Produktion und Information: System und Modell PDF
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Produktion und Information Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH • ONLINE LIBRARY Engineering http://www.springer.de/engine/ W. Dangelmaier Produktion und Information System und Modell Ii Springer Professor Dr.-Ing. habil. WILHELM DANGELMAIER Universität Paderborn Heinz Nixdorf Institut Fürstenallee 11 33102 Paderborn ISBN 978-3-642-62448-3 ISBN 978-3-642-55584-8 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-55584-8 Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.ddb.de> aufrufbar Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte,insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfil¬ mung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen,bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätz¬ lich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003 Originally published by Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York in 2003 Softcover reprint of the hardcover 1st edition 2003 http://www.springer.de Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN, VDI,VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert werden sein, so kann der Verlag keine Gewähr für Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Es empfiehlt sich, gegebenenfalls für die eigenen Arbeiten die vollständigen Vor¬ schriften oder Richtlinien in der jeweils gültigen Fassung hinzuzuziehen. Einbandgestaltung: Struve & Partner, Heidelberg 68/3020 uw - Gedruckt auf säurefreiem Papier - 5 4 3 2 1 0 Vorwort Unternehmen finden heute einen Markt vor, der durch manufacturing on de- mand und Veränderungen der Marktsituation gekennzeichnet ist. Dies bedeutet für die Unternehmen: Wandlungsfähige Produktionsstrukturen, Produktion im Kundenauftrag, kurzfristige Anpassung der Kapazitäten, kurzfristige Schwan- kungen und Zyklen in der Nachfrage, hohe Innovationsraten, kurze Produktle- benszyklen, Verkürzung der time to market, kurze Lieferzeiten, steigende Anforderungen an Qualität und Service, zunehmender Kundenwunsch nach Sy- stemlösungen und komplexen Prodddukten, Komplettlösungen mit Logistik, Leit- technik, Schulung und Service. Eine mögliche Antwort auf die damit verbundenen Herausforderungen ist die Kooperation mit anderen Unternehmen in Produktionsnetzwerken, z. B. in Form eines virtuellen Unternehmens, in dem Produkte gemeinsam definiert, Prozesse ohne Qualitätseinnbußen bei den einzel- nen Partnern – je nach Auslastungssituation – durchgeführt und Daten ohne Minderung syntaktisch und semantisch korrekt zwischen den einzelnen Part- nern ausgetauscht werden. Darüber hinaus setzt eine solche Kooperation gene- rell eine definierte Produkt- und Prozeßqualität voraus. Ein Arbeiten in derartigen Produktionsnetzwerken erfordert die Definition einheitlicher Quali- tätsmaßstäbe, eine durchgängige Daten- und Software-/Hardwareintegration und ein modellgestütztes Vorgehen bei der Definition der Prozesse, Abläufe und Funktionen, um so komplexe, kundenindividuelle Produkte und Dienstlei- stungen mit kürzesten Lieferzeiten konkurrenzfähig herstellen und anbieten zu können. Mit einem Satz: Die Welt wird immer komplexer und dynamischer. Man hat nicht mehr die Zeit – wenn man sie je hatte –, etwas von selbst sich entwickeln und wachsen zu lassen. Vielmehr müssen Strukturen und Abläufe sofort da sein und funktionieren. Damit wird die planerische Durchdringung und das Durch- denken von Produkkktionen heute dringender denn je zuvor. Ein Hilfsmittel dazu kann die Systemtechnik sein. Auch wenn die Zeiten vorbei sind, als man glaub- te, mit Hilfe der Systemtechnik jedes Problem effizient lösen zu können, so scheint mir ihre Anwendung im Produktionsbereich heute unabdingbar. Jede noch so brilliante Idee kommt ohne das notwendige handwerkliche Rüstzeug nicht zum Tragen. Das vorliegende Buch stützt sich auf Vorlesungen, aber auch auf Dissertatio- nen ab, die in den vergangenen Jahren am Fachgebiet Wirtschaftsinformatik des Heinz Nixdorf Instituts der Universität Paderborn durchgeführt wurden. Vorwort VI Allen Mitarbeitern, die zum Gelingen beigetragen haben, sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Herr Christoph Laroque hat die Endredaktion durchgeführt. Frau Annette Steffens hat neben ihren täglichen Sekretariatsarbeiten die Erstel- lung des Manuskripts besorgt. Ihnen sei an dieser Stelle besonders herzlich ge- dankt. Paderborn, Juni 2002 Wilhelm Dangelmaier Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ......................................................................1 2 System, Produktion, Information ...............................3 2.1 System ..............................................................................................3 2.1.1 Systembegriff ........................................................................3 2.1.2 Systemeigenschaften und Systemklassen ...........................33 2.1.3 Systemmodelle ....................................................................38 2.2 Produktion ......................................................................................49 2.2.1 Produktionsstrategien .........................................................51 2.2.2 Produktionsaufgaben ..........................................................54 2.2.3 Organisationstypen .............................................................62 2.2.4 Computerunterstützte Fertigungssysteme ...........................69 2.2.5 Formale Systemdefinition eines Fertigungssystems – Beispiel ...............................................................................98 2.3 Information ...................................................................................103 2.3.1 Informationsbegriff ...........................................................103 2.3.2 Aufgaben produktionsorientierter Informationssysteme ..107 2.3.3 Wichtige Schnittstellen .....................................................117 2.3.4 Computer Integrated Manufacturing ................................123 2.3.5 Einbettung der Produktion in E-Business-Systeme – Hauptsysteme als Funktionsträger ....................................127 2.3.6 Einbettung der Produktion in E-Business-Systeme – Schnittstellen zwischen Modulen / Hauptsystemen .........144 2.3.7 Einbettung der Produktion in E-Business-Systeme – Konfigurationsszenarien ...................................................161 3 Modell .......................................................................189 3.1 Modellierung von Inhalten ...........................................................189 3.1.1 Gegenstand .......................................................................189 3.1.2 Vorgang, Ablauf, Verhalten .............................................213 3.1.3 Zeit ....................................................................................224 3.1.4 Raum .................................................................................235 3.1.5 Leistung und Arbeit ..........................................................239 3.2 Strukturmodelle ............................................................................241 3.2.1 Formale Strukturmodelle ..................................................242 3.2.2 Strukturmodelle zur Beschreibung statischer Systemeigenschaften (Aufbaustrukturen) .........................252 3.2.3 Strukturmodelle zur Beschreibung dynamischer Systemeigenschaften (Ablaufstrukturen) ..........................267 3.2.4 Objektorientierte Modellierungsmethoden .......................312 Inhaltsverzeichnis VIII 3.3 Operable Modelle .........................................................................323 3.3.1 Modellierung von Inhalten ................................................325 3.3.2 Operable Modelle zur Beschreibung statischer Systemeigenschaften .........................................................326 3.3.3 Operable Modelle zur Beschreibung dynamischer Systemeigenschaften .........................................................385 4 Systemplanung ........................................................457 4.1 Teilaufgaben der Systemplanung ..................................................457 4.1.1 Problemanalyse ..................................................................463 4.1.2 Situationsanalyse zur Definition des technischen Standards ...........................................................................465 4.1.3 Zielsystembildung als Voraussetzung der Projektstandsanalyse ..........................................................472 4.1.4 Systemsynthese und -analyse ............................................481 4.1.5 Bewertung und Entscheidung ............................................490 4.1.6 Planung einer Elektrogeräte-Fertigung – Beispiel ............496 4.2 Vorgehensstrategien zur Sicherstellungder Lösungsqualität .......515 4.3 Vorgehenstaktiken zur Zeit- und Komplexitätsreduzierung .........523 4.3.1 Strukturierung von Systemen ............................................523 4.3.2 Planung des Projektablaufs ................................................530 4.3.3 Kunden-/Anwender-Kooperation bei Systemplanung und -realisierung ................................................................536 4.4 Konzept- und Kostenmanagement ................................................553 4.4.1 Kostenrechnung .................................................................553 4.4.2 Ermittlung der wirtschaftlichsten Projektalternative .........559 4.4.3 Projektcontrolling ..............................................................566 4.5 Vorgehensmodelle ........................................................................569 4.5.1 Kölner Integrationsmodell .................................................569 4.5.2 CIMOSA ............................................................................573 4.5.3 Architektur integrierter Informationssysteme ...................576 4.5.4 Semantisches Objektmodell ..............................................580 4.5.5 SDL – Abstrakte Datenmodellierung ................................583 4.5.6 VHDL ................................................................................590 4.6 Erstellung eines Fertigungssteuerungsverfahrens aus Bausteinen – Beispiel ....................................................................592 4.6.1 Problemanalyse.................................................................. 600 4.6.2 Situationsanalyse im engeren Sinne – Suchen wiederverwendbarer Verfahren ............................613 4.6.3 Systemsynthese und Systemanalyse – Lösungsspezifikation und Dekomposition ........................619 4.6.4 Systemsynthese und Systemanalyse – Anpassen der Verfahren ....................................................628 4.6.5 Systemsynthese / -analyse – Integration der Teilbausteine .............................................631 4.6.6 Bewertung – Evaluation des Gesamtsystems ..........................................632 4.6.7 Beispiel Fließfertigung von Bremsen ................................633 IX Inhaltsverzeichnis 5 Rechtliche und organisatorische Rahmenbedingun- gen für die Einführung von IuK-Systemen ............649 5.1 Beziehungen zwischen Informationstechnik und Gesellschaft ....649 5.2 Konzept der Ordnungsmäßigkeit von Informationssystemen ......651 5.2.1 Anwenderintegration ........................................................653 5.2.2 Ordnungsmäßigkeit im engeren Sinne ..............................654 5.2.3 Ordnungsmäßigkeit im weiteren Sinne ............................661 5.3 Produkthaftung .............................................................................662 Sachverzeichnis ........................................................................665 1 Einleitung Die meisten Produktionssysteme, aber auch die meisten Produkte sind heute so anspruchsvoll, dass zu ihrer Realisierung vielfältige Fachdisziplinen zusam- menwirken müssen. Diese Arbeitsteilung, ob in parallelen oder sequentiellen Prozessen angelegt, wird aber für einen zielgerichteten Realisierungsprozess nur ein Teil der notwendigen Zerlegung der Gesamtaufgabe sein. Jede einzelne Fachdisziplin benötigt wieder Vorgehensweisen, um Probleme und Fragestel- lungen verstehen, die vorhandene Fachkompetenz sammeln und einbringen und nicht zuletzt eine wirtschaftlich vorteilhafte Realisierung gewährleisten zu kön- nen, in der alle Fachdisziplinen wieder zusammengeführt werden. Das vorliegende Buch kaaann und soll die Kompetenzder einzelnen Fachdis- ziplinen nicht darstellen. Was dargelegt werden soll, sind vielmehr grundsätz- lich gültige Konzepte beim Entwurf von Produktionssystemen und Produkten. Sie sollen helfen, schwierige Aufgabenstellungen zu operationalisieren, in dem einerseits Einzelaufgaben formuliert werden, die zur Erfüllung der Gesamtauf- gabe beitragen und für die Lösungen gefunden werden können, und andererseits Ordnungsschemata angegeben werden, mit denendie Komposition des Ganzen in ihren Auswirkungen überschaubar und bewertbar bleibt. W. Dangelmaier, Produktion und Information © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003
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