CAD-Handbuch

Methoden, Werkzeuge und Systeme der Informatik haben nach einer Phase stur mischer Entwicklung dieser Wissenschaft, aber auch begunstigt durch die technisch-wirtschaftlichen Fortschritte der Mikroelektronik, Einzug in nahezu alle Berufsgebiete einer modemen Industriegesellschaft gehalten. Eine besondere Be deutung hat dabei fur die hochindustrialisierten Staaten die Verbindung von Informatik- und Ingenieurwissen zur Steigerung der volkswirtschaftlichen Leistungs- und Wettbewerbsfahigkeit. Besonderes Gewicht hat dabei fur das Inge nieurwesen die schnelle, aber wirtschaftlich sinnvoll und arbeitspraktisch vertragli che Einfuhrung der Technik des CAD. Da die bisherigen Einfuhrungs- und Erfah rungsfristen beim CAD selbst fur eine modeme Technik sehr kurz sind, hat die Gesellschaft fur Informatik (GI) den Wunsch der Anwender aufgegriffen, ein CAD-Handbuch zur Unterstutzung der Systemauswahl und -einfuhrung zu erstel len. Das hier vorgelegte Ergebnis der mehrjahrigen Tatigkeit des Arbeitskreises 4. 2. 1 der Gesellschaft fur Informatik, in dem Systemhersteller, beratende Wissen schaftler und fortgeschrittene Anwender sehr eng und fruchtbar kooperiert haben, zeigt, dass die GI in der Lage ist, Wunsche aus der Praxis aufzugreifen und ein Fo rum fur qualifizierte fachliche Arbeit auch fur Anwendungsbereiche der Informa tik bereitzustellen. Der Entwurf des Handbuches wurde einschlagigen Verbanden und erfahrenen CAD-Experten zur kritischen Stellungnahme vorgelegt. Die eingegangenen Anre gungen haben nicht nur zur Konsolidierung des Handbuchs beigetragen, sondern auch gezeigt, wie breit es fachlich getragen und akzeptiert wird. Die Gesellschaft fur Informatik dankt sehr herzlich den an der Ausarbeitung des CAD-Handbuchs Beteiligten und wunscht dem Handbuch eine gute Aufnahme in der Fachwelt. G."

1: Zur Einführung.- 1.1 Ziel des CAD-Handbuchs.- 1.2 Der Begriff CAD.- 1.3 Anwendungsgebiete von CAD-Systemen.- 1.4 Konzeption und Gliederung des Handbuchs.- 1.5 Literatur.- 2: Einfluß organisationsbezogener Randbedingungen.- 2.1 Vorbemerkungen.- 2.2 Organisationsbezogene Randbedingungen.- 2.2.1 Auflistung.- 2.2.2 Auswirkungen.- 2.3 Tätigkeiten bei der Planung, Anwendung und Erweiterung von CAD-Systemen.- 2.3.1 Voruntersuchung.- 2.3.2 Systemanalyse.- 2.3.3 CAD-System-Auswahl.- 2.3.4 Systemvorbereitung.- 2.3.5 CAD-System-Einführung.- 2.3.6 CAD-System-Betrieb.- 2.4 Fallbeispiele.- 2.5 Zusammenfassung.- 2.6 Literatur.- 3: Integration von CAD-Systemen in die DV-Umgebung.- 3.1 Vorbemerkungen.- 3.1.1 Voraussetzungen für die CAD-Integration.- 3.1.2 Ziel der Integrationsbetrachtungen.- 3.1.3 Grundlegende Aussagen zur Integrationsdiskussion.- 3.1.4 Charakteristika der CAD-Konfiguration.- 3.1.5 Kapitelaufbau und -gliederung.- 3.2 CAE.- 3.2.1 Wirkungsfeld des CAE.- 3.2.2 CAE-Schwerpunkte.- 3.3. CAD in einer CAE-Umgebung.- 3.3.1 Innerbetriebliche Integration.- 3.3.2 Außerbetriebliche Integration.- 3.3.3 Auswirkungen der Integration.- 3.3.4 CAD-Datenbank.- 3.3.5 Schnittstellen in CAD-Systemen.- 3.3.5.1 Datenschnittstelle IGES.- 3.3.5.2 Datenschnittstelle zur NC-Programmierung.- 3.3.5.3 Datenschnittstelle VDAFS.- 3.3.5.4 Datenschnittstelle zu Berechnungsprogrammen.- 3.3.5.5 Graphikschnittsteile GKS.- 3.3.5.6 Eingabeschnittstellen.- 3.3.5.7 Schnittstelle zur rechnerinternen Objektdarstellung.- 3.3.5.8 Geometrieorientierte FORTRAN-Schnittstelle.- 3.4 Konfigurationen für CAD.- 3.4.1 Datenflußbetrachtungen.- 3.4.2 CAD-Systemkonfiguration.- 3.5 Kompatibilität und Portabilität der Software.- 3.5.1. Funktionale Komponenten.- 3.5.1.1 Datenmodelle.- 3.5.1.2 Datenverwaltungssystem.- 3.5.1.3 Modellierungsfunktionen.- 3.5.1.4 Graphik- und Interaktionssystem.- 3.5.2 Hardwarekomponenten und -funktionen.- 3.5.2.1 Gestaltung.- 3.5.2.2 Funktionen.- 3.5.2.3 Einschränkungen durch bestehende CAD-Software.- 3.5.3 Regeln für ein offenes System.- 3.5.3.1 Offenheit zum Produktionsprozeß.- 3.5.3.2 Offenheit zum Benutzer.- 3.5.3.3 Offenheit für die Weiterentwicklung der Hardware.- 3.5.4 Folgerung.- 3.6 Zusammenfassung.- 3.7 Literatur.- 4 Klassifizierung von CAD-Systemen.- 4.1 Vorbemerkungen.- 4.2 Beziehungen zwischen CAD-Systemen und Unternehmen.- 4.2.2 Systematik zum Vergleich angebotener CAD-Systeme.- 4.2.2.1 Die Integrationsfähigkeit als Bestandteil der Systematik.- 4.2.2.1.1 Modellverarbeitung als Voraussetzung.- 4.2.2.1.2 Kriterien der Integrationsfähigkeit.- 4.2.2.1.3 Vorteile der integrierten CAD-Verarbeitung.- 4.2.2.2 Prozeßleistungsfähigkeit des In-Systems.- 4.2.2.3 Prozeßleistungseigenschaften.- 4.2.2.4 Archivierung.- 4.3 Das CAD-System.- 4.3.1 Das Modell (Verarbeitung in CPU).- 4.3.1.1 CAD-Software.- 4.3.1.1.1 Geometrierepräsentation.- 4.3.1.1.2 Geometriemodell (rechnerinterne Darstellung).- 4.3.1.1.3 Formulierung der Topologiestruktur (der Gestalt).- 4.3.1.1.4 Manipulationszugriff auf Objekte.- 4.3.1.1.5 Generierungsprinzipien.- 4.3.1.1.6 Lage- und Größenbestimmung.- 4.3.1.1.7 Verknüpfungsoperatoren (Integration der Kommunikation).- 4.3.1.1.8 Definition der Geometrieelemente (Form).- 4.3.1.1.9 Durchdringungslogik zwischen Flächen.- 4.3.1.1.10 Abrundungen.- 4.3.1.1.11 Transformationen.- 4.3.1.1.12 Zusatzfunktionen.- 4.3.1.1.13 Interaktionsmethoden (Handhabungsdynamik).- 4.3.1.2 Host-System.- 4.3.1.2.1 Host-System-Hardware.- 4.3.1.2.2 Host-System-Software.- 4.3.2 Die Abbildung (Verarbeitung im Graphik-Controller).- 4.3.2.1 Lokale Systemsoftware.- 4.3.2.2 Lokale Systemhardware.- 4.4 Zusammenfassung.- 4.5 Literatur.- 5 Ermittlung der Wirtschaftlichkeit von CAD-Systemen.- 5.1 Vorbemerkungen.- 5.1.1 Kapitelaufbau und -gliederung.- 5.1.2 Begriffe.- 5.1.3 Abgrenzungen.- 5.1.4 Kriterien der Wirtschaftlichkeit.- 5.2 Methoden zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit.- 5.2.1 Methoden mit eindimensionaler Zielsetzung.- 5.2.1.1 Statische Methoden.- 5.2.1.2 Dynamische Methoden.- 5.2.2 Methoden mit mehrdimensionaler Zielsetzung.- 5.2.3 Zeitpunkte für Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und -rechnungen.- 5.2.3.1 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und -rechnungen vor Einführung eines CAD-Systems.- 5.2.3.2 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und -rechnungen nach Einführung eines CAD-Systems.- 5.3 Nutzenermittlung.- 5.3.1 Abgrenzung der Nutzenkomponenten.- 5.3.2 Zeitliche Entwicklung der Nutzenkomponenten.- 5.3.3 Bewertung der Nutzenkomponenten.- 5.3.3.1 Produktivitätssteigerung.- 5.3.3.2 Qualitäts- und Flexibilitätssteigerung.- 5.4 Kostenermittlung.- 5.4.1 Einmalige Ausgaben bzw. Kosten.- 5.4.1.1 Systemkosten.- 5.4.1.2 Raumkosten.- 5.4.1.3 Leitungskosten.- 5.4.1.4 Kosten für die organisatorische Vorbereitung.- 5.4.1.5 Kosten für die Schulung.- 5.4.1.6 Kosten für die Installation und Integration.- 5.4.1.7 Kosten, die sich aus der Minderleistung bis zur Erreichung der erwarteten Beschleunigung ergeben.- 5.4.1.8 Kosten für die Dateneingabe und Umstellung.- 5.4.1.9 Sonstige Einmalkosten.- 5.4.2 Laufende Ausgaben bzw. Kosten.- 5.4.2.1 Personal kosten.- 5.4.2.2 Kosten für die Schulung.- 5.4.2.3 Kosten für die Datensicherung.- 5.4.2.4 Kosten für Verbrauchsmaterial und Energie.- 5.4.2.5 Kosten für die Hardwarewartung und -instandhaltung sowie für die Softwarepflege.- 5.4.2.6 Kosten für die Versicherung.- 5.4.2.7 Verzinsung des gebundenen Kapitals.- 5.4.2.8 Mieten.- 5.4.2.9 Abschreibungen.- 5.5 Zusammenfassung.- 5.6 Literatur.- 6 Beispiele für die Nutzen- und Kostenermittlung.- 6.1 Erweitertes Verfahren der Nutzenermittlung.- 6.1.1 Beschreibung des Verfahrens.- 6.1.2 Erweiterung des Verfahrens.- 6.1.2.1 Verwendete Größen und deren Ermittlung.- 6.1.2.2 Ermittlung der jährlichen Einsparungen.- 6.1.2.3 Kostenvergleich Kauf/Leasing.- 6.1.2.4 Beispiel.- 6.1.2.5 Zusammenfassung und Ergebnisbewertung.- 6.1.2.6 Nutzendarstellung.- 6.2 Verfahren zur Ermittlung der Amortisationszeit.- 6.3 Beispiele.- 6.3.1 Beispiele für die Nutzenermittlung.- 6.3.1.1 Quantifizierbarer Nutzen.- 6.3.1.2 Schwer quantifizierbarer Nutzen.- 6.3.2 Beispiele für die Kostenermittlung.- 6.3.3 Beispiele für die Wirtschaftlichkeitsrechnung.- 6.3.4 Beispiele für die Kosten/Nutzen-Berechnung.- 6.3.4.1 Kennzahlen und Investitionsstufen.- 6.3.4.2 Produktivitätssteigerung.- 6.3.4.3 Auslastung der Bildschirmarbeitsplätze.- 6.3.4.4 Bruttonutzen.- 6.3.4.5 Kosten.- 6.3.4.6 Berechnungsansatz für Kosten und Nutzen.- 6.3.4.7 Verbesserung des Nutzens.- 6.4 Literatur.- Literatur.- Adressen.