Einführung


Die Fertigung und Montage von Produkten wurde in den vergangenen Jahren stetig optimiert und erfolgt im Zeitalter von Industrie 4.0 in vielen automatisierten Teilschritten. Diese müssen darüber hinaus in den meisten Fällen über verschiedene Produktionsstätten der Welt koordiniert werden. In der Unternehmenspraxis werden aktuell generische Methoden wie das V-Modell sowie das Product Lifecycle Management (PLM) für systemübergreifende, integrative Aufgaben in der Produkt-, Anlagen- und Fertigungsplanung eingesetzt.

Eine erste Analyse des Stands der Wissenschaft und Technik zeigt jedoch, dass wenig bis keine standardisierten Schnittstellen existieren, um systemübergreifende planerische Aufgaben umzusetzen. Um dienstleistungsbasierte Planungs­szenarien in diesen entstehenden Wertschöpfungsnetzwerken zu unterstützen und eine kollaborative und adaptive Produktionsplanung (engl. Collaborative and Adaptive Production Planning (CAPP)) in flexibler, effizienter und effektiver Weise zu unterstützen, müssen kleine und mittlere Unternehmen (KMUs) in der Lage sein, Planungs­wissen effizient und maschinenlesbar auszutauschen. Wenn unterschiedliche Firmen aus diversen Branchen kollektiv an einer Produktionsplanung zur Komponentenfertigung arbeiten, werden Informationen und Daten zwischen unterschiedlichen Planungssystemen ausgetauscht. Ein standardisierter Datenaustausch basieren meist auf dem bereits etablierten Standard for the Exchange of Product model data (STEP), der eine Computer-interpretierbare Darstellung und den Austausch von Produktherstellungsinformation ermöglicht. Semantische Wissensrepräsentation kann bei der Darstellung solcher Planungsprozesse und ihrer Wissensressourcen unterstützen und ist ein Schlüsselfaktor um solches Wissen in Cloudbasierten Wissensspeichern teilen zu können.

Das Wissensbasierte Prozessorientierte InnovationsManagement (WPIM) stellt Methoden zur semantischen Repräsentation und Annotation von Prozessen bereits in der Domäne der Innovationsprozesse bereit. WPIM kann verwendet werden, um die Integration und das Management von verteilten Wissen in sogenannten Process Planning Reference Processes (PPRP) semantisch und damit wissens- und musterbasiert zu unterstützen. Das ermöglicht es darüber hinaus, derart geplante und repräsentierte Produktionsprozesse im weiteren Verlauf der Produktions- und Fertigungsplanung in einem Manufacturing Change Management (MCM) und dessen korrespondierenden Systemen weiter zu nutzen. Darüber hinaus, kann ein Planungsprozess durch sogenannte Function Block (FB) basierende Wissensrepräsentationsmodelle unterstützt werden, die als eine High-Level-Vorlage für Planungsprozesswissen fungieren. Somit wird eine kollaborative Planung und Optimierung für die Massenproduktion oder für wiederkehrende Routine-Tätigkeiten in einer maschinenlesbaren und integrierten Darstellung ermöglicht. Das Wissen kann gemeinsam in semantischen Wissensspeichern genutzt werden, um Prozesse kollektiv cloudbasiert zu verknüpfen, zu reproduzieren oder zu annotieren.
KMUs stehen außerdem vor der Herausforderung, aus vertragsrechtlichen oder handelsrechtlichen Gründen oder auf Grund der Nachweispflicht, z.B. im Rahmen des Produkthaftungsgesetzes, die bei einer Produktion erhobene Daten und deren Herkunft und Zusammenhänge für lange Zeiträume verfügbar zu halten. Diese Daten werden dabei in sog. Daten Management Systemen mit Archivfunktionalität vorgehalten. Für die umfassende Nachnutzung erzeugter Daten ist daher bereits bei der Planung von Produktionsprozessen das Erfassen, Repräsentieren und der Austausch über Schnittstellen von möglicherweise heterogenen und verteilten Daten zu konzipieren, die sog. Daten Management Planung (DMP). In dieser Planung wird das Management aller entstehenden Daten, für den umfassenden späteren Nachnutzen vorgenommen und deren automatisierte Ausführung vorgesehen.

Zur Integration all dieser Funktionen in die Domäne der Produktionsplanung wurde eine ergänzende Methode entwickelt, das so genannte Knowledge-based Production Planning (KPP). KPP stellt dabei eine Proof-of-Concept-Implementierung des ISO/DIS 18828-2 Standards dar und basiert auf einer semantischen Architektur, die einen Planungsprozess Schritt für Schritt von der Ermittlung und Aufbereitung der Planungs-Rohdaten bis hin zu einem fertigen maschinenlesbaren und ausführbaren Programmcode unterstützt. Dabei wird auf den bereits erwähnten STEP Standard (ISO 10303) zur Normalisierung oder den STEP-NC Standard (ISO 10303-238), der zusätzlich mehr Informationen zu Computerized Numerical Control (CNC) Maschinen zur Verfügung stellt, zurück­gegriffen.

Der Buchbeitrag erörtert die Probleme und Herausforderungen dieser Thematik in der Unternehmens­praxis und zielt auf die Unterstützung der Planungsprozesse in der Produkt-, Anlagen- und Fertigungsplanung ab, die für die praktische Realisierung und Weiterentwicklung von technischen Dienstleistungssystemen notwendig sind.

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