Fertigungsgerechte Produktgestaltung mittels integrierter Produkt- und Prozess-Features : Knowledge-based Engineering unter Einsatz von Feature-Technologie in der Automobilindustrie

Abstract

Kurzreferat:<br />Betrachtet man den Produktentstehungsprozess (PEP) von Verbrennungsmotoren, sind die Phasen der Produktentwicklung (insb.<br />Konstruktion) und der Produktion (insb. Fertigung)dank umfassender Software-Unterstützung durch einen ziemlich hohen Grad an Automatisierung gekennzeichnet. In der Produktionsplanungsphase (insb.<br />Fertigungsprozessplanung) dazwischen mangelt es jedoch an methodischer und systemischer Unterstützung - Unsicherheit, Mehrarbeit und Zeitverzug sind die Folge.<br />Um den PEP nachhaltig zu verbessern, muss zunächst diese "Automatisierungslücke" geschlossen werden, indem man die vielen unterschiedlichen Arbeitsmethoden der Mitarbeiter harmonisiert und alle beteiligten Personen mit einem durchgängigen und konsistenten Informationsfluss versorgt. Danach gilt es die Wiederverwendung von vorhandenem Fertigungswissen zu fördern, sodass die Konstrukteure von Anfang an ihre Produktmodelle stärker als bisher standardisieren und die Prozessplaner auf bereits bestätigte "Best-Practice" Fertigungsprozesse zugreifen können.<br />Dank Feature-Technologie lassen sich Bearbeitungsstellen sowohl mit geometrischen, als auch technologischen Informationen versehen. Durch diese Verbindung können sog. Produkt- und Prozess-Features zur Methodenharmonisierung herangezogen werden und zugleich der Abbildung weiter Bereiche des Konstruktions- und Fertigungswissens dienen. Diese Arbeit gliedert sich grob in vier Abschnitte:<br />* Konstruktion mit Produkt-Features inklusive "Product and Manufacturing Information" (PMI) in 3D * Produktionsprozessplanung für die mechanische Fertigung mit Prozess-Features, basierend auf Produkt-Features der Konstruktion * Arbeitsplanverwaltung in der Fertigung mit Produkt- und Prozess-Features * Wissensbasierte Produkt- und Prozessentwicklung Die Dissertation zeigt auf, wie sämtliche fertigungsrelevanten Informationen von den Konstruktionssystemen über die Prozessplanungssysteme bis in die Arbeitsplanverwaltungssysteme fließen können - und zurück! Mit einer bestimmten Kombination von CAD-, CAPP- und CAM-Bibliotheken lassen sich Standard-Produkt-Features und Best-Practice-Prozess-Features aus der laufenden Serienproduktion speichern. Für zukünftige Produktentstehungsprojekte erhöht der Gebrauch dieser Bibliotheken die Geschwindigkeit und Sicherheit in der Konstruktion und Fertigungsprozessplanung.<br />

Abstract:<br />Considering the Product Development Process (PDP), the phases of product design and production are characterized by a fairly high degree of automation due to sophisticated software support. In between, however, the production process planning phase lacks methodical and systemical assistance, resulting in information uncertainty, time delay and extra work for the personnel.<br />In order to improve the PDP the first objective must be to close this "automation gap" by providing all partners involved with a coherent and consistent data flow along the PDP and by standardizing working methods.<br />The second objective then is to facilitate the reuse of existing manufacturing knowledge, so that product designers may incorporate standardization in their 3D models right from the start and to encourage production process planners to revert to already approved "best practice" machining processes.<br />To meet these challenging objectives, Feature Technology is the proper enabler, because it allows machining elements to carry both geometrical and technological information. Thus such features can improve the PDP by integrating 3D Product and Manufacturing Information (PMI) from the very beginning, avoiding redundant data storage and supporting Design for Manufacturing. More specifically, four fields of action were identified:<br />* Product designing with product features containing full 3D-PMI * Production process planning for manufacturing processes with process features based on the product features * Working plan administration in the factories with product and process features * Knowledge-based Engineering All together, this work proves that data redundancy and breaks in methods along the PDP can be eliminated for machining elements, if all partners involved really do refer to the very same product (feature) and process (feature) descriptions. In addition, all relevant information can be transferred from the product designing and production process planning systems to the working plan administrative systems - and backwards. A certain combination of CAD, CAPP and CAM libraries permits the storage of standardized product features and best practice process features gathered from the actual production. For future product development projects the usage of these libraries may increase product design and production process planning celerity and reliability.