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VDA 3D Datenaustausch in der Fabrikplanung Stand Okt. 2009

Dieses Dokument wurde von der AG “Digitale Fabrikplanung” erstellt

Dieses Dokument gibt einen Überblick über die momentan in der Fabrikplanung verwendeten Systeme und der diesbezüglichen Datenaustauschmechanismen. Die im Bericht dargelegten Informationen sind entstanden als Resultate von Befragungen und Bestandsaufnahmen bei den betreffenden Planungsbereichen der VDA Mitgliedsfirmen:

• AUDI, BMW, Daimler, Opel und VW

in den Jahren 2006 bis 2008, sowie durch fortwährende Diskussionen innerhalb der Arbeitsgruppe. Da dieser Bericht den Fokus auf einen schnellen Überblick hinsichtlich verwendeter Planungssysteme und prinzipieller Mechanismen der Datenaustauschprozesse legt, sich die "`Digitale Fabrikplanung"' jedoch stetig weiterentwickelt, wurde bewusst auf Details verzichtet.

Version 1.0 vom Oktober 2009

Arbeitskreis "PLM"

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VDA-Empfehlung Version 1.0, Oktober 2008 Seite 2 von 30

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Haftungsausschluss

Die VDA-Empfehlungen sind Empfehlungen, die jedermann frei zur Anwendung stehen. Wer sie anwendet, hat für die richtige Anwendung im konkreten Fall Sorge zu tragen.

Sie berücksichtigen den zum Zeitpunkt der jeweiligen Ausgabe herrschenden Stand der Technik. Durch das Anwenden der VDA-Empfehlungen entzieht sich niemand der Verantwortung für sein eigenes Handeln. Jeder handelt insoweit auf eigene Gefahr. Eine Haftung des VDA und derjenigen, die an den VDA-Empfehlungen beteiligt sind, ist ausgeschlossen.

Jeder wird gebeten, wenn er bei der Anwendung der VDA-Empfehlungen auf Unrichtigkeiten oder die Möglichkeit einer unrichtigen Auslegung stößt, dies dem VDA umgehend mitzuteilen, damit etwaige Mängel beseitigt werden können.


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Inhaltsverzeichnis

1 Allgemein ..................................................................................................................... 4

1.1 Vorwort ................................................................................................................. 4 1.2 Ziele der Empfehlung............................................................................................ 5 1.3 Änderungen gegenüber der Vorversion................................................................ 5

2 Einführung.................................................................................................................... 6 3 Systeme und Datenaustausch ..................................................................................... 7

3.1 Planungssysteme in der Fabrikplanung............................................................... 7 3.2 Datenaustausch innerhalb des Fabriklayouts ....................................................... 8 3.3 Konstruktionssysteme in der Anlagenkonstruktion ............................................... 8 3.4 Datenaustausch zwischen Fabriklayout und Anlagenkonstruktion ....................... 9 3.5 Planungssysteme in der Materialflusssimulation ................................................ 10 3.6 Datenaustausch zwischen Fabriklayout und Materialflusssimulation.................. 10 3.7 Planungssysteme in der Zellsimulation............................................................... 12 3.8 Datenaustausch zwischen Fabriklayout und Zellsimulation................................ 12

4 Visualisierungs-Systeme............................................................................................ 15

4.1 Fabriklayout ........................................................................................................ 16 4.2 Anlagenkonstruktion ........................................................................................... 16 4.3 Materialflusssimulation (nur statische Geometrie) .............................................. 16 4.4 Zellsimulation (nur statische Geometrie)............................................................. 16 4.5 Benchmark.......................................................................................................... 17

5 Glossar....................................................................................................................... 18

6 Anhang 1.................................................................................................................... 20

6.1 Module (Aufsätze) für die Gewerke auf MicroStation Basis................................ 20 6.2 Module (Aufsätze) für die Gewerke auf AutoCAD Basis: .................................... 28

7 Anhang 2.................................................................................................................... 29

7.1 Modul für die Materialfluss-Simulation ................................................................ 29 7.2 Module für die Zell-, Anlagen Simulation im Karosseriebau................................ 29 7.3 Modul für die Montageplanung, Arbeitsplatzplanung .......................................... 30


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1 Allgemein

1.1 Vorwort

Dieses Dokument enthält keine allgemeinen Definitionen und Begriffserläuterungen aus der „Digitalen Fabrik“. Hier sei auf das vom VDI Fachausschuss „Digitale Fabrik“ erstellte Grundlagenblatt VDI 4499 „Digitale Fabrik“ verwiesen, das inzwischen als Weißdruck erhältlich ist.

Auch erfasst diese VDA Empfehlung nicht alle an der „Digitalen Fabrik“ beteiligten Planungsbereiche. Im Mittelpunkt der Betrachtungen steht das Fabriklayout mit den Baugewerken und der Fördertechnik. Als angrenzender CAD-Planungsbereich wurde die Maschinen- und Anlagenkonstruktion (keine Produktdaten), als angrenzende Simulations-Planungsbereiche die Materialfluss- und Zellsimulation einbezogen. Zusätzlich in die Untersuchungen aufgenommen wurden Visualisierungs-Systeme, die zur Darstellung und Begutachtung der gesamten Planungsdaten dienen. Konkret wurden untersucht:

• Systeme und Datenaustauschprozesse innerhalb des Fabriklayouts

• Systeme der Anlagenkonstruktion und Datenaustauschprozesse zwischen Anlagenkonstruktion und Fabriklayout

• Systeme der Materialflusssimulation und Datenaustauschprozesse zwischen Materialflusssimulation und Fabriklayout

• Systeme der Zellsimulation und Datenaustauschprozesse zwischen Zellsimulation und Fabriklayout

• Visualisierungs-Systeme, die während der Planungsprozesse, sowie zur Darstellung der gesamten "`Digitalen Fabrik"' verwendet werden

Abbildung 1:Fabriklayout und angrenzende Bereiche der digitalen Fabrikplanung


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1.2 Ziele der Empfehlung

Da dieses Dokument einen Überblick über die oben genannten verschiedenen Planungsbereiche und deren Zusammenwirken gibt, ist es als Informationsquelle für alle an der „Digitalen Fabrikplanung“ beteiligten Fachplaner von Nutzen, die ihr Blickfeld erweitern möchten, sowie für externe Planer, die an einer Zusammenarbeit mit den oben genannten Firmen interessiert sind.

1.3 Änderungen gegenüber der Vorversion

Version Änderung Kapitel Seite 1 keine, Erstausgabe


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2 Einführung Die Planung und Simulation einer Fabrik ist hochgradig interdisziplinär. An ihr sind folgende Akteure beteiligt:

• Der Bauherr und zukünftige Betreiber mit in der Regel mehreren Fachabteilungen.

• Externe Planungsbüros und Lieferanten, die oft weitere Subunternehmer beauftragen.

In den letzten Jahren haben sich insbesondere die Baugewerke- und die Layout-Planung von der früher typischen 2D-Zeichnung hin zum digitalen 3D-Modell gewandelt. Dadurch wird erstmals die Integration der 3D-Konstruktionsdaten von Werkzeugen bis hin zu kompletten Roboterzellen oder Arbeitsstationen ins Layout ermöglicht.

Abbildung 2:Framework der digitalen Fabrikplanung

Ein Wandel zeichnet sich auch in der Zusammenarbeit bzw. Integration von Layout-Planung und Materialfluss- bzw. Zell-Simulationsplanung ab. Traditionell organisatorisch sowie bezüglich der Datenhaltung getrennte Bereiche wachsen zusammen. Die Pflege und Absprache einzelner parallel geführter Modelle wird dahin gehend geändert, dass in den einzelnen Bereichen jeweils nur die Daten erstellt werden, für die die Bereiche auch die Verantwortung tragen. Alle Bereiche arbeiten am gleichen Modell. Die Daten aus den einzelnen Bereichen werden über eine zentrale Datenbank den angrenzenden Planungsbereichen „online“ zur Verfügung gestellt (siehe Abbildung). Änderungen in den Planungsdaten werden so unmittelbar für alle beteiligten Planungsbereiche sichtbar. Diese geänderten Arbeitsweisen stellen neue Anforderungen sowohl an die zur Planung- und Simulation verwendeten Systeme, als auch an die Datenaustauschprozesse.


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3 Systeme und Datenaustausch

3.1 Planungssysteme in der Fabrikplanung

Als Kernsystem in der Gebäude- und Infrastrukturplanung wird bei AUDI, BMW, Daimler und VW MicroStation, bei Opel AutoCAD verwendet. Als branchenspezifische Aufsätze verwenden die einzelnen Firmen:

AUDI

Applikation System für die Applikation

Architektur Bentley Triforma

Stahlbau TRICAD BM, Prosteel

TGA TRICAD MS

Fördereinrichtungen TRICAD FT

BMW


Architektur Bentley Speedikon

Stahlbau TRICAD BM

TGA TRICAD MS


Daimler


Architektur Bentley Speedikon

Stahlbau Speedikon Industriebau, TRICAD BM

TGA TRICAD MS


Opel


Architektur Architectural Desktop

Stahlbau Architectural Desktop

TGA Architectural Desktop

Fördereinrichtungen FactoryCAD


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VW


Architektur Bentley Architecture

Stahlbau TRICAD BM, Bentley Structure

TGA TRICAD MS


3.2 Datenaustausch innerhalb des Fabriklayouts

Da die Datenintegrität höchste Priorität hat, wird von allen am Planungsprozess Beteiligten verlangt, die Kernsysteme des Bauherren inklusive deren Konfiguration zu übernehmen. Die an einem gemeinsamen Bauprojekt beteiligten Planungspartner sollen bereit und in der Lage sein, mit diesen vorgegebenen strategischen Systemen zu planen. Eine freie Wahl des Planungssystems ist nicht möglich. Ein Austausch von Daten unterschiedlicher Formate mit Hilfe von Schnittstellen wird momentan nicht in Betracht gezogen, kann für die Zukunft aber nicht gänzlich ausgeschlossen werden. Voraussetzung dafür ist die Verfügbarkeit von Konvertern, die die Daten zu 100% ohne Verluste in Geometrie und Logik übertragen. Die momentanen Probleme beim Datenaustausch mittels Schnittstellen sind:

• Die Parametrik verschiedener Kernsysteme kann nicht so ausgetauscht werden, dass sie im empfangenden System wieder genutzt werden kann.

• Verzichtet man beim Datenaustausch auf die Parametrik und überträgt nur die reinen 3D Geometriedaten, so hat man in der Praxis dennoch meist unzulänglich arbeitende Konverter, die nicht in der Lage sind, die Geometrie und Logik in allen Fällen korrekt zu übertragen. Eine Nacharbeit ist die Folge.

• Wird die Geometrie korrekt übertragen, so stellt man fest, dass dies mit einem erheblichen Aufblähen des Datenvolumens verbunden ist.

Ein fehlerfreier Datenaustausch gelingt dagegen im nativen Format zwischen gleichen Systemen, deren Konfiguration (Standardisierung) identisch ist.

• Bei Verwendung von MicroStation als Kernsystem werden die Daten zwischen den System-Applikationen im dgn - Format ausgetauscht.

• Bei Verwendung von AutoCAD als Kernsystem werden die Daten im dwg - Format übertragen. Wurde das dwg - Format mit FactoryCAD erzeugt, muss beim empfangenden System ein sog. Enabler installiert sein, um die Geometrie im Detail sehen zu können.

3.3 Konstruktionssysteme in der Anlagenkonstruktion

Als Konstruktionssystem in der Anlagenkonstruktion verwenden AUDI, BMW, Daimler und VW CATIA. Bei Opel kommt Unigraphics zum Einsatz. AUDI und VW verwenden zusätzlich noch ProE.


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3.4 Datenaustausch zwischen Fabriklayout und Anlagenkonstruktion

Die Maschinen- und Anlagenplaner haben das Problem, dass sie wegen der Integration von Produktdaten (Fahrzeugdaten) die o.g. strategischen Planungssysteme verwenden sollen. Für die Integration ihrer Maschinen- und Anlagendaten ins Layout gibt es prinzipiell die beiden folgenden Möglichkeiten:

• Der Datenaustausch mittels des Direktimports

o Die Datei des sendenden Systems wird beim Einlesen in das empfangende System direkt in dessen natives Format konvertiert.

• Der Datenaustausch mittels eines Drittformates

o Die Datei des sendenden Systems wird zuerst in ein Fremdformat (Austauschformat) konvertiert; das empfangende System konvertiert beim Import das Austauschformat in sein natives Format.

Der Import einer komplexen Maschine ins Fabriklayout ist meist mit einer Reduktion des Detaillierungsgrades verbunden. Im Allgemeinen wird die äußere Hülle der Maschine importiert und auf die Darstellung von inneren Details verzichtet.

In den nachfolgenden Tabellen sind die verwendeten Systeme mit den Austauschformaten aufgelistet:

AUDI

Austauschrichtung Austauschformate

MicroStation àCATIA

MicroStation à ProE

dxf (in Ausnahmefällen)

kein Austausch

CATIA à MicroStation


ProE à MicroStation

jt

intern für Import von Produktdaten oder bestimmte Betriebsmittel/Werkzeuge

dgn

extern für Import komplexer Anlagen/Maschinen

kein Austausch

BMW


MicroStation àCATIA V5 Direktkonvertierung mit Hilfe des ComFox-Prozessors (Version 4.0.0)

CATIA V5 à MicroStation jt


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Daimler


MicroStation àDelmia Direktimport der MicroStation dgn nach cgr (facettiert)

Delmia à MicroStation Zellmapping / BoundingBox :

Keine Direktübertragung der Geometrie, statt dessen: Aus ID und Position wird ein Ersatzobjekt -vereinfachte Zelle oder Hüllquader an gleicher Position in die dgn platziert

Opel


FactoryCAD à Unigraphics Direktimport der dwg - Daten

Unigraphics à FactoryCAD Import der Unigraphics jt - Daten

VW


MicroStation àCATIA

MicroStation à ProE

jt

jt


ProE à MicroStation

jt

jt

3.5 Planungssysteme in der Materialflusssimulation

Als Planungssystem in der Materialflusssimulation wird bei AUDI, BMW, Daimler, Opel und VW Plant Simulation (emPlant) verwendet.

3.6 Datenaustausch zwischen Fabriklayout und Materialflusssimulation

Ein automatisierter Austausch zwischen Layout- und Materialflusssimulationsdaten ist möglich, da seit kurzer Zeit die entsprechenden Programme mit Schnittstellen zur Verfügung stehen. Die Umsetzung des automatisierten Austausches steht aber noch am Anfang. Die wesentlichen Ziele dabei sind:

• Vermeidung von Mehrfacharbeit durch den Aufbau getrennter, paralleler Modelle

• Vermeidung von Fehlern bei der Datenübertragung

• Durchgängige Verfügbarkeit der aktuellen Planungsdaten

• Konsistente Datenhaltung


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Ein klassischer Datenaustausch von Geometrie- oder Simulationsdaten auf Dateiebene wird dabei nicht angestrebt. Ein Abgleich der Daten wird vielmehr über parallel geführte Bibliotheken und einer zentralen Datenbank realisiert. So wird das Layout im Simulationsprogramm durch eigene Objekte automatisch aufgebaut. Die Information über Platzierung und Größe der Objekte entnimmt das Simulationsprogramm einer zentralen Datenbank, die vorher mit den entsprechenden Werten vom Layout-Programm gefüllt wurde. Das Simulationsprogramm wiederum stellt über die zentrale Datenbank die simulationsrelevanten Daten dem Layout-Planer zur Verfügung. Momentan werden die Daten wie folgt ausgetauscht:

AUDI


Tricad FT à Plant Simulation

Mit Hilfe der MicroStation FT Schnittstelle wird über ein xml-File (GSL-Format) die Größe und Platzierung von Objekten in einer zentralen Datenbank abgelegt. Plant Simulation greift auf diese Daten zu und baut das Layout mit eigenen Bibliotheks-Objekten automatisch auf.

Plant Simulation à Tricad FT

Änderungsanforderungen gehen per Liste an den Layout-Planer

BMW




Plant Simulation à Tricad FT momentan kein Datenaustausch

Daimler




Plant Simulation à Tricad FT momentan kein Datenaustausch


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Opel


FactoryCAD à Plant Simulation

Layout wird von FCAD per Direktschnittstelle an Plant Simulation übergeben

Plant Simulation à FactoryCAD Gewünschte Änderungen des Layouts werden auf der 2D Zeichnung (Papier) markiert und dem Layout-Planer vorgelegt.

VW




Plant Simulation à Tricad FT

Änderungsanforderungen gehen per Liste an den Layout-Planer

3.7 Planungssysteme in der Zellsimulation

Als Planungssystem in der Zellsimulation wird bei AUDI momentan RobCAD eingesetzt, ein Umstieg auf Process Simulate ist beschlossen. Process Designer wird bei AUDI für die Prozessplanung im Karosseriebau, Process Engineer in der Montageplanung eingesetzt. Bei BMW, wo momentan RobCAD im Einsatz ist, wird man in 2009 schrittweise auf Process Simulate migrieren. Bei Daimler wird RobCAD, bei Opel IGRIP zur Simulation der Roboterzellen verwendet. VW hat momentan RobCAD im Einsatz, wird aber zukünftig Process Designer im Karosseriebau, sowie Process Engineer in der Montageplanung verwenden.

3.8 Datenaustausch zwischen Fabriklayout und Zellsimulation

Die Rohbauplaner benötigen vom Layout-Planer die Daten über Platzvorgabe, Stützen und Anschlüsse etc. zur Auslegung ihrer Zellen. Der Layout-Planer wiederum benötigt die fertige Zelle mit ihren Inhalten nur in einem niedrigen Detaillierungsgrad. Der Datenaustausch wird momentan mit Hilfe von Direktkonvertern oder einem neutralen Austauschformat durchgeführt (siehe auch Datenaustausch zwischen Fabriklayout und Anlagenkonstruktion). Ein automatisierter Austausch der Daten zwischen Layout- und Zellsimulationsplanung ist möglich. Die dazu notwendigen Programme mit Schnittstellen stehen seit kurzer Zeit zur Verfügung und sollen zur folgenden Verbesserung im Planungsprozess führen:


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• Vermeidung von Mehrfacharbeit durch den Aufbau getrennter, paralleler Zellen

• Durchgängige Verfügbarkeit der aktuellen Planungsdaten

• Konsistente Datenhaltung

Abbildung 3:Datenflüsse in der digitalen Fabrikplanung

Daher wird angestrebt, die Daten aus der Zellsimulation wie Form der Zelle und Platzierung der Roboter, Schaltkästen etc. in einer zentralen Datenbank abzulegen. Das Fabrik-Layout-Planungstool greift auf diese Daten zu und baut mit eigenen Bibliotheksobjekten die Zelle auf. Umgekehrt stellt der Layout-Planer die Daten über Platzvorgabe, Stützen und Anschlüsse etc. über die zentrale Datenbank der Zellsimulation zur Verfügung. Das Simulations-Tool baut diese Objekte automatisch mit eigenen Bibliotheksobjekten auf. Die Zellsimulation wiederum benötigt Konstruktionsdaten von der Maschinen- und Anlagenkonstruktion (siehe Abbildung auf vorheriger Seite). Diese Konstruktionsdaten werden mit vollem Detaillierungsgrad importiert. Der Datenaustausch wird momentan wie folgt durchgeführt:

AUDI


MicroStation à Process Designer

MicroStation à Process Engineer

2D/3D DGN / jt

dxf

Process Designer à MicroStation

Process Engineer à MicroStation

2D/3D DGN / jt

dxf


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BMW (momentan)


MicroStation à RobCAD iges / dxf

RobCAD à MicroStation iges / dxf

BMW (ab 2009 Migration)


MicroStation à Process Simulate jt

Process Simulate à MicroStation jt

Daimler


MicroStation à RobCAD Direktimport der MicroStation dgn nach RobCAD

RobCAD à MicroStation Nicht notwendig: Die Daten kommen von der Anlagenplanung

Opel


FactoryCAD à IGRIP

native dwg in 2D

IGRIP à FactoryCAD Nicht notwendig: Die Daten kommen von der Anlagenplanung.

VW


MicroStation à RobCAD

MicroStation à Process Designer

dxf

jt

RobCAD à MicroStation

Process Designer à MicroStation

dxf (mit reduzierter Geometrie)

dgn, jt


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4 Visualisierungs-Systeme Visualisierungssysteme zur Darstellung der Geometrie werden momentan für die beiden folgenden Fälle verwendet:

• Sichten der momentanen Planungsdaten ohne den zwingenden Einsatz eines hochwertigen und teuren Planungssystems.

o Für diesen Fall sind schnelle, schlanke Viewer von Vorteil, die sich im Browser integrieren lassen.

• Zur Darstellung von großen Datenmengen, wie komplette Werkshallen mit allen Objekten.

o Mit Hilfe dieser für Virtual Reality Zwecke eingesetzten Viewer wird ein virtueller Gang durch die Fabrikhalle ermöglicht, der zur Begutachtung oder Präsentation des Planungsstandes über alle Planungsbereiche hinweg dienen kann.

o Ergänzend können Planungsfehler mit Hilfe von Kollisionskontrollen schon in einem sehr frühen Planungsstadium aufgedeckt und durch Rückmeldung an die Planer behoben werden.

o Zusätzlich können Objekte animiert werden, so dass auch ein dynamisches Modell dargestellt werden kann.

Abbildung 4: Visualisierung der Fabrik

• Als weiterer Anwendungsfall wird in Zukunft die Dokumentation und Archivierung der 3D-Modelle hinzukommen. So können schon jetzt innerhalb einer pdf-Datei 3D-Modelle eingebunden und mittels eines integrierten Viewers dargestellt werden.

Für den o.g. ersten Fall gibt es Viewer der Systemhersteller der Planungssysteme. Diese Viewer können im Allgemeinen nur das Format des zugehörigen Planungssystems konvertieren und darstellen. Es gibt sie in verschiedenen Ausbaustufen mit wachsender Funktionalität. In der Grundversion sind sie meist kostenlos. Im Einzelnen sind dies:


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4.1 Fabriklayout

Planungssystem zugehöriger Viewer Formate Kommentar

MicroStation Bentley View dgn, dwg kostenlos

FactoryCAD DWG Viewer + Object Enabler dwg kostenlos

4.2 Anlagenkonstruktion


CATIA ENOVIA cgr nicht kostenlos

Unigraphics JT2Go jt kostenlos

4.3 Materialflusssimulation (nur statische Geometrie)


Plant Simulation JT2Go jt kostenlos

4.4 Zellsimulation (nur statische Geometrie)


IGRIP ENOVIA cgr nicht kostenlos

RobCAD JT2Go jt kostenlos

Für den o.g. ersten Fall gibt es außer den Viewern der Planungssystemhersteller kommerzielle Viewer, die darauf spezialisiert sind, eine große Anzahl von Datenformaten zu konvertieren und darzustellen. Mit ihnen lässt sich das Gesamtmodell aus verschiedenen Datenquellen zusammenstellen und anzeigen. Sie sind damit auch teilweise (je nach Leistungsfähigkeit) für den o.g. zweiten Fall verwendbar. Von der Arbeitsgruppe sind sechs Viewer im Rahmen des Projekts: „3D Datenaustausch in der Digitalen Fabrikplanung“ in einem Benchmark untersucht worden.


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4.5 Benchmark

Anbei das Endresultat des Benchmarks:

Viewer Firma Erreichte Punktzahl

Autovue 3D Prof. Oracle 2

Imagination 3D+ Spicer -2

Project Reviewer Adobe 10

Seemage MockUp Seemage 9

Spinfire Prof. 8.2 Actify 4

vc4D auf Basis von Virtools (Dassault)

Realicon 2

Die genauen Benchmark-Kriterien und Punktewertungen sind im Dokument:

„Benchmark von Viewern in der Digitalen Fabrikplanung.pdf“

festgehalten. Das Dokument liegt als Anlage bei.

Für den o.g. zweiten Fall gibt es nur wenige Systeme, die in der Lage sind, die anfallenden sehr großen Datenmengen in einer akzeptablen Geschwindigkeit darzustellen. Daher hat Daimler das selbst entwickelte System „VeoFactory“ im Einsatz, welches kommerziell nicht erwerbbar ist. An kommerziellen Systemen seien noch genannt:

• TcVis (VisMockUp) von Siemens PLM Software, das auf dem offenen jt-Format aufbaut und dessen Bedeutung als Visualisierungsformat stark zunimmt.

• Der Enovia DMU Navigator von Dassault, mit dessen Hilfe man Modelle im CATIA cgr-Format darstellen kann.

• Das in der Benchmark-Tabelle erwähnte System vc4D von Realicon, das speziell für VR Anwendungen konzipiert ist und Stärken in der Dynamisierung des Modells, sowie Integration aller gängigen CAD Formate hat.

• Navisworks von Autodesk, das u.a. bei AUDI zur Visualisierung der TRICAD MS Modelle eingesetzt wird.


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5 Glossar

Digitale Fabrik (nach VDI 4499)

Die Digitale Fabrik ist der Oberbegriff für ein umfassendes Netzwerk von digitalen Modellen, Methoden und Werkzeugen - u.a. der Simulation und der dreidimensionalen Visualisierung -, die durch ein durchgängiges Datenmanagement integriert werden.

Ihr Ziel ist die ganzheitliche Planung, Evaluierung und laufende Verbesserung aller wesentlichen Strukturen, Prozesse und Ressourcen der realen Fabrik in Verbindung mit dem Produkt.

Fabrikplanung (nach (1))

Ist die vorausbestimmte Gestaltung von Fabriken.

Die Fabrik ist nach betriebswirtschaftlichen Zielen, sowie nach Erfordernissen des arbeitenden Menschen und der Umwelt zu planen.

Die Fabrikplanung umfasst die Analyse, Zielfestlegung, Funktionsbestimmung, Dimensionierung, Strukturierung, Integration und Gestaltung von Fabriken als System, wie auch ihrer Teilsysteme, Elemente, Substrukturen und Prozesse.

Digitale Fabrikplanung

EDV unterstütze Fabrikplanung mit Fokus auf Gestaltung und Evaluierung der Fabrik mit Hilfe digitaler Modelle.

Fabrik Layout (nach VDI 4499)

Im engeren Sinne (Plant Layout) die körperliche Anordnung von industriellen Anlagen, sei es in Wirklichkeit oder auf Plänen. In diesem Sinne wird in der Fabrikplanung von Layout unter Weglassung des Wortes „plant“ gesprochen und damit der Anordnungs-, Aufstellungs- oder Einrichtungsplan gemeint.

Layoutplanung (nach (1))

Die Layoutplanung umfasst die räumliche und zeitliche Strukturierung der Betriebsstätte (Halle und Infrastruktur), sowie der Betriebsmittel (Förderer, Maschinen, Anlagen, u.ä.). Die räumliche Strukturierung beinhaltet die Objekt-Platz Zuordnung (Makrolage der Objekte). Zur Bestimmung der Mikrolage der Objekte müssen eine Vielzahl weiterer Einflussgrößen, die sich aus ver- und entsorgungstechnischen, arbeitsplatzgestalterischen, anlagentechnischen u.a. Aspekten ergeben, berücksichtigt werden.

Anlage (nach (1))

Eine technische Einrichtung, die eine gewisse Komplexität aufweist (z.B. elektrische Anlage, Förderanlage).


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Zelle

Montagezelle wie Roboterzelle im Rohbau für Schweißprozesse oder Ähnliches. Teil des „Digitalen Fabrikmodells“ bei hierarchischer Unterteilung in:

Werk à Gebäude à Linie à Zelle à Operation à Prozess

Simulation (nach VDI 3633)

Simulation ist das Nachbilden eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierbaren Modell, um zu Erkenntnissen zu erlangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind. Simulation (nach (1))

In der Fabrikplanung eine Methode, bei der einem existierenden oder zu projektierenden Produktionssystem ein leicht manipulierbares Modell zugeordnet wird mit dem Ziel, Informationen über die Veränderung des existierenden oder die Neugestaltung des zu projektierenden Produktionssystems dadurch zu gewinnen, dass mit dem Modell wiederholt unter Einfluss einer intelligenten Rückkopplung über den Fabrikplaner experimentiert wird.

Materialfluss-Simulation

Die Materialflusssimulation ist eine Art der Simulation bei der es darum geht, Fertigungs- und Montageanlagen, Förderanlagen und Ähnliches im Hinblick auf logistische Engpässe und Wirtschaftlichkeit zu untersuchen und entsprechend zu optimieren. Dadurch werden unter Anderem Kosten gespart, die Lieferbereitschaft gesteigert und Durchlaufzeiten minimiert. .

Zell-, Anlagen-Simulation

Simulation, Optimierung und Analyse von Fertigungsprozessen im Kontext des Produktes und der Produktionsmittelinformationen.

Legende:

(1) Hans Schmigalla: „Fabrikplanung: Begriffe und Zusammenhänge“ München/Wien Carl Hanser, 1995


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6 Anhang 1

Software-Module für die Fabriklayout-Planung

6.1 Module (Aufsätze) für die Gewerke auf MicroStation Basis

6.1.1 Module für die Gebäudeplanung

Bentley Architecture

Modul für die architektonische Gebäudedatenmodellierung (Building Information Modeling, BIM).

Bentley speedikon Architectural

Modul für die Neubauplanung und Bestandsdokumentation von Gebäuden und Anlagen aller Größen und Komplexität, wie Wohnungen, Büros, Flughäfen, Krankenhäuser und Fabriken.


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Bentley speedikon Industrial

Das Modul vereint Architektur und Industriebaufunktionalität sowie die Bauweisen Stahl- und Massivbau in einem System.

Bentley TriForma

Modul mit speziellen Funktionen für den Architektur Bereich. Verwendet Volumenelemente (Forms) für Bauteile wie Fenster, Türen, Treppen, Dächer etc. Aus dem Modell können Pläne abgeleitet, sowie Massenermittlungen und Kostenschätzungen erstellt werden.


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6.1.2 Module für die Technische Gebäude Ausrüstung

TRICAD MS Gebäudetechnik besteht aus den Submodulen:

Lüftung/Klima

Konstruktionsmodul zur Planung und Auswertung kompletter Lüftungsanlagen

Heizung/Kälte

Konstruktionsmodul zur Planung und Auswertung von kompletten Heizungsanlagen im 2D- und/oder 3D-Bereich

Sanitär

Konstruktionsmodul zur Planung und Auswertung von Be- und Entwässerungssystemen mit umfangreicher Standardbibliothek


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Sprinkler 3D

Konstruktionsmodul für die rein 3D-orientierte Planung, Auslegung und Auswertung von Sprinkleranlagen nach der VDS-Richtlinie

Infrastruktur

Modul zur Konstruktion und Auswertung aller wesentlichen, unter der Erde befindlichen, Verrohrungs- und Kanalschachtsysteme mit den dazugehörige Armaturen und Bauteilen (Schächte, Fettabscheider, Hebeanlagen etc.)

Elektro- und Trassenplanung

Modul für die Elektroinstallation in 2D-Architekturgrundrissen sowie Platzierung von 3D-Leuchten, Verteilern und Kabeltrassen direkt im dreidimensionalen Bereich. Symbole können nach DIN 40900 frei gesetzt und positioniert werden.


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6.1.3 Module für die Bühnentechnik / Stahlbau

Bentley speedikon Industrial

(siehe Module für die Gebäudeplanung)

Bentley ProSteel (Files in dwg-Format)

Modul für den Stahl- und Metallbau, das mehr als 290 nationale und internationale Profildatenbanken mit tausenden von Profilen enthält.

TRICAD MS Bühnentechnik/Stahlbau

Kombiniertes Bühnen- und Stahlbaumodul zur Erstellung von 2D- und 3D-Konstruktionen mit dazugehörigem Reporting sowie Bemaßung aller Bauteile. Hinterlegt sind alle gängigen DIN-Profile als auch weitere länderspezifische Stahlprofile.


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6.1.4 Modul für die Fördertechnik

TRICAD MS Fördertechnik

Modul für Hänge- und Flurfördersysteme zur teilautomatischen Planung und Platzierung der jeweiligen Förderelemente über eine entsprechende Konfigurationsmaske

6.1.5 Modul für die Lackiertechnik

TRICAD MS Lackiertechnik

Modul zur Planung von Lackier- und Trockneranlagen. Die benötigten Ein- und Anbauelemente stehen entweder vollständig parametrisiert oder in einer lackspezifischen Zellbibliothek zur Verfügung.


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6.1.6 Modul für Hüll- und Schleppkurven

TRICAD MS Hüll- und Schleppkurven

Das Modul berechnet vorrangig Schleppkurven für Straßenfahrzeuge und stellt diese dar. Darüber hinaus können Hüllkurven und Hüllflächen entlang Fördertechnik-Wegen ermittelt werden.

6.1.7 Modul für die Krantechnik

TRICAD MS Krantechnik

Modul zur Erstellung von 3D-Krananlagen. Die Auswahl und Platzierung der verschiedenen Kranarten erfolgt über ein vordefiniertes Baukastenprinzip.


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6.1.8 Modul für die Späneförderer

TRICAD MS Späneförderer

Mit dem Modul können verschiedene Fördersysteme zur Späne Entsorgung schnell und komfortabel modelliert werden.

Alle TRICAD Module sind Produkte der Firma VenturisIT GmbH.


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6.2 Module (Aufsätze) für die Gewerke auf AutoCAD Basis:

6.2.1 Modul für die Gebäudeplanung

Autodesk Architectural Desktop / Autodesk Architecture

Modul für die Gebäudeplanung bietet die gewohnte AutoCAD Benutzeroberfläche mit den aus AutoCAD gewohnten Zeichnungsverfahren. Enthält darüber hinaus Spezialwerkzeuge für die Anfertigung von Plänen und Baudokumenten, sowie eine Bibliothek mit parametrisierten Objekten für alle möglichen Bauteile wie Wände, Decken, Fenster etc.

6.2.2 Modul für die Inneneinrichtung von Gebäuden

FactoryCAD (von Siemens PLM Software (Tecnomatix))

Modul zur Erstellung eines Fabrik-Layouts. Enthält parametrische Objekte für die Bereiche: Fördertechnik, Roboter, Kräne, Bühnen etc. Mit Hilfe eines „Object Builders“ kann man sich individuelle parametrische Objekte erstellen.


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7 Anhang 2

Software-Module für die Simulation

7.1 Modul für die Materialfluss-Simulation

Plant Simulation (von Siemens PLM Software (Tecnomatix))

Das Modul optimiert den Materialfluss, die Ressourcenauslastung und Logistikketten auf allen Ebenen der Unternehmensplanung. Enthält fertige Bausteinbibliotheken, die direkt auf spezielle Anwendungsfelder zugeschnitten sind (wie z.B. für den Automobilrohbau oder Montageprozesse).

7.2 Module für die Zell-, Anlagen Simulation im Karosseriebau

Process Designer (von Siemens PLM Software (Tecnomatix))

Das Modul ermöglicht Prozesse für komplette Werke, Fertigungslinien oder einzelne Arbeitsabläufe in Zellen oder Anlagen zu planen und zu verwalten. Das Modul wird hauptsächlich eingesetzt in der Rohbauplanung.


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Process Simulate (von Siemens PLM Software (Tecnomatix))

Modul für die Überprüfung von Fertigungsprozessen in der Rohbauplanung, arbeitet direkt mit den Daten, die während der Planung mit Process Designer erzeugt werden.

7.3 Modul für die Montageplanung, Arbeitsplatzplanung

Process Engineer (von Dassault Systèmes (DELMIA))

Modul zur Planung, Visualisierung, Simulation und Absicherung von Produktionsplanungen. Das Modul wird hauptsächlich eingesetzt für die Planung der Fertig-Endmontage.

11.11.21.3

233.13.23.33.43.53.63.73.8

44.14.24.34.44.5

566.16.2

77.17.27.3

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