Grundlagen der industriellen Informationstechnik 1. Vorlesung ...
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Die multidisziplinäre Disziplin <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>4Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
<strong>Grundlagen</strong> für die Nutzung <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>PhysikElektrotechnikMaschinenbauVirtuelle Produktentstehung(CAD, CAM, CAE, CAID, CAP,PDM, DLM, VR, AR, …)MathematikInformatikBauingenieurwesenundArchitekturWirtschaftsingenieurwesenWirtschaft undPolitikZahlenNumerikNaturgesetzeAlgorithmenDatenbankenSprachen DatentechnikRechnerNetztechnikProduk-tionModellbildungRechengesetzeKonstruktionRegelung Berech-nungAutomatisierungFertigungsvorbereitungMechanik MechanikDynamik StatikLogistik Betriebs-Gesetze(Volks-)KostenwirtschaftStandardsSteigen<strong>der</strong> Anteil5Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Überblick <strong>der</strong> Lehrveranstaltungen des FachgebietesIndustrielle <strong>Informationstechnik</strong>Einführung in die <strong>Informationstechnik</strong> für Ingenieure<strong>Grundlagen</strong> und Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen<strong>Informationstechnik</strong>Technologien <strong>der</strong> Virtuellen ProduktentstehungEntwicklung und Management digitalerProduktentstehungsprozesseInformationstechnische Prozesse für den digitalenFabrikbetriebVirtuelles Entwickeln in <strong>der</strong> <strong>industriellen</strong> Praxis(Virtual Engineering in Industry)7Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark8Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>• Studium des Maschinenbaus an <strong>der</strong> Ruhr-UniversitätitätBochum• Integriertes einjähriges Studium an <strong>der</strong> Texas A&MUniversity, USA, im Bereich Mechanical Engineering• Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl fürKonstruktionstechnik/ CAD an <strong>der</strong> Technischen Fakultät <strong>der</strong>Universität des Saarlandes• System-Ingenieur Karoserieentwicklung <strong>der</strong> Ford Werke inKöln• (Senior) Technischer Spezialist CAD, Produktmodellierungund Product Information Management in Ford Europa• Technischer Leiter / Europäischer Manager "VirtuelleProduktentstehung & Methoden in <strong>der</strong> Ford MotorCompany• Leiter des Fachgebiets Industrielle <strong>Informationstechnik</strong> an<strong>der</strong> Technischen Universität (TU) Berlin undGeschäftsfeldleiter Virtuelle Produktentstehung des Institutsfür Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) <strong>der</strong>Fraunhofer-Gesellschaft
Lernziel und Inhalte dieser Lehrveranstaltung• Lernziel• Studierende sollen lernen, die Potenziale und Technikeninformationstechnischer Lösungen im <strong>industriellen</strong> Umfeld einzuschätzenund zielorientiert i t benutzen zu können.• Inhalte• Überblick über anwendungsspezifische Einsatzmöglichkeitengrundlegen<strong>der</strong> Techniken <strong>der</strong> Datenverarbeitung zur Lösungingenieurwissenschaftlicher Problemstellungen• Vermitteln von theoretischen und praxisnahen Kenntnissen zurunternehmensweiten Integration von Prozessen entlang <strong>der</strong>Wertschöpfungskette9Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Glie<strong>der</strong>ungVorwort► Einführung in die Industrielle <strong>Informationstechnik</strong>OrganisatorischesAnkündigungenSchlussbemerkung10Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Themenüberblick: <strong>Vorlesung</strong>en<strong>1.</strong> Einführungsveranstaltung2. Datenbanken3. Product Data/Life-Cycle Management (PDM/PLM)4. Produktstruktur5. Stückliste, Kosten- und Gewinnmanagement6. Enterprise Resource Planning (ERP)7. Enterprise Application Integration (EAI)8. Entwicklungsmethodik9. Netzwerke10. Kommunikationstechnikt 1<strong>1.</strong> Wissensmanagement12. Projektmanagement13. Simultaneous & Concurrent Engineering11Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Die Produktentwicklung• … bezeichnet den Vorgang, deneine Idee bis zu einem fertigenProdukt durchläuft• … umfasst alle Tätigkeiten diedas Produkt und sein Umfeld ausProduktion, Distribution, Nutzungund Entsorgung/ Rückführungbetreffen (z.B. Fertigungsplanung,Montage, Wie<strong>der</strong>aufarbeitung)• … stellt die Phase destechnischen Produktlebenszyklusdar, an <strong>der</strong>en Ende einevollständige Produktdefinitionbestehend aus Produktstruktur,Stückliste, Dokumentation undKonfiguration vorliegtQuelle: Prof. Lindemann, TU München12Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Technischer ProduktlebenszyklusForschung/MarketingPlanungKonstruktionErprobungArbeitsvorbereitungHerstellungDistribution/GebrauchAbwicklungKonstruktionProduktentwicklungProduktentstehungProduktionProduktmarktProduktentsorgung13Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Sichtweisen des Produktlebenszyklus• Produktlebenszyklus ist ein theoretisches, abstrahierendes Modell zurzeitlichen Einteilung von Lebensphasen von Produkten• Ziel <strong>der</strong> Modelldarstellung ist ein besseres Verständnis über den Nutzen einesProduktes über die einzelnen Lebensphasen, um daraus Entscheidungenhinsichtlich <strong>der</strong> Produktentwicklung treffen zu können• Es gibt drei Hauptbetrachtungen des Produktlebenszyklus:<strong>1.</strong> Betriebswirtschaftliche Betrachtung: Produktentstehungsphase,Einführungsphase, Wachstumsphase, Reifephase, Sättigungsphase,Degenerationsphase2. Ökologische Betrachtung: Produktplanung, Entwicklung, Konstruktion,Arbeitsvorbereitung (Informationsfluss), Werkstoffherstellung, Produktion,Nutzung, Recycling/Entsorgung (Materialfluss)3. Informationstechnische Betrachtung: Produktplanung, Entwicklung,Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Produktherstellung, Produktvertrieb,Produktnutzung, Produktrecycling und -entsorgung14Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Betriebswirtschaftliche Betrachtung des Produktlebenszyklus (1/2)ENTSTEHUNGEINFÜHRUNGWACHSTUMREIFESÄTTIGUNGDEGENERATIONWird das Produkt durch ein neues Produkt ersetzt ist<strong>der</strong> Kreislauf (Zyklus) ist geschlossen.EntwickluungKonstrukttionUmsatz bzw.InvestitionenGewinn bzw.VerlustUnternehmenserfolgProduktionns-planungMarkteinführungZeitQuelle: nach ILTIS GmbHwww.4managers.deQuelle: Porter, M. E. / Back-Hock, A.15Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Betriebswirtschaftliche Betrachtung des Produktlebenszyklus (2/2)• Produktlebenszyklus als analytische Methode zur Planung und Kontrolle vonProdukten und ihrem Umfeld• Analyse von Produkt, Markt und Unternehmenserfolg zur Prognostizierung <strong>der</strong>Umsatz- und Gewinnentwicklung• Phasen lassen sich in Produktentstehung, Einführung, Wachstum, Reife,Sättigung und Degeneration einteilen:16► Phase <strong>der</strong> Produktentstehung bezieht sich auf Entwicklung, Validierung undProduktionsplanung: Investitionen werden benötigt, es entsteht kein Gewinn► Einführungsphase: geringe Stückzahlen, Produktion wird hochgefahren undVertriebskanäle werden aufgebaut► Wachstumsphase: h steigen<strong>der</strong> Bekanntheitsgrad des Produktes, Umsatz und Gewinn,erste Wettbewerber► Reifephase: Marktanteile erhöhen sich, Umsatz steigt► Sättigungsphase: Gewinne sinken trotz steigendem Umsatzes► Degenerationsphase: Umsatz und Gewinn sinken, Produkt wird vom Marktgenommen und durch ein Nachfolgeprodukt ersetztAnwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>Quelle: Prof. Ovtcharova, Universität Karlsruhe (TH)
Ökologische Betrachtung des Produktlebenszyklus (1/2)Definierenvon ProzessenAufgabe KlärenKonzipierenntwicklungAntizipierenvon ProzessenEntwerfenAusarbeitenProdukteMaterialflussWerkstoffherstellungHerstellungNutzungRecycling/EntsorgungProduktlebenslaufl Umweltauswirkungen17Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Ökologische Betrachtung des Produktlebenszyklus (2/2)• Differenzierung in Informations- und Materialfluss (Ressourcenstrom)• Informationsfluss umfasst Produktplanung, Entwicklung, Konstruktion undArbeitsvorbereitung• Materialfluss umfasst Werkstoffherstellung, Produktion, Nutzung undEntsorgung, wobei unter Entsorgung auch Recycling und Wie<strong>der</strong>aufarbeitungverstanden wird• Aus den Phasen des Materialflusses werden relevante Informationen für denProduktentwicklungsprozess abgeleitet, so dass Produkte umweltgerechtentwickelt werden können18Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Informationstechnische Betrachtung des Produktlebenszyklus (1/2)CAD/CAM/ CAMCAD CAD/CAE/VIS/ CAE /VISENTWICKLUNGCAS/VIS/ VISMISPIMPRODUKTIONPLMCISVERKAUF UNDNUTZUNGERPnton durchManagemenmintegratioife‐Cycle‐MSystemProduct‐LiCAS Computer‐Aided StylingCAD Computer‐Aided DesignCAE Computer‐Aided EngineeringCAM Computer‐Aided ManufacturingVIS VisualizationPLM Product Lifecycle ManagementPIMProduction Information ManagementCIS Customer Information SystemERP Enterprise Ressource PlanningMIS Marketing Information SystemQuelle: Prof. Ovtcharova, Universität Karlsruhe (TH)19Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Informationstechnische Betrachtung des Produktlebenszyklus (2/2)• Informationen über ein Produkt werden in allen Phasen des Produktlebenszyklusgewonnen• Folgende Phasen lassen sich definieren:• Produktionsplanung (Spezifikation, Marketing, Konzept): Festlegung undBeschreibung neuer Produktideen und -konzepte• Konstruktion (technisch-planerische Phase): Entwicklungstätigkeiten,Validierungstätigkeiten zur Informationsbeschaffung und vollständige Beschreibungdes zukünftigen Produktes• Erprobung: Durchführung und Auswertung virtueller (z.B. Simulationen) und realerProdukttests• Arbeitsvorbereitung (Fertigungsplanung): Arbeitsplanung und -steuerung mitSchwerpunkt auf Fertigungs-, Montage- und Qualitätsplanung• Produktherstellung (Produktion): Vorliegende Informationen über Produkte werdenmittels Material und Energie in reale Produkte umgewandelt• Produktvertrieb (Verkauf): Transport, Lagerung, Verteilung, Kosten und Termine• Produktnutzung (Nutzung, Service und Wartung): Nutzung, Wartung, Pflege,reparatur, Austausch und Modifikation des Produktes• Produktrecycling und Entsorgung: Umweltgerechte Entsorgung und Recycling o<strong>der</strong>Wie<strong>der</strong>aufarbeitung des ProduktesQuelle: nach Prof. Ovtcharova, Universität Karlsruhe (TH)20Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Der Produktentstehungsprozess• Die Produktentstehung umfasst die Produktplanung, die Produktentwicklungund die Arbeitsvorbereitung <strong>der</strong> Produktion bis zum Produktionsanlauf.• Die operative Serienfabrikation („das Produzieren“) hingegen wirdProduktherstellung genannt.• Unter Prozessgesichtspunkten werden alle Wertschöpfungsprozesse einesUnternehmens zusammengefasst• Tätigkeiten it in <strong>der</strong> Produktentstehung t t teilen sich auf in:► Direkte Tätigkeiten• Entwerfene• Modellieren• Berechnen• Simulieren• Än<strong>der</strong>ungen durchführen• Stücklisten erstellen► Indirekte Tätigkeiten:• Informationen und Kommunikation• Dokumentation und Archivierung21Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Produktentstehungsprozess aus <strong>der</strong> Sicht des Produktlebenszyklus• Der Produktlebenszyklus setzt sich aus den Hauptprozessphasen <strong>der</strong>• Produktentstehung (Planung, Entwicklung, Arbeitsvorbereitung), <strong>der</strong>• Produktherstellung (operative Produktion) und des• realen Produktlebenslauf (Nutzung und Entsorgung/Recycling) zusammen.• Hauptprozessphasen werden durch Begleitprozesse, wie Marketing,Beschaffung/Einkauf und Vertrieb, ergänztHerstellerKundenBegleitprozesseMarketingBeschaffung/EinkaufVertriebRealer ProduktlebenslaufProduktentstehungProduktherstellungPlanungEntwicklungArbeitsvorbereitungoperativeProduktionRealesProduktNutzungEntsorgung &RecyclingIterationentiInformationsfluss22Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Herausfor<strong>der</strong>ungen an die Industrielle <strong>Informationstechnik</strong>• Sicherstellen von:• Integrierten, e e parallelisierten a e e und flexiblen e Arbeitsabläufen e und <strong>der</strong>en e Organisation,• Verteilten Arbeitsschritten und Kernkompetenzen auf externe Partner und interneAbteilungen• Verkürzten Entwicklungszyklen• Herausfor<strong>der</strong>ungen aus Produktsicht:• Zunehmende Variantenvielfalt• Steigende Produktkomplexität und –vielseitigkeit• Wachsen<strong>der</strong> Anteil mechatronischer Produkte• Erhöhung <strong>der</strong> Sicherheit und Umweltfreundlichkeit• Herausfor<strong>der</strong>ungen aus Prozesssicht:• Kürzere Entwicklungs- und Produktionszeiten• Unternehmensübergreifende, simultane und verteilte Arbeitsabläufe• Stärkerer Einsatz interdisziplinärer und innovativer Technologien und IT-Lösungen• Zunehmende Globalisierung (Zeitzonen, Ausbildung, Kulturen, Traditionen, etc.)Quelle: Ehrlenspiel / Ben<strong>der</strong>23Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Evolution des Entwicklungsprozesses24Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Virtual EngineeringErgonomieuntersuchungCrash-Simulation25Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Glie<strong>der</strong>ungVorwortEinführung in die Industrielle <strong>Informationstechnik</strong>► OrganisatorischesAnkündigungenSchlussbemerkung26Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Termin und Ort von <strong>Vorlesung</strong> und ÜbungSo finden Sie uns:Institut für Werkzeugmaschinen und FabrikbetriebPascalstr. 8-910587 Berlin• Ort <strong>der</strong> <strong>Vorlesung</strong>► im kleinen Hörsaal (PTZ 001)• Anmeldung zur Veranstaltung:• Die Anmeldung erfolgt über dieInternetseite des ISIS-Portals• Maximal zwei Fehltermine jeSemester sind zulässig• Bekanntgabe <strong>der</strong> weiterenÜbungstermine und –themen in <strong>der</strong><strong>Vorlesung</strong> <strong>der</strong> folgenden Woche27Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Betreuung und Unterlagen• Unterlagen zur <strong>Vorlesung</strong>► Skripte <strong>der</strong> <strong>Vorlesung</strong> werden online zur Verfügung gestellt► Mit <strong>der</strong> dritten <strong>Vorlesung</strong> stehen die Unterlagen jeweils montags (13 Uhr) in <strong>der</strong> Woche <strong>der</strong><strong>Vorlesung</strong> bereit (Anmeldung auf Internetseite)► Auf <strong>der</strong> ISIS-Internetseite registrieren und einloggen:https://www.isis.tu-berlin.de/course/category.php?id=48• Übungsanmeldung► Auf <strong>der</strong> ISIS-Internetseite zur Übung <strong>Grundlagen</strong> <strong>der</strong> <strong>industriellen</strong> <strong>Informationstechnik</strong>anmelden und einloggen (eine Anmeldung für die <strong>Vorlesung</strong> ist nicht notwendig):https://www.isis.tu-berlin.de/course/category.php?id=48• Sekretariat von Prof. Dr.-Ing. R. Stark► Frau Hohmeier-Touré- Raum: 503- Telefon: (030) 39006-244- E-Mail: hohmeier-toure@ipk.fraunhofer.de► Hörer- und Übungsscheine, Prüfungstermine• Ansprechpartner pa e Übungen► Herr Dipl.-Ing. Kai Lindow- Raum: 57228- Telefon: (030) 39006-212- E-Mail: kai.lindow@ipk.fraunhofer.deAnwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Glie<strong>der</strong>ungVorwortEinführung in die Industrielle <strong>Informationstechnik</strong>Organisatorisches► AnkündigungenSchlussbemerkung29Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Studien-, Projekt-, Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten• Zu folgenden Themen sind Studien-, Projekt- o<strong>der</strong> Bachelorarbeiten undMaster- o<strong>der</strong> Diplomarbeiten zu vergeben:<strong>1.</strong> Master- o<strong>der</strong> Diplomarbeit: "Entwicklung von virtuellenUnterstützungswerkzeugen für das immersive dreidimensionaleSkizzieren“- Programmierkenntnisse erfor<strong>der</strong>lich- Kontakt: Johann Israel, Raum 525, Telefon: 030 314 21568, E-Mail:johann.israel@ipk.fraunhofer.de2. Master- o<strong>der</strong> Diplomarbeit: „Entwicklung einer Schnittstelle zur Integrationvon immersiven dreidimensionalem Skizzieren und CAD Systemen“- Programmierkenntnisse erfor<strong>der</strong>lich- Kontakt: Johann Israel, Raum 525, Telefon: 030 314 21568, E-Mail:johann.israel@ipk.fraunhofer.de30Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Stellenausschreibung Studentische/r Beschäftigte/r31Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Glie<strong>der</strong>ungVorwortEinführung in die Industrielle <strong>Informationstechnik</strong>OrganisatorischesAnkündigungen► Schlussbemerkung32Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Ausblick auf diese Lehrveranstaltung• Kontextbezogener Entwurf• PrototypbezogeneVirtuelles ProduktKonfiguration•„High-end“ Visualisierungi Entwickler•ValidierungLieferanten• Feedback und OptimierungHerstellerKundenTeam KollaborationEngineering Netzwerk•CAx•PLM• VR/AR• Web-Portale• TelekommunikationsdiensteErfahrungswissenInformations- undKommunikationstechnologienProduktlebenszyklus• Iterative Arbeitsabläufe•„Workflow Workflow“ & „WorkloadWorkload“Management• Quality Gates• Deliverables & ProgressManagementProduktentstehungsprozessQuelle: Prof. Ovtcharova, Universität Karlsruhe (TH)33Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.34Anwendungen <strong>der</strong> Industriellen <strong>Informationstechnik</strong>
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