Sollen integrierte Konzepte der Informationsverarbeitung realisiert werden, können die bereits bestehenden Schnittstellen zwischen den Anwendungssystemen Probleme bereiten. Im folgenden Beitrag schildern die Autoren am Beispiel des österreichischen Stahlbauunternehmens Doubrava, wie sich Schnittstellenproblematiken durch hard- und softwaretechnische Maßnahmen überbrücken lassen.
Integrierte Informationsverarbeitung bedeutet in letzter Konsequenz den Datenaustausch zwischen allen in einem Betrieb verwendeten Informationssystemen. Beim Aufbau eines integrierten Informationssystems sind bestimmte technische und organisatorische Bedingungen zu erfüllen. Auf der einen Seite müssen kompatible Datenstrukturen (Datenschnittstelle), Übertragungswege (Leistungs- und Hardwareschnittstelle) sowie Übertragungsprotokolle und Softwareschnittstellen geschaffen werden, auf der anderen Seite sind umfangreiche Änderungen in der Ablauforganisation einzukalkulieren.
Obwohl durch geeignete DV-Verfahren in der letzten Zeit erhebliche Rationalisierungserfolge erzielt wurden, blieb der Einsatz der Datenverarbeitung bisher überwiegend klassischen Anwendungsgebieten, wie Finanz- und Rechnungswesen, vorbehalten. Jetzt gilt es verstärkt, das Rationalisierungspotential der strategisch wichtigen Aufgabengebiete Konstruktion und Entwicklung sowie Produktionsplanung und -steuerung zu nutzen.
Informationsverarbeitung in vier Ketten gegliedert
Darüber hinaus ist - bedingt durch eine immer enger werdende Verknüpfung von Bürokommunikation und Datenverarbeitung - in Zukunft auch auf diesem Gebiet eine stärkere Integration als bisher zu erwarten Dies gilt speziell für die Bereiche Angebots- und Auftragsschreibung irr Verkauf und für die Bestellabwicklung im Einkauf.
Beim betrachteten Unternehmen handelt es sich um die Firma Doubrava, ein Industriebetrieb, der im Stahlbau tätig ist. Die gesamte Informationsverarbeitung des Unternehmens ist in vier Ketten gegliedert: 1 . Zur technischen Verarbeitungskette zählen zum Beispiel Konstruktion, Festigkeitsberechnung (Statik) und Qualitätssicherung.
2. Zur logistischen Verarbeitungskette zählt die Produktionsplanung und
-steuerung(PPS).
3. Zur fertigungstechnischen Verarbeitungskette zählen die Fertigungsprozeß-Steuerung und die Betriebsdaten-Erfassung (BDE).
4. Zur administrativen Verarbeitungskette zählen zum Beispiel Kalkulation, Kostenrechnung, Buchhaltung, Fakturierung, Lohn- und Gehaltsverrechnung.
Für die Realisierung einer integrierten Informationsverarbeitung wurde zunächst der Umfang aller zu unterstützenden Funktionen festgelegt. Näher betrachtet wurden zudem die Schnittstellen. Die Implementierung erfolgte schrittweise. Die einzelnen Anwendungsbereiche sollten nicht mehr länger als Insellösungen weiterentwickelt werden. Man bezweckte vielmehr die Durchdringung und Verknüpfung der Leistungserstellungs-Prozesse mit den Werkzeugen der Informatik.
DV-technische und organisatorische Integration
Integration umfaßt die Aspekte der DV-technischen sowie der organisatorischen Integration. Im Rahmen der DV-technischen Integration kommunizieren die Programme direkt von Anwendung zu Anwendung auf einer gemeinsamen Datenbasis, so daß eine aktionsorientierte Datenverarbeitung möglich wird. Durch Aktionen in einem Anwendungssystem werden automatisch Aktionen in einem anderen Anwendungssystem hervorgerufen. Um die Forderungen nach dieser hohen Datenintegration zwischen den einzelnen Funktionen einzuhalten, ist ein geeignetes Hardware- und Softwarekonzept erforderlich. Voraussetzung ist dabei ein "kompatibles Hardwaresystem", in dem die einzelnen Rechner mittels Netzwerk-Architektur miteinander verbunden sind und kommunizieren können. Es empfahl sich daher, Rechner eines Hardwareherstellers zu verwenden, wenn möglich mit dem gleichen Betriebssystem, was zwischen kommerziellen und technischen Rechnern nicht immer gegeben ist.
Als Hauptbereiche lassen sich die betriebswirtschaftliche und die technische Datenverarbeitung unterscheiden. Darüber hinaus werden im Rahmen einer individuellen Datenverarbeitung PCs eingesetzt, zum Beispiel zum Erstellen von Statistiken . Die dafür benötigten Daten werden über eine Schnittstelle periodisch aus der zentralen Datenbasis übernommen. Für die betriebswirtschaftlichen Anwendungen steht ein Zentralrechner vom Typ HP 3000/ 420 zur Verfügung. Die technische Datenverarbeitung erfolgt mit einem Rechner des Typs HP 9000/550 als Zentralrechner in Verbindung mit vier selbständig arbeitenden CAD-Workstations (Unisys 1450), einem Statik-Rechner (HP 9000/320) sowie einem Rechner zur NC- Programmierung und Steuerung (DEC PDP-11).
Die zentralen Rechner und die Workstations sind in einem lokalen Netz (Ethernet) verbunden, so daß sämtliche Daten von jeder Workstation abgerufen werden können. Die Überleitung von Daten aus dem technischen Bereich (zum Beispiel Stücklisten) in den betriebswirtschaftlichen Bereich erfolgt mit Hilfe eines Konverter-Programms über das gleiche Netz.
Einheitliche Datenbasis für alle Programme
Für die Software-Architektur muß eine einheitliche, für das gesamte Unternehmen gültige logische Datenbasis für alle Anwendungsprogramme geschaffen werden, ohne die eine durchgängige Rechnerunterstützung des Fertigungsprozesses nicht möglich ist.
Große Bedeutung kommt dabei der Gestaltung und dem Aufbau von Nummernsystemen zu. Jedes Produkt, jeder Teil eines Produkts, jeder Kunde und so weiter muß durch eine eindeutige Nummer in allen Anwendungsbereichen ansprechbar sein. Darüber hinaus erfolgt in der Regel eine Einteilung der verschiedenen Nummerungsobjekte in Merkmalsklassen (zum Beispiel zur Teilesuche bei Wiederverwendung oder für statistische Zwecke). Der Nummernaufbau ist daher klassifizierend und identifizierend.
Es ist kaum möglich, die gesamte Software von einem Anbieter zu beschaffen. Daher kommt der Auswahl der einzelnen Anwendungssysteme unter dem Aspekt der Integration eine große Bedeutung zu. Voraussetzung ist eine globale Planung der gesamten erwünschten DV-Unterstützung. Eine lokale, anwendungsbezogene Einführung der Programme in mehreren Teilschritten ist sinnvoll und birgt ein geringeres Risiko als eine Totalumstellung oder eine Turn-Key-Lösung.
Straffere und einfachere Abläufe
Die organisatorische Integration umfaßt die Straffung und Vereinfachung der Abläufe sowie eine Neugruppierung von Funktionen und Tätigkeiten. Integrierte Datenverarbeitung erfordert prozeßorientierte Abläufe, führt zu einer Verknüpfung und Zusammenfassung von Funktionen und somit zu einer Reduktion der Arbeitsteilung. Angestrebt wird eine Reduktion der Gesamtdurchlaufzeit. von der Auftragsbearbeitung bis zum fertigen Produkt. Die Steigerung der Produktivität läßt sich insbesondere durch den Wegfall oder durch eine wesentliche Reduzierung der wiederholten manuellen Datenaufbereitung und -übergabe erreichen.
Bei Doubrava bestehen zwischen den einzelnen Anwendungssystemen enge Datenverflechtungen. Nachfolgend werden die wichtigsten Teilfunktionen mit ihren Schnittstellen und Datenflüssen behandelt, wie sie sich bei diesem Unternehmen darstellen.
1. PPS (Produktionsplanungs- und -steuerungssystem)
Der Produktionsplanung und -steuerung kommt im Informationsverarbeitungs-System eine zentrale Bedeutung zu. Hier fallen wichtige Daten für den gesamten Leistungserstellungs-Prozeß an. Ausgangspunkt und Anstoß für einen Werkstattauftrag bildet die Auftragsbestätigung, mit einem Standard-Anwendungsprogramm ( "Famac" - Flexibles Auftragsmanagement Automation Center) mit Hilfe von Textbausteinen rasch und effizient erstellt wird. Aus diesem Papier ist der gesamte Aufbau des Kundenauftrages ersichtlich.
Die Kundenauftrags-Positionen können (direkt in das PPS-System als Anlagenstückliste übernommen werden. Allerdings werden nur die für die Stücklistengenerierung wesentlichen Felder (also zum Beispiel keine Informationstexte) übernommen. Damit sind unmittelbar nach Erstellung der Auftragsbestätigung sämtliche wichtige Informationen allen nachgeschalteten innerbetrieblichen Bereichen wie Konstruktion Einkauf, Arbeitsvorbereitung und Werkstatt frühzeitig zur Einplanung und Disposition verfügbar. Die Vorteile liegen zum Beispiel in der rechtzeitigen Bestellung und der sofortigen Auftragseinplanung in die Terminplanstufe 1 (Grobplanung). Der Auftrag wird damit frühzeitig transparent gemacht, was eine erhebliche Einsparung an Durchlaufzeiten bewirkt.
Die Erstellung der Versandpapiere (zum Beispiel Lieferscheine) erfolgt im Zusammenspiel der Systeme PPS und CAS (Computer Aided Selling). Im Bereich der Stücklistenverwaltung werden mehrere Einzelpositionen zu sogenannten "Versandpositionen" zusammengefaßt. Diese Versandpositionen werden im Lieferschein angeführt.
Mit erfolgter Lieferscheinbeschreibung wird schließlich der Auftrag für die Fakturierung freigegeben. Daneben werden aus entscheidungsorientierter Sicht weitere Datenbeziehungen sichtbar. Beispielsweise müssen für die Planung der Konstruktionsvorgänge Informationen über die Verfügbarkeit von Ressourcen aus Material- und Zeitwirtschaft einfließen. Dies gilt besonders für die Einplanung zeitkritischer Aufträge.
Eine wichtige Datenbeziehung zwischen PPS und CAD bilden die Stücklisteninformationen. Mit der Konstruktion eines Teiles wird durch Festlegung der Geometrie in Form von Zeichnungen auch die Strukturbeziehung zwischen Komponenten und dem zu konstruierenden Objekt dargestellt, die Grundlage einer einstufigen Stücklistenbeziehung sind.
Vorteile bei Baukastensystemen
Besonders bei Produkten, die im Baukastensystem aufgebaut sind, erweist sich die Verbindung von PPS und CAD als deutlicher Vorteil. Einzelne Baukastenelemente werden als sogenannte Makros mit allen notwendigen Stücklisteninformationen in der technischen Datenbank hinterlegt. Der Konstrukteur baut auftragsbezogen das Produkt aus diesen Makros zusammen und kann als Nebenprodukt die fertige Stückliste abrufen. Zu ergänzen ist lediglich ein kleiner Anteil auftragsspezifischer Konstruktionsdaten .
2. CAD/CAM
Zur Entwicklung und Konstruktion von komplexen Industrieanlagen ist der Einsatz eines leistungsfähigen 31)-CAD-Systems erforderlich. Nach längerem Marktstudium fiel die Wahl auf das CAD- System "Graftek" von Unisys. Die Integration im CAD/ CAM-Bereich bedeutet, daß die bei der Zeichnungserstellung anfallenden Geometriedaten direkt in Steuerungsanweisungen (NC-Programme ) für Produktionsanlagen umgesetzt werden. Hierbei sind meist Zwischenschritte durch Einsatz von Pre- und Postprozessoren durchzuführen, um ein zunächst in einer allgemeingültigen Programmiersprache entwickeltes Steuerungsprogramm auf speziellen Produktionsanlagen einsetzen zu können. Preprozessoren passen zum Beispiel Daten einer CAD-spezifischen Modelldarstellung einer Schnittstelle an. Postprozessoren erlauben den umgekehrten Weg. Wird keine standardisierte Schnittstelle genutzt, so steigt der Aufwand durch den notwendigen Einsatz von Koppelbausteinen deutlich.
Die CAD/CAM-Kopplung kann entweder direkt durch das CAD- System erfolgen, oder sie wird durch eine entsprechende Schnittstelle erreicht. Letzteres hat den Vorteil, daß auch nicht auf CAD erstellte Teile automatisch übernommen werden können. Die Basis für diesen Datenaustausch wurde durch die Berücksichtigung der wichtigen ANSI- Norm IGES (Initial Graphics Exchange Specification) geschaffen. Diese Norm gilt als Paradigma für zu erwartende Folgenormen mit Bezug auf die mechanische Fertigung. Andere Normen, wie zum Beispiel EDIF (Electronic Design Interface Format), sind dem IGES-Ansatz bereits gefolgt. Bei diesem Ansatz geht man davon aus, daß diverse CAD-Turnkey-Systeme, die mit unterschiedlichen geometrischen Modellen arbeiten, über neutrale, normierte Datenformate Geometriedaten und Annotation (Bemaßung, Beschriftung) austauschen.
3. Die Fertigung
Um jederzeit aktuelle Aussagen über den Fertigungszustand und - fortschritt tätigen zu können, ist eine Online-Betriebsdatenerfassung erforderlich. Sämtliche Werkstattvorgänge, wie Bearbeitungsbeginn, Unterbrechung (zum Beispiel Störung) oder Bearbeitungsende, werden auftrags-, maschinen- sowie personenbezogen erfaßt und an das PPS-System weitergeleitet. Die Datenerfassung erfolgt vor Ort als Echtzeit- Erfassung und erspart damit eine aufwendige nachträgliche manuelle Erfassung für nachgelagerte Verarbeitungsschritte (zum Beispiel Nachkalkulation, Lohnverrechnung). Die wesentlichen Daten, die dabei zwischen diesen Systemen ausgetauscht wer den, sind Ist-Leistungsdaten aus dem Produktionsprozeß, wie Stückzahlen, Arbeitszeit, Durchlaufzeit, Leistungsgrad, Materialentnahmen und Ausschuß.
Schnittstellen bestehen zu Kostenrechnung und Lohnverrechnung. In beiden Fällen werden Daten an Standard-Anwendungsprogramme übergeben. In der Kostenrechnung erfolgt die Verarbeitung der auftragsbezogenen Ist-Leistungsdaten mit dem Programm Korac (Kostenrechnung Automation Center) zum Beispiel zur Nachkalkulation. In der Lohnverrechnung werden durch das Programm "Padac" (Personalabrechnung Dialog Automation Center) die personenbezogenen Ist-Leistungsdaten weiter verarbeitet.
4. Das Rechnungswesen
Im Unternehmen fallen folgende Hauptanwendungen an: Kostenträgerrechnung, Kostenartenrechnung und Kostenstellenrechnung. Für die Kostenträgerrechnung sind neben den auftragsbezogenen Ist- Leistungsdaten aus der Fertigung weitere Informationen aus der Lohn- und Gehaltsverrechnung nötig (zum Beispiel Fertigungsstunden, Urlaubsstunden, Feiertagsstunden, Arztbesuche und Krankenstände). Die Erlöse der einzelnen Kostenträger werden getrennt aus der Finanzbuchhaltung übernommen.
Für die Kostenstellenrechnung werden Daten aus der Anlagenbuchhaltung ( "Anlac" - Anlagenbuchhaltung Automation Center) und der Finanzbuchhaltung verwendet. Dazu müssen kostenstellenweise die Lohn- und Gehaltsdaten sowie die Daten zur kalkulatorischen Abschreibung übernommen werden.
5. CAS (Computer Aided Selling)
Mit CAS wird der Bereich der computergestützten Kundenauftrags-Abwicklung bezeichnet. Schnittstellen existieren zur Fakturierung, zum Einkauf und zur Finanzbuchhaltung. Die in der Kundenauftragsverwaltung erstellte Auftragsbestätigung stellt den Ausgangspunkt für die Fakturierung dar. Der Fakturenbetrag wird in der Finanzbuchhaltung als Erlös gebucht und als offene Rechnung gespeichert. Nach Zahlungseingang erfolgt in der Kundenauftragsverwaltung automatisch die Löschung der offenen Rechnung. Bei Überschreiten des Zahlungsziels hingegen wird eine Zahlungserinnerung ausgelöst.
Beim Eintreffen von Lieferantenrechnungen im Einkauf schließt die Rechnungseingangs-Buchung die offene Bestellung ab. In einem daran anschließenden Dialogschritt werden alle benötigten Daten an die Finanzbuchhaltung übergeleitet und automatisch verbucht.
In vielen Unternehmen ist der derzeitige Stand der Integration noch nicht befriedigend - obwohl aus daten- und entscheidungsorientierter Sicht enge Beziehungen zwischen den Anwendungssystemen in den betrieblichen Funktionalbereichen bestehen. Die Schwierigkeiten, die heute die Realisierung der Datenintegration erschweren, sind:
- die vorhandenen und weit fortgeschrittenen Insellösungen mit großen Datenbeständen;
- die nicht oder nur teilweise vorhandenen Schnittstellen;
- die unterschiedlichen Datenformate;
- die unterschiedlichen Rechnersysteme;
- Engpässe beim DV-Personal.
Um eine möglichst reibungslose Einführung bei laufendem Produktionsbetrieb zu gewährleisten, ist es sinnvoll, die Integration stufenweise zu realisieren. In Stufe 1 wird lediglich eine organisatorische Verbindung hergestellt. Ist von einem Arbeitsplatz der Zugriff auf verschiedene Systeme notwendig, werden dafür getrennte Terminals zur Verfügung gestellt. In Stufe 2 wird durch den Einsatz von PCs in einem offenen System eine Verknüpfung der verschiedenen Systeme hergestellt. Durch Nutzung der Fenstertechnik läßt sich eine Integration bis hin zum Datenaustausch schaffen, ohne daß die Basissysteme geändert werden müssen. In Stufe 3 wird eine Datenschnittstelle zwischen den Systemen aufgebaut. Hierzu ist das datenspendende und/oder das datenempfangende System zu ändern, sofern nicht bereits bei der Systementwicklung auf eine einheitliche und anwendungsunabhängige Datendarstellung oder -schnittstelle geachtet wurde. Diese Stufe gilt bei CAD-Systemen bereits als "state of the art".
Bedingt durch den unterschiedlichen Stand der einzelnen Anwendungsbereiche lassen sich die einzelnen Schritte nicht immer streng in dieser Reihenfolge durchführen. Dies kann eine zeitliche Überlappung zur Folge haben. Bei Doubrava erfolgte zunächst die Integration der betriebswirtschaftlichen Anwendungsbereiche. Daran schloß sich die Integration der technischen Anwendungsbereiche mit der Produktionsplanung und -steuerung an. Die einzelnen Stufen stellen gekoppelt mit einer datenflußorientierten Systemgestaltung eine systematische Vorgehensweise zur Realisierung der integrierten Informationsverarbeitung dar. Die Integrationsstufe 3 kann im wesentlichen als erreicht betrachtet werden.
Eine letzte Integrationsstufe sieht vor, daß die verschiedenen Systeme nicht nur auf die gleiche Datenbasis zugreifen, sondern darüber hinaus auch echt miteinander kommunizieren. Dies bedeutet zum Beispiel, daß der Prozeß eines Systems einen Prozeß eines anderen Systems aufrufen kann, das Ergebnis abwartet und nach Übernahme der Ergebnisdaten die eigene Transaktion fortsetzt.
Information ist neben den klassischen Produktionsfaktoren zu einem weiteren Produktionsfaktor geworden. Veränderungen der Marktstrukturen und der Einbruch von grundlegend neuen Technologien in den Produktionsprozessen ergeben für das einzelne Unternehmen neue Chancen. Insbesondere fordert man von den Produktionssystemen der neunziger Jahre folgende Eigenschaften:
- hohe Flexibilität;
- schnelle Reaktionsfähigkeit der Leistungserstellungs-Prozesse auf Veränderungen der relevanten Umwelt;
- parallel zur gesteigerten Flexibilität eine erhöhte Produktivität;
- qualitativ stark verbesserte und rechtzeitig zur Verfügung stehende Informationen in allen Unternehmensbereichen.
Diese Erwartungen können nach den bei der Doubrava gemachten Erfahrungen am ehesten mit Hilfe eines integrierten Informationssystems erreicht werden, das von den strategischen Zielen der Unternehmen abgeleitet, global, also umfassend geplant und in Einzelschritten realisiert wird.