Grundlagen der industriellen Informationstechnik 1. Vorlesung: Einführungsveranstaltung

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1 Fakultät für Verkehrs- und Maschinensysteme (Fakultät V) Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb Fachgebiet Industrielle Informationstechnik t ik Prof. Dr.-Ing. R. Stark Grundlagen der industriellen Informationstechnik 1. Vorlesung: Einführungsveranstaltung

2 Gliederung Vorwort Einführung in die Industrielle Informationstechnik Organisatorisches Ankündigungen Schlussbemerkung 2

3 Gliederung Vorwort Einführung in die Industrielle Informationstechnik Organisatorisches i Ankündigungen Schlussbemerkung 3

4 Die multidisziplinäre Disziplin der Industriellen Informationstechnik 4

5 Grundlagen für die Nutzung der Industriellen Informationstechnik Physik Elektrotechnik Maschinenbau Virtuelle Produktentstehung (CAD, CAM, CAE, CAID, CAP, PDM, DLM, VR, AR, ) Mathematik Informatik Bauingenieurwesen und Architektur Wirtschaftsingenieurwesen Wirtschaft und Politik Zahlen Numerik Naturgesetze Algorithmen Datenbanken Sprachen Datentechnik Rechner Netztechnik Produk- tion Modellbildung Rechengesetze Konstruktion Regelung Berech- nung Automatisierung Fertigungsvorbereitung Mechanik Mechanik Dynamik Statik Logistik Betriebs- Gesetze (Volks-) Kosten wirtschaft Standards Steigender Anteil 5

6 Definition und Fachgebiet an der TU Berlin Definition der Industriellen Informationstechnik Die Industrielle Informationstechnik ist eine multidisziplinäre Disziplin und bezeichnet die Anwendungen von Methoden der Informatik zur Lösung ingenieurwissenschaftlicher Problemstellungen in der industriellen Konstruktion, Fertigung g und Montage sowie zur Erfassung von Prozessen entlang der gesamten virtuellen Produktentstehung in der Industrie. Fachgebiet Industrielle Informationstechnik an der TU Berlin Das Fachgebiet der Industriellen Informationstechnik an der TU Berlin ist eingebettet in der Fakultät für Verkehrs- und Maschinensysteme sowie im Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb. Das Fachgebiet Industrielle Informationstechnik an der TU Berlin beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung der digitalen Lösungen zur Verbesserung und Erweiterung der Ingenieurtätigkeiten im gesamten Ablauf der virtuellen Produktentstehung von der Produktidee und -planung, der Produktentwicklung bis zur Planung und Anlaufabsicherung der Produktion. 6

7 Überblick der Lehrveranstaltungen des Fachgebietes Industrielle Informationstechnik Einführung in die Informationstechnik für Ingenieure Grundlagen und Anwendungen der Industriellen Informationstechnik Technologien der Virtuellen Produktentstehung Entwicklung und Management digitaler Produktentstehungsprozesse Informationstechnische Prozesse für den digitalen Fabrikbetrieb Virtuelles Entwickeln in der industriellen Praxis (Virtual Engineering in Industry) 7

8 Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark 8 Studium des Maschinenbaus an der Ruhr-Universität ität Bochum Integriertes einjähriges Studium an der Texas A&M University, USA, im Bereich Mechanical Engineering Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Konstruktionstechnik/ CAD an der Technischen Fakultät der Universität des Saarlandes System-Ingenieur Karoserieentwicklung der Ford Werke in Köln (Senior) Technischer Spezialist CAD, Produktmodellierung und Product Information Management in Ford Europa Technischer Leiter / Europäischer Manager "Virtuelle Produktentstehung & Methoden in der Ford Motor Company Leiter des Fachgebiets Industrielle Informationstechnik an der Technischen Universität (TU) Berlin und Geschäftsfeldleiter Virtuelle Produktentstehung des Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) der Fraunhofer-Gesellschaft

9 Lernziel und Inhalte dieser Lehrveranstaltung Lernziel Studierende sollen lernen, die Potenziale und Techniken informationstechnischer Lösungen im industriellen Umfeld einzuschätzen und zielorientiert i t benutzen zu können. Inhalte Überblick über anwendungsspezifische Einsatzmöglichkeiten grundlegender Techniken der Datenverarbeitung zur Lösung ingenieurwissenschaftlicher Problemstellungen Vermitteln von theoretischen und praxisnahen Kenntnissen zur unternehmensweiten Integration von Prozessen entlang der Wertschöpfungskette 9

10 Gliederung Vorwort Einführung in die Industrielle Informationstechnik Organisatorisches Ankündigungen Schlussbemerkung 10

11 Themenüberblick: Vorlesungen 1. Einführungsveranstaltung 2. Datenbanken 3. Product Data/Life-Cycle Management (PDM/PLM) 4. Produktstruktur 5. Stückliste, Kosten- und Gewinnmanagement 6. Enterprise Resource Planning (ERP) 7. Enterprise Application Integration (EAI) 8. Entwicklungsmethodik 9. Netzwerke 10. Kommunikationstechnik t 11. Wissensmanagement 12. Projektmanagement 13. Simultaneous & Concurrent Engineering 11

12 Die Produktentwicklung bezeichnet den Vorgang, den eine Idee bis zu einem fertigen Produkt durchläuft umfasst alle Tätigkeiten die das Produkt und sein Umfeld aus Produktion, Distribution, Nutzung und Entsorgung/ Rückführung betreffen (z.b. Fertigungsplanung, Montage, Wiederaufarbeitung) stellt die Phase des technischen Produktlebenszyklus dar, an deren Ende eine vollständige Produktdefinition bestehend aus Produktstruktur, Stückliste, Dokumentation und Konfiguration vorliegt Quelle: Prof. Lindemann, TU München 12

13 Technischer Produktlebenszyklus Forschung/ Marketing Planung Konstruktion Erprobung Arbeitsvorbereitung Herstellung Distribution/ Gebrauch Abwicklung Konstruktion Produktentwicklung Produktentstehung Produktion Produktmarkt Produktentsorgung 13

14 Sichtweisen des Produktlebenszyklus Produktlebenszyklus ist ein theoretisches, abstrahierendes Modell zur zeitlichen Einteilung von Lebensphasen von Produkten Ziel der Modelldarstellung ist ein besseres Verständnis über den Nutzen eines Produktes über die einzelnen Lebensphasen, um daraus Entscheidungen hinsichtlich der Produktentwicklung treffen zu können Es gibt drei Hauptbetrachtungen des Produktlebenszyklus: 1. Betriebswirtschaftliche Betrachtung: Produktentstehungsphase, Einführungsphase, Wachstumsphase, Reifephase, Sättigungsphase, Degenerationsphase 2. 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 -entsorgung 14

15 Betriebswirtschaftliche Betrachtung des Produktlebenszyklus (1/2) ENTSTEHUNG EINFÜHRUNG WACHSTUM REIFE SÄTTIGUNG DEGENERATION Wird das Produkt durch ein neues Produkt ersetzt ist der Kreislauf (Zyklus) ist geschlossen. Entwicklu ung Konstrukt tion Umsatz bzw. Investitionen Gewinn bzw. Verlust Unternehmenserfolg Produktion ns- planung Markteinführung Zeit Quelle: nach ILTIS GmbH Quelle: Porter, M. E. / Back-Hock, A. 15

16 Betriebswirtschaftliche Betrachtung des Produktlebenszyklus (2/2) Produktlebenszyklus als analytische Methode zur Planung und Kontrolle von Produkten und ihrem Umfeld Analyse von Produkt, Markt und Unternehmenserfolg zur Prognostizierung der Umsatz- und Gewinnentwicklung Phasen lassen sich in Produktentstehung, Einführung, Wachstum, Reife, Sättigung und Degeneration einteilen: 16 Phase der Produktentstehung bezieht sich auf Entwicklung, Validierung und Produktionsplanung: Investitionen werden benötigt, es entsteht kein Gewinn Einführungsphase: geringe Stückzahlen, Produktion wird hochgefahren und Vertriebskanäle werden aufgebaut Wachstumsphase: h steigender 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 Markt genommen und durch ein Nachfolgeprodukt ersetzt Quelle: Prof. Ovtcharova, Universität Karlsruhe (TH)

17 Ökologische Betrachtung des Produktlebenszyklus (1/2) Definieren von Prozessen Aufgabe Klären Konzipieren ntwicklung Antizipieren von Prozessen Entwerfen Ausarbeiten Produkte Materialfluss Werkstoffherstellung Herstellung Nutzung Recycling/ Entsorgung Produktlebenslauf l Umweltauswirkungen 17

18 Ökologische Betrachtung des Produktlebenszyklus (2/2) Differenzierung in Informations- und Materialfluss (Ressourcenstrom) Informationsfluss umfasst Produktplanung, Entwicklung, Konstruktion und Arbeitsvorbereitung Materialfluss umfasst Werkstoffherstellung, Produktion, Nutzung und Entsorgung, wobei unter Entsorgung auch Recycling und Wiederaufarbeitung verstanden wird Aus den Phasen des Materialflusses werden relevante Informationen für den Produktentwicklungsprozess abgeleitet, so dass Produkte umweltgerecht entwickelt werden können 18

19 Informationstechnische Betrachtung des Produktlebenszyklus (1/2) CAD/CAM / CAM CAD CAD/CAE/VIS / CAE /VIS ENTWICKLUNG CAS/VIS / VIS MIS PIM PRODUKTION PLM CIS VERKAUF UND NUTZUNG ERP nt on durch Managemen mintegratio ife Cycle M System Product Li CAS Computer Aided Styling CAD Computer Aided Design CAE Computer Aided Engineering CAM Computer Aided Manufacturing VIS Visualization PLM Product Lifecycle Management PIM ProductionInformation Management CIS Customer Information System ERP Enterprise Ressource Planning MIS Marketing Information System Quelle: Prof. Ovtcharova, Universität Karlsruhe (TH) 19

20 Informationstechnische Betrachtung des Produktlebenszyklus (2/2) Informationen über ein Produkt werden in allen Phasen des Produktlebenszyklus gewonnen Folgende Phasen lassen sich definieren: Produktionsplanung (Spezifikation, Marketing, Konzept): Festlegung und Beschreibung neuer Produktideen und -konzepte Konstruktion (technisch-planerische Phase): Entwicklungstätigkeiten, Validierungstätigkeiten zur Informationsbeschaffung und vollständige Beschreibung des zukünftigen Produktes Erprobung: Durchführung und Auswertung virtueller (z.b. Simulationen) und realer Produkttests Arbeitsvorbereitung (Fertigungsplanung): Arbeitsplanung und -steuerung mit Schwerpunkt auf Fertigungs-, Montage- und Qualitätsplanung Produktherstellung (Produktion): Vorliegende Informationen über Produkte werden mittels 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 oder Wiederaufarbeitung des Produktes Quelle: nach Prof. Ovtcharova, Universität Karlsruhe (TH) 20

21 Der Produktentstehungsprozess Die Produktentstehung umfasst die Produktplanung, die Produktentwicklung und die Arbeitsvorbereitung der Produktion bis zum Produktionsanlauf. Die operative Serienfabrikation ( das Produzieren ) hingegen wird Produktherstellung genannt. Unter Prozessgesichtspunkten werden alle Wertschöpfungsprozesse eines Unternehmens zusammengefasst Tätigkeiten it in der Produktentstehung t t teilen sich auf in: Direkte Tätigkeiten Entwerfen e Modellieren Berechnen Simulieren Änderungen durchführen Stücklisten erstellen Indirekte Tätigkeiten: Informationen und Kommunikation Dokumentation und Archivierung 21

22 Produktentstehungsprozess aus der Sicht des Produktlebenszyklus Der Produktlebenszyklus setzt sich aus den Hauptprozessphasen der Produktentstehung (Planung, Entwicklung, Arbeitsvorbereitung), der Produktherstellung (operative Produktion) und des realen Produktlebenslauf (Nutzung und Entsorgung/Recycling) zusammen. Hauptprozessphasen werden durch Begleitprozesse, wie Marketing, Beschaffung/Einkauf und Vertrieb, ergänzt Hersteller Kunden Begleitprozesse Marketing Beschaffung/Einkauf Vertrieb Realer Produktlebenslauf Produktentstehung Produktherstellung Planung Entwicklung Arbeitsvorbereitung operative Produktion Reales Produkt Nutzung Entsorgung & Recycling Iterationenti Informationsfluss 22

23 Herausforderungen an die Industrielle Informationstechnik Sicherstellen von: Integrierten, e e parallelisierten a e e und flexiblen e Arbeitsabläufen e und deren e Organisation, Verteilten Arbeitsschritten und Kernkompetenzen auf externe Partner und interne Abteilungen Verkürzten Entwicklungszyklen Herausforderungen aus Produktsicht: Zunehmende Variantenvielfalt Steigende Produktkomplexität und vielseitigkeit Wachsender Anteil mechatronischer Produkte Erhöhung der Sicherheit und Umweltfreundlichkeit Herausforderungen 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 / Bender 23

24 Evolution des Entwicklungsprozesses 24

25 Virtual Engineering Ergonomieuntersuchung Crash-Simulation 25

26 Gliederung Vorwort Einführung in die Industrielle Informationstechnik Organisatorisches Ankündigungen Schlussbemerkung 26

27 Termin und Ort von Vorlesung und Übung So finden Sie uns: Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb Pascalstr Berlin Ort der Vorlesung im kleinen Hörsaal (PTZ 001) Anmeldung zur Veranstaltung: Die Anmeldung erfolgt über die Internetseite des ISIS-Portals Maximal zwei Fehltermine je Semester sind zulässig Bekanntgabe der weiteren Übungstermine und themen in der Vorlesung der folgenden Woche 27

28 Betreuung und Unterlagen Unterlagen zur Vorlesung Skripte der Vorlesung werden online zur Verfügung gestellt Mit der dritten Vorlesung stehen die Unterlagen jeweils montags (13 Uhr) in der Woche der Vorlesung bereit (Anmeldung auf Internetseite) Auf der ISIS-Internetseite registrieren und einloggen: https://www.isis.tu-berlin.de/course/category.php?id=48 Übungsanmeldung Auf der ISIS-Internetseite zur Übung Grundlagen der industriellen Informationstechnik anmelden und einloggen (eine Anmeldung für die Vorlesung 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: Telefon: (030) Hörer- und Übungsscheine, Prüfungstermine Ansprechpartner pa e Übungen Herr Dipl.-Ing. Kai Lindow - Raum: Telefon: (030)

29 Gliederung Vorwort Einführung in die Industrielle Informationstechnik Organisatorisches Ankündigungen Schlussbemerkung 29

30 Studien-, Projekt-, Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten Zu folgenden Themen sind Studien-, Projekt- oder Bachelorarbeiten und Master- oder Diplomarbeiten zu vergeben: 1. Master- oder Diplomarbeit: "Entwicklung von virtuellen Unterstützungswerkzeugen für das immersive dreidimensionale Skizzieren - Programmierkenntnisse erforderlich - Kontakt: Johann Israel, Raum 525, Telefon: , 2. Master- oder Diplomarbeit: Entwicklung einer Schnittstelle zur Integration von immersiven dreidimensionalem Skizzieren und CAD Systemen - Programmierkenntnisse erforderlich - Kontakt: Johann Israel, Raum 525, Telefon: , 30

31 Stellenausschreibung Studentische/r Beschäftigte/r 31

32 Gliederung Vorwort Einführung in die Industrielle Informationstechnik Organisatorisches Ankündigungen Schlussbemerkung 32

33 Ausblick auf diese Lehrveranstaltung Kontextbezogener Entwurf Prototypbezogene Virtuelles Produkt Konfiguration High-end Visualisierung i Entwickler Validierung Lieferanten Feedback und Optimierung Hersteller Kunden Team Kollaboration Engineering Netzwerk CAx PLM VR/AR Web-Portale Telekommunikationsdienste Erfahrungswissen Informations- und Kommunikationstechnologien Produktlebenszyklus Iterative Arbeitsabläufe Workflow Workflow & Workload Workload Management Quality Gates Deliverables & Progress Management Produktentstehungsprozess Quelle: Prof. Ovtcharova, Universität Karlsruhe (TH) 33

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 34

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