl<strong>in</strong>g,<br />
Lastkollektive<br />
Antriebstrang<br />
Motor<br />
Energiemanagement &<br />
Klimatisierung<br />
Strömung &<br />
Aeroakustik<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
56<br />
Prof. Alfred Katzenbach 28
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 4 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Visualisierung<br />
Aufgabengebiete zur Daten – Visualisierung (2)<br />
Informationen, ad hoc Abstimmungen <strong>und</strong> Konstruktionsreviews<br />
Analyse von 3D<br />
Modellen durch<br />
“nicht CAD User”<br />
Feedback auf Basis<br />
von 3D Modellen<br />
Onl<strong>in</strong>e Konferenzen<br />
mit 3D Modellen<br />
Künftige Nutzung <strong>in</strong> “nicht - CAD Anwendungen” <strong>und</strong> nachgelagerten Prozessschritten<br />
Installation <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
K<strong>und</strong>enumgebung<br />
Anwendung <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
digitalen Fabrik<br />
K<strong>und</strong>en-Präsentation,<br />
Service, Testplanung, …<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Quelle:An<strong>der</strong>l, Mendgen<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
57<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 4 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Visualisierung<br />
Künftige Entwicklung <strong>der</strong> Daten – Visualisierung<br />
früher<br />
Physische<br />
Modelle<br />
heute<br />
CAD<br />
Modelle<br />
morgen<br />
DEV Modelle<br />
(Digital Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Visualization)<br />
Tonmodelle +<br />
manuelle Zeichnungen<br />
3D CAD Modelle +<br />
Abgeleitete 2D Zeichnungen<br />
3D kommentierte<br />
Visualisierungsmodelle<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: VDA/ AIAG/ JAMA / GALIA/ SASIG <strong>in</strong> 5/2004)<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
58<br />
Prof. Alfred Katzenbach 29
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 4 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Visualisierung<br />
Digital Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Visualization - Merkmale<br />
Viewer für Datennutzer<br />
Produkte werden mit Hilfe von komplexen CAD-Systemen<br />
konstruiert; für DMU-, Produktions- <strong>und</strong> AfterSales-Prozesse<br />
können e<strong>in</strong>fache 2D/3D Viewer e<strong>in</strong>gesetzt werden<br />
e<strong>in</strong>facher Datenzugriff<br />
2D/3D-Datenzugriff erfolgt <strong>in</strong> Web-basierter Umgebung;<br />
Viewer <strong>in</strong> kostengünstiger PC-Umgebung verfügbar<br />
CAD-System-neutrales Visualisierungsformat<br />
CAD-Daten werden <strong>in</strong> Visualisierungsformat konvertiert:<br />
2D: hauptsächlich TIFF; 3D: ke<strong>in</strong> standardisiertes Format<br />
(z.B. "JT-Format", Fa. Siemens PLM)<br />
vollständige Produktbeschreibung<br />
Visualisierung aller fertigungsrelevanter Informationen<br />
(Toleranzen, Material, ...) notwendig, auch wenn Fokus auf<br />
"e<strong>in</strong>fach";<br />
Treiber: zeichnungslose Prozesse - alle Informationen s<strong>in</strong>d im<br />
3D-Modell enthalten<br />
10000<br />
5000<br />
1000<br />
Users<br />
Data<br />
Creators<br />
CAX<br />
Systems<br />
Data<br />
Consumers<br />
Digital<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Visualization<br />
Quelle: SASIG WG DEV<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
59<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 4 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Visualisierung<br />
Digital Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Visualization - Funktionen<br />
Darstellung von Geometrie<br />
Tesselierte Daten für performante Visualisierung + exakte,<br />
mathematische Beschreibung für Meßoperationen<br />
Darstellung von textuellen Annotationen <strong>und</strong> Attributen<br />
Stammdaten, Baugruppenstruktur, Toleranz- <strong>und</strong><br />
Fertigungs<strong>in</strong>formationen, Features, Verb<strong>in</strong>dungselemente, ...<br />
Querbezüge zwischen Informationen<br />
z.B. Highlight<strong>in</strong>g von tolerierten Flächen; effizientes Filtern:<br />
zeige nur Toleranzen des Typs X; nur für den Rohbau relevante<br />
Features, ...<br />
Performance: Stream<strong>in</strong>g-Fähigkeit;<br />
Levels of Details (LODs)<br />
Stream<strong>in</strong>g: nachladen bei Bedarf z.B. exakte Geometrie bei<br />
Messoperation<br />
Levels of Detail: ungenaue Darstellung bei großer Entfernung;<br />
genaue Darstellung bei ger<strong>in</strong>ger Entfernung<br />
LOD 1<br />
LOD 2<br />
LOD 3<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
60<br />
Prof. Alfred Katzenbach 30
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 4 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Visualisierung<br />
JT Format (Jupiter Tesselation)<br />
JT ist e<strong>in</strong> 3D Visualisierungsformat zur Repräsentation von CAD Daten<br />
Tesselierte Daten<br />
Unterschiedliche Detaillierungsgrade<br />
für e<strong>in</strong>e leistungsfähige Visualisierung<br />
Exakte Geometrie (NURBS)<br />
Mathematische Flächenbeschreibung<br />
für exakte<br />
Maßanalysen.<br />
1 2<br />
JT Inhalt<br />
3 4<br />
z. Bsp., CATIA V5 Daten mit Attributen<br />
Produkt Struktur / Teile Attribute<br />
z. Bsp.: Sichten o<strong>der</strong><br />
Vorrichtungsteile<br />
Produkt- <strong>und</strong> Fertigungs<strong>in</strong>formation<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
61<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 4 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Visualisierung<br />
Vorteile <strong>der</strong> „Digital Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Visualization“<br />
Ger<strong>in</strong>gere Kosten<br />
E<strong>in</strong>fach anzuwenden<br />
Ermöglicht “nicht-CAD Anwen<strong>der</strong>n” die Anwendung von<br />
Funktionen, die bisher nur CAD Anwen<strong>der</strong>n vorbehalten waren<br />
Mobilität durch Nutzung von Laptops mit DEV Systemen<br />
Geme<strong>in</strong>sames Tool zur Darstellung<br />
unterschiedlicher CAD - Formate<br />
Möglichkeit zur Darstellung großer Assemblies<br />
E<strong>in</strong>fache kollaborative Nutzung<br />
Reduktion bzw. Vermeidung von Zeichnungen<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Klass<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
62<br />
Prof. Alfred Katzenbach 31
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 6 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Folgeprozesse<br />
Ziele <strong>und</strong> Nutzen des Digitalen Fabrik<br />
Digitales Produkt<br />
Digitale Fabrik<br />
Reale Fabrik<br />
Verkürzung <strong>der</strong><br />
Produktentstehungszeit<br />
Parallele Produkt- <strong>und</strong><br />
Prozessentwicklung<br />
Automatisierung <strong>der</strong><br />
Planungsabläufe<br />
Erhöhung <strong>der</strong> Produkt- u.<br />
Prozessqualität<br />
Durchgängige<br />
Betrachtung von<br />
3D-Toleranzen<br />
Rückführung von<br />
Produktions-Knowhow<br />
Erhöhung <strong>der</strong> Flexibilität <strong>in</strong><br />
Planung <strong>und</strong> Produktion<br />
Durchgängiges<br />
Datenmanagement <strong>in</strong><br />
Planung u. Produktion<br />
Abgleich von digitaler<br />
<strong>und</strong> realer Fabrik<br />
Übergreifendes Än<strong>der</strong>ungsmanagement<br />
Konsequente Nutzung<br />
von Simulationen zur<br />
Planungsabsicherung<br />
Enge Verzahnung von<br />
Entwicklung, Planung<br />
<strong>und</strong> Produktion<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
63<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 6 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Folgeprozesse<br />
Zusammenfassung Digitale Fabrik<br />
Durchgängige Prozesskette wird schrittweise Realität:<br />
• Management von Produkt-, Prozess- <strong>und</strong> Ressourcendaten<br />
• Aufzeigen von Absicherungsphasen für Produkt,<br />
Fertigungsprozess <strong>und</strong> Ressourcen mit abgestimmten CAx-<br />
Applikationen<br />
• Enge Verb<strong>in</strong>dung <strong>der</strong> digitalen zur realen Welt<br />
Digitales Produkt<br />
Digitale Fabrik<br />
Reale Fabrik<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
64<br />
Prof. Alfred Katzenbach 32
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 6 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Folgeprozesse<br />
Produktionsprozessplanung<br />
• Die Produktionsprozessplanung bildet e<strong>in</strong>en<br />
wichtigen Teilbereich <strong>der</strong> betrieblichen<br />
Unternehmensplanung.<br />
• Aufgabe <strong>der</strong> Produktionsprozessplanung ist<br />
die Festlegung <strong>der</strong> Produktionsprozesse<br />
<strong>und</strong> Produktionsmittel (wie <strong>und</strong> womit die<br />
Produkte wirtschaftlich produziert werden).<br />
• Die Produktionsprozessplanung ist e<strong>in</strong> Teil<br />
des Produktentstehungsprozesses.<br />
CAx /<br />
PDM<br />
Design<br />
Konstruktion<br />
Produktionsprozesspl.<br />
Produktentstehungsprozess<br />
PPS<br />
Vertrieb /<br />
Market<strong>in</strong>g<br />
Bezugsplanung<br />
Programmplanung<br />
Bedarfsplanung<br />
K<strong>und</strong>enbetreuung<br />
Produktion<br />
Auslieferung<br />
K<strong>und</strong>enauftragsprozess<br />
Quellen: Wildemann, H.: Produktionscontroll<strong>in</strong>g, 2002 - Teich, T.: Extended value<br />
cha<strong>in</strong> management, 2002, Günther H-O., Tempelmeier, H.: Produktion <strong>und</strong> Logistik,<br />
2002 - Much D., Nicolai, H.: PPS-Lexikon 1995<br />
Qualitätssicherung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
65<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 6 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Folgeprozesse<br />
Systeme zur Produktionsprozessplanung<br />
CAP-Systeme (Computer Aided<br />
Plann<strong>in</strong>g bzw. Computer Aided<br />
Production Process Plann<strong>in</strong>g)<br />
s<strong>in</strong>d IT-Systeme zur<br />
Unterstützung <strong>der</strong><br />
Produktionsprozessplanung.<br />
CAP-Systeme unterstützen<br />
• die Entscheidungsf<strong>in</strong>dung <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
Planungsphase mit Produkt-,<br />
Prozess- <strong>und</strong> Ressourcen<strong>in</strong>formationen.<br />
• die Realisierung <strong>der</strong><br />
Produktionsmittel unter Zeit-,<br />
Qualitäts- u. Kostenaspekten.<br />
Bekannte Beispiele für CAP-Systeme<br />
s<strong>in</strong>d von den Firmen<br />
DELMIA (Dassault Systemés)<br />
<strong>und</strong> Tecnomatix (Siemens PLM).<br />
Längsträger<br />
Halter<br />
Schließblech<br />
Alphanumerische Produktionsplanungssysteme<br />
Geometrieorientierte Produktionsplanungssysteme<br />
Produkt Prozess Ressource<br />
Verstärkung<br />
ZB Längsträger<br />
Konsole<br />
Spannvorrichtung<br />
Schweißprozess<br />
Transportprozess<br />
Materialbereitstellung<br />
<strong>und</strong> -abtransport<br />
Roboter<br />
Transportsystem<br />
Werker<br />
Entwicklung <strong>der</strong> PPS-Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
66<br />
Prof. Alfred Katzenbach 33
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 6 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Folgeprozesse<br />
Produktionsplanung <strong>und</strong> –steuerung<br />
• Die Produktionsplanung <strong>und</strong> –steuerung (PPS)<br />
bildet e<strong>in</strong>en wichtigen Teilbereich <strong>der</strong><br />
betrieblichen Unternehmensplanung.<br />
• Die PPS unterstützt die gesamte<br />
Auftragsabwicklung von <strong>der</strong> Angebotsbearbeitung<br />
über die Teilefertigung <strong>und</strong> Montage bis h<strong>in</strong> zum<br />
Versand.<br />
• Aufgabe <strong>der</strong> PPS ist es den Prozess <strong>der</strong><br />
Auftragsabwicklung mengen-, term<strong>in</strong>- <strong>und</strong><br />
kapazitätsmäßig zu planen <strong>und</strong> zu steuern <strong>und</strong><br />
für alle diese Aufgaben die erfor<strong>der</strong>lichen<br />
Informationen zu verwalten.<br />
PPS<br />
Vertrieb /<br />
Market<strong>in</strong>g<br />
K<strong>und</strong>enauftragsprozess<br />
Bezugsplanung<br />
Programmplanung<br />
Bedarfsplanung<br />
K<strong>und</strong>enbetreuung<br />
Quellen: Wildemann, H.: Produktionscontroll<strong>in</strong>g, 2002 - Teich, T.: Extended value cha<strong>in</strong><br />
management, 2002, Günther H-O., Tempelmeier, H.: Produktion <strong>und</strong> Logistik, 2002 - Much D.,<br />
CAx /<br />
PDM<br />
Design<br />
Konstruktion<br />
Produktion<br />
Nicolai, H.: PPS-Lexikon 1995<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
Produktentstehungsprozess<br />
Produktionsprozesspl.<br />
Qualitätssicherung<br />
Auslieferung<br />
67<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 6 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Folgeprozesse<br />
PPS-Systeme<br />
PPS-Systeme s<strong>in</strong>d IT-<br />
Systeme zur Planung,<br />
Steuerung <strong>und</strong><br />
Überwachung <strong>der</strong><br />
Produktionsabläufe im<br />
H<strong>in</strong>blick auf die gesamte<br />
Auftragsabwicklungskette.<br />
PPS-Systeme unterstützen<br />
die Entscheidungsf<strong>in</strong>dung<br />
<strong>in</strong>sbeson<strong>der</strong>e über die zu<br />
beschaffenden <strong>und</strong> zu<br />
produzierenden Mengen,<br />
die Term<strong>in</strong>vorgaben, die<br />
Kosten <strong>und</strong> die<br />
Kapazitätsbelegung.<br />
Bekannte Beispiele für<br />
PPS-Systeme s<strong>in</strong>d<br />
SAP R3 u. BAAN.<br />
Klassische Konzepte<br />
Neuere Konzepte<br />
Material Requirements Plann<strong>in</strong>g (MRP I)<br />
• Sukzessivplanung <strong>und</strong> hierarchische Planungsstufen (Regelkreis).<br />
• Bedarfs- / programmgesteuerte Bedarfsermittlung.<br />
Material Resource Plann<strong>in</strong>g (MRP II)<br />
• Sukzessivplanung <strong>und</strong> hierarchische Planungsstufen (Regelkreis).<br />
• Zusätzlich zu den Produktionskapazitäten werden wirtschaftliche<br />
<strong>und</strong> strategische Aspekte <strong>der</strong> Produktionsplanung berücksichtigt.<br />
Enterprise Resource Plann<strong>in</strong>g (ERP)<br />
• E<strong>in</strong>beziehung sämtlicher Unternehmensbereiche <strong>und</strong><br />
Berücksichtigung <strong>der</strong> gesamten Unternehmensressourcen.<br />
• Annahme: Maximierung <strong>der</strong> Ressourcennutzung führt auch zu e<strong>in</strong>er<br />
Maximierung des Unternehmensertrags.<br />
• E<strong>in</strong>beziehung externer Lieferanten (Lieferabruf) bzw. K<strong>und</strong>en<br />
(Bestellabwicklung) durch Unterstützung des elektr.<br />
Datenaustausches.<br />
Advanced Plann<strong>in</strong>g Systems (APS)<br />
• Umfassende, untenehmensübergreifende<br />
Entscheidungsunterstützung für die strategische, taktische <strong>und</strong><br />
operative Planung <strong>der</strong> Produktions- <strong>und</strong> Logistikaktivitäten.<br />
• Hierarchisches Planungskonzept mit mo<strong>der</strong>nen<br />
Optimierungsverfahren zur Ergänzung <strong>der</strong> klassischen PPS-Systeme.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
68<br />
Entwicklung <strong>der</strong> PPS-Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach 34
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 7 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Rapid Prototyp<strong>in</strong>g<br />
Verfahren Stereolithographie Lasers<strong>in</strong>ter<strong>in</strong>g Lam<strong>in</strong>ated Object<br />
Manufactur<strong>in</strong>g (LOM)<br />
Materialien: Photosensitive Harze ,<br />
Polyamid, Polystyrol, Carbon-Polyamid, beschichtete Papier- <strong>und</strong><br />
teilweise mit Füllstoffen,Nanopartikel Alum<strong>in</strong>ium-Polyamid; Stahl-Pulver Kunststoffolien; Blechfolien<br />
Funktionsablauf:<br />
Harz wird mittels Laserstrahl<br />
ausgehärtet Schichtweiser Aufbau.<br />
Material <strong>in</strong> Pulverform wird durch<br />
Laserstrahl ges<strong>in</strong>tert.<br />
Schichtweiser Aufbau.<br />
Ausschneiden <strong>der</strong> Konturen aus<br />
e<strong>in</strong>er Folie mit Hilfe e<strong>in</strong>es<br />
Lasers <strong>und</strong> verkleben <strong>der</strong><br />
Schichten. Schichtweiser<br />
Aufbau.<br />
Bemerkungen: breites Anwendungsspektrum; gute<br />
Oberflächengüte <strong>und</strong> Maßhaltigkeit;<br />
filigrane Teile darstellbar.<br />
E<strong>in</strong>baufertige Prototypen möglich;<br />
Mechanisch <strong>und</strong> Thermisch belastbare<br />
Teile<br />
Fe<strong>in</strong>gussanwendungen<br />
Geeignet für massive Bauteile;<br />
Werkzeuge für<br />
Blechumformung;<br />
preisgünstige Teile.<br />
Bauraum: 500x500x600 mm 3 700x350x600 mm 3 800x600x500 mm 3<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
69<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
4. 7 IT-Systeme im Produktentstehungsprozess - Rapid Prototyp<strong>in</strong>g<br />
Verfahren<br />
Fused Deposition Model<strong>in</strong>g<br />
(FDM)<br />
3D - Pr<strong>in</strong>t<strong>in</strong>g<br />
direkter Werkstoffauftrag<br />
3D – Pr<strong>in</strong>t<strong>in</strong>g<br />
Auftragen von Material <strong>und</strong><br />
B<strong>in</strong>demittel<br />
Materialien:<br />
Funktionsablauf:<br />
Polyamid, ABS<br />
Polycarbonat, Polysulfone<br />
Lokales Auftragen von verflüssigten<br />
Material mit e<strong>in</strong>er Düse<br />
Schichtweiser Aufbau.<br />
Thermoplastische Kunststoffe Stärke-Zellstoff / Keramik /<br />
Sand<br />
300 Düsenköpfe <strong>in</strong> Matrixanordnung Pulver/Sand wird durch<br />
tragen <strong>in</strong> E<strong>in</strong>zelansteuerung verflüssigten auftragen e<strong>in</strong>es B<strong>in</strong>demittels<br />
Kunststoff auf.<br />
über e<strong>in</strong>e Düse<br />
Schichtweiser Aufbau.<br />
verfestigt.<br />
Schichtweiser Aufbau.<br />
Bemerkungen<br />
E<strong>in</strong>baufertige Prototypen,<br />
flexible Bauteile, hohe<br />
Bauteilfestigkeit<br />
hohe Genauigkeit<br />
kle<strong>in</strong>er Bauraum; geeignet für schnelle,<br />
preisgünstige Teilstudien.<br />
Anschauungsmodelle,<br />
Fe<strong>in</strong>gußanwendungen.,<br />
Formen für gummielastische Bauteile<br />
extrem kurze Bauzeiten;<br />
preisgünstige Materialien<br />
Gießformen für Sandguß<br />
Anschauungsmodelle<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
70<br />
Prof. Alfred Katzenbach 35
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. Produktmodellierung<br />
5.1 Gr<strong>und</strong>lagen <strong>der</strong> CAD-Systeme<br />
5.2 3-D Flächenmodellierung<br />
5.3 3-D Volumenmodellierung<br />
5.4 Zellenmodelle<br />
5.5 Subdivision Surfaces<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
RechnerInternes Daten-Modell (RID-Modell)<br />
R<br />
I<br />
RID - Modell<br />
=<br />
Daten<br />
+<br />
• Koord<strong>in</strong>aten <strong>der</strong> Geometrie (L<strong>in</strong>ienanfangs- <strong>und</strong><br />
Endpunkte, Kreispunkte, …)<br />
• Geometrietypen (L<strong>in</strong>ien, Kreise, Ebenen, Flächen, Solids)<br />
• Attribute (Bauteilnummer, Version, Oberfläche, Farbe, …)<br />
Struktur<br />
+<br />
Algorithmen<br />
• Glie<strong>der</strong>ung <strong>und</strong> Abhängigkeit <strong>der</strong> Daten<br />
• Programmelemente <strong>der</strong> Modellierungssoftware zur<br />
Erzeugung <strong>und</strong> Verän<strong>der</strong>ung von Daten <strong>und</strong> Strukturen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
72<br />
Prof. Alfred Katzenbach 36
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Übersicht über die Datentypen (RID-Datenmodelle)<br />
2D-Modell<br />
2 ½ D-Modell<br />
3D-Modell<br />
Drahtmodell Flächenmodell Drahtmodell Flächenmodell<br />
Drahtmodell<br />
Flächenmodell<br />
Volumenmodell<br />
CSG<br />
Modellierer<br />
B-REP-<br />
Modellierer<br />
Zellen<br />
Modellierer<br />
Hybrid<br />
Modellierer<br />
(Constructive (Bo<strong>und</strong>ary<br />
SolidsGeometry)<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Representation)<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
73<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
2-D Modelle<br />
Konturelemente wie L<strong>in</strong>ien, Kreise, Ellipsen o<strong>der</strong> Spl<strong>in</strong>es<br />
dienen zur Darstellung <strong>der</strong> Objektgeometrie <strong>in</strong> zwei Koord<strong>in</strong>aten.<br />
Beziehungen zwischen den e<strong>in</strong>zelnen Ansichten o<strong>der</strong><br />
Geometrieelementen bestehen nicht.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
74<br />
Prof. Alfred Katzenbach 37
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
2 ½ -D Modelle<br />
Ke<strong>in</strong>e e<strong>in</strong>heitliche Verwendung des Begriffs:<br />
• Abbildung e<strong>in</strong>es Objekts durch zweidimensionale Konturzüge<br />
verb<strong>und</strong>en mit e<strong>in</strong>er konstanten Ausdehnung<br />
• Zweidimensionale Beschreibung von Objekten <strong>in</strong> unterschiedlichen<br />
Ansichten, wobei das System die Beziehungen zwischen<br />
den Ansichten kennt <strong>und</strong> neue Ansichten herleiten kann<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
75<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
3-D Gr<strong>und</strong>modelle (1)<br />
Das Modell des Objekts wird <strong>in</strong> drei Koord<strong>in</strong>aten gespeichert.<br />
Zur vollständigen Beschreibung <strong>der</strong> Modellgeometrie dienen<br />
Elemente wie Punkte, L<strong>in</strong>ien, Kurven,<br />
Flächen <strong>und</strong> Volumenprimitive.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
76<br />
Prof. Alfred Katzenbach 38
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
3-D Gr<strong>und</strong>modelle (2)<br />
Draht o<strong>der</strong> L<strong>in</strong>ienmodell (Wireframe Model):<br />
Das Drahtmodell nutzt als Informationsmittel nur Punkte, L<strong>in</strong>ien, Kreis <strong>und</strong> Kurven<br />
zur Darstellung <strong>der</strong> begrenzenden Kanten. Der e<strong>in</strong>fache Aufbau führt zu schnellen<br />
Antwortzeiten <strong>und</strong> wenig Speicherbedarf. E<strong>in</strong> Objekt kann nicht vollständig<br />
dargestellt werden, da nicht festgelegt ist, wo sich Material bef<strong>in</strong>det. Dies kann zu<br />
Mehrdeutigkeiten führen.<br />
Flächenmodell (Surface Model):<br />
Die Repräsentation <strong>der</strong> Objektgestalt erfolgt über die Beschreibung <strong>der</strong><br />
Begrenzungsflächen. Es ist aber ke<strong>in</strong>e Volumendef<strong>in</strong>ition, d.h. es ist nicht<br />
festgelegt, wo sich Material bef<strong>in</strong>det. Zur Flächenbeschreibung werden<br />
verschiedene mathematische Beschreibungsverfahren benutzt.<br />
Volumenmodell (Volume Model):<br />
Mit Volumenmodellen lässt sich <strong>der</strong> Inhalt e<strong>in</strong>es dreidimensionalen Objekts rechner<strong>in</strong>tern<br />
beschreiben <strong>und</strong> auswerten. Zur Ablage <strong>der</strong> Volumen<strong>in</strong>formation werden<br />
unterschiedliche Datenstrukturen herangezogen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: nach Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
77<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Zusammenspiel von Geometrie <strong>und</strong> Topologie (1)<br />
Die Geometrie e<strong>in</strong>es Modells umfasst die<br />
mathematisch exakte o<strong>der</strong> angenäherte Beschreibung<br />
<strong>der</strong> Modellform <strong>und</strong> <strong>der</strong> -abmessung<br />
Die Topologie e<strong>in</strong>es Modells beschreibt den<br />
logischen Zusammenhang (Anzahl <strong>der</strong><br />
Nachbarschaftsverhältnisse) zwischen Datenelementen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
78<br />
Prof. Alfred Katzenbach 39
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Zusammenspiel von Geometrie <strong>und</strong> Topologie (3)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
79<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Abbildung von Datenpunkten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
80<br />
Prof. Alfred Katzenbach 40
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 1 Produktmodellierung - CAD Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Zusammenfassung Modellierung<br />
Volumenmodell<br />
L<strong>in</strong>ienmodell<br />
Flächenmodell<br />
flächenorientiert körperorientiert<br />
P8<br />
P4<br />
P5<br />
P3<br />
K4<br />
K3<br />
K2<br />
P1 K1 P2<br />
P7<br />
P6<br />
P4<br />
P1<br />
P8<br />
F3<br />
P5<br />
P3<br />
F1<br />
P2<br />
F2<br />
P7<br />
P6<br />
P8 F3 P7<br />
F5<br />
F6<br />
P4<br />
P5 P6<br />
P3<br />
K4<br />
K3 F2<br />
F4 K2<br />
P1 F1 K1 P2<br />
V1<br />
V2<br />
L<br />
K1 K2 K3 K4<br />
P1 P2 P3 P4<br />
.......<br />
.......<br />
F1 F2<br />
F<br />
F3 F4 .......<br />
F1 F2<br />
V<br />
F3 F4 .......<br />
K1 K2 K3 K4 .......<br />
K1 K2 K3 K4 .......<br />
P1 P2 P3 P4 .......<br />
P1 P2 P3 P4 .......<br />
V1<br />
V<br />
V2<br />
Punkt, L<strong>in</strong>ie<br />
Punkt, L<strong>in</strong>ie, Fläche<br />
Punkt, L<strong>in</strong>ie,<br />
Fläche, Volumen<br />
Volumen<br />
Drahtmodell<br />
Flächenmodell<br />
B-Rep (Bo<strong>und</strong>ary<br />
Representation)<br />
CSG (Constructive<br />
Solids Geometry)<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Spur/Krause<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
81<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 2 Produktmodellierung - 3-D Flächenmodellierung<br />
Vieldeutigkeit von 3-D Drahtmodellen<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
82<br />
Prof. Alfred Katzenbach 41
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 2 Produktmodellierung - 3-D Flächenmodellierung<br />
3-D Flächenmodellen (1)<br />
Flächendef<strong>in</strong>ition durch Festlegung <strong>der</strong> Flächenbegrenzung<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
83<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 2 Produktmodellierung - 3-D Flächenmodellierung<br />
3-D Flächenmodellen (2)<br />
Flächendef<strong>in</strong>ition durch Vorgabe von Schnittkurven<br />
Leitl<strong>in</strong>ie = Sp<strong>in</strong>e = Skelettl<strong>in</strong>ie<br />
Querschnittsl<strong>in</strong>ie<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
84<br />
Prof. Alfred Katzenbach 42
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 2 Produktmodellierung - 3-D Flächenmodellierung<br />
3-D Flächenmodellen (3)<br />
Vielseitigkeit <strong>der</strong> Flächendef<strong>in</strong>ition entlang e<strong>in</strong>er Leitkurve<br />
Rotationsmodell<br />
„Kalottenfläche“<br />
Profilfläche<br />
Übergangsfläche<br />
offene Kreiskanteoffene<br />
Langlochkontur<br />
Übergangsfläche großer-kle<strong>in</strong>er Querschnitt<br />
Quelle: Göhlich<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
85<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 2 Produktmodellierung - 3-D Flächenmodellierung<br />
3-D Flächenmodellen (4)<br />
Erzeugen von komplexen Flächenstrukturen<br />
E<strong>in</strong>zelpatch<br />
B-Spl<strong>in</strong>e-Fläche<br />
(aus mehreren Patches)<br />
Begrenzte Fläche<br />
(trimmed surface)<br />
Flächenverband<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
86<br />
Prof. Alfred Katzenbach 43
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - CSG Volumenmodellierung<br />
Boolsche Operationen (1)<br />
Boolsche Operationen s<strong>in</strong>d mengentheoretische Verknüpfungen<br />
von Körpern, bei denen e<strong>in</strong>e Än<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> Topologie <strong>und</strong><br />
Geometrie erfolgt. Zuerst wird die Topologie berechnet,<br />
nachfolgend die Geometrie <strong>und</strong> abschließend wird geprüft, ob<br />
die topologischen Randbed<strong>in</strong>gungen e<strong>in</strong>gehalten s<strong>in</strong>d.<br />
Boolsche Operationen:<br />
• Vere<strong>in</strong>igung (A U B)<br />
• Differenz (A \ B) o<strong>der</strong> (B \ A)<br />
• Durchschnitt (A ∩ B)<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
87<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - CSG Volumenmodellierung<br />
Boolsche Operationen (2)<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
88<br />
Prof. Alfred Katzenbach 44
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - CSG Volumenmodellierung<br />
Pr<strong>in</strong>zip des CSG Solids (1)<br />
CSG Bäume als arithmetrische Ausdrücke<br />
Qua<strong>der</strong> 1<br />
Zyl<strong>in</strong><strong>der</strong> 1<br />
Zyl<strong>in</strong><strong>der</strong> 2<br />
Qua<strong>der</strong> 2<br />
Modell<br />
Z 2 Z 2<br />
Z 1 Q 2<br />
Q 1 Q 2<br />
Q 1 Z<br />
M:((Q 1 + Q 2 )-Z 1 )-Z 1<br />
2<br />
M:((Q 1 -Z 1 )+ Q 2 )-Z 2<br />
Q 1 Z 1 Q 2 Z 2<br />
Q 1 Q 2 Z 1 Z 2<br />
M:(Q 1 -Z 1 )+(Q 2 -Z 2 )<br />
M:(Q 1 + Q 2 )-(Z 1 +Z 2 )<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
89<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - CSG Volumenmodellierung<br />
Pr<strong>in</strong>zip des CSG Solids (2)<br />
Vor- <strong>und</strong> Nachteile von CSG Volumenmodellen<br />
Vorteile:<br />
• Ger<strong>in</strong>ger Speicherbedarf.<br />
• E<strong>in</strong>fache Generierung, wenn die Geometrie durch e<strong>in</strong>fach def<strong>in</strong>ierte<br />
Gr<strong>und</strong>elemente beschreibbar ist.<br />
• Konsistenz des Objekts durch die mathematische Def<strong>in</strong>ition <strong>der</strong> Gr<strong>und</strong>elemente.<br />
• Entstehungsgeschichte (History) im bool´schen Verknüpfungsbaum erkennbar.<br />
Nachteile:<br />
• Partielles Än<strong>der</strong>n e<strong>in</strong>er Fläche o<strong>der</strong> Kontur e<strong>in</strong>es Körpers ist ausgeschlossen.<br />
• Zur Modellerstellung ist e<strong>in</strong>e gedankliche Zerlegung des Objekts <strong>in</strong><br />
Gr<strong>und</strong>elemente (Primitives) erfor<strong>der</strong>lich. Dies entspricht nicht <strong>der</strong> Denkweise des<br />
Konstrukteurs, <strong>der</strong> die Gestalt Schritt für Schritt entwickelt <strong>und</strong> nicht schon vorher<br />
kennt.<br />
• Bei je<strong>der</strong> Än<strong>der</strong>ung wird <strong>der</strong> bool´sche Verknüpfungsbaum aufgelöst <strong>und</strong> muss<br />
neu berechnet werden (zum<strong>in</strong>dest <strong>der</strong> betroffene Ast des Baums).<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
90<br />
Prof. Alfred Katzenbach 45
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - B-Rep Volumenmodellierung<br />
Pr<strong>in</strong>zip <strong>der</strong> B-Rep Solids (1) - B-Rep Datenstruktur<br />
•<br />
Objekt<br />
B-Rep Darstellung <strong>der</strong> Begrenzungsflächen<br />
B-Rep Datenstruktur:<br />
E<strong>in</strong> Körper setzt sich aus mehreren Flächen, <strong>und</strong> diese wie<strong>der</strong>um aus<br />
Kanten zusammen. E<strong>in</strong>e Kante kann ihrerseits aus zwei Flächen o<strong>der</strong><br />
zwei Punkten entstehen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
91<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - B-Rep Volumenmodellierung<br />
Pr<strong>in</strong>zip <strong>der</strong> B-Rep Solids (2)<br />
Hierarchie topologischer Elemente<br />
Je Körper werden mitgeführt:<br />
• Schale (shell),<br />
als abgeschlossene Menge von verb<strong>und</strong>enen (connected)<br />
E<strong>in</strong>zelflächenstücken, die gr<strong>und</strong>sätzlich auch<br />
Freiformflächen se<strong>in</strong> können.<br />
• Flächenstücke (face),<br />
begrenzt von e<strong>in</strong>em o<strong>der</strong> mehreren geschlossenen<br />
Kantenzyklen (loops), die systematisch orientiert s<strong>in</strong>d,<br />
z.B. so, dass das zugehörige Flächenstück immer l<strong>in</strong>ks<br />
liegt (Uhrzeigers<strong>in</strong>n, von außen gesehen).<br />
• Kanten (edges),<br />
Zyklus als abgeschlossene Menge von verb<strong>und</strong>enen<br />
Kanten (orientierte Halbkanten)<br />
• Ecken (vertices),<br />
Kante ist als Kanten- (Kurven)stück durch genau zwei<br />
Ecken begrenzt; Ecken s<strong>in</strong>d letztlich durch die e<strong>in</strong>zige<br />
metrische Information, nämlich Koord<strong>in</strong>aten def<strong>in</strong>iert.<br />
• Nachbarschaftsrelationen (adjacentcy relationships),<br />
die angeben, wie Randelemente ane<strong>in</strong>an<strong>der</strong> liegen.<br />
shell<br />
face<br />
edges<br />
vertices<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
92<br />
Prof. Alfred Katzenbach 46
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - B-Rep Volumenmodellierung<br />
Pr<strong>in</strong>zip <strong>der</strong> B-Rep Solids (3)<br />
Vor- <strong>und</strong> Nachteile von B-Rep Volumenmodellen<br />
Vorteile:<br />
• Def<strong>in</strong>ition von Flächen als Modellierungsbasis entspricht dem üblichen<br />
Konstruktionsprozess auf Basis von Funktions- <strong>und</strong> Wirkflächen.<br />
• Beim Vorliegen def<strong>in</strong>ierter Wirkflächen ist es e<strong>in</strong>fach, die Gegenfläche des<br />
Nachbarteils zu beschreiben.<br />
• Es ist möglich, an e<strong>in</strong>zelnen Elementen partielle Verän<strong>der</strong>ungen vorzunehmen<br />
ohne die gesamte Beschreibung aufzulösen.<br />
• Den Flächen <strong>und</strong> Kanten können technologische Informationen (Maßtoleranzen,<br />
Form- <strong>und</strong> Lagetoleranzen, Rauhigkeiten) zugeordnet werden.<br />
Nachteile:<br />
• Hoher Speicherbedarf.<br />
• Aufwändige <strong>in</strong>terne Maßnahmen zur Sicherstellung <strong>der</strong> Konsistenz des Modells<br />
notwendig.<br />
• Gr<strong>und</strong>sätzliche topologische Än<strong>der</strong>ungen nur schwer realisierbar.<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
93<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - 3D Volumenmodellierung<br />
Direkte Modellierung<br />
• Das Modell kann mit beliebigen Methoden erzeugt werden.<br />
• Die Reihenfolge <strong>der</strong> Erzeugungs- <strong>und</strong> Modifikationsoperationen<br />
ist beliebig.<br />
• Modifikationen erfolgen auf Basis <strong>der</strong> Gr<strong>und</strong>elemente.<br />
• Mit den Gr<strong>und</strong>elementen können Unterstrukturen erzeugt<br />
werden, Attribute <strong>und</strong> Zwangsbed<strong>in</strong>gungen h<strong>in</strong>zugefügt <strong>und</strong><br />
wie<strong>der</strong> gelöscht werden.<br />
• Das Modell enthält nur Abhängigkeiten zwischen Elementen<br />
<strong>der</strong> Geometrie <strong>und</strong> <strong>der</strong> Topologie.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
94<br />
Prof. Alfred Katzenbach 47
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - 3D Volumenmodellierung<br />
Parametrische Modellierung<br />
• Die erzeugten Geometrien werden automatisch parametrisiert <strong>und</strong><br />
dabei implizite Zwangsbed<strong>in</strong>gungen erzeugt.<br />
• Modifikationen<br />
• lassen sich durch Än<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong> Parameter durchführen.<br />
• s<strong>in</strong>d abhängig von den Zwangsbed<strong>in</strong>gungen.<br />
• Strukturen des parametrischen Modells s<strong>in</strong>d durch die Art<br />
<strong>und</strong> die Reihenfolge <strong>der</strong> Erzeugungsoperationen festgelegt.<br />
• Zusätzliche Attribute o<strong>der</strong> Zwangsbed<strong>in</strong>gungen können<br />
h<strong>in</strong>zugefügt werden.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
95<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - 3D Volumenmodellierung<br />
Funktionale Modellierung<br />
Die funktionale Modellierung ist die nächste Generation <strong>der</strong> Solid<br />
Modellierung. Sie kann für die Entwicklung je<strong>der</strong> Art von<br />
mechanischen Bauteilen verwendet werden<br />
Ma<strong>in</strong> Shell<br />
Core<br />
Internal<br />
Added<br />
Cavity<br />
Protected<br />
Shellable<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Meit<strong>in</strong>ger IBM<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
96<br />
Prof. Alfred Katzenbach 48
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - Hybrid Volumenmodellierung<br />
Pr<strong>in</strong>zip Hybride Datenstrukturen (1)<br />
Algorithmik:<br />
• Boolsche Operationen basieren auf CSG<br />
• Teilkörper können auch mit B-Reps erzeugt werden<br />
Datenstrukturen:<br />
• Volumenprimitive mit Transformationen<br />
• Komb<strong>in</strong>ation Verknüpfungshistorie <strong>und</strong> B-Rep-Historie<br />
Charakteristika:<br />
• sehr anwendungsfre<strong>und</strong>liche Benutzerführung möglich<br />
• hoher Speicherbedarf<br />
• sehr aufwändige Algorithmen <strong>und</strong> komplexe Datenstrukturen<br />
• teilweise erzw<strong>in</strong>gt das System ungewollte Operationen<br />
• Vollparametrisierung möglich aber nicht zw<strong>in</strong>gend erfor<strong>der</strong>lich<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
97<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 3 Produktmodellierung - Hybrid Volumenmodellierung<br />
Pr<strong>in</strong>zip Hybride Datenstrukturen (2)<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Göhlich<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
98<br />
Prof. Alfred Katzenbach 49
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 5 Produktmodellierung - Subdivision Surfaces<br />
Subdivision: Daten-Repräsentation, Zielsetzung<br />
Automatische<br />
Datenrückführung<br />
Ke<strong>in</strong>e explizite<br />
Vernetzung<br />
Ständige Aktualität<br />
für CAE-Daten<br />
CAE früher<br />
verfügbar<br />
Ziel:<br />
E<strong>in</strong>heitliches<br />
Datenformat<br />
für CAD <strong>und</strong> CAE<br />
Vere<strong>in</strong>fachung<br />
des Prozesses<br />
Kürzere<br />
Produktentwicklungszyklen<br />
Grobe Netze zur<br />
Funktionsoptimierung<br />
Fe<strong>in</strong>e Netze zur<br />
Qualitätsvalidierung<br />
Subdivision<br />
mit Multi-Resolution<br />
High-End<br />
Visualisierung<br />
Kontrollpunkte als<br />
Design-Parameter<br />
<strong>und</strong> Netzknoten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
99<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 5 Produktmodellierung - Subdivision Surfaces<br />
Subdivision: Gr<strong>und</strong>pr<strong>in</strong>zip<br />
Subdivision def<strong>in</strong>ieren e<strong>in</strong>e geglättete Kurve o<strong>der</strong> Fläche als e<strong>in</strong>e<br />
Anzahl von successiven Verfe<strong>in</strong>erungen.<br />
beliebig<br />
erzeugte<br />
Polygone<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 100<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 50
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 5 Produktmodellierung - Subdivision Surfaces<br />
Subdivision Konstruktion: Details<br />
Boolsche Operationen<br />
1. Erzeugung e<strong>in</strong>er angenäherten<br />
Schnittkurve<br />
2. Erzeugung <strong>der</strong> Verknüpfung <strong>der</strong><br />
Verb<strong>in</strong>dung über geme<strong>in</strong>same<br />
Netzpunkte e<strong>in</strong>es Referenznetzes.<br />
3. Optimierung <strong>der</strong><br />
Ergebnisparameter<br />
4. Bestimmung <strong>der</strong> geometrischen<br />
Position <strong>der</strong> Referenzpunkte als<br />
Ergebnis <strong>der</strong> hierarchischen<br />
Verknüpfung<br />
H. Biermann, D. Kristjansson, D. Zor<strong>in</strong>:<br />
Approximate Boolean Operations on Free-form Solids<br />
SIGGRAPH 2001<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 101<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
5. 5 Produktmodellierung - Subdivision Surfaces<br />
Subdivision im Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g: Beispiel<br />
Optimization: hood of beetle<br />
FE simulation to optimize weight and stiffness of the hood<br />
optimal weight<br />
optimal stiffness<br />
subdivision<br />
control<br />
po<strong>in</strong>ts<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 102<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 51
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. Featuretechnologie<br />
6.1 Feature Gr<strong>und</strong>lagen<br />
6.2 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Aggregateentwicklung<br />
6.3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
6.4 Konstruktionstemplates<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 1 Feature - Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Features <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
Feature-Technologie<br />
(Repräsentation von H<strong>in</strong>tergr<strong>und</strong>wissen)<br />
Geometrische<br />
Eigenschaften<br />
(herkömmliches CAD)<br />
Weitere Eigenschaften<br />
(z.B. Berechnungs- o<strong>der</strong><br />
Fertigungs<strong>in</strong>formationen)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 104<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 52
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 1 Feature - Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Feature-Def<strong>in</strong>ition (VDI2218)<br />
Features s<strong>in</strong>d <strong>in</strong>formationstechnische<br />
Elemente, die Bereiche von<br />
beson<strong>der</strong>em (technischen) Interesse<br />
von e<strong>in</strong>zelnen o<strong>der</strong> mehreren<br />
Produkten darstellen [VDI2218].<br />
Sacklochbohrung<br />
x<br />
Bohrcharakter x<br />
Zyl<strong>in</strong><strong>der</strong>bohrung<br />
Zündkerzenbohrung<br />
Durchgangsbohrung<br />
Sacklochbohrung<br />
Gew<strong>in</strong>debohrung<br />
Gew<strong>in</strong>desackloch<br />
Funktionsobjekt<br />
Bohrcharakter<br />
Fräscharakter<br />
x<br />
Durchmesser<br />
Tiefe<br />
Passung<br />
Passungslänge<br />
Fasenw<strong>in</strong>kel<br />
Fasenlänge<br />
Funktion<br />
Positionierung<br />
10<br />
10<br />
N 8<br />
8<br />
45<br />
0.5<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 105<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 1 Feature - Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Weitere Feature-Def<strong>in</strong>itionen<br />
• Features are a representation of shape with geometry and attributes that are recognizable to<br />
humans and programs.<br />
TURNER & ANDERSON 1988<br />
• A feature is a partial form or a product characteristic that is consi<strong>der</strong>ed as a unit and that has a<br />
semantic mean<strong>in</strong>g <strong>in</strong> design, process plann<strong>in</strong>g, manufacture, cost estimation or other eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
discipl<strong>in</strong>es.<br />
WIERDA 1990<br />
• Features are generic shapes with which eng<strong>in</strong>eers associate certa<strong>in</strong> properties or attributes and<br />
knowledge useful <strong>in</strong> reason<strong>in</strong>g about the product.<br />
SHAH 1991<br />
• ... features is a model of the form and ident of some aspect of a design which is of direct <strong>in</strong>terest <strong>in</strong> a<br />
CIM viewpo<strong>in</strong>t.<br />
ROSEN et al. 1991<br />
• Features werden als Konstruktionsobjekte gesehen, die Informationen über ihre Gestalt, die<br />
geometrische Ausprägung <strong>der</strong> Gestalt <strong>und</strong> nichtgeometrische Feature-<strong>in</strong>formationen enthalten.<br />
KRAUSE et al. 1992<br />
• A feature is a term used to def<strong>in</strong>e the characteristics of a part. A feature can add material, remove<br />
material or may just be used as reference.<br />
PTC 1993<br />
• Features s<strong>in</strong>d gestaltsorientierte Beschreibungselemente, die neben <strong>der</strong> Geometrie auch funktionale<br />
<strong>und</strong> technologische Informationen repräsentieren können.<br />
HAASIS 1994<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 106<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 53
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 1 Feature - Gr<strong>und</strong>lagen<br />
E<strong>in</strong>satzgebiete <strong>der</strong> Feature-Technologie<br />
Kostenkalkulation<br />
Produktmodellierung<br />
Konstuktionsüberprüfung<br />
Features<br />
Rohteil <strong>und</strong><br />
Bearbeitungsverfahren<br />
Prüfkriterien<br />
NC<br />
Bearbeitung<br />
NC<br />
Programmierung<br />
Prozessplanung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 107<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 1 Feature - Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Vorteile <strong>der</strong> Feature-Technologie<br />
• Parametrierbare <strong>und</strong> übersichtliche Beschreibung von Produkt, Prozess <strong>und</strong><br />
Ressourcen (z.B. Koord<strong>in</strong>atenmessgeräte <strong>und</strong> Sensoren)<br />
• Verknüpfung von Produkt, Prozess <strong>und</strong> Ressourcen<br />
• Unterstützt das Än<strong>der</strong>ungsmanagement<br />
• Zerlegung von e<strong>in</strong>er komplizierten Problemstellung <strong>in</strong> überschaubare<br />
Teilaufgaben<br />
• Kapselung <strong>und</strong> Weitergabe von Know-How zur Modellierung <strong>und</strong> Herstellung<br />
von Produkten<br />
• Unterstützung von unterschiedliche Sichten auf Modell<strong>in</strong>formationen je nach<br />
Tätigkeitsbereich des Nutzers<br />
• Teilweise Automatisierung des Informationsflusses durch Feature-Mapp<strong>in</strong>g<br />
• Unterstützung bidirektionaler Informationsfluss entlang <strong>der</strong> Prozesskette<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 108<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 54
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 1 Feature - Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Features am Beispiel e<strong>in</strong>es Zyl<strong>in</strong><strong>der</strong>kopfs<br />
Gew<strong>in</strong>dedurchgangsbohrung<br />
Injektorbohrung<br />
Fläche<br />
Gew<strong>in</strong>desackloch<br />
Fläche Sackloch Glühkerzenbohrung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 109<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 1 Feature - Gr<strong>und</strong>lagen<br />
Nutzen <strong>der</strong> featurebasierten Produktbeschreibung<br />
Intuitive<br />
Produktmodellierung<br />
Automatische<br />
Kostenkalkulation<br />
Design to X<br />
Ermöglichen <strong>der</strong><br />
anfor<strong>der</strong>ungsgetriebenen<br />
Modellierung<br />
von Produkt, Prozess <strong>und</strong><br />
Ressource<br />
Features<br />
Standardisierung durch<br />
Featurebibliotheken<br />
Bidirektionaler<br />
Informationsaustausch<br />
entlang <strong>der</strong> Prozesskette<br />
Strukturierter<br />
Erfahrungsaustausch<br />
Unterstützung<br />
verschiedener<br />
Prozesssichten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 110<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 55
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 2 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Aggregateentwicklung<br />
Integration von Produkt, Prozess <strong>und</strong> Ressource<br />
Produkt<br />
Antriebsstrang<br />
Baugruppen<br />
E<strong>in</strong>zelteil-Referenz<br />
Attribute<br />
Hilfegeometrien<br />
Montage-Feature<br />
Toleranzen<br />
E<strong>in</strong>zelteile<br />
Geometrie<br />
Design-Features<br />
Attribute<br />
Toleranzen<br />
Werkstoff<br />
Motor<br />
Kolben<br />
Pleuel<br />
Feature<br />
Daten<br />
Prozess<br />
Produktionsplanung<br />
Herstellungsprozesse:<br />
Gießen<br />
Schmieden<br />
Pressen<br />
Schweißen<br />
Fertigungsprozess:<br />
För<strong>der</strong>technik<br />
Flexible Fertigungssysteme<br />
E<strong>in</strong>zelteilfertigung<br />
Montageprozess<br />
Prüfprozess<br />
Ressource<br />
Produktionsumgebung<br />
<strong>und</strong> -anlagen<br />
Fabrik<br />
L<strong>in</strong>ie<br />
Masch<strong>in</strong>e<br />
Station<br />
Vorrichtung<br />
Fabrik<br />
Layout<br />
Logistik<br />
Elektrik<br />
L<strong>in</strong>ie<br />
Masch<strong>in</strong>en<br />
Leistung<br />
Materialfluss<br />
Masch<strong>in</strong>e<br />
Stationen<br />
K<strong>in</strong>ematik<br />
Bearbeitung<br />
Station<br />
Vorrichtungen<br />
Schweißzangen<br />
Sensoren<br />
NC-Programme<br />
Werkzeuge<br />
Off-l<strong>in</strong>e<br />
KMG<br />
BAZ<br />
Workflow Management<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 111<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 2 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Aggregateentwicklung<br />
Integration von Produkt, Prozess <strong>und</strong> Ressource<br />
Produkt<br />
Planung &<br />
Simulation<br />
von Gieß- /<br />
Schmiedeprozess<br />
Prozess<br />
Ressource<br />
Motor<br />
Kurbeltrieb<br />
Bearbeitungs-/<br />
Montage-/ Prozessplan<br />
Betriebsmittel<br />
Pleuel<br />
(Fertigteil)<br />
Rohteil<br />
Fertigungsabschnittsmodell<br />
Spann- <strong>und</strong> Fixiervorrichtung<br />
Bearbeitungs<br />
-modell<br />
NC-/ Mess-<br />
Programm<br />
Produktsimulation<br />
Fertigungsabschnittszeichnung<br />
Betriebsmittel Qualitätssicherung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 112<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 56
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 2 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Aggregateentwicklung<br />
Multi-Model-L<strong>in</strong>ks<br />
Unter Multi-Model-L<strong>in</strong>ks versteht man die Verknüpfung<br />
mehrerer CAD-Modelle zu e<strong>in</strong>em Gesamtmodell.<br />
Die Geometrie wird <strong>in</strong> das Gesamtmodell importiert<br />
<strong>und</strong> e<strong>in</strong> L<strong>in</strong>k zum ursprünglichen Modell erzeugt.<br />
Multi-Model-L<strong>in</strong>ks werden für die Modellierung von<br />
komplexen Bauteilen z.B. Zyl<strong>in</strong><strong>der</strong>kopf genutzt <strong>und</strong><br />
unterstützen Simultaneous Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 113<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 2 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Aggregateentwicklung<br />
Multi-Model-L<strong>in</strong>ks - Beispiel Zyl<strong>in</strong><strong>der</strong>kopf<br />
Ebene 3<br />
Rohteil-<br />
Zeichnung<br />
Fertigteil-<br />
Zeichnung<br />
Ebene 3<br />
Rohteil<br />
Fertigteil<br />
Ebene 2<br />
Aussenkontur<br />
Ölraumkerne<br />
Wassermantel<br />
Bearbeitungsmodell<br />
Ebene 1<br />
Gr<strong>und</strong>körper<br />
Kettenkasten<br />
E<strong>in</strong>lass- /<br />
Auslasskanäle<br />
Gr<strong>und</strong>körper -<br />
mehrfach<br />
Gr<strong>und</strong>körper<br />
Teilungen<br />
Fertigungshilfskörper<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 114<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 57
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 2 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Aggregateentwicklung<br />
Fertigungsabschnittsmodelle (FAM)<br />
Stand <strong>der</strong> Technik<br />
• Die Planung von Transferstrassen erfolgt aktuell auf<br />
Basis von Fertigungsabschnittszeichnungen (FAZ).<br />
• Die Ergebnisse <strong>der</strong> Simultaneous Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g (SE)<br />
- Phase werden vom Zulieferer umgesetzt.<br />
• Die Planungsabteilungen prüfen die FAZ <strong>und</strong><br />
dokumentieren Än<strong>der</strong>ungen.<br />
Ziel <strong>und</strong> Vision<br />
• Erstellung von digitalen 3-D Fertigungsabschnittsmodellen<br />
bereits <strong>in</strong> frühen Phasen.<br />
• Durchgängige Verwendung von Feature-<br />
Informationen.<br />
Methoden-/Technologiee<strong>in</strong>satz<br />
• Digitale Erstellung <strong>der</strong> FAM mit DPM Mach<strong>in</strong><strong>in</strong>g<br />
Process Planner.<br />
• Standardisierte, durchgängige Methodik für<br />
digitale Planung.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 115<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 2 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Aggregateentwicklung<br />
Produkt, Prozess, Ressourcen Integration am Beispiel<br />
e<strong>in</strong>er Zündkerzenbohrung<br />
Zündkerzenbohrung <br />
Bohren<br />
Produkt<br />
Senken<br />
Wendelbohrer <br />
Ressource<br />
Feature-<br />
Technologie<br />
Profilsenker <br />
Reiben<br />
Prozess<br />
Profilreibahle <br />
Gew<strong>in</strong>debohren<br />
Gew<strong>in</strong>debohrer <br />
= Feature (Produkt)<br />
= NC-Bearbeitung (Prozess)<br />
= Werkzeug (Ressource)<br />
<br />
<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
116<br />
Prof. Alfred Katzenbach 58
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Prozesskette Karosserie<br />
• Karosserie als Funktionselement <strong>und</strong> Aufgabenträger im Gesamtfahrzeug.<br />
• Funktionale Strukturierung als Gr<strong>und</strong>lage für die Beschreibung <strong>der</strong><br />
Karosserie durch Features<br />
- Unterteilung <strong>in</strong> Komponenten <strong>und</strong> sowie <strong>in</strong> bee<strong>in</strong>flussende <strong>und</strong><br />
gestalterisch funktionstragende Elemente.<br />
• Anfor<strong>der</strong>ungen an die Karosserie:<br />
- Maximale Sicherheit, Komfort <strong>und</strong> Ergonomie bei m<strong>in</strong>imalem Gewicht.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 117<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Beschreibung <strong>der</strong> Karosserie mittels Features<br />
• Allgeme<strong>in</strong>e Vorgehensweise:<br />
- Unterteilung <strong>der</strong> Bauteilbeschreibung <strong>in</strong> e<strong>in</strong>zelne Merkmale.<br />
- Beschreibung <strong>der</strong> Merkmale durch adm<strong>in</strong>istrative, geometrische,<br />
technologische, strukturelle <strong>und</strong> funktionelle Semantik.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 118<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 59
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Arten von Features<br />
E<strong>in</strong> Design-Feature besteht aus e<strong>in</strong>em e<strong>in</strong>zelnen o<strong>der</strong> e<strong>in</strong>er Topologie von<br />
geometrischen Elementen mit e<strong>in</strong>er geme<strong>in</strong>samen funktionalen Bedeutung. Die<br />
funktionale Bedeutung des Design-Features wird durch ihre geometrische Form<br />
sowie durch Maß-, Form- <strong>und</strong> Lagetoleranzen repräsentiert.<br />
E<strong>in</strong> Manufactur<strong>in</strong>g-Feature verknüpft e<strong>in</strong> Design-Feature mit e<strong>in</strong>em<br />
Fertigungsprozess. Über Manufactur<strong>in</strong>g-Features ist das Fertigteil sowie e<strong>in</strong>e<br />
beliebiger Fertigungsabschnitt <strong>in</strong> Abhängigkeit des Rohteils abgebildet.<br />
E<strong>in</strong> Assembly-Feature verknüpft verschiedene Design-Features<br />
unterschiedlicher Werkstücke <strong>und</strong> beschreibt den Zusammenbau sowie die<br />
erfor<strong>der</strong>lichen Zusammenbaustufen e<strong>in</strong>es Bauteils. Hierzu gehören auch die<br />
Darstellung <strong>der</strong> E<strong>in</strong>baubed<strong>in</strong>gungen sowie des Fügeprozesses.<br />
E<strong>in</strong> Inspection-Feature enthält folgerichtig alle Informationen, die zur<br />
Überprüfung e<strong>in</strong>es Design-Features o<strong>der</strong> e<strong>in</strong>es Assembly-Features <strong>und</strong> <strong>der</strong>en<br />
funktionalen Bedeutung (Verifikation des Bauteils) o<strong>der</strong> e<strong>in</strong>es<br />
Fertigungsabschnitts (Verifikation des Fertigungsprozesses), beschrieben durch<br />
Manufactur<strong>in</strong>g-Features, erfor<strong>der</strong>lich s<strong>in</strong>d.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 119<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Karosserie-Features<br />
...von <strong>der</strong> E<strong>in</strong>zelfläche<br />
zum Design-Feature<br />
Ohne Features:<br />
• Beschnittgeometrie (Face) als<br />
Ergebnis e<strong>in</strong>er Folge von<br />
Konstruktionsschritten<br />
• Unübersichtliche Darstellung des<br />
Strukturbaums<br />
• Gefahr von Inkonsistenzen<br />
Mit Features:<br />
• Konstruktionslogik im Feature<br />
h<strong>in</strong>terlegt<br />
• Feature bleibt im Strukturbaum als<br />
persistentes Element enthalten<br />
• Feature-Parameter direkt<br />
modifizierbar<br />
• Wie<strong>der</strong>verwendbarkeit<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
120<br />
Prof. Alfred Katzenbach 60
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Funktionale Gruppen am Beispiel Seitenwand<br />
Schließkeil<br />
A-Säule<br />
Kabelzuführung<br />
Scharnierbefestigung<br />
B-Säule<br />
Türbremse<br />
A-Säule<br />
Schließkeil<br />
C-Säule<br />
Freiformtasche<br />
Scharnierbefestigung<br />
A-Säule<br />
Langloch verr<strong>und</strong>et<br />
Flächenverb<strong>und</strong><br />
Versteifungsrippe<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 121<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Vom Design-Feature zum Prozess-Feature<br />
Ebene<br />
Kreis<br />
42 +/-0.05 74 +/-0.05<br />
0.05 XYZ<br />
Interaktive Auswahl<br />
<strong>der</strong> relevanten Qualitätskriterien<br />
Punkt<br />
Kreis<br />
Mapp<strong>in</strong>g <strong>der</strong> Qualitätskriterien<br />
<strong>in</strong> Messelemente<br />
KMG = Koord<strong>in</strong>atenmessgerät<br />
Auswahl des KMG<br />
sowie <strong>der</strong> Sensoren<br />
0.05 XYZ<br />
42 +/-0.05 74 +/-0.05<br />
Auswahl des Design-Features<br />
„Kabelzuführung“<br />
z.B. CAD/CAQ-Prozesskette<br />
Berechnung <strong>der</strong> Sollvorgaben<br />
<strong>und</strong> <strong>der</strong> Sensorwege<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 122<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 61
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Feature-Klassen<br />
Feature<br />
Feature<br />
Feature<br />
Feature-Gruppe<br />
Feature<br />
Feature<br />
Feature<br />
Part Part<br />
Assembly Part<br />
Assembly<br />
Rohteil<br />
*<br />
Fertigteil<br />
Work<strong>in</strong>gstep<br />
Design-Feature<br />
Feature-Gruppe<br />
Assembly-Feature<br />
Features für<br />
Fertigungsabschnitte<br />
Loch<br />
Rechteck<br />
0.5 x y z<br />
A<br />
Spalt <strong>und</strong><br />
Übergang<br />
Getrimmte Kante<br />
Rechteck<br />
verr<strong>und</strong>et<br />
Langloch<br />
0.2 A<br />
Lochbild<br />
Gebördelte Kanten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 123<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Feature-Gruppen am Beispiel „Lochgruppe“<br />
• Die Lochgruppe stellt e<strong>in</strong>e Gruppe<br />
von Löchern dar, die zusammen e<strong>in</strong>e<br />
Funktion erfüllen.<br />
• Aus funktionaler Sicht ist die relative<br />
Positionstolerierung vorzuziehen.<br />
• Die Lochgruppe strukturiert die<br />
Konstruktion.<br />
Feature-Gruppe<br />
Def<strong>in</strong>itionsschritte e<strong>in</strong>er Feature-Gruppe mit Tolerierung<br />
Feature<br />
Feature<br />
Feature<br />
Feature-Gruppe<br />
• Erzeugen e<strong>in</strong>er Positionstoleranz <strong>in</strong> X, Y <strong>und</strong> Z auf dem<br />
Masterloch<br />
• Relative Referenz auf das Masterloch (z.B.: Referenz A)<br />
• Relative Positionstoleranzerzeugung per Makro auf die<br />
Slavelöcher<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 124<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 62
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Feature-Spezifikationen am Beispiel „Langloch“<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 125<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Die Tätigkeiten <strong>in</strong> <strong>der</strong> CAD/CAQ-Prozesskette<br />
Prüfplanung<br />
• Festlegung <strong>der</strong><br />
Qualitätskriterien<br />
(Toleranzen)<br />
• Auswahl <strong>der</strong><br />
Prüfmethode<br />
• Festlegung <strong>der</strong><br />
Prüfschärfe<br />
• Festlegung des<br />
Auswerteverfahrens<br />
Messplanung<br />
• Ermittlung <strong>der</strong><br />
Messelemente<br />
• Ermittlung <strong>der</strong><br />
Anfor<strong>der</strong>ungen an das<br />
Prüfgerät sowie an die<br />
Sensoren<br />
• Festlegung <strong>der</strong><br />
Aufspannung<br />
Prüfprogrammierung<br />
• Ermittlung <strong>der</strong><br />
Antastpunkte<br />
• Ermittlung <strong>der</strong> Anfahr<strong>und</strong><br />
Rückzugswege<br />
• Ermittlung <strong>der</strong> Sensorbahn<br />
<strong>und</strong> Simulation<br />
• Ausgabe des<br />
Messprogramms<br />
Inspection-Features Messelemente Sensorbahn<br />
... werden auf <strong>der</strong> Basis<br />
<strong>der</strong> Design-Features <strong>und</strong><br />
<strong>der</strong> zugehörigen Toleranzen<br />
def<strong>in</strong>iert<br />
... werden auf <strong>der</strong> Basis<br />
<strong>der</strong> Inspection-Features <strong>und</strong><br />
<strong>der</strong> zugehörigen messrelevanten<br />
Parameter ermittelt<br />
... enthält die Bewegungsbeschreibung<br />
für das Koord<strong>in</strong>atenmessgerät<br />
sowie Anweisungen<br />
für die Onl<strong>in</strong>e-Analyse<br />
... unabhängig vom Prüfmittel ... abhängig vom Prüfmittel<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 126<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 63
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Feature-basierter Qualitätsregelkreis<br />
CAP/NC-System<br />
Fehlerursachen<br />
Maßnahmen<br />
Messplanungssystem<br />
Feature-basierte<br />
Werkstückbeschreibung<br />
Fertigungskontext<br />
Feature-basierte<br />
Mängelliste<br />
Analysemodul<br />
Feature-basiertes<br />
Messprogramm<br />
Messergebnisse<br />
Koord<strong>in</strong>atenmessgerät<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 127<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 3 Feature <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung<br />
Zusammenfassung<br />
• Features können effizient <strong>und</strong> gew<strong>in</strong>nbr<strong>in</strong>gend (Zeit,<br />
Kosten, Qualität) <strong>in</strong> <strong>der</strong> Karosserieentwicklung e<strong>in</strong>gesetzt<br />
werden, um<br />
- die Modellierung zu vere<strong>in</strong>fachen bzw. zu<br />
automatisieren,<br />
- die Standardisierung <strong>der</strong> Bauteilbeschreibung durch<br />
den E<strong>in</strong>satz von Feature-Bibliotheken zu för<strong>der</strong>n,<br />
- nachfolgende Prozessschritte z.B. für die Messtechnik<br />
(teil-) automatisch <strong>und</strong> Feature-optimiert abzuleiten.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 128<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 64
42 +/-0.05<br />
74+/-0.05<br />
0.05 XYZ<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 4 Feature Konstruktionstemplates - Templatedef<strong>in</strong>ition<br />
Def<strong>in</strong>ition Template (deutsch: Vorlage, Schablone)<br />
Wissensbasierte Templates s<strong>in</strong>d parametrische, wie<strong>der</strong>verwendbare, vorstrukturierte<br />
Ausgangsmodelle für die Konstruktion (Fahrzeuge<strong>in</strong>zelteile, Zusammenbaukonstr.).<br />
Sie enthalten konstruktionsrelevante Informationen wie z.B.<br />
Erfahrungen aus Vorgängermodellen, <strong>der</strong>en Funktionsbeschreibung sowie<br />
Prozess<strong>in</strong>formationen entlang des Produktlebenszyklusses.<br />
Sie sichern die E<strong>in</strong>haltung von Best-Practices <strong>und</strong> Richtl<strong>in</strong>ien <strong>in</strong> <strong>der</strong> Konstruktion.<br />
Mit Hilfe wissensbasierter Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Templates soll <strong>der</strong> Beg<strong>in</strong>n <strong>der</strong> Fahrzeugkonstruktion<br />
durch die Wie<strong>der</strong>verwendung von Vorgänger<strong>in</strong>formationen/Standardkonzepten beschleunigt<br />
werden <strong>und</strong> die Durchgängigkeit <strong>der</strong> Information entlang des Produktentstehungsprozesses<br />
sichergestellt werden. Wissensbasierte Templates unterstützen somit das Lead<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g.<br />
Konzeptmodell<br />
Baugruppen-<br />
Template<br />
E<strong>in</strong>zelteil-Template<br />
Parametrik<br />
Features<br />
Frühe Phasen<br />
Serienentwicklung<br />
Planung/<br />
Folgeprozesse<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 129<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 4 Feature Konstruktionstemplates - Templatedef<strong>in</strong>ition<br />
Konstruktionstemplates –<br />
Def<strong>in</strong>ition (1)<br />
Def<strong>in</strong>ition:<br />
Templates s<strong>in</strong>d prozessgetriebene <strong>und</strong><br />
produktfamilienunabhängige CAD-<br />
Anwendungen,<br />
die als Startpunkt für e<strong>in</strong>e Ausarbeitung von<br />
Zusammenbau- <strong>und</strong> E<strong>in</strong>zelteilkonstruktionen<br />
dienen<br />
Template Based<br />
Design Methodology<br />
Concept Model<br />
Derived from a library<br />
Assembly Templates<br />
Eigenschaften:<br />
• Wie<strong>der</strong>verwendung von standardisierten<br />
Produktstrukturen.<br />
• Bereitstellung von “ best practices” von Geometrie<br />
<strong>und</strong> Technologie<br />
• Vorgehensmodell für Konstruktions- <strong>und</strong><br />
Absicherungsprozesse<br />
• Standardisierte Struktur des CAD Modells.<br />
Part Templates<br />
F<strong>in</strong>al Design<br />
Besseres Bild!<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Haasis<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 130<br />
Sommersemester 2010<br />
Detail<strong>in</strong>g<br />
Prof. Alfred Katzenbach 65
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 4 Feature Konstruktionstemplates - Templatedef<strong>in</strong>ition<br />
Konstruktionstemplates – Def<strong>in</strong>ition (2)<br />
Template<br />
Klassen<br />
Funktionstemplate<br />
Geometrischer<br />
Detailierungsgrad<br />
10 %<br />
Beschreibung<br />
Alle Fahrzeuge<br />
• Haupt- <strong>und</strong> Anschlussmaße<br />
• Funktionsbeschreibungen<br />
• Generische Produktstrukture<br />
Konzepttemplate<br />
Limous<strong>in</strong>e<br />
Cabrio<br />
Geländewagen<br />
• Basisvarianten<br />
• Standard<br />
konzepte<br />
Bauteiltemplate<br />
Studytemplate<br />
100 %<br />
C-/E- Klasse<br />
W204<br />
S- Klasse<br />
• Produktfamilien<br />
spezifische<br />
Hauptabmessungen<br />
• konkrete Teile<br />
• mit allen Details<br />
• Downstream process<br />
<strong>in</strong>formation<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 131<br />
Sommersemester 2010<br />
W212<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 4 Feature Konstruktionstemplates - Templatedef<strong>in</strong>ition<br />
Konstruktionstemplates – Vorteile<br />
• Zunahme von Produktqualität <strong>und</strong><br />
Prozessstabilität.<br />
• Reduktion <strong>der</strong> Konstruktionskomplexität<br />
• Beschleunigung <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
<strong>und</strong> verstärkte Unterstützung <strong>der</strong> frühen<br />
Entwicklungsphase.<br />
• Berücksichtigung von Standard-<br />
Konstruktionskonzepten <strong>und</strong><br />
Konstruktionsregeln.<br />
• Wie<strong>der</strong>verwendung von erprobtem<br />
Konstruktionswissen.<br />
Template<br />
Bibliothek<br />
Feature<br />
Bibliothek<br />
• Unterstützung von “LEAD Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Konzepten” im <strong>in</strong>ternationalen Verb<strong>und</strong>.<br />
• Prozessstabilität für die nachgelagerten<br />
Prozesse (Simulation, Produktionsplanung,<br />
Betriebsmittelerstellung, …..).<br />
Powerfeatures<br />
PT-Formfeat.<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Haasis<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 132<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 66
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 4 Feature Konstruktionstemplates - Karosserieentwicklung<br />
Karosserietemplates - Übersicht<br />
Austausch <strong>und</strong> Anreicherung<br />
von Informationen<br />
Layout,<br />
Parameters<br />
Konzeptmodell<br />
Gr<strong>und</strong>sätzliche<br />
geometrische<br />
Beschreibung von<br />
Fahrzeugen (Bauräume,<br />
Strukturen<br />
Gr<strong>und</strong>geometrien ...).<br />
Zielsetzung:<br />
konzeptionelle<br />
Untersuchungen<br />
Study-Template<br />
Vere<strong>in</strong>fachte parametrische<br />
Beschreibung von „Best Practice“<br />
Bauteiltemplate<br />
Parametrisierte E<strong>in</strong>zelteile<br />
Zielsetzung:<br />
E<strong>in</strong>zelteilkonstruktion,<br />
Bereitstellung von<br />
Prozess<strong>in</strong>formationen<br />
Prof. Alfred Katzenbach Zielsetzung: konzeptionelle<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 133<br />
Detailierung<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 4 Feature Konstruktionstemplates - Karosserieentwicklung<br />
Methodik <strong>und</strong> Assoziativität von Bauteiltemplates<br />
Geom. Konstrukt<strong>in</strong><br />
D-, E-, B-L<strong>in</strong>ie, Fensteröffnung,<br />
Türkontur, …<br />
Template<br />
Seitenwand<br />
DMU Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
Fahrzeug Layout<br />
Layout-Maße<br />
Drehpunkte <strong>und</strong> Radien<br />
Sicherheitsanfor<strong>der</strong>ungen<br />
Absicherungen<br />
•Seitenaufprall<br />
•Scheibentone<br />
•Schließposition<br />
•Sichtfelduntersuchungen<br />
Input<br />
ZB Tür<strong>in</strong>nenblech<br />
Output<br />
Standards,<br />
Vorschriften<br />
Blickw<strong>in</strong>kel, A-Säule,<br />
Sichtfeld, Seitenspiegel<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen,<br />
Schließsystem,<br />
B-Säulenanaschluss,<br />
Flanschkonzpept,<br />
…<br />
Functionale Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
Platz für W<strong>in</strong>dowbag<br />
Lokale Parameteranpassungen<br />
Produktions-<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
Zugänglichkeit für<br />
Schweißzangen,<br />
Umformbarkeit, Aufnahmepunkte<br />
Templates:<br />
• Fensterheber<br />
• Seitenaufprallstrebe<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
• Tür Modul<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 134<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 67
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 4 Feature Konstruktionstemplates - Zusammenfassung<br />
Zusammenfassung<br />
• Zunahme von Produktqualität <strong>und</strong><br />
Prozessstabilität<br />
• Reduktion <strong>der</strong> Konstruktionskomplexität<br />
• Beschleunigung <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
<strong>und</strong> verstärkte Unterstützung <strong>der</strong> frühen Entwicklungsphase.<br />
• Berücksichtigung von Standard-<br />
Konstruktionskonzepten <strong>und</strong> Konstruktionsregeln.<br />
• Wie<strong>der</strong>verwendung von erprobtem Konstruktionswissen.<br />
• Unterstützung von “LEAD Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Konzepten” <strong>in</strong> <strong>in</strong>ternationalen Verbünden.<br />
• Prozessstabilität für die nachgelagerten Prozesse (Simulation,<br />
Produktions-planung, Betriebsmittelerstellung, …..)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
135<br />
Templatetypen<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
6. 4 Feature Konstruktionstemplates - Zusammenfassung<br />
Vehicle<br />
Layout<br />
(Konzept Modell)<br />
Study Templates<br />
Gesamtfahrzeug<br />
Body In White<br />
Components<br />
Powertra<strong>in</strong><br />
Spezifiktion<br />
Zusammenbau<br />
Templates<br />
(Komponenten)<br />
Teile<br />
Templates<br />
(Komponenten)<br />
CAVA<br />
Integration<br />
Zusammenbau<br />
(Informationen für<br />
Downstream Processe)<br />
Physische<br />
Teile<br />
Detailierungsphase<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 136<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 68
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. Produktdatenverwaltung<br />
7.1 Gr<strong>und</strong>lagen des Dokumentenmanagements<br />
7.2 Überblick Produktdatenverwaltung<br />
7.3 Teilestamm <strong>und</strong> Stücklisten<br />
7.4 PDM-Systeme<br />
7.5 Produkt – Prozess – Ressourcen Integration<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 1 Produktdatenmanagement - Gr<strong>und</strong>lagen des Datenmanagements<br />
Gr<strong>und</strong>begriffe des Datenmanagements (1)<br />
Semantik<br />
Genaue <strong>und</strong> <strong>in</strong>terpretationsfreie<br />
fachliche Def<strong>in</strong>ition<br />
Syntax<br />
Datum: 17.06.2005 o<strong>der</strong> 2005-06-17<br />
o<strong>der</strong> 17.6.05 o<strong>der</strong> …<br />
Format<br />
Feldlänge:<br />
• durchgängige Länge über den gesamten<br />
Prozess<br />
• numerisch, alphanumerisch<br />
Quelle: Stöcker, Siemens<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 138<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 69
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 1 Produktdatenmanagement - Gr<strong>und</strong>lagen des Datenmanagements<br />
Gr<strong>und</strong>begriffe des Datenmanagements (2)<br />
Ausprägung K<strong>und</strong>en<br />
Objekte<br />
Geschäftspartner<br />
K<strong>und</strong>e<br />
Name<br />
Anschrift<br />
…<br />
K<strong>und</strong>e<br />
Rechnung<br />
Relationen<br />
Stückliste<br />
Quelle: Stöcker, Siemens<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 139<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 1 Produktdatenmanagement - Gr<strong>und</strong>lagen des Datenmanagements<br />
Datenqualität ist e<strong>in</strong>e wesentliche Voraussetzung<br />
für stabile Prozesse<br />
• Vollständig<br />
„S<strong>in</strong>d alle relevanten Informationen übermittelt?“<br />
• Aktuell<br />
„Handelt es sich um die neuesten Informationen?“<br />
• Richtig<br />
„S<strong>in</strong>d die Inhalte korrekt (z.B. stimmt <strong>der</strong> Preis?)?“<br />
genereller Gr<strong>und</strong>satz : „Quality at source“<br />
Quelle: Stöcker, Siemens<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 140<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 70
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 1 Produktdatenmanagement - Gr<strong>und</strong>lagen des Datenmanagements<br />
Integriertes PDM als Enabler für effiziente Produktentwicklung<br />
<strong>und</strong> Komplexitätsreduktion im Prozess<br />
[Quelle: Dr. Lars Krause, McK<strong>in</strong>sey & Co, "Strategische Bedeutung des Digital Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g am Beispiel <strong>der</strong><br />
Automobil<strong>in</strong>dustrie",<br />
Digital Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Forum, Bochum, 18.11.2004]<br />
Die E<strong>in</strong>führung von<br />
PLM/PDM führt bei den<br />
Nutzern zu folgenden<br />
signifikanten Vorteilen im<br />
Vergleich zum Wettbewerb:<br />
• Informationsdurchgängigkeit<br />
• Standardisierung <strong>der</strong><br />
Prozesse<br />
• verbesserter Datenfluss<strong>und</strong><br />
-austausch.<br />
Wesentlicher Erfolgsfaktor<br />
bei <strong>der</strong> E<strong>in</strong>führung ist, dass<br />
die Initiative prozess- <strong>und</strong><br />
nicht IT-getrieben abläuft.<br />
[Quelle: Prof. Michael Abramovici, ITM<br />
Uni Bochum u. Kaiserslautern, "Benefits<br />
of PLM", Digital Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Forum,<br />
Bochum, 18.11.2004]<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 141<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 2 Produktdatenmanagement - Überblick Produktdatenverwaltung<br />
Produkt<strong>in</strong>formationen<br />
Produkt<strong>in</strong>formationen<br />
Technische Informationen Kommerzielle Informationen Qualitäts<strong>in</strong>formationen<br />
Geometrische Informationen<br />
Technologische Informationen<br />
Systemtechnische Informationen<br />
Organisatorische Informationen<br />
Darstellungen 2D<br />
Darstellungen 3D<br />
Darstellungsangaben<br />
Werkstoff<br />
Oberflächen<br />
Schablonen<br />
Stromlaufpläne<br />
R+ I -Diagramme<br />
Programme<br />
Unterlagenbez.<br />
Angaben<br />
Stamm-/ Strukturbez.<br />
Angaben<br />
Maßangaben<br />
Toleranzangaben<br />
Urmodelle<br />
NC-Quellprogramm<br />
NC-Masch<strong>in</strong>encode<br />
Unterlagennr.<br />
Blattnr.<br />
Än<strong>der</strong>ungs<strong>in</strong>dex<br />
Freigabevermerke<br />
Erstelldatum<br />
Sachnr.<br />
Positionsnr.<br />
Än<strong>der</strong>ungs<strong>in</strong>dex<br />
Benennung<br />
Mengenangaben<br />
Maßstab<br />
Format<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Eigner/Stelzer<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 142<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 71
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 3 Produktdatenmanagement - Teilestamm <strong>und</strong> Stücklisten<br />
Ordnungssysteme<br />
Ordnungssysteme<br />
ahierarchische<br />
Systeme<br />
-Schlagwortkataloge<br />
-Fulltextretrieval<br />
teilhierarchische<br />
Systeme<br />
- Thesauren<br />
Hierarchische Systeme<br />
- Klassifizierungssysteme<br />
<br />
Codierung<br />
Manuell<br />
Automatisch<br />
-Nummernsysteme - Fourieranalyse<br />
Sachmerkmalleiste nach DIN 4000<br />
Quelle: Eigner/Stelzer<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 143<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 3 Produktdatenmanagement - Teilestamm <strong>und</strong> Stücklisten<br />
Sachnummernsystem<br />
Identifizierung<br />
Klassifizierung<br />
Identnummer<br />
Grobklassifizierung<br />
Fe<strong>in</strong>klassifizierung<br />
Laufende aussagelose<br />
Zählnummer, die e<strong>in</strong>e<br />
Sache unabhängig von<br />
<strong>der</strong> Klassifizierung<br />
e<strong>in</strong>deutig <strong>und</strong><br />
unverwechselbar<br />
anspricht.<br />
Grobe Unterscheidung,<br />
welche Gruppe von <strong>der</strong><br />
Sache angesprochen<br />
wird.<br />
.....<br />
Fe<strong>in</strong>klassifizierung <strong>in</strong> Abhängigkeit<br />
von <strong>der</strong> Grobklassifizierung :<br />
Beschreibung <strong>der</strong><br />
charakteristischen Merkmale <strong>in</strong><br />
e<strong>in</strong>em o<strong>der</strong> mehreren<br />
Nebenschlüsseln o<strong>der</strong> <strong>in</strong><br />
Merkmalfel<strong>der</strong>n.<br />
Quelle: Eigner/Stelzer<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 144<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 72
Fräsertyp<br />
Befestigung <strong>der</strong> WSP<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 3 Produktdatenmanagement - Teilestamm <strong>und</strong> Stücklisten<br />
Sachmerkmalleisten<br />
Grobklassifizierung<br />
Identifizierung <strong>und</strong> Fe<strong>in</strong>klassifizierung<br />
Gegenstandsgruppe Sachmerkmal-Leiste WN 4000 - ...<br />
Kennbuchstabe A B C D E F G H<br />
Gr<strong>und</strong>form <strong>der</strong> WSP<br />
- Klassifizierung Sachmerkmal Sach-<br />
- Benennung Benennung nummer<br />
- Norm-Nummer<br />
Bezeichnung<br />
Fräserdurchmesser<br />
Anzahl <strong>der</strong> Schneiden<br />
Schneidrichtung<br />
E<strong>in</strong>stellw<strong>in</strong>kel<br />
Referenz-H<strong>in</strong>w.<br />
E<strong>in</strong>heit mm Grad<br />
Parallelverschlüsselung<br />
Charakterisierende Merkmale (Attribute)<br />
Quelle: Eigner/Stelzer<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 145<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 3 Produktdatenmanagement - Teilestamm <strong>und</strong> Stücklisten<br />
Gr<strong>und</strong>datenverwaltung<br />
4Stammdaten<br />
• Artikeldaten<br />
• K<strong>und</strong>endaten<br />
• Lieferantendaten<br />
• Lagerortdaten<br />
• Personaldaten<br />
• Arbeitsplatzgruppendaten<br />
• Betriebskalen<strong>der</strong>daten<br />
• Kostenstellenrechnung<br />
4 Strukturdaten-Zuordnungsdaten<br />
• Stücklistendaten<br />
• Arbeitsplandaten<br />
• K<strong>und</strong>enstrukturdaten<br />
• Lieferantenstrukturdaten<br />
• K<strong>und</strong>enkonditionendaten<br />
• Lieferantenkonditionendaten<br />
• Strukturspezifische Texte<br />
• Zuordnungsspezifische Texte<br />
PDM-relevant<br />
Quelle: Eigner/Stelzer<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 146<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 73
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 3 Produktdatenmanagement - Teilestamm <strong>und</strong> Stücklisten<br />
Ableitung von Stücklisten<br />
Strukturdarstellung<br />
<strong>in</strong> Listen<br />
Analytische Betrachtung :<br />
Woraus besteht e<strong>in</strong> Erzeugnis ?<br />
Systematische Betrachtung :<br />
Wor<strong>in</strong> ist e<strong>in</strong> Teil enthalten ?<br />
Stückliste i,e,S Variantenstücklisten Verwendungsnachweis<br />
Mengen-<br />
Struktur-<br />
Baukasten-<br />
Mengenver-<br />
Strukturver-<br />
Baukasten-<br />
stückliste<br />
stückliste<br />
stückliste<br />
wendungs-<br />
wendungs-<br />
wendungs-<br />
nachweis<br />
nachweis<br />
nachweis<br />
Mischform Baukasten-<br />
Strukturstückliste<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Eigner/Stelzer<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 147<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 4 Produktdatenmanagement - PDM-Systeme<br />
Begriffe<br />
• EDM: Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Data Management<br />
- Management von Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g-Daten aller Art<br />
- Prozesssicht „Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g“: Arbeitsprozesse <strong>in</strong> <strong>der</strong> Entwicklung<br />
• PDM: Product Data Management<br />
- Management von Produktdaten aller Art<br />
- Datensicht „Product Data“<br />
• PLM: Product Lifecycle Management<br />
- Management (aller Daten) des Produktlebenszyklusses<br />
• vere<strong>in</strong>facht: EDM ≈ PDM ≈ PLM<br />
- Prozess- <strong>und</strong> Datensicht<br />
• Systembeispiele:<br />
ENOVIA <strong>und</strong> Smartteam(Dassault Systemes),<br />
Teamcenter Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g <strong>und</strong> Teamcenter Enterprise (Siemens-PLM)<br />
Daimler: SMARAGD (Basis Teamcenter Enterprise Unified Architecture)<br />
BMW: Prisma (Eigenentwicklung), Ziel SAP,<br />
VW: KVS (Eigenentwicklung), Ziel Teamcenter Unified Architecture<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 148<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 74
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 4 Produktdatenmanagement - PDM-Systeme<br />
Def<strong>in</strong>ition<br />
• VDI 2219:<br />
Informationsverarbeitung <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung -<br />
E<strong>in</strong>führung <strong>und</strong> Wirtschaftlichkeit von EDM/PDM-Systemen:<br />
• EDM/PDM-Systeme<br />
s<strong>in</strong>d technische Datenbank- <strong>und</strong> Kommunikationssysteme,<br />
die dazu dienen, Informationen über<br />
- Produkte<br />
- <strong>der</strong>en Entstehungsprozesse<br />
- bzw. Lebenszyklen<br />
- konsistent zu speichern<br />
- zu verwalten<br />
- transparent für alle relevanten Bereiche e<strong>in</strong>es<br />
Unternehmens bereitzustellen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 149<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 4 Produktdatenmanagement - PDM-Systeme<br />
Ziele nach VDI 2219<br />
• Inhalte, Abhängigkeiten <strong>und</strong> Strukturen <strong>der</strong><br />
produktbeschreibenden Daten zu übernehmen bzw. zu<br />
erzeugen <strong>und</strong> transparent zu machen<br />
• Das Auff<strong>in</strong>den, Weitergeben <strong>und</strong> Verwalten dieser Daten<br />
effektiv durchzuführen<br />
• Optimierte Abläufe abzubilden <strong>und</strong> zu unterstützen<br />
• Integration bzw. Kopplung an benachbarte IT-Systeme wie<br />
Produktionsplanung <strong>und</strong> -steuerung, Büroautomatisierung<br />
<strong>und</strong> Projektmanagementsysteme zur Verfügung zu stellen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 150<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 75
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 4 Produktdatenmanagement - PDM-Systeme<br />
Mögliche Funktionsaufteilung<br />
<strong>in</strong> modularen PDM-Systemen<br />
O p t i o n a l e F u n k t i o n a l i t ä t<br />
Workflowmanagement<br />
Projektmanagement<br />
Scannen/<br />
Plotten<br />
K e r n s y s t e m<br />
Versionsmanagement Konfigurationsmanagement<br />
Dokumentmanagement<br />
Än<strong>der</strong>ungsmanagement Freigabemanagement<br />
PPS-<br />
Schnittstelle<br />
Geometrieformate/<br />
Produktmodelle<br />
Archivierung<br />
CAD-<br />
Schnittstelle<br />
Quelle: Spur/Krause<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 151<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 4 Produktdatenmanagement - PDM-Systeme<br />
Komponenten von PDM-Systemen<br />
Graphische Benutzeroberfläche<br />
Funktionsmodule<br />
Anwendungsbezogene Funktionen<br />
• Produktdaten- <strong>und</strong> Dokumentenmanagement<br />
• Produktstruktur- <strong>und</strong> Konfigurationsmanagement<br />
• Klassifizierung <strong>und</strong> Teilefamilienmanagement<br />
• Prozess- <strong>und</strong> Workflowmanagement<br />
• Projektdatenmanagement<br />
Anwendungsübergreifende Funktionen<br />
DB-Managementsystem<br />
Datenbank<br />
Anpassung<br />
Konfiguration<br />
Adm<strong>in</strong>istration<br />
Schnittstellen<br />
[VDI 2219]<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 152<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 76
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 4 Produktdatenmanagement - PDM-Systeme<br />
Gr<strong>und</strong>funktionen e<strong>in</strong>es PDM Systems<br />
Stamm- <strong>und</strong> Strukturdaten<br />
Produkt<br />
baugruppe<br />
Teil<br />
Dokumentenmanagement<br />
Articlel<br />
Dcument<br />
3D -Model<br />
vault<br />
NC - Prog.<br />
Draw<strong>in</strong>gs / structure<br />
Gruppentechnik /SML<br />
Merkmale<br />
NR a b c<br />
Projektmanagement<br />
Workflow<br />
-Management<br />
Freigabe-/Än<strong>der</strong>ungsmgmt. .<br />
Produkt -<br />
struktur<br />
Dokument<br />
struktur<br />
Effectivity<br />
View<strong>in</strong>g , Redl<strong>in</strong><strong>in</strong>g , DMU<br />
I/O Management<br />
Publish<strong>in</strong>g<br />
besser !<br />
Archiv / Backup<br />
Daten Replikation<br />
Integrationen<br />
ERP<br />
CAx<br />
DTP<br />
Office<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Eigner/Stelzer<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 153<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 4 Produktdatenmanagement - PDM-Systeme<br />
PDM System mit maximaler Funktion<br />
PDM - System<br />
Modellstruktur<br />
Ableitung aus<br />
Modellstruktur<br />
Konstruktionsfreigabe<br />
Konstruktionsstückliste<br />
Fertigungsstückliste<br />
Erzeugung <strong>und</strong><br />
Verwaltung <strong>der</strong><br />
Dokumentation<br />
Vertrieb<br />
Service<br />
Fertigung<br />
Kommerzielle<br />
<strong>und</strong><br />
+ logistische<br />
Daten<br />
spezifische<br />
Sichten auf das<br />
Produkt<br />
Fertigungsstückliste<br />
PPS - System<br />
Quelle: Eigner/Stelzer<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 154<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 77
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 4 Produktdatenmanagement - PDM-Systeme<br />
Metadaten vs. Daten (1)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 155<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
7. 4 Produktdatenmanagement - PDM-Systeme<br />
Metadaten vs. Daten (2)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 156<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 78
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. Produktbewertung<br />
8.1 Motivation Produktabsicherung<br />
8.2 CAE - Funktionsbewertung<br />
8.3 Digital Mock-Up<br />
8.4 Toleranzbewertung<br />
8.5 Bewertung <strong>der</strong> Herstellbarkeit<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 1 Produktbewertung -Motivation<br />
Lösungsansätze<br />
Absich<br />
Absicherung<br />
erung<br />
Absicherung<br />
Δ 1<br />
Δ 2<br />
Δ 3<br />
V1.1 V1.2 V1.3 V1.4 V1.5 V1.6 V2.0 V2.1 V2.2 V3.0<br />
Requirements-Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
∆t<br />
Konstruktionsbegleitende Berechnung<br />
Feature- <strong>und</strong> Templatemethoden<br />
t > Wochen<br />
Synchronisation reproduzierbarer Prozesse<br />
Ergebnisvorhersage<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 158<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 79
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 1 Produktbewertung -Motivation<br />
Reduzierung durch Requirements Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Innovation<br />
Gesetze/Normen<br />
Markt,<br />
K<strong>und</strong>e<br />
Kosten<br />
Initial-<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
State of the Art<br />
Externe<br />
E<strong>in</strong>flüsse<br />
Qualität<br />
Wettbewerber<br />
Ziele<br />
• Durchgängigkeit <strong>der</strong> Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
• Konsistenz <strong>der</strong> Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
• Aktualität <strong>der</strong> Anfor<strong>der</strong>ungen im Prozess<br />
• Integration von Standards <strong>und</strong> Gesetzen<br />
Nutzen<br />
• Aktueller Informationsstand <strong>der</strong> Mitarbeiter<br />
• Erhöhte Qualität<br />
• Durchgängiges Anfor<strong>der</strong>ungsmanagement<br />
ist Basis für Qualitätsmanagement<br />
Design<br />
CAD,<br />
DMU<br />
Entwurf<br />
Feedback, Bee<strong>in</strong>flussung<br />
Entwicklung<br />
CAE<br />
Test,<br />
Überprüfung<br />
Anfor<strong>der</strong>ungsmanagement<br />
Prozess<strong>in</strong>tegration<br />
Serienproduktion<br />
Verkauf<br />
Produkt<br />
Produktion<br />
Detail-<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
Kosten, Planung,<br />
Benutzerschnittstelle,<br />
Technik<br />
Feedback - Schleife,<br />
Entwicklungsprozess<br />
Digitale<br />
Prototypen<br />
Versuch,<br />
Reale<br />
CAT<br />
Prototypen<br />
Absicherung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 159<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 1 Produktbewertung -Motivation<br />
Reduzierung <strong>und</strong> Verkürzung<br />
durch konstruktionsbegleitende Berechnung<br />
CAD<br />
CAE<br />
Ziele<br />
• Frühzeitige Bewertung von<br />
Konstruktionsvarianten<br />
• Berechnung von Standardlastfällen <strong>in</strong><br />
<strong>der</strong> Konstruktion<br />
Nutzen<br />
• Voroptimierte Bauteile<br />
• Weniger Iterationen<br />
• Besseres Bauteilverständnis<br />
Bewertung<br />
Konstruktion<br />
Vergleich von<br />
Varianten<br />
CAD-System<br />
CATIA V5<br />
OK?<br />
Berechnung<br />
Absicherung von<br />
OK? ...<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
CAE-Tools<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 160<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 80
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
1 Motivation<br />
Verkürzung durch CAD Features <strong>und</strong> Templates<br />
Ziele<br />
• Umsetzung Best Practice Konzepte<br />
• Integration prozessübergreifen<strong>der</strong><br />
Anfor<strong>der</strong>ungen<br />
• Berücksichtigung von Standards<br />
Nutzen<br />
• Schnellere Modellbildung<br />
• Höhere CAD Modellqualität<br />
• Weniger Iterationen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 161<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 1 Produktbewertung -Motivation<br />
Synchronisation durch reproduzierbare Prozesse<br />
Def<strong>in</strong>ierte<br />
Synchronisationspunkte<br />
Berechnung<br />
Transparenz über<br />
den Gesamtprozess<br />
Konstruktion<br />
Frühzeitige<br />
Informationen<br />
aus dem<br />
Prozess<br />
Produktionsplanung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 162<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 81
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 1 Produktbewertung -Motivation<br />
Synchronisation durch reproduzierbare Prozesse<br />
Ziele<br />
• Reproduzierbare Prozesse<br />
• Systemgestützte Prozesse<br />
• Benachrichtigung bei<br />
Än<strong>der</strong>ungen<br />
Nutzen<br />
• Sichere <strong>und</strong> effiziente<br />
Prozesse<br />
• Transparente <strong>und</strong><br />
synchronisierte Prozesse<br />
Def<strong>in</strong>ierte<br />
Def<strong>in</strong>ierte<br />
Synchronisationspunkte<br />
Berechnung<br />
Konstruktion<br />
Frühzeitige<br />
Informationen<br />
Produktionsplanung<br />
aus dem Prozess<br />
Transparenz über<br />
den Gesamtprozess<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 163<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 1 Produktbewertung -Motivation<br />
Ergebnisvorhersage durch fallbasiertes Schließen<br />
Absicherung<br />
Daten-<br />
Datenversorgunaufbereitung<br />
Datennutzung<br />
Ergebnisdarstellung<br />
V1.1 V1.2 V1.3 V1.4 V1.5 V1.6 V2.0 V2.1 V2.2 V3.0<br />
t > Wochen<br />
Neues Problem<br />
Neue Lösung<br />
Ziele<br />
• Gemachte Erfahrung wird als Fall gespeichert<br />
• Wie<strong>der</strong>verwendung von Erfahrung<br />
Nutzen<br />
• Automatisierte Ergebnis<strong>in</strong>erpretation<br />
Ähnlichkeit<br />
Adaption<br />
bekanntes<br />
Problem<br />
Lösung<br />
Fallbasis<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 164<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 82
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 1 Produktbewertung -Motivation<br />
BMW: Funktionale Absicherung mittels CAE<br />
(Quelle: Stefan Thomke, Experimentation Matters, HBS, 2004)<br />
[Quelle: Dr. Lars Krause, McK<strong>in</strong>sey & Co, "Strategische Bedeutung des Digital Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g am Beispiel <strong>der</strong><br />
Automobil<strong>in</strong>dustrie",<br />
Prof. Alfred Katzenbach Digital Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Forum, Bochum, 18.11.2004]<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 165<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 2 Produktbewertung -CAE<br />
Funktionsbewertung<br />
CAE - Übersicht über die Anwendungsgebiete<br />
Betriebsfestigkeit<br />
Crash<br />
NVH<br />
Ride & Handl<strong>in</strong>g,<br />
Lastkollektive<br />
Antriebstrang<br />
Motor<br />
Energiemanagement &<br />
Klimatisierung<br />
Strömung &<br />
Aeroakustik<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 166<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 83
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 4 Produktbewertung -Toleranzbewertung<br />
CAD <strong>in</strong>tegrierte Toleranzanalyse<br />
Toleranzmodellierung<br />
CAD-Modell<br />
Toleranzsimulation<br />
CAD <strong>in</strong>tegrierte Analyse<br />
CAD-Template<br />
Ergebnisdarstellung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 167<br />
Quelle: C. Glöggler<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
8. 4 Produktbewertung -Toleranzbewertung<br />
Rückführung Produktionsdaten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 168<br />
Quelle: C. Glöggler<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 84
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. IT Unterstützte Zusammenarbeit<br />
9.1 Standardschnittstellen<br />
9.2 Generische Produktdatenmodelle<br />
9.3 Integrationsarchitekturen<br />
9.4 Collaborative PDM Netze<br />
9.5 WEB Services<br />
9.6 Service Orientierte Architekturen (SOA)<br />
9.7 Computer Supported Cooperative Work (CSCW)<br />
9.8 Workflowtechnologie<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. IT- unterstützte Zusammenarbeit -<br />
Stufen <strong>der</strong> Zusammenarbeit<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Collaboration<br />
(Neutrale echtzeitfähige “Kollaborationsplattform“)<br />
Management von Produkt-, Prozess <strong>und</strong> Ressourcendaten<br />
(PDM, ERP, ERM, SCM, SRM…)<br />
Modellierung von<br />
Produkten <strong>und</strong> Prozessen<br />
(CAD, CAM, FEM…)<br />
“Wertschöpfungskette Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g“<br />
Abteilung<br />
Geschäftse<strong>in</strong>heit<br />
Gesamtunternehmen<br />
Zulieferer /<br />
Partner<br />
Quelle: Siemens PLM<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 170<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 85
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. IT- unterstützte Zusammenarbeit -<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen an e<strong>in</strong> Collaborative Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Partner Integration<br />
- synchroner Zugriff<br />
(onl<strong>in</strong>e)<br />
- asynchroner Zugriff<br />
(batch)<br />
- heterogene<br />
Systemlandschaft<br />
Integration des gesamten<br />
Produktlebenszyklus<br />
- Datenzugang über<br />
unterschiedliche<br />
Domänen<br />
E<strong>in</strong>fache Benutzung<br />
- e<strong>in</strong>fach zu <strong>in</strong>stallieren<br />
- e<strong>in</strong>fach zu betreiben<br />
- flexibel <strong>und</strong> erweiterbar<br />
Geme<strong>in</strong>same Lösung für<br />
die Automobil<strong>in</strong>dustrie<br />
- plattformunabhängig<br />
- basierend auf<br />
e<strong>in</strong>geführten Standards<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Feltes W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 171<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 1 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Standardschnittstellen<br />
Übersicht <strong>der</strong> Kooperationsmodelle <strong>und</strong><br />
Integrationstiefen (⇒ VDA SE-Checkliste)<br />
Generalunternehmer<br />
Geometrische<br />
Integration<br />
Funktionale<br />
Integration<br />
Prozess<strong>in</strong>tegration<br />
Produktionstechnische<br />
Integration<br />
Datenaustausch<br />
Systemlieferant/-entwickler<br />
Modullieferant/ -entwickler<br />
Komponentenlieferant/<br />
-entwickler<br />
Teilelieferant/-entwickler<br />
Entwicklungsdienstleister<br />
Auftragnehmer<br />
Auftraggeber<br />
Integrationsaufgabenverteilung je nach Beauftragung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 172<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 86
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 1 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Standardschnittstellen<br />
Def<strong>in</strong>ition & Klassifizierung<br />
„E<strong>in</strong>e Schnittstelle ist e<strong>in</strong> System von Bed<strong>in</strong>gungen, Regeln <strong>und</strong><br />
Vere<strong>in</strong>barungen, das den Informationsaustausch zweier o<strong>der</strong><br />
mehrerer mite<strong>in</strong>an<strong>der</strong> kommunizieren<strong>der</strong> DV-Systeme o<strong>der</strong><br />
System-Komponenten festlegt.“<br />
Hardware-Schnittstellen<br />
Anschluss-<br />
Schnittstellen<br />
Netzwerk-<br />
Schnittstellen<br />
Schnittstellen<br />
Protokoll-<br />
Schnittstellen<br />
Software-Schnittstellen<br />
Schnittstellen zur<br />
Software-<br />
Integration<br />
Schnittstellen zur<br />
Anwendungs-<br />
Integration<br />
USB, RS 232 etc. Ethernet, ISDN etc. TCP/IP etc. Grafik, DB etc.<br />
• Produktbezogene Daten<br />
• Prozessbezogene Daten<br />
• Daten zur Auftragsabwicklung<br />
etc.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 173<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 1 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Standardschnittstellen<br />
Informationsaustausch<br />
ERP<br />
E<br />
PDM<br />
A<br />
PDM<br />
B<br />
: Prozessoren,<br />
Schnittstellen /<br />
Interfaces,<br />
APIs<br />
ERP<br />
E<br />
PDM<br />
A<br />
Standard<br />
Interface<br />
PDM<br />
B<br />
CAx<br />
D<br />
CAD<br />
C<br />
CAx<br />
D<br />
CAD<br />
C<br />
OHNE Standardschnittstellen<br />
Prozessoren: n • (n-1) = 20<br />
MIT Standardschnittstellen<br />
Prozessoren : 2 • n = 10<br />
Effizienz (Kosten <strong>und</strong> Zeit) für Implementierung <strong>und</strong> Betrieb!<br />
Flexibilität trotz sich ständig än<strong>der</strong>n<strong>der</strong> Komponenten!<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 174<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 87
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 1 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Standardschnittstellen<br />
Übersicht über neutrale Datenformate<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 175<br />
Quelle: Eigner<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 1 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Standardschnittstellen<br />
Schnittstellen-Entwicklung<br />
Heterogene<br />
Portale &<br />
Marktplätze<br />
PDTnet<br />
XPDI<br />
PLM Services<br />
XML Schema<br />
Heterogene<br />
TDM/PDM<br />
Systeme<br />
PDMI2 AP214CC6 - PDM Data<br />
PDMI AP214CC2 - 3D Assemblies<br />
Heterogene<br />
2D/3D<br />
CAD<br />
Systeme<br />
IGES<br />
VDAFS<br />
STEP AP203/214 CC1 - 3D Parts<br />
Draw<strong>in</strong>gs, 3D Parts<br />
3D Surface Models<br />
1980 1990 2000 2010<br />
nach Bosch 2003<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 176<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 88
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 1 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Standardschnittstellen<br />
Produktdatenaustausch über sequentielle Dateien<br />
• IGES<br />
- Verbale Spezifikation<br />
- Datei-/Datenformat: ASCII<br />
- Modell<strong>in</strong>halte: Techn. Zeichnungen, Geometriemodelle (L<strong>in</strong>ien-,<br />
Flächen- <strong>und</strong> Volumenmodelle) sowie anwendungsspezifische<br />
Modellelemente (z.B. FEM, Elektrik)<br />
• VDAFS<br />
- Verbale Spezifikation<br />
- Datei-/Datenformat: ASCII<br />
- Modell<strong>in</strong>halte: Freiformflächen<br />
• VDAPS<br />
- Programmschnittstelle zur CAD-neutralen Darstellung von<br />
Erzeugungslogiken für Norm- <strong>und</strong> Zukaufteile<br />
• EDIFACT<br />
- Vere<strong>in</strong>heitlichung von Nachrichtentypen verschiedener<br />
Geschäftsvorfälle (z.B. Bestellungen) <strong>in</strong> Form von Formularen<br />
- dient nicht dem Austausch von Geometriedaten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 177<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 1 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Standardschnittstellen<br />
Prozedurale Schnittstellen zum Austausch von<br />
Produktdaten<br />
• Mittels prozeduraler Schnittstellen wird die Erzeugungsvorschrift für<br />
die Produktdatengenerierung beschrieben.<br />
• Erst mit dem Füllen aktueller Parameterwerte <strong>und</strong> <strong>der</strong> Auswertung<br />
<strong>der</strong> Erzeugungsvorschrift wird die aktuelle Produktausprägung<br />
ermittelt.<br />
Diese Methode hat große Bedeutung zur Abbildung von Normteilen auf<br />
Basis von Sachmerkmalleisten (SML) nach DIN 4000<br />
• VDAPS<br />
- Programmschnittstelle zur CAD-neutralen Darstellung von<br />
Erzeugungslogiken für Norm- <strong>und</strong> Zukaufteile<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 178<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 89
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 1 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Standardschnittstellen<br />
Produktdatenaustausch auf Basis <strong>in</strong>tegrierter<br />
Produktdatenmodelle<br />
• Merkmale <strong>in</strong>tegrierter Produktdatenmodelle s<strong>in</strong>d:<br />
- Abbildung von Produkt<strong>in</strong>formationen über den<br />
Produktlebenszyklus h<strong>in</strong>weg.<br />
- Abbildung von verschiedenen physikalischen<br />
Produkteigenschaften.<br />
- Berücksichtigung <strong>der</strong> Anfor<strong>der</strong>ungen von Anwendungsgebieten.<br />
• Integrierte Produktdatenmodelle unterstützen die Funktionen <strong>der</strong><br />
Produktdatenverarbeitung:<br />
- Produktdatenspeicherung<br />
- Produktdatenaustausch<br />
- Produktdatentransformation<br />
- Produktdatenarchivierung<br />
• STEP (ISO 10303) ist das wohl bekannteste <strong>in</strong>tegrierte<br />
Produktdatenmodell<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 179<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 1 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Standardschnittstellen<br />
Architektur <strong>der</strong> Normenreihe ISO 10303 (STEP)<br />
Anwendungsneutrale<br />
Bauste<strong>in</strong>e zur<br />
Produktbeschreibung<br />
Beschreibungsmethode<br />
für Produktdaten<br />
(EXPRESS)<br />
Implementierungsmethoden<br />
für den<br />
Datenaustausch<br />
Entwicklungsmethodik<br />
für Datenmodelle<br />
Spezifikationssprache<br />
EXPRESS<br />
Anwendungsdatenmodelle<br />
(Application Protocols, APs)<br />
Prozessketten Automobil<strong>in</strong>dustrie (AP 214)<br />
Entw. elektrotechnischer Anlagen (AP 212)<br />
Technische 3D-Geometrie<br />
Zeichnung Produktkonfig.<br />
(AP 203)<br />
(AP 201)<br />
. . .<br />
anwendungsorientierte Kernmodelle<br />
(Application Resources)<br />
Zeichnung<br />
(101)<br />
Elektrik<br />
(103)<br />
K<strong>in</strong>ematik<br />
(105)<br />
. . .<br />
Spezifikationsmethoden<br />
anwendungsorientierte Kernmodelle<br />
(Integrated Resources)<br />
Geometritatiostruktustellung<br />
Repräsen-Produkt-<br />
Dar-<br />
. . .<br />
(42) (43) (44) (46)<br />
Gr<strong>und</strong>lagen <strong>der</strong> Produktbeschreibung (41)<br />
Implementierungsmethoden<br />
Datei<br />
(21)<br />
SDAI<br />
(22)<br />
Datenbank<br />
32 33 34<br />
Test- <strong>und</strong> Prüfmethoden<br />
31<br />
Branchenspezifische<br />
Anwendungsdatenmodelle<br />
zur<br />
Produktbeschreibung<br />
(z.B. AP214, AP212,<br />
AP203, AP201)<br />
Test- <strong>und</strong><br />
Prüfmethoden für<br />
Implementierungen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 180<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 90
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 2 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Produktdatenmodelle<br />
Integration <strong>der</strong> Prozessabschnitte <strong>und</strong> Technologien<br />
Market<strong>in</strong>g Konzept Entwicklung Produktion<br />
Vertrieb/<br />
Service<br />
Integrierte Datenbeschreibung für den gesamten Produktlebenszyklus<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 181<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 3 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Integrationsarchitekturen<br />
Integration über Systemgrenzen h<strong>in</strong>weg<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Portal<br />
Anfor<strong>der</strong>ung:<br />
• Überw<strong>in</strong>dung von Systemgrenzen<br />
für Daten <strong>und</strong><br />
Funktionen<br />
Portal<br />
STV<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Systeme<br />
ENOVA<br />
DIALOG<br />
EBOM PDM<br />
SRM<br />
Vorteile:<br />
• Weiterverwendung von Daten<br />
über Systemgrenzen h<strong>in</strong>weg<br />
• Zusammenführen/Bearbeitung<br />
von Daten unterschiedlicher<br />
Systeme (Portal)<br />
Virtuelle Integration durch Middleware Technologie<br />
PCM<br />
SRM<br />
DIALOG<br />
GIS<br />
CATIA VPM SRM STV<br />
SMARAGD<br />
EBOM<br />
Kerntechnologien:<br />
• Integrationsarchitekturen<br />
• Mapp<strong>in</strong>gmechanismen<br />
• Middleware Technologien<br />
• Portaltechnologien<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 182<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 91
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 3 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Integrationsarchitekturen<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Portal<br />
Ziele: Integrierte <strong>und</strong> konsistente Sicht<br />
auf alle relevanten Daten, Funktionen<br />
<strong>und</strong> Prozesse<br />
Middleware<br />
Probleme:<br />
• Verknüpfung von Daten<br />
unterschiedlicher Quellen<br />
• Identifikation <strong>der</strong> richtigen<br />
(führenden) Datenquelle<br />
• Festlegung des führenden Systems<br />
• Wissen, welches System <strong>in</strong><br />
welchem Fall genutzt werden soll<br />
Realität: Verteilte Daten, heterogene<br />
Systeme, unbeabsichtigte Red<strong>und</strong>anzen,<br />
Inkonsistenzen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 183<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 4 IT- unterstützte Zusammenarbeit -Collaborative<br />
PDM Netze<br />
Globale Produkt Daten Management Systeme<br />
zum weltweiten Zugriff auf alle Daten im Produktlebenszyklus<br />
Produktvisualisierung<br />
Integration von<br />
„Altsystemen“<br />
Integration von<br />
Spezialsystemen<br />
Management von<br />
verteilten Prozessen<br />
Intelligente<br />
Suchmechanismen<br />
Management von<br />
verteilten Produktdaten<br />
Integration von<br />
Produktdokumenten<br />
Anwendungsabhängige<br />
Sichten auf die Daten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 184<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 92
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 4 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Collaborative PDM Netze<br />
Kollaboration zwischen unterschiedlichen<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g-Welten<br />
Partner (OEM)<br />
Ingenieurbüro<br />
Plattform zur Kollaboration<br />
Informationsmanagement<br />
Zulieferer<br />
Web-Services zur Kollaboration<br />
PDM WFL CSCW Auth. Secur.<br />
K<strong>und</strong>e<br />
Integrationsschicht (Mapp<strong>in</strong>g)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 185<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 4 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Collaborative PDM Netze<br />
Kollaborationsplattform (vere<strong>in</strong>facht)<br />
Informationsbereitstellung/Organisation<br />
• Organisation, Team, Teamwork, Projeke<br />
• Authentifizierung, Sicherheitsaspekte<br />
Funktionalität am Markt erhältlich (Kauftools)<br />
Modulare, webbasierte Teilanwendungen<br />
• Def<strong>in</strong>ierte Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Tasks (z.B. DMU-Absich.)<br />
• Abgeschlossen, übergreifend, konfigurierbar<br />
Know How des Unternehmens <strong>und</strong> <strong>der</strong> Partner<br />
Plattform zur Kollaboration<br />
Informationsmanagement<br />
Web-Services/ Use Cases<br />
PDM WFL CSCW Auth. Secur.<br />
Integrationsschicht (Mapp<strong>in</strong>g)<br />
Anb<strong>in</strong>dung Daten/Systeme<br />
• Datenaustausch, View<strong>in</strong>g, Status<strong>in</strong>fo., Change<br />
Management, Versionisierung…(PLM-Services).<br />
Def<strong>in</strong>ition für Partnerverb<strong>und</strong> (basierend auf Standards)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
186<br />
Prof. Alfred Katzenbach 93
M-CAD<br />
M-CAD<br />
E-CAD<br />
E-CAD<br />
EDM/WFL<br />
EDM/WFL<br />
Spezial-<br />
Systeme<br />
PPS-<br />
System<br />
Spezial-<br />
Systeme<br />
PPS-<br />
System<br />
M-CAD<br />
M-CAD<br />
E-CAD<br />
E-CAD<br />
EDM/WFL<br />
EDM/WFL<br />
Spezial-<br />
Systeme<br />
PPS-<br />
System<br />
Spezial-<br />
Systeme<br />
PPS-<br />
System<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 4 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Collaborative PDM Netze<br />
Weltweit verteiltes Entwickeln basierend auf e<strong>in</strong>er<br />
geme<strong>in</strong>samen Kollaborationsplattform<br />
Partner 1<br />
Partner 2<br />
Information Broker<strong>in</strong>g Layer<br />
Workflow-Management<br />
EDM-System<br />
M-CAD<br />
E-CAD<br />
Special<br />
Systems<br />
Documentatioproprietäre<br />
Systems<br />
PPS-<br />
Partner 3<br />
Integration Architecture<br />
Common Repository<br />
Information Broker<strong>in</strong>g Layer<br />
XML<br />
Geme<strong>in</strong>same Plattform<br />
zur kollaborativen<br />
Produktentwicklung<br />
Services<br />
Services for für<br />
distributed verteiltes Entwickeln Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Kommunikationsmodell<br />
Communication model<br />
Process Prozessmodell<br />
Organisationsmodell<br />
Project Produktdatenmodell<br />
Product data CSCW<br />
Workflow Workflow<br />
PDM<br />
PDM<br />
XML<br />
Information Broker<strong>in</strong>g Layer<br />
Workflow-Management<br />
EDM-System<br />
M-CAD<br />
E-CAD<br />
Special<br />
Systems<br />
Documentatioproprietäre<br />
Systems<br />
PPS-<br />
Integration Architecture<br />
Common Repository<br />
Information Broker<strong>in</strong>g Layer<br />
Partner 4<br />
Workflow-Management<br />
Workflow-Management<br />
EDM-System<br />
EDM-System<br />
M-CAD<br />
E-CAD<br />
Special<br />
Systems<br />
proprietäre<br />
Systems<br />
Documentation<br />
PPS-<br />
M-CAD<br />
E-CAD<br />
Special<br />
Systems<br />
proprietäre<br />
Systems<br />
Documentation<br />
PPS-<br />
Integration Architecture<br />
XML<br />
XML<br />
Integration Architecture<br />
Common Repository<br />
Common Repository<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 187<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 4 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Collaborative PDM Netze<br />
Arbeitsweise <strong>der</strong> Web-Services zur Kollaboration<br />
zwischen heterogenen PDM-Systemen (Funktionsebene)<br />
Partner 1, System 1<br />
Funktions- <strong>und</strong> Datenanfrage, Syst. 1<br />
Rückübertragung <strong>der</strong> Daten, Syst. 2<br />
Partner 2, System 2<br />
Anfrage generieren<br />
Anfragesprache (OOPath)<br />
API System 1<br />
System spec. XML<br />
System spec. XML<br />
API System 2<br />
Adapter System 1<br />
Web-Services Common Core<br />
XSLT Mapp<strong>in</strong>g<br />
XML System<br />
spec. zu<br />
XML PDTnet<br />
XSLT Mapp<strong>in</strong>g<br />
XML System<br />
Spec. zu<br />
XML PDTnet<br />
Adapter System 2<br />
Web-Service Common Core<br />
Services for<br />
distributed E ng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Communication model<br />
Process model<br />
Project model<br />
Product data model<br />
CSCW<br />
Workflow<br />
PDM<br />
Internet / ENX<br />
( XML / SOAP )<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
Services for<br />
distributed E ng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Communication model<br />
Process model<br />
Project model<br />
Product data model<br />
CSCW<br />
Workflow<br />
PDM<br />
188<br />
Prof. Alfred Katzenbach 94
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 5 IT- unterstützte Zusammenarbeit - WEB Services<br />
Was ist e<strong>in</strong> Web Service?<br />
E<strong>in</strong> Web Service ist<br />
• e<strong>in</strong> serverseitiges Stück Software,<br />
• das mit Hilfe von XML(Inhalt) <strong>und</strong> SOAP (Übertragung)<br />
• Funktionalität (als Black-box) über e<strong>in</strong> Netz anbietet.<br />
Die Schnittstelle des Dienstes wird meist mit WSDL beschrieben<br />
<strong>und</strong> <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Verzeichnisdienst wie UDDI veröffentlicht.<br />
Infrastruktur<br />
Web<br />
Service<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 189<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 5 IT- unterstützte Zusammenarbeit - WEB Services<br />
Web Services -- Warum?<br />
• Viele Dienste gibt es schon => Wie<strong>der</strong>verwendbarkeit<br />
• Zugriff auf heterogene Systeme => Plattformunabhängigkeit<br />
• Verteilte Ausführung => Externe Programmaufrufe<br />
• Für viele Nutzer/Systeme verfügbar => Offene Protokolle<br />
• Vielfältig nutzbar => Formale Schnittstellenbeschreibung<br />
• Existierende Dienste f<strong>in</strong>den => Gelbe Seiten für<br />
(Netz-)Dienste<br />
• Zusammenarbeit unterschiedlicher => Integration / Verb<strong>in</strong>dung<br />
(Software)-Systeme<br />
existieren<strong>der</strong> Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 190<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 95
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 5 IT- unterstützte Zusammenarbeit - WEB Services<br />
Was ist e<strong>in</strong> Web Service?<br />
Verzeichnisdienst<br />
Beschreibung<br />
Übertragung<br />
Inhalt<br />
Infrastruktur<br />
Basis für<br />
Web Service<br />
UDDI<br />
WSDL<br />
Web Service<br />
SOAP<br />
XML<br />
Web<br />
Service<br />
Universal Description,<br />
Discovery and Integration<br />
WEB-Service Description<br />
Language<br />
Simple Object Access<br />
Protocol<br />
Extensible Markup<br />
Language<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 191<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 6 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Service Orientierte Architekturen (SOA)<br />
Def<strong>in</strong>ition von SOA – e<strong>in</strong>e Literatur Recherche<br />
• SOA erlaubt e<strong>in</strong>e flexible Unterstützung von Geschäftsprozessen<br />
• SOA reduziert die Komplexität <strong>der</strong> IT <strong>und</strong> ermöglicht e<strong>in</strong>e gesteigerte<br />
Agilität<br />
• SOA ist e<strong>in</strong> abstrakter Ansatz, e<strong>in</strong>e Methode für die Zukunft<br />
• SOA erfor<strong>der</strong>t e<strong>in</strong>e Service Orientierte Organisation<br />
- zur effizienten Wie<strong>der</strong>verwendung von standardisierten Services<br />
- zum Paradigmenwechsel von “me<strong>in</strong>e Applikation” zu “unser Service”<br />
• SOA kann schrittweise e<strong>in</strong>geführt werden<br />
• SOA erlaubt<br />
- Wie<strong>der</strong>verwendung<br />
- Austausch von IT Komponenten<br />
- Auslagerung von Services (im S<strong>in</strong>ne Outsourc<strong>in</strong>g)<br />
• SOA ist e<strong>in</strong> Paradigmenwechsel<br />
• SOA ist die logische Weiterentwicklung <strong>der</strong> Web Services<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
192<br />
Prof. Alfred Katzenbach 96
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 6 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Service Orientierte Architekturen (SOA)<br />
Ziele e<strong>in</strong>er Service Oriented Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g IT<br />
• Effiziente Unterstützung <strong>und</strong> flexible Anpassungsfähigkeit von<br />
Geschäftsprozessen<br />
• Bereitstellung e<strong>in</strong>er e<strong>in</strong>fach zu bedienenden Benutzerschnittstelle<br />
• Überw<strong>in</strong>dung von Systemgrenzen<br />
• Möglichkeit zur Strukturierung <strong>und</strong> Integration vorhandener<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g IT Systeme <strong>in</strong> e<strong>in</strong> Gesamtkonzept<br />
• Vere<strong>in</strong>fachung <strong>der</strong> Systemwartung <strong>und</strong> von Releasewechseln<br />
• Basis für e<strong>in</strong>en effektiven <strong>und</strong> effizienten IT-Betrieb<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 193<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 6 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Service Orientierte Architekturen (SOA)<br />
Konzept für e<strong>in</strong>e Service Oriented Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g IT<br />
Produkt-Entstehungs-Prozess<br />
Rollenbasierter Arbeitsplatz<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Client<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Service Bus<br />
Service Service Service<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 194<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 97
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 7 IT- unterstützte Zusammenarbeit - CSCW<br />
Computer Supported Cooperative Work (CSCW)<br />
Headquarters<br />
Supplier<br />
Manufactur<strong>in</strong>g<br />
R & D<br />
Tra<strong>in</strong><strong>in</strong>g<br />
Market<strong>in</strong>g<br />
Service<br />
Unterstützung von:<br />
• Kommunikation<br />
• Zusammenarbeit<br />
• Koord<strong>in</strong>ation<br />
Informationsaustausch<br />
Arbeiten auf geme<strong>in</strong>samen Daten<br />
Management von unabhängigen Aktivitäten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 195<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 7 IT- unterstützte Zusammenarbeit - CSCW<br />
Darstellung <strong>der</strong> Realität durch technische Lösungen<br />
Bedarf<br />
Informationsaustausch<br />
Besprechung<br />
Visualisierung<br />
Datenaustausch<br />
Arbeitsorganisation<br />
Projektmanagement<br />
Datenverwaltung<br />
Technische Lösung<br />
Telefon, eMail, Chat<br />
Onl<strong>in</strong>e Audio/Video Konferenz<br />
2-D/3-D CAD Konferenz<br />
FTP, Freigaben, DMS, Portale<br />
Adressbuch, Kalen<strong>der</strong>, …<br />
Projektmanagementsysteme<br />
PDM-Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 196<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 98
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 7 IT- unterstützte Zusammenarbeit - CSCW<br />
Framework CTR –<br />
Kommunikation & Datenzugriff<br />
auf heterogene Systeme<br />
Zulieferer<br />
Framework<br />
Collaborative Team Room<br />
OEM<br />
Systeme<br />
DB<br />
PDM<br />
Chat, Audio/Video,<br />
Onl<strong>in</strong>e Konferenz<br />
Onl<strong>in</strong>e-Zugriff<br />
Kommunikation<br />
zwischen<br />
Teams<br />
+<br />
Datenzugriff auf<br />
heterogene<br />
Systeme<br />
=<br />
Virtuelle<br />
Projekträume<br />
Systeme<br />
DB<br />
Zusammenarbeit<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 197<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 7 IT- unterstützte Zusammenarbeit - CSCW<br />
Framework Collaborative Team Room (CTR)<br />
Anwesenheit<br />
Virtuelle<br />
Besprechung<br />
2-D/3-D<br />
Konferenz<br />
eMail,<br />
Adressbuch,<br />
Kalen<strong>der</strong>,..<br />
Partner<br />
Audio &<br />
Video<br />
Projektdateien<br />
Projektliste<br />
Partner<br />
Projektplanung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 198<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 99
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 8 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Workflowtechnologie<br />
Prozessmanagement<br />
durch Workflow Technology<br />
Prozess Simulation<br />
Prozess<br />
Modellierung<br />
Prozess Gestaltung<br />
Prozess<br />
Optimierung<br />
Workflow Prozess<br />
Management<br />
t<br />
Workflow Modellierung<br />
Prozess Steuerung<br />
Aufgaben<br />
Unterstützung<br />
Prozess Monitor<strong>in</strong>g<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 199<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 8 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Workflowtechnologie<br />
Workflow - Begriffe <strong>und</strong> Def<strong>in</strong>itionen<br />
• E<strong>in</strong> Workflow ist<br />
„die Automatisierung von Geschäftsprozessen im Ganzen o<strong>der</strong> <strong>in</strong><br />
Teilen, wobei Dokumente <strong>und</strong> Informationen zwischen den<br />
Betroffenen weitergeleitet o<strong>der</strong> Aufgaben nach def<strong>in</strong>ierten Regeln<br />
koord<strong>in</strong>iert werden.“ (WfMC)<br />
• E<strong>in</strong> Workflow-Management-System ist<br />
„e<strong>in</strong> Software-System, das vorgegebene Prozessdef<strong>in</strong>itionen <strong>in</strong>terpretiert<br />
<strong>und</strong> die Ausführung <strong>der</strong> Workflow-Instanzen entsprechend<br />
steuert. Neben dieser Steuerung <strong>der</strong> Workflows unterstützen die<br />
Systeme die graphische Modellierung <strong>und</strong> Verwaltung <strong>der</strong><br />
Workflow-Schemata, sowie das Monitor<strong>in</strong>g <strong>der</strong> laufenden Workflow-<br />
Instanzen.“ (WfMC, GI, DIN)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 200<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 100
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 8 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Workflowtechnologie<br />
Workflow - Begriffe <strong>und</strong> Def<strong>in</strong>itionen<br />
• Groupware ist<br />
„e<strong>in</strong> generischer Begriff für rechnergestützte Systeme, die<br />
speziell zur Unterstützung kollaborativer Arbeitsgruppen<br />
entworfen wurden.<br />
Üblicherweise richten sich diese Systeme an kle<strong>in</strong>e,<br />
projektorientierte Gruppen, die wichtige Aufgaben bei<br />
def<strong>in</strong>ierten Term<strong>in</strong>en <strong>in</strong> Teams auszuführen haben. Der<br />
Begriff schließt dabei Software, Hardware, sowie Dienste zur<br />
Unterstützung von gruppenorientierten Prozessen e<strong>in</strong>.“<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 201<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 8 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Workflowtechnologie<br />
Vorteile von Workflow-Management-Anwendungen<br />
• Operative Ziele<br />
Zuverlässige <strong>und</strong> sichere<br />
Ausführung von Prozessen<br />
Basis-Technologie<br />
für eBus<strong>in</strong>ess-Anwendungen<br />
E<strong>in</strong>fache Entwicklung<br />
prozessorientierter Anwendungen<br />
Graphische Modellierung<br />
Ausführung von Prozessen<br />
Datenversorgung<br />
Organisations-Modellierung<br />
Verb<strong>in</strong>dung von Prozessen<br />
Wie<strong>der</strong>verwendung von Proz.<br />
Transparenz <strong>und</strong> Flexibilität<br />
• Strategische Ziele<br />
Hohe Prozessqualität<br />
Simultaneous Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Monitor<strong>in</strong>g <strong>und</strong> Controll<strong>in</strong>g<br />
Schnelle Prozess-Anpassungen<br />
Integration externer Prozesse<br />
E<strong>in</strong>facher Austausch von<br />
Prozessen <strong>und</strong> Partnern<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 202<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 101
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 8 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Workflowtechnologie<br />
Genereller Nutzen<br />
von Workflow-Management-Anwendungen<br />
Verkürzung <strong>der</strong> Durchlaufzeit um 20 bis 70 %<br />
Reduzierung <strong>der</strong> Prozesskosten um 20 bis 40 %<br />
Reduzierung <strong>der</strong> Bearbeitungszeiten um 25 bis 60 %<br />
Reduzierung <strong>der</strong> Zeiten zur Informationsgew<strong>in</strong>nung um<br />
50 bis 90 % durch bedarfsgerechte Informationsbereitstellung<br />
Verbesserung <strong>der</strong> Vorgangsbearbeitung <strong>und</strong> Auskunftsfähigkeit<br />
Dem Mitarbeiter stehen auf „Knopfdruck“ Informationen über den<br />
gesamten Vorgang zur Verfügung<br />
Unterstützung <strong>der</strong> ISO 9000-Vorgaben (Dokumentenlenkung,<br />
Identifikation <strong>und</strong> Rückverfolgbarkeit von Vorgängen)<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: IAO, IAT W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 203<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 8 IT- unterstützte Zusammenarbeit - Workflowtechnologie<br />
Organisationsübergreifendes Workflow Management<br />
Daimler<br />
Sparten<br />
Organisation A<br />
Chrysler<br />
,,po,po, send<br />
pökjp, event<br />
output<br />
data<br />
<strong>in</strong>put<br />
data<br />
current<br />
actor<br />
external<br />
activity<br />
WfMS 1<br />
Organisationse<strong>in</strong>heiten<br />
Workflow Integration Architecture<br />
Entwicklung<br />
Produktion<br />
Events<br />
Trigger<br />
Organization<br />
Information<br />
Privacy<br />
Security<br />
Zulieferer<br />
External<br />
Event<br />
,,po,po, get<br />
pökjp, event<br />
data<br />
<strong>in</strong> - out<br />
responsible<br />
Organisation B<br />
WfMS 2<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 204<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 102
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 9 IT- unterstützte Zusammenarbeit - WEB 2.0<br />
Charakteristika Web 2.0<br />
Charakteristika von Web 2.0<br />
• Verän<strong>der</strong>te Wahrnehmung <strong>und</strong> Benutzung des Webs<br />
• Ke<strong>in</strong>e spezielle Technik, son<strong>der</strong>n das Zusammenwirken<br />
verschiedener Technologien, die erst mit <strong>der</strong> gestiegenen<br />
Verfügbarkeit des Internets wirksam werden<br />
Anwendungen<br />
Konzepte<br />
• Feeds<br />
• Wikis & Tags (Folksonomien)<br />
• Blogs<br />
• Mashups<br />
• Peer-to-peer<br />
• Content-Management-System<br />
Voraussetzung zur<br />
Industriellen Anwendung<br />
• Gesicherter Datenverkehr<br />
• Gewährte Nutzungsrechte<br />
• Kritische Masse<br />
• Motivierte Anwen<strong>der</strong><br />
• Offene <strong>und</strong> vertrauensvolle<br />
Kommunikationskultur<br />
• Anonymität ist kritisch<br />
(Falsch<strong>in</strong>formationen)<br />
• Altersstruktur ist zu<br />
berücksichtigen<br />
Technologien<br />
• Ajax<br />
• Web-Service<br />
• REST<br />
• Mikroformate<br />
Philosophien<br />
• Soziales Netzwerk<br />
• User Created Content<br />
• Wissen/Software/Technologien teilen<br />
• Browserbasierte Arbeitsweise<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 205<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 9 IT- unterstützte Zusammenarbeit - WEB 2.0<br />
Gr<strong>und</strong>lagen <strong>und</strong> E<strong>in</strong>satzgebiete für Feeds<br />
Beschreibung<br />
• Elektronisches Nachrichtenticker zur<br />
Übermittlung oft geän<strong>der</strong>ter Inhalte<br />
(z.B. News)<br />
• Möglichkeit zum Abonnieren <strong>der</strong><br />
Inhalte<br />
• Automatisches Informieren bei<br />
Än<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong> Inhalte<br />
E<strong>in</strong>satzgebiete im Unternehmen<br />
Feeds im<br />
Daimler-<br />
Blog<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 206<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 103
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 9 IT- unterstützte Zusammenarbeit - WEB 2.0<br />
Gr<strong>und</strong>lagen zu Wiki <strong>und</strong> Tag Clouds<br />
Beschreibung Wiki<br />
Beschreibung Tag Cloud<br />
Tag Cloud Spiegel Onl<strong>in</strong>e vom 20.05.08<br />
Wiki<br />
• Sammlung von Internet-Seiten<br />
• Autorengeme<strong>in</strong>schaft generiert den Inhalt<br />
geme<strong>in</strong>schaftliches Erstellen <strong>und</strong> Publizieren<br />
von Wissen<br />
• Wiki = Hawaiianisch für „schnell“<br />
Schnelle Informationsverteilung<br />
hohe Aktualität des Inhalts<br />
Tag Cloud<br />
• „Tag“ = Schlagwort<br />
• „Tag Cloud“ = Schlagwortwolke<br />
• Methode zur Informationsvisualisierung<br />
• alphabetisch sortiert<br />
• Worte anhand Gewichtung (Bedeutung)<br />
hervorgehoben<br />
• Tagg<strong>in</strong>g von Inhalten o<strong>der</strong> Web-L<strong>in</strong>ks<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
207<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 9 IT- unterstützte Zusammenarbeit - WEB 2.0<br />
Gr<strong>und</strong>lagen <strong>und</strong> E<strong>in</strong>satzgebiete für Blogs<br />
Beschreibung<br />
E<strong>in</strong>satzgebiete im Unternehmen<br />
Nachrichten<br />
Information &<br />
Kommunikation<br />
Ideensammlung<br />
Kooperation<br />
• Kreuzung aus Web & Logbuch<br />
• Tagebuch o<strong>der</strong> Journal<br />
• L<strong>in</strong>ks zu Audios/Videos/Präsentationen<br />
• Kommentierung & Diskussion möglich<br />
• Kategorisierung nach Themen,<br />
Annotation<br />
Projektlogs,<br />
Statusberichte<br />
Reiseberichte<br />
Projekt,<br />
L<strong>in</strong>ie,<br />
Interessenten,<br />
Partner, …<br />
Me<strong>in</strong>ungen &<br />
Persönliches<br />
Diskussion<br />
Problemlösung<br />
Wissensmanagement<br />
Erfahrungsberichte<br />
Themen-<br />
Missionierung<br />
Wenig Erfolgsstories sowie<br />
begrenzte Mächtigkeit (vgl. Wikis)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 208<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 104
Pr oze ss<br />
A<br />
Prozess<br />
Pr o zess<br />
Service<br />
D<br />
B<br />
Pr oze ss<br />
C<br />
Daten<br />
Quelle<br />
A<br />
Se rvice<br />
Daten<br />
Quelle<br />
B<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 9 IT- unterstützte Zusammenarbeit - WEB 2.0<br />
Gr<strong>und</strong>lagen <strong>und</strong> E<strong>in</strong>satzgebiete für Mashups<br />
Beschreibung<br />
Begriffsursprung & <strong>in</strong>haltliche Bedeutung<br />
• Musikbranche, Jahr 1990<br />
• Remix, Komb<strong>in</strong>ation unterschiedlicher Musiktitel<br />
Schaffung neuer Songs<br />
E<strong>in</strong>satzgebiete im Unternehmen<br />
1. Data Mashups<br />
Anreicherung von Daten aus bestehenden Systemen<br />
„Bauteileverantwortlicher <strong>in</strong> Smaragd“<br />
Daten<br />
Quelle<br />
A<br />
Bedeutung als Web2.0-Konzept<br />
• S<strong>in</strong>nvolle Komb<strong>in</strong>atorik von Daten, Services <strong>und</strong><br />
Prozessen<br />
Schaffung zielorientierter Bus<strong>in</strong>essprozesse<br />
Web 2.0 Technologie<br />
Smaragd<br />
WiW<br />
Geometrie Daten Corporate Directory<br />
Service<br />
Daten<br />
Quelle<br />
B<br />
Mashup Typologien<br />
• Data Mashups, Bus<strong>in</strong>ess Mashups<br />
Geschäftsbezug<br />
• Mashups werden heute sehr eng mit „Service<br />
Oriented Architecture (SOA)“ <strong>in</strong> Zusammenhang<br />
gebracht<br />
• Mashups s<strong>in</strong>d <strong>der</strong> „letzte Schritt“ zur Umsetzung<br />
<strong>der</strong> SOA Philosophie<br />
2. Bus<strong>in</strong>ess Mashups<br />
Optimierung <strong>der</strong> IT-Geschäftsprozesse durch bedarfsgerechte<br />
Vernetzung von Prozessen <strong>und</strong> Daten<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Desktop „Konstrukteur“<br />
Smaragd<br />
Geometrie<br />
Daten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 209<br />
Sommersemester 2010<br />
Dialog<br />
SOA<br />
SRM<br />
Stücklisten<br />
Sach-<br />
Nummern<br />
NCM<br />
PÄV/<br />
KEM<br />
Prozess<br />
D<br />
Prozess<br />
A<br />
Service<br />
Prozess<br />
C<br />
Prozess<br />
B<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
9. 9 IT- unterstützte Zusammenarbeit - WEB 2.0<br />
Zusammenfassung WEB 2.0 Technologien<br />
Konzept<br />
Feeds<br />
Wikis<br />
&Tags<br />
Blogs<br />
Mashups<br />
Szenario/Anwendungsbereich<br />
Rollenbasiertes Angebot <strong>der</strong><br />
Än<strong>der</strong>ungs<strong>in</strong>formationen<br />
Unterstützung des<br />
Wissensaustauschs<br />
Kommunikation &<br />
Kooperation <strong>in</strong> L<strong>in</strong>ie & Projekt<br />
Unterstützung durch die<br />
Komb<strong>in</strong>ation von Services<br />
<strong>und</strong> Dienste<br />
Nutzen<br />
• Umkehrung des Verantwortlichkeit<br />
bei <strong>der</strong> Informationsbeschaffung<br />
• Objekt- statt systemzentrierte<br />
Informationsverteilung<br />
• Integrative Wissenspflege sowie<br />
bessere Wissensf<strong>in</strong>dung durch<br />
Verschlagwortung<br />
• Thematisch strukturierte <strong>und</strong> breite<br />
Kommunikation<br />
• Intuitive Bedienung <strong>der</strong> IT-<br />
Werkzeuge <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er<br />
<strong>in</strong>tegrierten/e<strong>in</strong>heitlichen Oberfläche<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 210<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 105
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements<br />
10.1 Überblick, Motivation<br />
10.2 Zielsetzung <strong>und</strong> Methodik<br />
10.3 Wissensakquise<br />
10.4 Wissensverteilung<br />
10.5 Bewertung von Wissensmanagement<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Was ist Wissen ?<br />
• Stand <strong>der</strong> Diskussion über Wissen im 20. Jhd.:<br />
- Wissen f<strong>in</strong>det immer auf Basis e<strong>in</strong>es Vorverständnisses<br />
statt.<br />
- Wissen ist e<strong>in</strong> sozialer Prozess, <strong>der</strong> auf Daten <strong>und</strong><br />
Informationen basiert.<br />
- Wissen <strong>und</strong> Informationen bed<strong>in</strong>gen e<strong>in</strong>an<strong>der</strong>.<br />
- Wissen f<strong>in</strong>det im Kontext von Verstehen <strong>und</strong> Erklären statt.<br />
- Wissen als Ergebnis e<strong>in</strong>es Verstehens- o<strong>der</strong><br />
Erklärensprozesses impliziert immer e<strong>in</strong>e Selektion, die sich<br />
an anwendungs- bzw. zweckbezogenen Zielen orientiert.<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle (Capurro 1998) W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 212<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 106
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Was ist Wissensmanagement ?<br />
Wissensmanagement ist die<br />
systematische, zielorientierte Anwendung von Maßnahmen<br />
zur Steuerung, Kontrolle <strong>und</strong> Unterstützung von<br />
Wissensprozessen<br />
<strong>in</strong> <strong>und</strong> über Unternehmensgrenzen h<strong>in</strong>weg.<br />
Ziel dabei ist es<br />
mit bestehendem Wissen Möglichkeiten zu schaffen,<br />
neues Wissen zum Zwecke <strong>der</strong> Verbesserung, Wertschöpfung<br />
<strong>und</strong> Innovationen zu erzeugen.<br />
Thoben 2002<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 213<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Wirklichkeit <strong>und</strong> Information (1)<br />
• <strong>in</strong> je<strong>der</strong> Sek<strong>und</strong>e nehmen wir auf mit unseren<br />
S<strong>in</strong>nen wie Augen, Ohren, Haut, M<strong>und</strong>, Nase etc. 10 9 Bit<br />
• <strong>in</strong> je<strong>der</strong> Sek<strong>und</strong>e verarbeiten wir mit unserem Gehirn 10 7 Bit<br />
• <strong>in</strong> je<strong>der</strong> Sek<strong>und</strong>e nutzen wir aktiv<br />
100 Bit<br />
... <strong>und</strong> wir leben gut damit! erneute<br />
Ohr<br />
Input:<br />
9<br />
10 bit/s<br />
Anreicherung auf:<br />
107<br />
bit/s<br />
Sprache<br />
Auge<br />
Haut<br />
Umwelt<br />
Informationsreduktion<br />
auf:<br />
2<br />
ca. 10 bit/s<br />
Mimik<br />
allgeme<strong>in</strong>e<br />
Motorik<br />
Umwelt<br />
Aufmerksamkeit<br />
gespeicherte<br />
Programme<br />
Quelle: Vester,<br />
Feedback<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
214<br />
Prof. Alfred Katzenbach 107
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Komplexität des Gehirns<br />
1.000.000.000.000<br />
Neuronen [10 12 ]<br />
10.000 bis 15.000<br />
Verb<strong>in</strong>dungen e<strong>in</strong>es<br />
Neurons mit an<strong>der</strong>en<br />
Neuronen<br />
10.000.000.000.000.000<br />
Synapsen [10 16 ]<br />
Permanente<br />
Zustandsän<strong>der</strong>ungen<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Dr. Re<strong>in</strong>hard Schmitt, 2007<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 215<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Wirklichkeit <strong>und</strong> Information (2)<br />
Philosophisches Gr<strong>und</strong>problem:<br />
Wir kennen die Wirklichkeit nicht;<br />
wir kennen nur Informationen über sie –<br />
<strong>und</strong> auch das nur, soweit wir diese Informationen<br />
aufnehmen,<br />
verarbeiten,<br />
auswählen<br />
verstehen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 216<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 108
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Wirklichkeit <strong>und</strong> Information (3)<br />
Was können wir uns merken?<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 217<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Daten, Informationen <strong>und</strong> Wissen<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: DIN 4330<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 218<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 109
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Wissenstreppe (nach Krause / Tang)<br />
Strategisches Wissensmanagement<br />
Wettbewerbsfähigkeit<br />
Kompetenz<br />
+ E<strong>in</strong>zigartigkeit<br />
Handeln<br />
+ richtig Handeln<br />
Können<br />
+ Wollen<br />
Wissen<br />
+ Anwendungsbezug<br />
Informationen<br />
+ Vernetzung mit Kontext<br />
Daten<br />
+ Bedeutung<br />
Zeichen<br />
+ Syntax<br />
Operatives Daten- <strong>und</strong> Wissensmanagement<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 219<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Information <strong>und</strong> Wissen<br />
Information ist häufig<br />
unvollständig<br />
unpräzise<br />
wi<strong>der</strong>sprüchlich<br />
Wissen braucht:<br />
E<strong>in</strong>e umfassende Beschreibung<br />
Präzise Aussagen<br />
Folgerichtige Zusammenhänge<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 220<br />
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Prof. Alfred Katzenbach 110
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Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Implizites<br />
Wissen<br />
verborgen<br />
im Kopf<br />
basiert auf<br />
- Erfahrungen,<br />
- Kenntnissen<br />
Wissen<br />
Information<br />
Daten<br />
Explizites<br />
Wissen<br />
• veröffentlicht<br />
• dokumentiert<br />
• digital<br />
P. Braun, 2002<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 221<br />
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10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Inhalt (Content)<br />
Dies ist e<strong>in</strong> Beispiel für Inhalte<br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Form von Sätzen<br />
die e<strong>in</strong>an<strong>der</strong> folgen<br />
um e<strong>in</strong>en Aspekt zu beschreiben.<br />
Die meisten Inhalte s<strong>in</strong>d<br />
wie e<strong>in</strong>e Sprache,<br />
die von Menschen verstanden wird<br />
mit <strong>der</strong> sie ihre bisherigen Erfahrungen beschreiben.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 222<br />
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10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Zusammenhänge (Kontext)<br />
Zusammenhänge beschreiben:<br />
• Situationen<br />
• Perspektiven<br />
• Randbed<strong>in</strong>gungen<br />
„Kontext” bed<strong>in</strong>gt, dass die Bedeutung des Inhalts sich <strong>in</strong><br />
Abhängigkeit von <strong>der</strong> Situation verän<strong>der</strong>t.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 223<br />
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10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Bezüge (Relationship)<br />
Mit e<strong>in</strong>em sche<strong>in</strong>bar unstrukturierten Fluss wie diesem Satz,<br />
können Bezüge mehrdeutig, unklar o<strong>der</strong> h<strong>in</strong><strong>der</strong>lich se<strong>in</strong>,<br />
wie zum Beispiel: die Relation “kommt vorher”.<br />
Sie beschreibt die relative Position des Wortes<br />
“unstrukturiert” zu dem Wort “Fluss” <strong>in</strong> <strong>der</strong> ersten Zeile.<br />
Bei e<strong>in</strong>er e<strong>in</strong>deutigen Struktur s<strong>in</strong>d Bezüge weniger<br />
unklar <strong>und</strong> mehrdeutig:<br />
1. Bezüge zeigen mehrere Typen von Eigenschaften<br />
2. Bezüge s<strong>in</strong>d oft komplex <strong>und</strong> verän<strong>der</strong>n sich häufig<br />
3. Komplexe Bezüge <strong>in</strong> Dokumenten s<strong>in</strong>d selten<br />
beherrschbar <strong>und</strong> benötigen zur klaren Darstellung<br />
spezielle Systeme<br />
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<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Barrieren des Wissensmanagement<br />
Alles was jemanden im Kontext<br />
• Mensch,<br />
• Organisation<br />
• Technologie<br />
daran h<strong>in</strong><strong>der</strong>n könnte, Wissen zu<br />
• identifizieren, akquirieren,<br />
• generieren, speichern,<br />
• strukturieren, verteilen<br />
• bewerten, wie<strong>der</strong>verwenden.<br />
Thoben 2002<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 225<br />
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10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Barrieren im Kontext Mensch<br />
• Vorurteile bzgl. <strong>in</strong>ternationaler Unterschiede<br />
(z.B. Deutsche s<strong>in</strong>d sehr genau <strong>und</strong> exakt)<br />
• Profilverlust durch Weitergabe unsicherer<br />
Informationen/Vorschläge/Ideen<br />
• Schlechte Artikulation <strong>und</strong> Sprache<br />
• Mangeln<strong>der</strong> Schutz des <strong>in</strong>dividuellen Wissens<br />
• Pflege von Kommunikationskanälen <strong>und</strong> Beziehungen<br />
• Doppeldeutungen<br />
• Falsche Wortwahl o<strong>der</strong> Betonung<br />
• Sen<strong>der</strong> – Empfänger-Störung<br />
• Emotionen<br />
Nach Thoben 2002<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 226<br />
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Prof. Alfred Katzenbach 113
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10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Theoretische Ansätze<br />
Sichtbar<br />
Unbewusst, unsichtbar<br />
Artefakte/Objekte/Struktur<br />
Bek<strong>und</strong>ete Werte<br />
Gr<strong>und</strong>legende<br />
Annahmen<br />
Modell nach Sche<strong>in</strong>, 1986<br />
• Kultur entwickelt sich immer <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er<br />
Gruppe, Organisation, Gesellschaft.<br />
• Kultur steuert Wahrnehmung <strong>und</strong><br />
Verhalten.<br />
• Die eigene Kultur wird erst im Kontakt zu<br />
e<strong>in</strong>er an<strong>der</strong>en Gruppe mit e<strong>in</strong>er an<strong>der</strong>en<br />
Kultur deutlich.<br />
• Kultur lässt sich nicht e<strong>in</strong>fach „abfragen“<br />
• Der E<strong>in</strong>zelne ist oft Mitglied <strong>in</strong><br />
verschiedenen Gruppen bzw. durchläuft<br />
im Laufe se<strong>in</strong>er Sozialisierung<br />
verschiedene Gruppen <strong>und</strong> Kulturen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 227<br />
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<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Barrieren im Kontext Organisation<br />
• Wissensträger s<strong>in</strong>d oftmals nicht verfügbar.<br />
• E<strong>in</strong>geschränkte Zeitfenster für die Kommunikation<br />
(z.B. Kommunikation mit Indien o<strong>der</strong> Amerika).<br />
• Fehlende Mechanismen zum Umgang mit vertraulichen<br />
Informationen.<br />
• Risiko bei Kooperation mit zu wenigen Partnern.<br />
• E<strong>in</strong>e enge Zusammenarbeit mit zu vielen Partnern bewirkt evtl.<br />
diametrische Zielsetzungen im Unternehmen.<br />
• Erhöhte Investitionen <strong>in</strong> WM-Partner erschweren im Falle e<strong>in</strong>es<br />
Dissenses den Ausstieg aus <strong>der</strong> Partnerschaft.<br />
• E<strong>in</strong>e zu hohe Transparenz des eigenen Unternehmens bewirkt evtl.<br />
die Offenbarung <strong>der</strong> wirklichen Herstellkosten <strong>und</strong> reduziert die<br />
Vorteile gegenüber den Wettbewerbern.<br />
Thoben 2002<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 228<br />
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<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Barrieren im Kontext Technologie<br />
• Fehlende Verfügbarkeit geeigneter Technologien.<br />
• Kompatibilität angewandter Systeme.<br />
• Akzeptanzprobleme <strong>der</strong> Nutzer im Umgang mit<br />
neuer Software.<br />
• Technologien s<strong>in</strong>d nicht angepasst an die<br />
Bedürfnisse <strong>der</strong> Nutzer.<br />
Thoben 2002<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 229<br />
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10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Wissen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Verb<strong>in</strong>det Produkt, Prozess <strong>und</strong> Ressourcen Informationen<br />
mit Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Problemlösungen.<br />
• Anfor<strong>der</strong>ungsanalyse.<br />
• Spezifikationsorientierte Konstruktion.<br />
• Analyse von Konflikten <strong>und</strong> <strong>der</strong>en Lösung.<br />
• Än<strong>der</strong>ungsmanagement.<br />
• Konzeptkonstruktion - Anpassungskonstruktion - Detailkonstruktion.<br />
• Design-to-X (zum Beispiel: Herstellbarkeit, Testbarkeit,<br />
Demontierbarkeit, Wie<strong>der</strong>verwertbarkeit).<br />
• Systemanalyse: FMEA, Sicherheit, etc.<br />
• Arbeitsabläufe / Planung.<br />
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10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Die Schlüsseldimensionen von Wissensmanagement<br />
Wissensmanagementprozess<br />
Wissensmanagement<br />
Wissen<br />
• Inhalt<br />
• Zusammenhang<br />
• Bezüge<br />
• Mensch<br />
• Organisation<br />
• Technologie<br />
• Identifikation • Akquisition • Generierung<br />
• Speicherung • Strukturierung • Verteilung<br />
• Bewertung • Wie<strong>der</strong>verwendung • Recycl<strong>in</strong>g<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 231<br />
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10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Gründe für Wissensmanagement<br />
Qualität war die führende Größe <strong>der</strong> 80´er Jahre<br />
QUALITÄT<br />
In den 90´er Jahren war<br />
Zeit <strong>der</strong> kritische ZEIT<br />
Erfolgsfaktor.<br />
In den 70´ern waren die<br />
KOSTEN Kosten <strong>der</strong> strategische<br />
Erfolgsfaktor für den<br />
unternehmerischen Erfolg<br />
In dieser Dekade werden nur die Unternehmen erfolgreich se<strong>in</strong>, die <strong>in</strong><br />
<strong>der</strong> Lage s<strong>in</strong>d, den höchsten Wert bei ger<strong>in</strong>gsten Kosten <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
kürzesten Zeit zu liefern<br />
Quelle: Acc. to Kenichi Omahae (Former McK<strong>in</strong>sey Director <strong>in</strong> Tokyo)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 232<br />
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10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
State of the Art: Produkt Wissenserfassung<br />
EBOM VPM CATIA DIALOG SRM<br />
Das Wissen, das mit diesen Systemen bearbeitet wird, ist aufgeteilt <strong>in</strong><br />
die Informationen, die explizit <strong>in</strong> den IT-Systemen behandelt werden<br />
<strong>und</strong> <strong>in</strong> das implizite Wissen des Anwen<strong>der</strong>s: die Annahmen,<br />
Vere<strong>in</strong>fachungen, Vernachlässigungen, Interpretationen.<br />
Konsequenz: Jedes IT System trifft unterschiedliche Annahmen.<br />
Folgerichtige Behandlung ist kompliziert.<br />
Kommunikation erfor<strong>der</strong>t spezielle Schnittstellen (<strong>in</strong>terfaces).<br />
Erweiterungen <strong>und</strong> Modifikationen s<strong>in</strong>d schwer durchzuführen.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 233<br />
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<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 1 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Überblick, Motivation<br />
Zusammenfassung: Wissen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Die Herausfor<strong>der</strong>ung:<br />
• Sehr komplex, mit vielen unterschiedliche Aspekten.<br />
• Mit e<strong>in</strong>er Vielfalt an Wechselwirkungen <strong>und</strong> gegenseitigen<br />
Abhängigkeiten.<br />
• Unterschiedliches Verständnis von Inhalten bei Verwendung gleicher<br />
Begriffe.<br />
• Enge Verknüpfung von Produkt <strong>und</strong> Prozess.<br />
• Problemlösungswissen.<br />
Die Chancen :<br />
Wissen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
• ist gut strukturiert,<br />
• hat wenig Zweideutigkeiten<br />
• <strong>und</strong> e<strong>in</strong>e klare Semantik.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 234<br />
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<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 2 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Zielsetzung <strong>und</strong> Methodik<br />
Wissensmanagement heute - Beispiele<br />
• Regelkommunikation<br />
• Reviews<br />
• Technologie Kolloquien<br />
• Messen<br />
• Vorträge<br />
• Präsentationen<br />
• Forschungsklausuren<br />
• Monitor<strong>in</strong>gberichte<br />
• Technische Berichte<br />
• Organisationshandbuch<br />
• Qualitätshandbuch<br />
• Themenspeicher<br />
• <strong>in</strong>terne Publikationen<br />
• Patente<br />
• High Tech Reports<br />
• Intranet<br />
• Auditberichte<br />
• Gutachterberichte<br />
• Interaktive Demos<br />
• Laborstrategien<br />
• Patenschaften für neue MA<br />
• Bereichsentwicklungen<br />
• K<strong>und</strong>en<br />
• Sekretariats-Kommunikation<br />
• Austauschgruppe<br />
• Hospitanzen<br />
• Kaffeeküchen u.ä<br />
• <strong>und</strong> vieles mehr<br />
Es gibt<br />
e<strong>in</strong>e Unmenge an Wissen<br />
• das an unterschiedlichen Stellen dokumentiert (o<strong>der</strong> gar nicht)<br />
• ohne (e<strong>in</strong>heitliche) Systematik/Struktur <strong>und</strong> ohne Vernetzung<br />
• ohne Kontext <strong>der</strong> Informationen<br />
• erteilt auf unterschiedliche Personen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 235<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 2 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Zielsetzung <strong>und</strong> Methodik<br />
Unterschiedliche Perspektiven von Wissen<br />
Paketmodell<br />
Interaktionsmodell<br />
Sen<strong>der</strong><br />
Empfänger<br />
Sen<strong>der</strong><br />
Empfänger<br />
Wissen als Input <strong>in</strong> den Prozess.<br />
Wissen als e<strong>in</strong> Bild <strong>der</strong> Realität.<br />
Wissen entsteht <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Prozess.<br />
Wissen erzeugt Realität.<br />
führt zu<br />
Ausrichtung auf Effektivität,<br />
IT - Lösungen.<br />
Ausrichtung auf menschliche<br />
Beziehungen <strong>und</strong> Prozesse.<br />
[Ursula Schnei<strong>der</strong>: Wissensmanagement 1996, S. 19]<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 236<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 118
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 2 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Zielsetzung <strong>und</strong> Methodik<br />
Probst: Prozessmodell des Wissensmanagement<br />
Feedback<br />
Wissensziele<br />
Wissensbewertung<br />
Erkennen von<br />
Wissen<br />
Erwerben von<br />
Wissen<br />
Entwickeln<br />
von Wissen<br />
Verwenden<br />
von Wissen<br />
Bewahren von<br />
Wissen<br />
Verteilen<br />
von Wissen<br />
Strukturieren<br />
von Wissen<br />
[Probst, Romhardt 1997]<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 237<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 2 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Zielsetzung <strong>und</strong> Methodik<br />
Unternehmenspraxis - Prozesse<br />
• Wissensidentifikation:<br />
„Ich frage jemanden, <strong>der</strong> vielleicht jemanden kennt.“<br />
• Wissensakquisition:<br />
„Ich lasse es mir von e<strong>in</strong>em Kollegen erzählen, ich lese e<strong>in</strong> Buch, o<strong>der</strong> ...“<br />
• Wissensgenerierung:<br />
„Wir setzen uns zusammen <strong>und</strong> denken nach.“<br />
• Wissensspeicherung:<br />
„Wissen für alltägliche Abläufe ist schriftlich dokumentiert (QM-Handbuch<br />
etc.), aber Wissen für nicht-rout<strong>in</strong>e Situationen ist <strong>in</strong> den Köpfen.“<br />
• Wissensstrukturierung:<br />
„Ich ordne me<strong>in</strong> Wissen so, dass ich es wie<strong>der</strong>f<strong>in</strong>de (aber ke<strong>in</strong> an<strong>der</strong>er).“<br />
• Wissensverteilung:<br />
„Kollegen schicken mir ungefragt e<strong>in</strong>e Vielzahl von Informationen zu, die ich<br />
aber mangels Zeit gar nicht verarbeiten kann.“<br />
• Wissensbewertung:<br />
„Ich erkenne schon am Namen des Absen<strong>der</strong>s, ob die Nachricht wichtig ist<br />
o<strong>der</strong> nicht.“<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 238<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 119
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 2 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Zielsetzung <strong>und</strong> Methodik<br />
Prozess des Wissenserwerbs <strong>und</strong> <strong>der</strong><br />
Wissensnutzung (3-Phasenmodell)<br />
Kognitive<br />
Phase<br />
deklaratives Erlernen von Wissen auf Basis<br />
von Fakten <strong>und</strong> Erkennen von Zusammenhängen<br />
<strong>in</strong> Mustern <strong>und</strong> Regeln<br />
Assoziative<br />
Phase<br />
prozedurales Anwenden <strong>der</strong> erlernten Muster<br />
<strong>und</strong> Regeln. In dieser Phase wird das Wissen<br />
als erlernt betrachtet<br />
Automatisierte<br />
Phase<br />
<strong>in</strong>tuitive Anwendung <strong>der</strong> Muster <strong>und</strong> Regeln,<br />
zum Teil verb<strong>und</strong>en mit dem Verlust <strong>der</strong>en<br />
Beschreibbarkeit<br />
Prof. Alfred Katzenbach Quelle: Fitts/An<strong>der</strong>son<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 239<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 2 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Zielsetzung <strong>und</strong> Methodik<br />
Formen <strong>der</strong> Wissensgenerierung (Nonaka/Takeuchi)<br />
zu<br />
von<br />
implizit<br />
explizit<br />
implizit<br />
Sozialisierung<br />
z.B. geme<strong>in</strong>same<br />
Erfahrungen<br />
Ver<strong>in</strong>nerlichung<br />
z.B. Gewohnheit,<br />
Ausdruck<br />
explizit<br />
Veräußerlichung<br />
z.B. Wissenserwerb<br />
Komb<strong>in</strong>ation<br />
z.B. Berechnung<br />
Schwerpunkt von IT<br />
Diese vier Formen s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er Wissensspirale verb<strong>und</strong>en.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 240<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 120
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 3 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements -Wissensakquise<br />
Eigenschaften e<strong>in</strong>er<br />
Community of Practice<br />
• Geme<strong>in</strong>same Bereiche von Erfahrungen.<br />
• Orientierung an <strong>der</strong> strategischen Ausrichtung.<br />
• Aufgaben-, Organisations- <strong>und</strong><br />
Funktionsübergreifende Gruppen.<br />
• Erfassung von Wissen <strong>und</strong> Erfahrungen, nicht<br />
Abarbeitung von Aufgaben.<br />
• Organisiert durch Beziehungen zwischen Menschen.<br />
• Ausrichtung auf Wertsteigerung durch <strong>in</strong>tensiven<br />
Austausch <strong>und</strong> lebenslanges Lernen.<br />
• Selbstorganisierte Weiterentwicklung <strong>der</strong> Gruppen.<br />
Erfolgsfaktoren<br />
• Vertrauen<br />
• Wichtigkeit<br />
• gegenseitiger<br />
Respekt<br />
• persönliche<br />
Interessen<br />
• Kerngedanken<br />
des Leiters<br />
• offene<br />
Kommunikation<br />
“…you cannot force a plant to grow by pull<strong>in</strong>g its leaves…<br />
what you can do is create the <strong>in</strong>frastructure <strong>in</strong> which it can prosper.”<br />
- Etienne Wegner, 1999<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 241<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 3 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements -Wissensakquise<br />
Plattformübergreifende Ziele von TechClubs<br />
Herausfor<strong>der</strong>ungen<br />
• Unzureichende<br />
Kommunikation<br />
zwischen den<br />
Plattformen.<br />
• Führende Spezialisten<br />
s<strong>in</strong>d über die<br />
Plattformen verteilt.<br />
• Kommunikations-<br />
Beziehungen s<strong>in</strong>d<br />
schwierig.<br />
Ansätze<br />
• verteiltes Produkt- <strong>und</strong><br />
Prozesswissen.<br />
• geme<strong>in</strong>same Nutzung<br />
von “Best Practises”<br />
• Management <strong>der</strong><br />
Ressourcen.<br />
• Karriere-Entwicklung.<br />
• Tra<strong>in</strong><strong>in</strong>g.<br />
• Plattformübergreifende<br />
Produkt-Reviews.<br />
• Nutzung gleicher<br />
Technologien <strong>und</strong><br />
Lieferanten.<br />
• Qualität <strong>und</strong><br />
Kulanzkosten Review.<br />
Vorteile<br />
• Bereitstellung von<br />
Mechanismen für e<strong>in</strong>e<br />
Plattform<br />
übergreifende<br />
Kommunikation auf<br />
den wichtigsten<br />
Gebieten.<br />
• Bessere <strong>und</strong> sichere<br />
Managemententscheidungen.<br />
• Standardisierung für<br />
Teile <strong>und</strong> Systemlieferanten.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 242<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 121
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 3 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements -Wissensakquise<br />
Hauptaufgaben <strong>in</strong> <strong>der</strong> Wissensakquise<br />
• Kommunikation (Informell / Implizit):<br />
Schaffe die Voraussetzungen dafür, dass Menschen ihr Wissen<br />
teilen:<br />
- br<strong>in</strong>ge Menschen zusammen,<br />
- schaffe e<strong>in</strong>e Kultur des share2w<strong>in</strong> (löse die Bremsen!)<br />
- sorge für Effizienz durch klare Prozesse,<br />
ohne die Kreativität e<strong>in</strong>zuengen.<br />
• Dokumentation (Formell / Explizit)<br />
Dokumentiere Wissen <strong>und</strong> mache es zugänglich:<br />
- mache explizierbares Wissen explizit,<br />
- schaffe e<strong>in</strong>heitliche Struktur <strong>und</strong> geme<strong>in</strong>sames Verständnis,<br />
(d.h. alle Beteiligten verstehen unter den gleichen Begriffen das<br />
Gleiche)<br />
- def<strong>in</strong>iere Wissensmanagement-Prozesse<br />
- sichere die Unterstützung <strong>der</strong> Hierarchie<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 243<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 3 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements -Wissensakquise<br />
Elemente <strong>der</strong> Wissensakquise (1)<br />
Verbale Kommunikation verbessern<br />
• Regelkommunikation auf Labor- <strong>und</strong> Abteilungsebene<br />
• Labor- o<strong>der</strong> Abteilungskolloquien<br />
• „Steh-Convent“<br />
• geme<strong>in</strong>same Mittagessen<br />
• Hospitanzen<br />
• Mitarbeiter-Veranstaltungen,<br />
• digitale Diskussionsforen<br />
Wichtig:<br />
Transparenz, W<strong>in</strong>2W<strong>in</strong>-Situation, Offenheit<br />
(<strong>in</strong>kl. Umgang mit Fehlern)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 244<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 122
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 3 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements -Wissensakquise<br />
Elemente <strong>der</strong> Wissensakquise (2)<br />
Textuelle Dokumentation<br />
• geme<strong>in</strong>same Platte für e<strong>in</strong>fache Dokumente ( z.B.Protokolle)<br />
• geme<strong>in</strong>samer Kalen<strong>der</strong><br />
• regelmäßige Bereichs o<strong>der</strong> Abteilungs<strong>in</strong>formationen (z. B.<br />
Bereichszeitung)<br />
• Intranet-Auftritt<br />
Wichtig:<br />
Teilnehmer, Prozesse, Zugriffsrechte,<br />
Syntax von Dokumenten, Ablagestrukturen usw.<br />
müssen def<strong>in</strong>iert <strong>und</strong> jedem bekannt se<strong>in</strong><br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 245<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 3 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements -Wissensakquise<br />
Elemente <strong>der</strong> Wissensakquise (3)<br />
• Aufbau e<strong>in</strong>es ontologiebasierten Wissensmanagements für<br />
Ergebnisse e<strong>in</strong>es Arbeitsgebiets<br />
• Inhalte<br />
- Projekte<br />
- Publikationen<br />
- Monitor<strong>in</strong>gberichte<br />
- Literaturquellen<br />
- K<strong>und</strong>en<strong>in</strong>formationen<br />
- Personen<br />
- usw.<br />
• Aufbau e<strong>in</strong>es Wissensmodells zur Vernetzung des<br />
vorhandenen Wissens<br />
- Def<strong>in</strong>ition von Core Topics <strong>und</strong> Key Words<br />
- Erarbeitung des Wissensmodells<br />
- Verabredung e<strong>in</strong>es Glossars o<strong>der</strong> Aufbau e<strong>in</strong>er Ontologie<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 246<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 123
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 3 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements -Wissensverteilung<br />
Schritte zur Nutzung von „verteiltem Wissen”<br />
Wissen sollte breit verfügbar se<strong>in</strong>:<br />
• Unternehmenswissen<br />
• Produktwissen<br />
• Wissen über den Wettbewerb<br />
• Technologiewissen<br />
• Wissen über Rechte <strong>und</strong> Regelungen<br />
Austausch von „best practices“ zwischen<br />
vergleichbaren Abteilungen <strong>und</strong><br />
Tätigkeitsfel<strong>der</strong>n.<br />
Austausch von Wissen zwischen unterschiedlichen<br />
Abteilungen <strong>und</strong> Bereichen<br />
z.B. Konstruktion, Berechnung, Versuch<br />
Erzeugung e<strong>in</strong>es Bewusstse<strong>in</strong>s<br />
für e<strong>in</strong>e Wissensgeme<strong>in</strong>schaft<br />
mit dem Ziel <strong>der</strong> Verkürzung<br />
von Zykluszeiten.<br />
Verstärkte Möglichkeiten zur<br />
Nutzung des Wissens.<br />
Bessere, schnellere <strong>und</strong> kostengünstigere<br />
Produktentwicklung mit<br />
Entscheidungen auf e<strong>in</strong>er breiteren<br />
Wissensgr<strong>und</strong>lage.<br />
Basis für e<strong>in</strong> Wissenssystem zur Speicherung,<br />
Bereitstellung <strong>und</strong> Nutzung dieses Wissens ist e<strong>in</strong><br />
„Knowledge Warehouse“.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 247<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 3 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements -Wissensverteilung<br />
Bestandteile e<strong>in</strong>es „Knowledge Warehouse”<br />
Erweiterte Nutzung<br />
filtern, komb<strong>in</strong>ieren<br />
Erstellung<br />
<strong>und</strong><br />
Wartung<br />
Kommunikation<br />
• Email<br />
• News<br />
Nutzung<br />
navigieren, suchen,<br />
präsentieren<br />
Basis Dienste<br />
• Bereitstellung • Versionierung<br />
• Back-up • Zugriffssteuerung<br />
Die Funktionen können auf unterschiedlichste Weise programmiert werden<br />
- Intranet mit Ergänzungen<br />
- Dokumenten Management Software<br />
- Groupware-Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 248<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 124
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 3 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements -Wissensverteilung<br />
Die „Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Knowledge Management“-<br />
Prozesskette<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Knowledge<br />
zusammentragen,<br />
glie<strong>der</strong>n, explizit<br />
machen.<br />
Konsolidiertes<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Knowledge auf<br />
Hypermedia-Struktur<br />
abbilden.<br />
Vorteile:<br />
• Jede Phase liefert e<strong>in</strong>en<br />
def<strong>in</strong>ierten Nutzen.<br />
• reduziertes Implementierungsrisiko<br />
Wie<strong>der</strong>verwendbare<br />
Module def<strong>in</strong>ieren<br />
Teile des Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Knowledge ausführbar<br />
formalisieren.<br />
Wissen<br />
sammeln<br />
Wissen<br />
verteilen<br />
Wissen<br />
wie<strong>der</strong>verwenden<br />
Wissen<br />
verarbeiten<br />
Konsolidiertes<br />
Wissen<br />
Wissen im<br />
Intranet<br />
Lösungsbibliotheken<br />
Ausführbares<br />
Wissen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 249<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 5 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Bewertung von Wissensmanagement<br />
Messkriterien für „Community of Practice“<br />
Die unterschiedlichen Messkriterien können auf verschiedene<br />
Ebenen <strong>der</strong> Berichterstattung angewendet werden.<br />
Unternehmenszielkriterien<br />
Ergebniskriterien<br />
Soft fact-<br />
Kriterien<br />
Basistypen von Messkriterien<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 250<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 125
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 5 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Bewertung von Wissensmanagement<br />
Messergebnisse<br />
Output<br />
Measures<br />
Die Messergebnisse s<strong>in</strong>d e<strong>in</strong> Attraktivitätsmaß für die<br />
„Community“.<br />
Dies ermöglicht dem Koord<strong>in</strong>ator die Überwachung <strong>der</strong><br />
Beteiligung <strong>und</strong> bildet die Gr<strong>und</strong>lage für nötige<br />
Anpassungen.<br />
Beispiele für Messergebnisse:<br />
• Anzahl <strong>der</strong> „reads and writes” <strong>in</strong> den ◊ überwacht die Trends <strong>und</strong><br />
CoP Tools<br />
Verän<strong>der</strong>ungen<br />
• Zahl <strong>der</strong> Teilnehmer an CoP meet<strong>in</strong>gs ◊ bewertet die aktuelle Beteiligung<br />
• Anzahl <strong>der</strong> Kapitel im Book of Knowledge ◊ prüft künftige Ziele <strong>der</strong> CoP<br />
Vorteile <strong>der</strong> Messergebnisse:<br />
Messungen s<strong>in</strong>d leicht durchzuführen.<br />
Grenzen <strong>der</strong> s<strong>in</strong>gulären Messung:<br />
„Aktivität” bedeutet nicht unbed<strong>in</strong>gt<br />
auch Produktivität <strong>und</strong> Qualität.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 251<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 5 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Bewertung von Wissensmanagement<br />
Messungen auf Basis von Geschäftszielen<br />
Zur Erreichung allgeme<strong>in</strong>er Geschäftsziele<br />
können verschiedene Messkriterien für<br />
„Communities of Practice“<br />
e<strong>in</strong>gesetzt werden.<br />
Beispiele für Messergebnisse zum Beitrag<br />
von CoP zum Unternehmensziel „K<strong>und</strong>enzufriedenheit“:<br />
• Entwicklung:<br />
• Fertigung:<br />
• F<strong>in</strong>anzdienstleistung:<br />
Bus<strong>in</strong>ess<br />
Goal Measures<br />
K<strong>und</strong>enzufriedenheits<strong>in</strong>dex bezüglich Produkt<strong>in</strong>novationen<br />
Reduzierung <strong>der</strong> Fehlerquote<br />
schnellere Bearbeitung von F<strong>in</strong>anzierungsanträgen<br />
Vorteile <strong>der</strong> Messergebnisse:<br />
Die Effekte <strong>der</strong> „Community of<br />
Practice“ werden direkt mit den<br />
Unternehmenszielen <strong>in</strong> Bezug<br />
gesetzt.<br />
Grenzen <strong>der</strong> s<strong>in</strong>gulären Messung:<br />
Die Beiträge <strong>der</strong> CoP an <strong>der</strong><br />
Verbesserung <strong>der</strong> Unternehmensziele<br />
s<strong>in</strong>d schwer von an<strong>der</strong>n E<strong>in</strong>flüssen<br />
abzugrenzen.<br />
(Der Erfolg hat viele Väter <strong>und</strong> Mütter)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 252<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 126
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 5 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Bewertung von Wissensmanagement<br />
Messungen von „Soft facts“<br />
E<strong>in</strong>e ausgeglichene Messung <strong>in</strong>tegriert die<br />
Zufriedenheit von K<strong>und</strong>en <strong>und</strong> Mitarbeitern.<br />
In e<strong>in</strong>er CoP können beide Gruppen<br />
Mitglie<strong>der</strong> se<strong>in</strong>.<br />
Health<br />
Measures<br />
Beispiele für Messergebnisse<br />
von „Soft facts“:<br />
• Hat jedes Mitglied genügend Zeit, während<br />
<strong>der</strong> Meet<strong>in</strong>gs se<strong>in</strong>e wichtigen Fragen<br />
e<strong>in</strong>zubr<strong>in</strong>gen?<br />
• S<strong>in</strong>d die externen Teilnehmer nützlich?<br />
• Werden auch außerhalb <strong>der</strong> Meet<strong>in</strong>gs die<br />
an<strong>der</strong>en Mitglie<strong>der</strong> häufig e<strong>in</strong>bezogen?<br />
• S<strong>in</strong>d die community tools (Datenbank,<br />
Team-rooms) e<strong>in</strong>fach zu benutzen?<br />
• Wie oft werden aus <strong>der</strong> CoP neue<br />
Erkenntnisse für den E<strong>in</strong>zelnen gewonnen?<br />
Vorteile <strong>der</strong> Messergebnisse:<br />
Der Mo<strong>der</strong>ator kann erkennen, ob er<br />
die Bedürfnisse aller Teilnehmer<br />
angemessen berücksichtigt <strong>und</strong> das<br />
Team <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er optimalen<br />
Arbeitsatmosphäre hält.<br />
Grenzen <strong>der</strong> s<strong>in</strong>gulären Messung:<br />
Die „Soft fact“ Messung kann nicht<br />
ermitteln, ob die Ziele des Unternehmens<br />
adressiert <strong>und</strong> erreicht<br />
werden.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 253<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 5 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Bewertung von Wissensmanagement<br />
Erfolgsstories<br />
Erfolgsstories adressieren alle drei Messkriterien geme<strong>in</strong>sam.<br />
Oft s<strong>in</strong>d sie frei verfügbar o<strong>der</strong> werden zum<strong>in</strong>dest allen<br />
Teilnehmern von CoP´s <strong>in</strong>nerhalb e<strong>in</strong>es Unternehmens<br />
zugänglich, um e<strong>in</strong>en Erfahrungsaustausch zu betreiben.<br />
Beispiel:<br />
Unternehmeszielkriterien<br />
Ergebniskriterien<br />
Erfolgsstories<br />
Soft fact<br />
Kriterien<br />
Unternehmensziel<br />
Ergebnis<br />
Soft facts<br />
Es konnte ermittelt werden, dass das<br />
neue Material langlebiger ist <strong>und</strong><br />
weniger wiegt. Wir erwarten e<strong>in</strong>e<br />
Reduktion <strong>der</strong> Ausfälle von 12%.<br />
„Nach dem Studium des Entwicklungs-<br />
„Book of Knowledge“ <strong>und</strong> dem Kontakt<br />
mit zwei Mitglie<strong>der</strong>n <strong>der</strong> CoP konnte<br />
e<strong>in</strong>e Materialalternative für das Produkt<br />
gef<strong>und</strong>en werden.<br />
Es hat Spaß gemacht, mit den an<strong>der</strong>en<br />
Mitglie<strong>der</strong>n <strong>der</strong> Community<br />
zusammenzuarbeiten. Ich freue mich<br />
auf das nächste Treffen.“<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 254<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 127
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 5 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Bewertung von Wissensmanagement<br />
Kosten versus Nutzen<br />
Projekt Kosten<br />
Direkte Kosten<br />
• Entwicklung<br />
• Installation, Verän<strong>der</strong>ung<br />
• HW/SW<br />
Indirekte Kosten<br />
• Datenzugriffe<br />
• Daten<strong>in</strong>tegration<br />
• Netzwerk<br />
• Wartung<br />
• Tra<strong>in</strong><strong>in</strong>g<br />
• Support<br />
Projekt Nutzen<br />
messbar<br />
direkt<br />
<strong>in</strong>direkt<br />
nicht messbar<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 255<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
10. 5 Gr<strong>und</strong>lagen des Wissensmanagements - Bewertung von Wissensmanagement<br />
Bewertung von Intellektuellem Kapital<br />
Balanced Score Card<br />
(Kaplan /Norton)<br />
Lernen <strong>und</strong><br />
Wachstum<br />
„Wie erhalten wir<br />
unsere Fähigkeit<br />
zur Verän<strong>der</strong>ung<br />
<strong>und</strong> Verbesserung<br />
um die Vision<br />
zu erreichen?”<br />
Strategische Ziele<br />
Messkriterien<br />
Operative Ziele<br />
Maßnahmen<br />
K<strong>und</strong>en<br />
„Wie müssen wir<br />
uns dem K<strong>und</strong>en<br />
gegenüber<br />
darstellen um<br />
unsere Vision zu<br />
erreichen?“<br />
Strategische Ziele<br />
Messkriterien<br />
Operative Ziele<br />
Maßnahmen<br />
Vision<br />
<strong>und</strong><br />
Strategie<br />
Interne Geschäfts-<br />
Prozesse<br />
„Welche Prozesse<br />
müssen wir verbessern,<br />
um die<br />
K<strong>und</strong>en <strong>und</strong><br />
Aktionäre zufriedenzustellen?“<br />
Strategische Ziele<br />
Messkriterien<br />
Operative Ziele<br />
Maßnahmen<br />
F<strong>in</strong>anzen<br />
Strategische Ziele<br />
Messkriterien<br />
Operative Ziele<br />
Maßnahmen<br />
„Wie sollen wir<br />
uns unseren<br />
Aktionären<br />
präsentieren<br />
um erfolgreich<br />
Prof. Alfred Katzenbach zu se<strong>in</strong>?”<br />
W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 256<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 128
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. Wissensverarbeitende Systeme<br />
11.1 Regelbasierte Systeme<br />
11.2 Fallbasierte Systeme<br />
11.3 Evolutionäre Algorithmen<br />
11.4 Agentenbasierte Systeme<br />
11.5 Modellbasierte Systeme<br />
11.6 Ontologiebasierte Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 1 Wissensverarbeitende Systeme -Regelbasierte<br />
Systeme<br />
Regelbasierte Systeme<br />
Idee<br />
Verknüpfung von Wissenselementen <strong>in</strong> Form von Regeln<br />
Wissensdarstellung<br />
Inferenz<br />
• Regeln: WENN A DANN B<br />
• zusätzlich Komb<strong>in</strong>ationen möglich<br />
WENN (A UND B) DANN C<br />
WENN A DANN (B ODER C)<br />
• Ähnlichkeit mit e<strong>in</strong>facher Logik,<br />
• auch Verknüpfung mit Unschärfemassen<br />
(z.B. fuzzy o<strong>der</strong> probabilistische Gewichtung von Fakten<br />
<strong>und</strong> Regeln)<br />
Musterorientiert / Erkennen von Zyklen<br />
• Vorwärtsverkettung<br />
• Rückwärtsverkettung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 258<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 129
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 1 Wissensverarbeitende Systeme -Regelbasierte Systeme<br />
Wie viele Arten von Wissen können <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er Regel<br />
stehen?<br />
Steuerungswissen<br />
Klassifizierungswissen (Taxonomie)<br />
IF part x is placed<br />
and next-part is-of-type P12<br />
THEN connect part 27 to previous-part<br />
and set length = diameter / 3<br />
Strukturwissen<br />
Parameter Abhängigkeiten<br />
Regeln mischen verschiedene Arten von Wissen<br />
=> Der Aufwand zur Pflege <strong>der</strong> Wissensbasis ist groß<br />
=> Wie<strong>der</strong>verwendung von Wissen <strong>in</strong> an<strong>der</strong>en Basen ist nicht möglich<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 259<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 1 Wissensverarbeitende Systeme -Regelbasierte Systeme<br />
Regelbasierte Systeme: Zusammenfassung<br />
Stärken<br />
Schwächen<br />
• relativ leichte, <strong>in</strong>tuitive Erstellung von heuristischem<br />
Wissen<br />
• explizites („tiefes“) Verständnis <strong>der</strong><br />
Anwendungsdomäne ist nicht erfor<strong>der</strong>lich<br />
• bei größerer Regelmenge schwer überschaubar<br />
• kaum strukturierbar / modularisierbar<br />
• Konsistenz <strong>der</strong> Regeln nicht garantierbar<br />
• Tendenz zum „Spaghetti“-Code<br />
• unterschiedliche Arten von Wissen s<strong>in</strong>d im Regelwerk<br />
vermischt<br />
Anwendungsfel<strong>der</strong><br />
• kle<strong>in</strong>e, e<strong>in</strong>fache Systeme zur Synthese <strong>und</strong> Analyse<br />
• frühe Konfigurationssysteme (XCON)<br />
• e<strong>in</strong>geb<strong>und</strong>en auch <strong>in</strong> an<strong>der</strong>e Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g-Tools (CATIA)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 260<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 130
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. Wissensverarbeitende Systeme<br />
11.1 Regelbasierte Systeme<br />
11.2 Fallbasierte Systeme<br />
11.3 Evolutionäre Algorithmen<br />
11.4 Agentenbasierte Systeme<br />
11.5 Modellbasierte Systeme<br />
11.6 Ontologiebasierte Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 2 Wissensverarbeitende Systeme - Fallbasierte Systeme<br />
Fallbasierte Systeme<br />
Idee<br />
Wissensdarstellung<br />
Inferenz<br />
Generiere für e<strong>in</strong> gegebenes Problem e<strong>in</strong>e Lösung aus<br />
bereits gelösten „ähnlichen“ Problemen<br />
Fallbasis:<br />
bereits gelöste Fälle mit ihren Lösungen<br />
Vergleich des Problems mit denen <strong>in</strong> <strong>der</strong> Fallbasis.<br />
Festlegung des „ähnlichsten“ Problems; Zyklus<br />
• RETRIEVE: was ist <strong>der</strong> beste vergleichbare Fall bzw.<br />
Fälle<br />
• REUSE: welches Problemlösungswissen war <strong>in</strong> dem<br />
Fall anzuwenden<br />
• REVISE: welche Lösung wurde vorgeschlagen <strong>und</strong><br />
umgesetzt<br />
• RETAIN: Abspeichern des neuen Falls <strong>und</strong> <strong>der</strong><br />
Lösung <strong>in</strong> <strong>der</strong> Fallbasis<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 262<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 131
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 2 Wissensverarbeitende Systeme - Fallbasierte Systeme<br />
Gr<strong>und</strong>idee vom “Fallbasierten Schließen”<br />
Case-based Reason<strong>in</strong>g (CBR)<br />
• Gemachte Erfahrung wird als Fall gespeichert.<br />
• Um e<strong>in</strong> neues Problem zu lösen, wird:<br />
- e<strong>in</strong> ähnlicher Fall verwendet,<br />
- die gemachte Erfahrung wie<strong>der</strong>verwendet, ggf. modifiziert,<br />
- die neue Erfahrung als Problemlösungspaar <strong>in</strong> <strong>der</strong><br />
Fallbasis gespeichert.<br />
Neues Problem<br />
Ähnlichkeit<br />
bekanntes<br />
Problem<br />
Neue Lösung<br />
Adaption<br />
Lösung<br />
Fallbasis<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 263<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 2 Wissensverarbeitende Systeme - Fallbasierte Systeme<br />
Fallbasierte Systeme: Zusammenfassung<br />
Stärken<br />
• explizite Modellierung nicht notwendig<br />
• mit jedem neu gelösten Problem wächst die<br />
Fallwissensbasis <strong>und</strong> damit die Verlässlichkeit des<br />
Systems<br />
Schwächen<br />
• bl<strong>in</strong>des Verfahren<br />
• bei kle<strong>in</strong>er Fallwissensbasis wenig verlässlich<br />
• Wahl des Maßes für „Ähnlichkeit“ ist häufig schwierig<br />
Anwendungsfel<strong>der</strong><br />
• schlecht modellierbare Bereiche mit Fülle von<br />
Beispielen<br />
• Beispiele:<br />
• User Help Desk<br />
• mediz<strong>in</strong>ische Diagnose<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 264<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 132
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. Wissensverarbeitende Systeme<br />
11.1 Regelbasierte Systeme<br />
11.2 Fallbasierte Systeme<br />
11.3 Evolutionäre Algorithmen<br />
11.4 Agentenbasierte Systeme<br />
11.5 Modellbasierte Systeme<br />
11.6 Ontologiebasierte Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
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<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 3 Wissensverarbeitende Systeme - Evolutionäre Algorithmen<br />
Evolutionäre Algorithmen<br />
Idee<br />
Nutze Pr<strong>in</strong>zipien <strong>der</strong> Biologie / Evolution<br />
Wissensdarstellung<br />
• nicht explizit<br />
• <strong>in</strong> Form von Informationssträngen <strong>in</strong> Analogie zu<br />
Gensträngen<br />
Inferenz<br />
Modifikation e<strong>in</strong>er Anfangslösung durch Variation <strong>und</strong><br />
Selektion im H<strong>in</strong>blick auf Fitness<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 266<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 133
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 3 Wissensverarbeitende Systeme - Evolutionäre Algorithmen<br />
Die zwei Pr<strong>in</strong>zipien <strong>der</strong> Evolution<br />
Selektion<br />
Individuen, die besser an ihre Umgebungsbed<strong>in</strong>gungen<br />
angepasst s<strong>in</strong>d, haben bessere Fortpflanzungschancen.<br />
„Survival of the fittest“<br />
Variation (durch Fortpflanzung)<br />
Generierung von verän<strong>der</strong>ten Nachkommen,<br />
d.h. Generierung neuer Vielfalt.<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 267<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 3 Wissensverarbeitende Systeme - Evolutionäre Algorithmen<br />
Evolutionäre Algorithmen: Zusammenfassung<br />
Stärken<br />
Schwächen<br />
Anwendungsfel<strong>der</strong><br />
• „verteilte“ Wissensrepräsentation<br />
• hohe Stabilität/Fehlertoleranz<br />
• geeignet für unterschiedlichste Optimierungsaufgaben<br />
(kont<strong>in</strong>uierlich, diskret, hybrid)<br />
• nahezu freie Wahl <strong>der</strong> Gütefunktion<br />
• bl<strong>in</strong>de Verfahren<br />
• noch nicht ausreichend theoretisch f<strong>und</strong>iert<br />
• explizites Wissen nur bed<strong>in</strong>gt darstellbar<br />
• Effizienz hängt stark ab von <strong>der</strong> Nutzung expliziten<br />
Wissens über die Domäne<br />
• Planung <strong>und</strong> Optimierung<br />
• Reglersynthese<br />
• Design<br />
• Klassifikation von Daten<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 268<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 134
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. Wissensverarbeitende Systeme<br />
11.1 Regelbasierte Systeme<br />
11.2 Fallbasierte Systeme<br />
11.3 Evolutionäre Algorithmen<br />
11.4 Agentenbasierte Systeme<br />
11.5 Modellbasierte Systeme<br />
11.6 Ontologiebasierte Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
Telefon +49 (0)160 86 22 543 - Telefax +49 (0)7054 920 31 23<br />
email: alfred.katzenbach@iktd.uni-stuttgart.de<br />
www.katzenbach-web.de<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 4 Wissensverarbeitende Systeme - Agentenbasierte Systeme<br />
Agentenbasierte Systeme<br />
Idee<br />
Lösungserarbeitung durch verteilte, <strong>in</strong>telligente, autonome<br />
E<strong>in</strong>heiten mit Selbstorganisation<br />
Wissensdarstellung<br />
• Kapselung von Strukturen <strong>und</strong>/o<strong>der</strong> Funktionen <strong>in</strong><br />
abgeschlossenen E<strong>in</strong>heiten („Agenten“)<br />
• Granularität: E<strong>in</strong> Agent ist e<strong>in</strong> zielgerichteter<br />
Entscheidungsf<strong>in</strong><strong>der</strong>, <strong>der</strong> sich situationsabhängig auch<br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Koord<strong>in</strong>ierung mit an<strong>der</strong>en Agenten verhält<br />
• letztlich Erweiterung objekt-orientierter Modellierung<br />
Inferenz<br />
Kooperation <strong>der</strong> Agenten entwe<strong>der</strong> durch direkte<br />
Kommunikation o<strong>der</strong> über Signale <strong>in</strong> <strong>der</strong> Umgebung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 270<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 135
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 4 Wissensverarbeitende Systeme - Agentenbasierte Systeme<br />
Warum Agenten ?<br />
... weil sie<br />
Vorteile bieten<br />
Agenten s<strong>in</strong>d das Mittel ...<br />
... für Planung, Bau <strong>und</strong> Betrieb<br />
komplexer, verteilter, dynamischer, vernetzter offener Systeme<br />
Agenten arbeiten nach dem Motto ...<br />
... „so dezentral wie möglich, so zentral wie nötig“<br />
Die Agenten-Philosophie steigert<br />
... e<strong>in</strong>e natürliche, modulare Entwicklung sowie<br />
e<strong>in</strong>fache Wartung <strong>und</strong> Erweiterbarkeit<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 271<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 4 Wissensverarbeitende Systeme - Agentenbasierte Systeme<br />
Agenten orientierte Modellierung von Prozessen<br />
Vorgehensweise:<br />
Zerlegen von Prozessen <strong>in</strong> modulare Prozessschritte;<br />
Unterscheidung von Ausführungsvarianten<br />
Spezifikation des Kontextes, <strong>in</strong> dem <strong>der</strong> Prozessschritt<br />
anwendbar ist<br />
Spezifikation des Unterziels, das mit dem Prozessschritt<br />
erreicht werden kann<br />
Weitere Aspekte:<br />
Def<strong>in</strong>ition e<strong>in</strong>er Zielhierarchie<br />
Def<strong>in</strong>ition von Notfall-Strategien<br />
Def<strong>in</strong>ition von Rollen (<strong>der</strong> Akteure)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 272<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 136
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 4 Wissensverarbeitende Systeme - Agentenbasierte Systeme<br />
Zielkontextorientierte Auswahl von Prozessschritten<br />
Agenten wählen Pläne (d.h. die nächsten Schritte) <strong>in</strong> Abhängigkeit<br />
ihrer Ziele <strong>und</strong> des Kontextes aus.<br />
Aktuelle<br />
Ziele<br />
Ziel: Wähle nächste Masch<strong>in</strong>e<br />
Ziel:<br />
Ziel:<br />
Kontext:<br />
Wähle<br />
Wähle<br />
Letzte<br />
nächste<br />
nächste<br />
Bearbeitung<br />
Masch<strong>in</strong>e<br />
Masch<strong>in</strong>e<br />
beendet<br />
Kontext:<br />
Kontext:<br />
Letzte<br />
Letzte Bearbeitung beendet<br />
Bearbeitung<br />
Bearbeitung<br />
noch<br />
beendet<br />
nicht<br />
Bearbeitung<br />
Bearbeitung noch nicht<br />
komplett<br />
noch nicht<br />
komplett<br />
komplett<br />
Aktueller<br />
Kontext<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 273<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 4 Wissensverarbeitende Systeme - Agentenbasierte Systeme<br />
Agentenbasierte Systeme: Zusammenfassung<br />
Stärken<br />
• abstraktere Modellierung <strong>und</strong> Realisierung als z.B. mit<br />
Objekten; dadurch Reduktion <strong>der</strong> Entwurfskomplexität<br />
• verfolgt das Pr<strong>in</strong>zip „so dezentral wie irgend möglich<br />
<strong>und</strong> so zentral wie gerade noch notwendig“; dadurch<br />
erhöhte Flexibilität <strong>und</strong> Robustheit<br />
Schwächen<br />
• noch nicht ganz aus den K<strong>in</strong><strong>der</strong>schuhen heraus<br />
• wenig Tool-Unterstützung<br />
Anwendungsfel<strong>der</strong><br />
• Modellierung, Planung <strong>und</strong> Steuerung dynamisch<br />
vernetzter Systeme mit autonomen Knoten<br />
• z.B. Fabrik- <strong>und</strong> Zuliefernetze<br />
• z.B. Concurrent Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 274<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 137
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. Wissensverarbeitende Systeme<br />
11.1 Regelbasierte Systeme<br />
11.2 Fallbasierte Systeme<br />
11.3 Evolutionäre Algorithmen<br />
11.4 Agentenbasierte Systeme<br />
11.5 Modellbasierte Systeme<br />
11.6 Ontologiebasierte Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
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<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 5 Wissensverarbeitende Systeme - Modellbasierte Systeme<br />
Modellbasierte Systeme<br />
Idee<br />
Wissensdarstellung<br />
Nutze wie<strong>der</strong>verwendbare explizite Modelle e<strong>in</strong>er<br />
Anwendungsdomäne<br />
• Modellbibliothek, <strong>in</strong> <strong>der</strong> für jeden Modelltyp das<br />
funktionale Verhalten (Normal- <strong>und</strong> Fehlerverhalten)<br />
festgelegt ist<br />
• Instanzierung <strong>der</strong> Modelltypen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er die<br />
Modellbauste<strong>in</strong>e verb<strong>in</strong>denden strukturellen <strong>und</strong><br />
kausalen Darstellung<br />
Inferenz<br />
Gleichungs- bzw. Constra<strong>in</strong>t-Verarbeitung<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 276<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 138
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 5 Wissensverarbeitende Systeme - Modellbasierte Systeme<br />
Gr<strong>und</strong>lagen Constra<strong>in</strong>t-Technologie:<br />
Paradigmenvergleich<br />
Klassische Programmierung vs. Constra<strong>in</strong>t-basierte Programmierung<br />
Klassische Programmierung<br />
Variablen mit Werten<br />
belegen (assignment)<br />
Constra<strong>in</strong>t-basierte Programmierung<br />
Constra<strong>in</strong>ts def<strong>in</strong>ieren<br />
(absetzen)<br />
Funktion<br />
berechnen<br />
Funktion<br />
berechnen<br />
Bed<strong>in</strong>gungen<br />
(Constra<strong>in</strong>ts)<br />
e<strong>in</strong>gehalten<br />
Dämon: Fehlerbehandlung<br />
Werte für Variablen suchen<br />
(label<strong>in</strong>g)<br />
Dämon: Propagation<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 277<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 5 Wissensverarbeitende Systeme - Modellbasierte Systeme<br />
Beispiel: Constra<strong>in</strong>tberechnung<br />
X + 2 < Y,<br />
X + Y > 15,<br />
X =< 10, Y =< 10,<br />
X, Y ∈N<br />
Klassische Programmierung: Im worst case, Generierung <strong>und</strong> Test von 121 Wertepaaren.<br />
Constra<strong>in</strong>t-Programmierung:<br />
Nach Absetzen <strong>der</strong> Constra<strong>in</strong>ts verbleiben lediglich 4 Wertepaare.<br />
X = (6..7)<br />
Y = _(9..10)<br />
Intervallgrenzenpropagation<br />
X + 2 < Y<br />
X:: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 Y:: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10<br />
X + Y > 15<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 278<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 139
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 5 Wissensverarbeitende Systeme - Modellbasierte Systeme<br />
Vision<br />
Wissensbasiertes<br />
Design-To-X<br />
R<br />
S<br />
• Modularität<br />
D<br />
• Wie<strong>der</strong>verwendbarkeit<br />
• Life Cycle Cost Reduktion<br />
durch <strong>in</strong>telligente CAD-<br />
Dokumentation<br />
Modellbasierte<br />
X-Analysis<br />
• Zuverlässigkeit<br />
• Verfügbarkeit<br />
M DS<br />
• Wartbarkeit<br />
• Sicherheit<br />
• Diagnosegenerierung<br />
Digitales<br />
Produkt<br />
Der modellbasierte Ansatz erlaubt<br />
die Verknüpfung <strong>der</strong> funktionalen<br />
Entwicklung mit <strong>der</strong> Systemanalyse<br />
Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Wissensmanagement<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 /<br />
Sommersemester 2010<br />
279<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 5 Wissensverarbeitende Systeme - Modellbasierte Systeme<br />
Modellbasierte Systeme: Zusammenfassung<br />
Stärken<br />
• Wissensmodellierung ist explizit<br />
(z.B. <strong>in</strong> Form physikalischer Gesetzmäßigkeiten)<br />
• Modellierung ist strukturiert<br />
• Produktstruktur <strong>und</strong> Modelle <strong>der</strong> Bauste<strong>in</strong>e s<strong>in</strong>d<br />
getrennt<br />
• Wissenserwerb geschieht e<strong>in</strong>malig bei <strong>der</strong> Erstellung<br />
e<strong>in</strong>es Modellbauste<strong>in</strong>s<br />
Schwächen<br />
• Anwendungsdomäne muss explizit modellierbar se<strong>in</strong><br />
• Aufwand zur Erstellung <strong>der</strong> Modellbibliothek<br />
Modellbibliothek<br />
Anwendungsfel<strong>der</strong><br />
• funktionales Design <strong>und</strong> Analyse<br />
• technische Domänen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 280<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 140
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. Wissensverarbeitende Systeme<br />
11.1 Regelbasierte Systeme<br />
11.2 Fallbasierte Systeme<br />
11.3 Evolutionäre Algorithmen<br />
11.4 Agentenbasierte Systeme<br />
11.5 Modellbasierte Systeme<br />
11.6 Ontologiebasierte Systeme<br />
Prof. Alfred Katzenbach<br />
Am Gänsberg 1 - 72218 Wildberg<br />
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<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 6 Wissensverarbeitende Systeme - Ontologiebasierte Systeme<br />
Def<strong>in</strong>ition: Ontologie<br />
Basisdef<strong>in</strong>ition Ontologie (Platon):<br />
Lehre von <strong>der</strong> Bedeutung <strong>der</strong> Worte<br />
• Ontologien s<strong>in</strong>d:<br />
- e<strong>in</strong>e formale Beschreibung von (Wissens-)Objekten<br />
- mit ihren Relationen zue<strong>in</strong>an<strong>der</strong><br />
- für e<strong>in</strong> def<strong>in</strong>iertes Themenfeld<br />
- die von allen Beteiligten<br />
geme<strong>in</strong>sam verwendet werden<br />
Nockenwelle<br />
Zusammenbau Zyl<strong>in</strong><strong>der</strong>kopf<br />
ist Teil von<br />
ist hergestellt aus<br />
ist Teil von<br />
Nocken<br />
ist Teil von<br />
Ventil<br />
Stahl<br />
wird geliefert von<br />
Ventilsitz<br />
ist Teil von<br />
Werk x<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 282<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 141
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 6 Wissensverarbeitende Systeme - Ontologiebasierte Systeme<br />
Warum Ontologien?<br />
Effekt:<br />
Der Computer wird <strong>in</strong> die Lage versetzt Wissen zu repräsentieren,<br />
zu prüfen, zu verteilen <strong>und</strong> zu nutzen.<br />
Das Konzept <strong>der</strong> Ontologie <strong>in</strong>tegriert Wissen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er formalen,<br />
für den Computer verständlichen Weise:<br />
• Teilebäume,<br />
• Objekthierarchien,<br />
• Semantische Netze<br />
• Datenschemata<br />
Nutzung von Ontologien:<br />
• Bereitstellung e<strong>in</strong>er Plattform für die breite, modulare,<br />
wie<strong>der</strong>verwendbare Wissensbasis für e<strong>in</strong> semantisches Datenmodell<br />
• speziell für <strong>in</strong>ternetbasierte Anwendungen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 283<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 6 Wissensverarbeitende Systeme - Ontologiebasierte Systeme<br />
Ontologiebasierte Wissensrepräsentation<br />
Aerodynamische<br />
Effekte<br />
Gesetzliche<br />
Regelungen<br />
Haftpflichtversicherung<br />
Generelles Wissen<br />
Gewicht<br />
Nutzlast<br />
Produkt<br />
Größe<br />
Attribute<br />
Flugzeug<br />
Relation wie<br />
ist Teil von<br />
Bauteil<br />
Gewicht<br />
“ist e<strong>in</strong>”-Hierarchie<br />
Flügel Rumpf Leitwerk<br />
A300<br />
A310<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 284<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 142
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 6 Wissensverarbeitende Systeme - Ontologiebasierte Systeme<br />
Ontologie Modellierungsmethode<br />
Metamodell (Doma<strong>in</strong>enwissen)<br />
• sichert Konsistenz <strong>und</strong><br />
Wie<strong>der</strong>verwendbarkeit<br />
• def<strong>in</strong>iert die Semantik,<br />
• führt den Anwen<strong>der</strong><br />
Klassenmodell (Contentwissen)<br />
• spezialisierte<br />
Beschreibung des<br />
Konzepts<br />
• angepasst an e<strong>in</strong><br />
bestimmtes Feld<br />
Teil<br />
ist e<strong>in</strong><br />
Querru<strong>der</strong><br />
Ist hergestellt aus<br />
Werkstoff<br />
ist e<strong>in</strong><br />
Alum<strong>in</strong>um<br />
Instanz (Beispielwissen)<br />
• konkrete Ausprägung<br />
des Konzepts<br />
A319<br />
l<strong>in</strong>kes<br />
Querru<strong>der</strong><br />
XYZ<br />
Alum<strong>in</strong>ium<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 285<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 6 Wissensverarbeitende Systeme - Ontologiebasierte Systeme<br />
Ontologiebasiertes Wissensmanagement<br />
Steigerung <strong>der</strong> Leistungsfähigkeit von Wissensmanagement<br />
Stand <strong>der</strong> Technik<br />
Textbasierte Suche<br />
Navigation durch Anwen<strong>der</strong><br />
Erzeugen von Referenzen<br />
durch den Anwen<strong>der</strong><br />
Von Hand erstellte<br />
textuelle Glossare<br />
Red<strong>und</strong>ante Informationen<br />
Programmierte Abfragen<br />
Manuelle Konsistenztests<br />
Mögliche Verbesserungen<br />
Intelligente Suche<br />
Automatisch generierte<br />
verschiedene Sichten<br />
Automatisch generierte<br />
Referenzen<br />
allgeme<strong>in</strong>gültiges Verständnis<br />
von Strukturen<br />
„Vererbung“ von Informationen<br />
<strong>und</strong> Zusammenhängen.<br />
Benutzerabhängige<br />
Filter <strong>und</strong> Abfragen<br />
Konsistenz wird automatisch<br />
sichergestellt<br />
Der ontologiebasierte<br />
Ansatz adressiert alle<br />
möglichen<br />
Verbesserungen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 286<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 143
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. 6 Wissensverarbeitende Systeme - Ontologiebasierte Systeme<br />
Zusammenfassung<br />
Klassisches „Book of Knowledge”<br />
• begrenzte Anzahl von „Büchern” <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er Bibliothek<br />
(gespeicherte Informationen beantworten vordef<strong>in</strong>ierte<br />
Fragen)<br />
Ontologiebasiertes „Book of Knowledge”<br />
• unbegrenzte Anzahl von aufgabenspezifischen „Heften”<br />
(gespeicherte Informationsteile werden auf <strong>in</strong>telligente<br />
Weise abhängig von dem aktuellen Problem komb<strong>in</strong>iert)<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 287<br />
Sommersemester 2010<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
11. Wissensverarbeitende Systeme - Zusammenfassen<strong>der</strong> Vergleich<br />
Wissensbasierte Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g-Systeme reduzieren<br />
Entwicklungszeiten<br />
Herausfor<strong>der</strong>ungen:<br />
• Wissensakquise<br />
• Wartung <strong>der</strong> Wissensbasis<br />
• Interaktive Anwendungen<br />
Erste Generation: Regelbasierte Systeme<br />
(Stand <strong>der</strong> Technik)<br />
• Vermischung unterschiedlicher Wissensarten<br />
erhöhen den Wartungsaufwand<br />
• starre <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
Systeme<br />
verfügbar<br />
• Kurzfristige Erfolge<br />
möglich<br />
• Systemansatz wird sich<br />
nicht durchsetzen<br />
Zweite Generation: Modellbasierte Systeme<br />
• Durch Trennung von Domänenwissen <strong>und</strong><br />
Steuerung reduzierter Wartungsaufwand<br />
• Constra<strong>in</strong>t-Technik macht Applikationen <strong>in</strong>teraktiver<br />
Systeme <strong>in</strong><br />
Entwicklung<br />
Mittelfristiger<br />
Systeme<strong>in</strong>satz<br />
Dritte Generation: Ontologiebasierte Systeme<br />
• Ontologien unterstützen generische Modelle<br />
• logischer nächster Entwicklungsschritt<br />
• stärkere Aufteilung <strong>der</strong> Wissensebenen<br />
Systeme <strong>in</strong><br />
Forschung<br />
• Mittelfristig e<strong>in</strong>fache<br />
Systeme<br />
• Langfristig auch<br />
kommerzielle Lösungen<br />
Prof. Alfred Katzenbach W<strong>in</strong>tersemester 2009 / 288<br />
Sommersemester 2010<br />
Prof. Alfred Katzenbach 144
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
Universität Stuttgart<br />
<strong>Informationstechnik</strong> <strong>und</strong> <strong>Wissensverarbeitung</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>der</strong> Produktentwicklung<br />
12. Exkursion<br />
Besuch e<strong>in</strong>es Industrieunternehmens im Kontext<br />
Produktentwicklungs-IT<br />
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