Cursusdictaat y m Toegepaste Informatica

pi Ministerie van Verkeer en Waterstaat Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat Bouwdienst Rijkswaterstaat

PMSE - Opieiding Betonconstructeur BV / Staalconstructeur SG

Cursusdictaat

y

m

Toegepaste Informatica \\\\w-\\\\\w&< ' ril 2000

Referentie: Versie: Datum: Aantal pagina's:

BV/SC-TI-2000-001 1.0 (definitief) 28 aprii 2000 102

Auteur:

ing. J.N. Kieft

:

$ > o S & S

BIBLIOTHEEK Bouwdienst Rijkswaterstaat Postbus 20.000 3502 LA Utrecht

BIBLIOTHEEK B O U W D I E N S T R I J K S W A T E R S T A A T

NR

C.88
PMSE - Opieiding Betonconstructeur BV / Staaiconstructeur SG

Cursusdictaat Toegepaste Informatica

april 2000

Referentie: Versie: Datum: Aantal pagina's:

BV/SC-TI-2000-001 1.0 (definitief) 28 april 2000 102

Auteur:

ing. J.N. Kieft

Inhoudsopgave

1.

Inleiding

2.

3

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12

Informatie- en Communicatie Technologie 4 Toepassen van Informatie- en communicatietechnologie 4 Informatietechnologische ontwikkelingen 8 Sociaal-economische ontwikkelingen en de informatie-economie 13 Het vakgebied Bedrijfslnformatica (Bl) 15 Organisatie en Informatie 18 De processen van de ICT-organisatie 19 Processen en gegevens 20 Systeemontwikkeling 22 Systeembeheer 24 Kwaliteit 25 Projectmanagement 27 Informatiebeleid en planning 28

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

Solid Modelling Inleiding Solid Modelling en de toekomst van Design Conclusies Evaluatie van solid modellers Een kort overzicht van Computer Based Design tools Overige zaken rond Solid Modelling

35 35 36 41 42 46 52

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10

Productmodelleren Definitie Systeemtheorie en procesmodelleren IDEF-0 N I A M : Nijssens Information Analysis Method Numeriek vormbeschrijving Vormbeschrijving en de kern van het productmodel Modelleerconstructies Productmodelleren nader beschouwd Standaards en gegevensuitwisseling Samenvatting

56 56 59 62 65 65 66 69 76 78 83

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6

Product Data Management Inleiding De voordelen van P D M P D M Functies en Kenmerken P D M Omgevingen Samenvatting Verklarende Woordenlijst ( P D M )

84 84 85 87 96 97 98

3.

4.

5.

Dictaat Toegepaste Informatica

2

1. Inleiding

M e t het vak 'Toegepaste Informatica' en derhalve ook dit dictaat is het absoluut niet de bedoeling om van de cursisten volledige IT'ers te maken. Dit is onmogelijk in de tijd welke hiervoor gepland is. W e l is het de bedoeling de cursisten deelgenoot te maken van begrippen, technieken en trends waarmee zij bij het uitvoeren van hun dagelijkse werkzaamheden geconfronteerd (zullen en kunnen) worden. Er is niet alleen ingegaan worden op (het toepassen van) rekenprogrammatuur. Immers ook bij de constructeurs is de computer gemeengoed geworden, echter de ontwikkelingen staan niet stil. Aan de hand van praktijkvoorbeelden is getracht deze ontwikkelingen in kaart te brengen. Onderwerpen zijn behandeld waarbij, in tegenstelling tot voorgaande jaren, meer in de breedte dan in de diepte is gegaan. Zo zijn in de diverse lessen ondermeer de volgende onderwerpen de revue gepasseerd: • De rol van IT binnen het vak (-gebied), stand van zaken, ontwikkelingen • Rekenprogramma's (waarom, hoe zitten ze in elkaar, wat doe ik er mee, beperkingen) • Informatie-uitwisseling (architecten, wapeningcentrales, bekistingen, etc) • Het Internet (basistools, hoe gebruik ik het internet binnen de werkzaamheden) • CAD-technieken en systemen • Integratie C A D - Technisch Rekenen • E D M / P D M (resp. Engineering en Product Data Management) • Productmodelleren (kernzaken, dus niet zo diep als in het dictaat wat ik gezien heb) • Tevens is geprobeerd enkele voorbeelden te geven van bijvoorbeeld Solid Modellers en de integratie van deze pakketten met een EEM pakket. Geen aandacht is besteed aan programmeertalen en het programmeren zelf. De ene cursist zal in zijn/haar werkkring weer meer dan een ander te maken krijgen met bepaalde zaken die in de lessen of dit dictaat zijn behandeld dan de ander. Het voorliggende dictaat is dan ook slechts bedoeld als theoretische (achtergrond-) informatie, welke gebruikt kan worden als basis voor verdere ontwikkeling van de cursisten. De inzet van IT-technologien en methodieken geschiedt tegenwoordig, ook in de bouwwereld, in een snel tempo. In het voorliggende dictaat is dan ook getracht de principes van diverse technologieen alsmede het waarom gebruiken van deze technologieen te verduidelijken. Er is in het dictaat weinig tot geen aandacht besteed aan werkelijke applicaties, leveranciers, en dergelijke. Een uiteindelijke keuze voor een leverancier of software-pakket is dermate afhankelijk van organisaties en processen binnen deze organisaties, dat de nadruk gelegd is op het feit waarom men technologieen kan toepassen, en op welke manier. De rest is aan de organisaties zelf, vaak met behulp van de op de diverse (IT-) vakgebieden gespecialiseerde adviseurs.


3

2. Informatie- en Communicatie Technologie

2.1

TOEPASSEN VAN INFORMATIE- EN COMMUNICATIETECHNOLOGIE

Automatisering is van een hoofdzakelijk ondersteunende functie van een administratie geworden tot een vaak strategische functie voor de gehele onderneming. M e n spreekt daarom niet meer van automatiseren, maar van informatiseren of toepassen van ICT (Informatie- en Communicatie Technologie). ICT is de verzamelterm voor alle technische automatiserings- en communicatie-middelen alsmede de kennis en methoden o m deze middelen toe te passen en te gebruiken voor de informatievoorziening. ICT kan worden toegepast in: 1. Primaire Bedrijfsprocessen • Flexibele (productie-) automatisering ( C A D - , C A E - en CAM-systemen) bij (productie-) bedrijven • Procesautomatisering (meet- en regeltechniek) in de procesindustrie • Administratieve informatiesystemen bij financiele instellingen en overheidsdiensten 2. Secundaire of ondersteunende processen • Financiele en personele informatiesystemen • Automatisering van het ontwikkelen en beheren van de informatiesystemen zelf 3. Managementprocessen • Bestuurlijke informatiesystemen ten behoeve van de verschillende managementniveaus 4. Producten en diensten van een organisatie • Toepassen van micro-elektronica in allerlei producten (horloges, camera's) • Toepassen van ICT ten behoeve van nieuwe diensten (telebankieren) Toepassen van ICT in processen kan op twee manieren gebeuren: • Reactief waarbij wordt uitgegaan van de bestaande organisatiekenmerken zoals bedrijfsstrategie, organisatiestructuur en bedrijfscultuur. • Pro-actief waarbij de bedrijfsstrategie, organisatiestructuur en bedrijfscultuur zo nodig worden aangepast om de geboden mogelijkheden van ICT volledig te kunnen benutten. In een relatief stabiele omgeving kan ICT zowel reactief als pro-actief worden toegepast. In een snel veranderende omgeving is reactief toepassen van ICT niet zinvol, omdat de organisatiekenmerken al snel weer achterhaald worden. In een dynamische omgeving moet ICT dan ook pro-actief worden toegepast.


4

FASEMODELLEN

De invoering van elke nieuwe technologie in een organisatie voltrekt zich volgens een S-vormige leercurve, zo ook voor het toepassen van ICT (fasemodel Nolan, figuur 2-1)

initiatie

Figuur 2-1

diffusie

integratie

consolidatie

Invoering van een nieuwe technologie

Vier fasen of stadia kunnen worden onderscheiden. De invoering van een nieuwe informatietechnologie begint veelal op een of enkele plaatsen in een organisatie als experiment, de initiatiefase. Als de toepassing van die nieuwe technologie succes heeft, ontstaat een snelle verspreiding ervan in de organisatie, de diffusiefase. O m tot een betere beheersing en economische benutting te komen wordt de toepassing vervolgens meer plan matig aangepakt, de consolidatiefase. Daarna vindt er integratie plaats met voorgaande technologieen, de integratiefase. In de eerste twee fasen is de rol van het management stimulerend en faciliterend; in de laatste twee fasen dirigerend en standaardiserend. In de integratiefase krijgen infrastructuren de aandacht. De fase van toepassing van ICT geeft aan hoe ver het ICT-leerproces binnen een organisatie is gevorderd. Nu staat de ontwikkeling van ICT niet stil; er komen steeds weer nieuwe informatietechnologieen en organisaties zijn voor het behoud van hun continuTteit genoodzaakt om uit deze nieuwe informatietechnologieen de voor hen gegigende technologieen te selecteren. De invoering van opeenvolgende nieuwe informatietechnologieen in een organisatie leidt dan ook tot een opeenstapeling van S-krommen (spiraalmodel van Bemelmans, figuur 2-2)

technologie B

A

technologie A integrate

Figuur 2-2

Spiraal van Bemelmans

De eerder genoemde vier fasen werden bijvoorbeeld doorlopen bij de batch toepassingen op het mainframe in de jaren zestig, de toepassing van databanken in de jaren zeventig en de toepassing van personal computers in de jaren tachtig. De afgelopen jaren hebben we dezelfde fasen gezien bij de toepassing van bijvoorbeeld objectgedrienteerde systemen en multimediasystemen. Sommige leercurven (bijv. P C gebruik) worden sneller doorlopen dan die van complexe technologieen (bijvoorbeeld telematica). O p elk tijdstip heeft men dus te maken met verschillende informatietechnologieen die zich in verschillende stadia van toepassing bevinden.


5

De toepassingen van de oudste technologieen, die nog niet zijn vervangen, bevinden zich allemaal in de vierde fase. De genoemde modellen zijn ontwikkelingsmodellen of (groei)fasemodellen. Fasemodellen gaan uit van de veronderstelling dat een organisatie zich ontwikkelt via een aantal fasen. Dit in analogie met de ontwikkeling van een mens van baby via kind en puber tot volwassene. Elke fase is noodzakelijk voor de verdere ontwikkeling; in principe kan geen enkele fase worden overgeslagen. W e l kunnen fasen sneller worden doorlopen. De S-kromme van figuur 2.1 stelt niet alleen een organisatorische leercurve voor, maar geeft ook de groei van de automatiseringskosten weer. Hierbij is uitgegaan van de hypothese dat de kosten van de automatisering gebruikt konden worden als een indicatie voor de ontwikkeling van de automatisering in een organisatie. De aan elke technologie verbonden kosten volgen een product-life-cycle-kromme: de uitgaven lopen naar een maximum en nemen vervolgens af, omdat enerzijds de kosten van de technologie dalen en anderzijds investeringen worden gedaan in nieuwe, vervangende technologieen. Wanneer de kosten van opeenvolgende technologieen bij elkaar worden opgeteld, ontstaat er een S-kromme. Het gehanteerde fasemodel heeft zijn sterkten en zwakten. De kracht van het model is, dat een organisatie wordt beschouwd als een lerende organisatie op het gebied van de informatievoorziening en dat organisaties kunnen leren van de ervaringen van anderen. De betrekkelijke eenvoud van het model maakt het model ook uitermate geschikt als communicatiemiddel tussen enerzijds de lijnmanagers en gebruikers (niet-informatici) en anderzijds de informatiemanagers en informatiseerders (informatici). Bedenkingen van anderen tegen de fasemodellen zijn: • Er is sprake van slechts een mogelijk groeitraject; de ontwikkeling van de toepassing van ICT zou dan op zichzelf staan en onafhankelijk zijn van strategie en organisatiestructuur. De wijze van toepassing van ICT moet in evenwicht zijn met onder meer de strategie en structuur van een organisatie. • Als fasen niet kunnen worden overgeslagen zou het betekenen dat nieuw opgerichte organisaties altijd met de eerste fase moeten beginnen. W e l kunnen dan de eerste fasen versneld worden doorlopen (analoog aan het versneld doorlopen van de hele evolutie door een ongeboren kind) • Diverse aannames van het model konden door anderen niet in de praktijk worden geverifieerd. Onder meer werd in de meeste van de door hen onderzochte organisaties de groeikromme niet teruggevonden. Het belangrijkste bezwaar op dit ogenblik is evenwel dat het model uitgaat van het reactief toepassen van ICT en niet voorziet in de pro-actieve toepassing van ICT.

Het belang van ICT ICT is voor ieder bedrijf of instelling niet even belangrijk. Dit is afhankelijk van het huidige en het toekomstige belang van informatiesystemen. laag

hoog

operationeel

strategisch

ondersteunend

transformerend

laag

hoog

Toekomstig belang van IT Figuur -3


Het ICT-strategisch raster

6

Als het huidig en toekomstig belang van informatiesystemen laag is, zijn de informatieactiviteiten slechts ondersteunende activiteiten die weinig aandacht vergen van het hoger management en goed gedelegeerd kunnen worden aan het operationeel management (bijvoorbeeld bij een ziekenhuis). ICT is van operationeel belang als het huidig functioneren van het bedrijf afhankelijk is van informatiesystemen, maar ICT niet de kern vormt van de strategische ontwikkeling van het bedrijf (bijvoorbeeld in de procesindustrie). Als de huidige informatiesystemen een ondersteunend karakter hebben, maar verwacht wordt dat ICT van cruciaal belang zal zijn voor het voortbestaan van de organisatie, dan dient ICT een transformerende werking te hebben (bijvoorbeeld voor een supermarkt). ICT is van strategisch belang als de huidige en toekomstige informatiesystemen van essentieel belang zijn voor de organisatie (bijvoorbeeld voor een bank). In de eerste twee gevallen kan volstaan worden met het reactief toepassen van ICT; in de laatste twee gevallen dient ICT pro-actief te worden toegepast. Het belang van ICT komt ook tot uitdrukking in de doelstelling van het toepassen van ICT. Deze kan zijn: • Verhogen van de doelmatigheid van de efficiency • Verhogen van de doeltreffendheid of de effectiviteit • Betreden van nieuwe markten (vergroten van het afzetgebied) • Voortbrengen van nieuwe producten en diensten (innovatie) In de beginjaren van de automatisering was de doelstelling vooral het verhogen van de efficiency van bepaalde werkprocessen. M e n begon met het automatiseren van de massale, routinematige handelingen. Later werd de automatisering meer gericht op het verhogen van de effectiviteit. De automatisering werd gebruikt als hulpmiddel om bepaalde doelstellingen te bereiken, zoals een snellere levering of een betere kwaliteit van producten. In beide gevallen gaat h e t o m positieverbetering in bestaande product/marktcombinaties en is ICT van ondersteunend of operationeel belang. De planning gebeurt dan respectievelijk ad-hoc of in het kader van de middelenplanning. De toepassing van ICT is reactief en is hoofdzakelijk een zaak van het operationele management. Tegenwoordig is de doelstelling van het toepassen van ICT vaak het penetreren in nieuwe markten en/of het voortbrengen van nieuwe producten en diensten. Een voorbeeld is een luchtvaartmaatschappij die haar reserveringssysteem ook gaat gebruiken voor hotel- en autoreserveringen. Dergelijke systemen worden strategische informatiesystemen genoemd, omdat zij een organisatie in staat stellen om zich te onderscheiden van haar concurrenten. Het belang van ICT is in deze gevallen transformerend of strategisch. De toepassing van ICT is pro-actief en krijgt de aandacht van het topmanagement. Dankzij ICT is informatie van een belangrijke productiefactor (naast kapitaal, arbeid en grondstoffen) een belangrijke succesfactor geworden; een geducht wapen in de concurrentiestrijd. In de afgelopen jaren zijn er ook nieuwe doelstellingen van ICT bijgekomen, zoals: • innovatief herontwerpen van bedrijfsprocessen • versterken van de kerncompetenties van een onderneming Onderstaande tabel geeft een (enigszins gechargeerd) overzicht van de kenmerken van beide tijdperken (automatiserings- of DP tijdperk en information driven ICT-tijdperk) DP-tijdperk

Kenmerken

ICT-tijdperk

Financiele houding ten opzichte van ICT

Een uitgave (overhead)

Een investering

Zakelijke rol van ICT

Vooral ondersteunend

Vaak doorslaggevend Strategisch

Betekenis van de toepassing van ICT

Operationeel

Wijze van toepassing van ICT

Reactief

Pro-actief

Sociale gevolgen van ICT

Beperkt

Aanzienlijk

Het denken over ICT

Traditioneel

Innovatief

Betrokken bij de toepassing van ICT

Weinig

Veel

Technologieen betrokken bij ICT

Computertechnologie

Veelzijdig

Houding van het lijnmanagement t.o.v. ICT

Delegatie

Sturing


7

2.2

INFORMATIETECHNOLOGISCHE ONTWIKKELINGEN

Sinds de opkomst van de micro-elektronica in de jaren zestig, gaat de snelle ontwikkeling van deze technologie nog steeds door. De prijs/prestatieverhouding van de belangrijkste hardwarecomponenten verbeteren met ca. 30 tot 4 0 % per jaar; dit is meer dan een factor 10 per decennium. Bij een factor 10 verbetering ontstaan vaak nieuwe categorieen toepassingen. Verwacht wordt dat deze trend zich nog tenminste 20 tot 30 jaar zal voortzetten. Deze drastische afname van de prijs/prestatieverhouding is niet alleen het gevolg van technologische ontwikkelingen, maar ook van een nog steeds toenemende vraag, die weer een gevolg is van de betere prijs/prestatieverhouding. Overigens wordt de ontwikkeling van de toepassing van ICT totnogtoe steeds getemperd door de achterlopende ontwikkeling op het gebied van de programmatuur, die direct gerelateerd is aan de stijging van de kosten van ICT-personeel. De kosten van computerapparatuur voor het ondersteunen van een medewerker zullen de komende jaren slechts een Tractie uitmaken van de kosten van die medewerker. Hierbij dienen nog wel de kosten voor programmatuur, opieiding, beheer en technische ondersteuning te worden opgeteld. V o o r een PC bijvoorbeeld bedragen de kosten voor apparatuur en programmatuur gemiddeld slechts 1 7 % van de totale kosten (bron: Gartner Group). Verder zal de kenniswerker steeds meer computercapaciteit nodig hebben om goed zijn of haar werk te kunnen uitvoeren. Hoewel in sommige bedrijfstakken de ICT-kosten per medewerker zullen afnemen, zullen bij vooral kennisintensieve bedrijven de ICT-kosten per medewerker juist verder toenemen om de concurrentie de baas te blijven. In het volgende wordt een overzicht gegeven van de stormachtige ontwikkelingen op het gebied van de informatietechnologie aan de hand van de ontwikkelingen van de volgende vier basisonderdelen van een informatiesysteem (bron: Gartner Group) • werkstations • communicatienetwerken • databanken en kennisbanken • gespecialiseerde computers

Werkstations De vroegere 'domme' terminals zijn nu vrijwel overal vervangen door PC's als 'intelligente' werkstations. Thans zijn multimedia PC's met microprocessoren (bijvoorbeeld de Pentium van Intel) met kloksnelheden van 600 M H z (Megahertz) en een harde schijf van 10-20 Gb (Gigabyte) heel gewoon. In de komende jaren zullen deze capaciteiten aanzienlijk toenemen. De toenemende 'intelligentie' van de werkstations maakt het mogelijk om enerzijds complexere bewerkingen (voor bijv. numerieke modellen en kennissystemen) uit te voeren en anderzijds de mens-machine interface te verbeteren (zoals bijvoorbeeld spraak in- en uitvoer). De elektronische werkplek zal worden gecompleteerd met faciliteiten voor beeldverwerking (document imaging) en werkstroom (workflow) management. De groeiende computercapaciteit op de werkplek bevordert ook de overgang naar client/server-architectuur, omdat de mogelijkheden van verdeling van taken over werkstations (clients) en servers worden vergroot. In de komende jaren zal ook de functionaliteit van draagbare equivalenten, zoals notebook en vestzakcomputers, snel toenemen tegen sterk gereduceerde kosten. De Personal Digital Assistant (PDA) kan ook handschrift omzetten in tekst en elektronische post of fax verzorgen. Dit leidt ertoe dat de mobiele werker op elke plek zijn of haar informatiewerk kan uitvoeren.


8

Communicatienetwerken M e t de opkomst van glasvezelverbindingen kan in de komende jaren een snelle toename van de transmissiesnelheid worden verwacht. Overigens hebben datacompressietechnieken inmiddels ook hoge transmissiecapaciteieten mogelijk gemaakt over bestaande koperdraadverbindingen. M e t SONET (Synchronous Optical NETwork) standaarden voor A T M (Asynchronous Transfer Mode) zullen snelheden tot 10Gb/sec. mogelijk zijn. In de jaren 2000 wordt een nieuw soort glasvezel (de halidevezel) verwacht die afstanden boven de 3000 km kan overbruggen zonder repeaters (tussenversterkers). M e n verwacht ook dat in de komende jaren de capaciteit en betrouwbaarheid van draadloze communicatie via straalverbindingen die van glasvezel zullen evenaren. Er kunnen de volgende drie typen datacommunicatienetwerken worden onderscheiden, die over het algemeen in combinatie met elkaar worden toegepast. • Local Area netwerken (LAN) en digitale bedrijfstelefooncentrales voor communicatie binnen een beperkt gebied, vaak binnen een gebouw. • Interne W i d e Area Netwerken ( W A N ) , bedrijfseigen communicatienetwerken voor het onderling verbinden van de verschillende bedrijfsvestigingen, vaak voor zowel spraak als data. • Externe wide area netwerken of openbare netwerken, waarop verschillende telecommunicatiediensten worden aangeboden. Functionaliteit en transparantie van bovengenoemde netwerken worden steeds groter en de kosten ervan lager. M e t het oog op de deregulering van de telecommunicatie in de landen van de Europese Unie in 1998, zijn de nationale PTT's strategische samenwerkingsverbanden aangegaan en worden er grote investeringen gedaan voor nieuwe producten en diensten. De Europese Unie gaat in de komende jaren in totaal $ 76 miljard investeren in geavanceerde netwerken. In een aantal Europese landen, waaronder Nederland, is ISDN (Integrated Services Digital Networks) beschikbaar gekomen voor het transport van spraak-, data- en videosignalen. In de Verenigde Staten wordt hoge prioriteit gegeven aan de ontwikkeling van de Nil (National Information Infrastructure) waarop in principe alle bedrijven en woningen kunnen worden aangesloten. O o k andere landen zijn bezig een dergelijke digitale snelweg of informatiesnelweg op te zetten. Begin 1995 hebben de zeven belangrijkste industrielanden (G-7) besloten om de leiding te nemen bij het realiseren van een wereldwijde digitale snelweg. Van groot belang is het van de grond komen van internationale standaarden, zoals OSI (Open Systems Interconnection). De behoefte aan internationale datacommunicatienetwerken blijkt onder meer uit de explosieve groei van het aantal aansluitingen op Internet, het wereldwijd netwerk van netwerken, oorspronkelijk ontstaan uit het Arpanet, een Amerikaans universitair netwerk. Het aantal aansluitingen verdubbelt elk jaar. Begin 1996 zijn ca. 10 miljoen computers aangesloten op Internet en het aantal gebruikers wordt geschat op 50 tot 100 miljoen (bron: vanheste). Vooral de gebruikersvriendelijke zoekfaciliteit World Wide W e b ( W W W ) heeft bijgedragen aan deze enorme groei. Thans vindt een shake-out plaats onder de vele Internet providers die toegang tot Internet verschaffen. O o k het bedrijfsleven begint het belang van Internet en op Internet technologie gebaseerde bedrijfsnetwerken (intranetten) te onderkennen. Voordelen van een intranet ten opzichte van een interne W A N zijn de systeemonafhankelijkheid, de gebruikersvriendelijkheid en de lage kosten. De programmatuur is veelal gratis (freeware) of tegen beperkte kosten (shareware) beschikbaar. Ongeveer een derde van de grote internationale bedrijven heeft thans een 'website' op Internet. Tussen de verschillende bedrijven neemt het gebruik van EDI (Electronic Data Interchange), het langs elektronische weg uitwisselen van gestructureerde en genormeerde gegevens tussen computers, snel toe. In sommige bedrijfstakken vindt thans reeds 7 0 % van alle bestelopdrachten via EDI-transacties tussen kopers en verkopers plaats. Verwacht wordt dat over enkele jaren 8 0 % van alle grote bedrijven elektronische handel (e-commerce) zullen toepassen. Behalve EDI omvat dit elektronisch betalen, elektronische formulieren, elektronische post en bulletin boards.


9

De acceptatie van de digitale G S M (Global System for Mobile communication)- standaard door de meeste Europese landen, zal een grote vlucht van de draadloze communicatie tot gevolg hebben. Aangezien het veel gemakkelijker is o m radiozenders te installeren dan om kabels te leggen, biedt draadloze communicatie aan ontwikkelingslanden in Oost-Europa, Azie en LatijnsAmerika de mogelijkheid om hun achterstand op telecommunicatiegebied snel in te lopen. In de komende jaren zal men dan ook in principe even gemakkelijk met die landen kunnen communiceren als met de meer ontwikkelde landen. Een nog weer nieuwe technologie voor draadloze communicatie is C D M A (Code Division Multiple Access) waarmee snelheden tot enkele miljoenen bits per seconde kunnen worden gerealiseerd.

Databanken en kennisbanken In het begin van de jaren tachtig werd verondersteld dat de magnetische schijf haar grens heeft bereikt met een dichtheid van 30 M b per inch en dat de optische schijf zou zorgen voor een doorbraak. De ontwikkeling van de optische schijf ging echter langzamer en nu wordt verwacht dat met de magneetschijf dezelfde dichtheid kan worden bereikt van ca. 1Gb per inch in 2000 voor een prijs van $ 0,50 per M b . Dit betekent dat dan goedkope magneetschijfeenheden (harddisks) en C D - R O M ' s (Compact Disk Read-Only-Memory) en D V D (Digital Video Disk) van 10Gb beschikbaar zullen zijn. Van doorslaggevend belang is ook de eind 1994 bereikte overeenstemming tussen toonaangevende elektronicaconcerns in de VS, Europa en Japan over een gemeenschappelijke standaard voor M O (Magneto-Optical)- schijven. O o k massa-opslag op magneetband blijkt een langer leven te zijn beschoren. M e t helical-scan-technieken verwacht men in 2000 op een Vbinch cassettebandje 35 G b te kunnen opslaan voor slechts een dollarcent per M b . 2

2

De kosten van data-opslag op zowel magnetische als optische media nemen onverminderd af, terwijl de capaciteiten en de gebruikersvriendelijkheid van database en knowledge-base managementsystemen snel toenemen. Dit maakt het verzamelen, opslaan en snel opvragen van grote hoeveelheden informatie en kennis mogelijk tegen steeds lagere kosten. De in een organisatie vastgelegde gegevens zullen, waar ze zich ook bevinden, optimaal toegankelijk zijn voor iedere medewerker door middel van het opkomende concept van 'data warehouses', geintegreerde gegevensverzamelingen waarvan de inhoud is ontleend aan andere informatiesystemen

Gespecialiseerde computers Parallelle verwerking (parallel processing) wordt de belangrijkste techniek van grote computers. In 1999 zullen alle grote computers hierop zijn gebaseerd. De traditionele mainframes zullen zich meer specialiseren tot database servers of transactiemachines. Daarnaast zullen speciale computers nodig zijn voor bijvoorbeeld ultrahoge verwerkingssnelheid (supercomputers) en ultrahoge betrouwbaarheid (fault tolerance computers). Te verwachten zijn supercomputers met parallel processoren met een capaciteit van een Teraflop ( 1 0 floating point operaties per seconde). Deze verwerkingskracht is nodig voor het digital iseren en comprimeren van geluidsen videosignalen en dat is weer een voorwaarde voor het van de grond komen van murtimediasystemen en elektronische snelwegen. 12

Als de tien belangrijkste geavanceerde informatietechnologieen worden onderscheiden: 1. Micro-elektronica 6. Multimedia systemen 2. Magnetische gegevensopslag 7. Document imaging 3. Optische gegevensopslag 8. Objectgeorienteerde ontwikkelhulpmiddelen 4. Parallelle verwerking 9. Neurale netwerken 5. Datacommunicatie 10. Virtuele werkelijkheid (VR virtual reality) In figuur 2.4 is een overzicht gegeven van de ontwikkelingssnelheid en de diffusiesnelheid (snelheid van verspreiding) van de tien belangrijkste informatietechnologieen (bron: Gartner Group)


10

Figuur 2-4

Ontwikkelings- en diffusiesnelheid van geavanceerde informatietechnologieen

laag

hoog ontwikkelingssnelheid

Uit de figuur blijkt dat, met uitzondering van neurale netwerken en virtuele werkelijkheid, alle informatietechnologieen in de komende jaren een grote vlucht zullen nemen. Van neurale netwerken en virtuele werkelijkheid verwacht men wel een behoorlijke vooruitgang in de ontwikkeling, maar pas vanaf 2 0 0 0 een grote verspreiding. De revolutionaire veranderingen zijn te verwachten uit de combinatie van deze basisonderdelen tot informatiesystemen en de integratie van gegevens, tekst, beeld en geluid. Deze integratie is mogelijk gemaakt door de digitalisering van beelden geluidssignalen, waardoor beeld en geluid door computers verwerkt kunnen worden zoals gegevens en tekst.. Een voorwaarde voor een snelle ontwikkeling van dergelijke combinaties echter is een internationale standaardisatie die de technologische ontwikkelingen kan bijhouden. De • • •

belangrijkste trends met betrekking tot informatiesystemen zijn: Open systemen Client/server architectuur Objectorientatie

Open systemen zijn volgens de International Standards Organization (ISO) systemen die voldoen aan de OSI (Open Systems Interconnection) standaarden. Aangezien de internationale standaardisatie slechts moeizaam vordert, wordt in de praktijk onder open systemen verstaan die producten en standaarden, die het mogelijk maken o m applicaties te draaien op platformen (apparatuur en systeemprogrammatuur) van verschillende leveranciers (portabiliteit) en om computers van verschillende leveranciers met elkaar te laten samenwerken (interoperabiliteit). Dit is dus meer dan alleen het toepassen van een UNIX-besturingssysteem. Open systemen scheppen de mogelijkheid o m informatiesystemen op te bouwen uit onderling uitwisselbare componenten van verschillende leveranciers. Dit vereenvoudigt ook de communicatie tussen verschillende organisaties.

Bij een client/server architectuur worden informatiesystemen onderverdeeld in onafhankelijke processen die door clients (werkstations) worden gei'nitieerd en door servers worden uitgevoerd. Hierbij worden drie lagen onderkend: • een presentatielaag voor de gebruikersinterface • een verwerkingslaag waarin de functionaliteit van een applicatie is ondergebracht • een gegevenslaag die de gegevens bevat die bewerkt worden door de verwerkingslaag.


11

Bij een tweelaags client/server architectuur bevindt de presentatielaag zich in de client en de gegevenslaag in de server. De verwerkingslaag kan in de client of in de server zitten. De communicatie tussen client en server wordt verzorgd door de middleware. Bij een tweelaags architectuur is de middleware sterk gerelateerd aan het toegepaste ontwikkelhulpmiddel en database management systeem. Bij de drielaags client/server architectuur bevindt de presentatielaag zich in de client en de verwerkingslaag en gegevenslaag in twee afzonderiijke servers. De middleware kan hierdoor beter worden gestandaardiseerd. De drielaags architectuur is dan ook veel flexibeler dan de twee-laags-architectuur, die thans nog de meest toegepaste client/server architectuur is. Een client/server architectuur maakt een flexibele verdeling van applicaties en gegevensverzamelingen over verschillende platformen mogelijk, zodat een integratie van mainframes, midrange computers en PC-netwerken kan worden bewerkstelligd. Verder kunnen met deze architectuur nieuwe mogelijkheden, zoals workflow systemen en groupware, snel worden ingevoerd. De overgang naar deze architectuur leidt nu vaak nog tot hogere kosten en risico's. Het beheren van een client/server omgeving is uitermate complex, omdat in de praktijk netwerk systeem- en applicatiebeheer niet los van elkaar kunnen worden bezien en er nog weinig geautomatiseerde hulpmiddelen voorhanden zijn. De huidige problemen met de client/ server architectuur zijn feitelijk slechts overgangsproblemen en doen niets af aan het feit dat deze architectuur de architectuur van de toekomst is, aangezien zij in hoge mate beantwoordt aan nieuwe organisatievormen.

Objectorientatie brengt, door een hoger abstractieniveau van de gegevens, de interne structuur van een programma meer in overeenstemming met de natuurlijke structuur van de applicatie. Een objectgeorienteerd programma bestaat uit objecten die zijn opgebouwd uit gegevens en alle methoden of procedures die op die gegevens kunnen worden uitgevoerd. De gegevens zijn als het ware door hun methoden 'ingekapseld' en het geheel is ingepakt in een gestandaardiseerde interface, die de communicatie tussen de objecten verzorgt. Veranderingen binnen een object hebben hierdoor geen invloed op de andere objecten. V o o r een luchtvaartmaatschappij zijn de objecten bijvoorbeeld vliegtuigen, vluchten, passagiers, zitplaatsen, koffers, etc. Behalve dat objecten de gebruikers en lijnmanagers veel meer aanspreken, kunnen objecten steeds opnieuw worden gebruikt bij het bouwen van nieuwe applicaties. Als eenmaal een bibliotheek van objecten of softwarebouwstenen is o p g e b o u w d , kunnen complexe (multimedia) systemen zeer snel worden gerealiseerd en aangepast. Objectorientatie sluit van nature aan op de drielaags client/server architectuur. Alleen met een drielaags architectuur zijn de voordelen van client/ server architectuur pas werkelijk te verenigen met die van objectorientatie.

De drie genoemde ontwikkelingen zijn geen drie afzonderiijke trends, maar zijn drie aspecten van dezelfde trend naar flexibele en gedistribueerde informatiesystemen. Dit zijn informatiesystemen die snel kunnen worden gerealiseerd en aangepast in een veranderende organisatie en omgeving en waarvan de applicatieprogramma's en gegevensverzamelingen zich op verschillende platformen op diverse locaties kunnen bevinden.


12

2.3

SOCIAAL-ECONOMISCHE ONTWIKKELINGEN EN DE INFORMATIE-ECONOMIE

In het begin van de jaren tachtig verwachtte men dat de micro-elektronica revolutionaire maatschappelijke veranderingen zou veroorzaken. De 'Third Wave' rjoffler, 1980] en de 'Megatrends' [Naisbitt, 1982] zouden leiden tot een informatiemaatschappij met papierloze kantoren en mensen met een overvloed aan vrije tijd, die vanuit het huis werken (telewerken), winkelen (teleshopping) en bankieren (telebankieren). De hooggespannen verwachtingen zijn slechts voor een deel realiteit geworden. Het papierloze kantoor is er niet gekomen. Integendeel, het papierverbruik neemt nog steeds toe tengevolge van het aantal kopieer- en telefaxapparaten. O o k is er niet de overvloed aan vrije tijd voor iedereen. Volgens het Sociaal en Cultureel Planbureau hebben mensen met een hogere opieiding tussen hun dertigste en vijftigste het nu zelfs veel drukker dan tien jaar geleden. Telewerken, telewinkelen en telebankieren komen slechts op beperkte schaal voor. Volgens de O E C D is de productiviteitsgroei in de Europese Gemeenschap gedaald van gemiddeld 4 , 5 % per jaar in de jaren zestig tot 1,7% in de jaren tachtig. De productiviteit van kantoorwerk is, ondanks het toepassen van ICT, zelfs helemaal niet toegenomen. De groeiende werkloosheid in West-Europa, was tot voor kort meer een gevolg van de economische recessie in het begin van de jaren negentig en een gebrek aan concurrentiekracht dan van de toepassing van ICT. O o k in de Verenigde Staten is de productiviteit van kantoormedewerkers niet hoger geworden ondanks dat de ICT-investeringen per medewerker met een factor 6 zijn toegenomen in de periode van 1962 tot 1990 [bron: Roach]. Dit verschijnsel staat bekend als de productiviteitsparadox. Het is dan ook geen wonder dat managers zich begonnen af te vragen of verder investeren in ICT nog wel zin had. Dit kan echter in de komende jaren drastisch veranderen. Informatiesystemen werden tot voor kort ontwikkeld op basis van historisch gegroeide organisatiestructuren, waardoor vaak de bestaande bureaucratie werd vastgelegd in geautomatiseerde systemen. Er ontstond een geautomatiseerde bureaucratie. De logistieke aanpak van kantoorwerkzaamheden, het herontwerpen van bedrijfsprocessen en het pro-actief toepassen van ICT brengen hierin verandering en hebben bij diverse ondernemingen al geleid totforse inkrimpingen van het personeelsbestand. Verwacht wordt dat in de komende jaren de meeste Europese bedrijven hun personeelsomvang nog met 25 a 3 0 % zullen verminderen. De huidige economische groei zal dan ook gepaard gaan met een daling van de werkgelegenheid. Uit een recent onderzoek van het MIT bij 3 8 0 grote Amerikaanse ondernemingen blijkt dat het rendement van ICT investeringen tussen 25 en 7 0 % bedraagt, met een gemiddelde van meer dan 5 0 % . Terwijl vroeger de automatisering de inhoud van het werk vaak vereenvoudigde (de-skilling) vereist de informatisering nu in vele gevallen juist meer kennis en vaardigheden van het personeel om met de toegenomen hoeveelheid informatie te kunnen omgaan. In de komende jaren wordt een beperking van de jaarlijkse groei van het papierverbruik tot 2 % mogelijk geacht door o.a. elektronische handel, het bekijken van documenten op het scherm en beeldverwerkingstechnieken (document imaging), zoals scanners en computer-uitvoer op laser disk. O p het ogenblik zijn de huiscomputers of consumenten-PC's het snelst groeiende segment van de PC-markt. De doorbraak werd vooral veroorzaakt door betaalbare multimedia PC's met aantrekkelijke C D - R O M ' s . De verkoop van een PC werd vaak gecombineerd met een C D - R O M gezinsencyclopedie. In de komende jaren zullen de ICT-producenten zich meer richten op de consumentenmarkt dan op de professionele markt. In de jaren 2000 zullen de huiscomputers worden geintegreerd met telefoon en televisie. Wanneer een groot deel van de woningen hiermee is uitgerust en de digitale snelweg een feit is, zal wellicht de kritische massa bereikt worden voor de langverwachte informatiemaatschappij in de jaren 2000.


13

Door het overbrengen van arbeidsintensieve werkzaamheden naar lagelonenlanden treedt een steeds verdergaande verschuiving op van arbeidsintensieve naar kennisintensieve bedrijven, die toegevoegde waarde realiseren uit kennis en creativiteit. De industriele economie, gebaseerd op grondstoffen en fysieke arbeid, gaat over in de zogenaamde informatie-economie, gebaseerd op kennis en communicatie. In 1991 werd mondiaal reeds in totaal $122 miljard gei'nvesteerd in computer- en telecommunicatieapparatuur en werd daarmee voor het eerst de kapitaalsuitgaven aan industriele apparatuur en machines overschreden [bron: steward, 1993]. De informatieeconomie wordt gekenmerkt door: • versnelling van de technologische ontwikkelingen • vergroting van de informatie- en kennisintensiteit van de activiteiten • verkorting van de time-to-market en de levenscycli van producten en diensten • globalisering van de markt • branchevervaging De stormachtige (informatie)technologische ontwikkelingen maken een steeds verdere vergroting van de informatie- en kennisintensiteit van de activiteiten en verkorting van de timeto-market en de levenscycli van producten en diensten mogelijk. Dit wordt door de bedrijven aangegrepen om zich te onderscheiden van hun concurrenten. In de industriele economie richtte men zich op het zo goedkoop mogelijk produceren van standaard producten en diensten (massaproductie). In de informatie-economie richt men zich op het zo snel en goedkoop mogelijk produceren van klantspecifieke producten en diensten. Dit noemt men massamaatwerk [bron: Pine, 1993] (mass customazation). Bij massaproductie probeert men de producten zo goedkoop te maken dat vrijwel iedereen het product kan aanschaffen; bij massamaatwerk probeert men zo goedkoop mogelijk producten te maken met genoeg varieteit, zodat vrijwel iedereen datgene kan krijgen wat hij of zij precies nodig heeft. De groeiende kennisintensiteit van de activiteiten zal de behoefte aan hoger opgeleide arbeidskrachten (met een hogere beroeps- of universitaire opieiding) en de noodzaak van bijscholing doen toenemen. Als gevolg van vergrijzing (toenemend percentage ouderen) en ontgroening (afnemend percentage jongeren) van de bevolking, zal in de landen van de Europese Unie een tekort ontstaan aan deze hoger opgeleide arbeidskrachten. Dit brengt het gevaar van een tweedeling van de maatschappij met zich mee van enerzijds een leger van werklozen en anderzijds een elite van hoogbetaalde specialisten. Door de eenwording van Europa in 1992, kregen Europese bedrijven te maken met enerzijds een groter afzetmarkt en anderzijds meer concurrentie. Dit beperkt zich niet tot Europa. De compressie in ruimte en tijd als gevolg van de toenemende wereldwijde communicatie, veroorzaakt een globalisering van de markt en hierdoor een toenemende wereldwijde concurrentie. De door ICT mogelijk gemaakte innovatie van producten en diensten leidt tot branchevervaging, die door bedrijven binnen een bepaalde bedrijfstak vaak moeilijk is te voorzien. Uit de meest onverwachte hoek kan op onvoorziene ogenblikken plotseling een groot aantal concurrenten opduiken. Energiebedrijven en spoorwegmaatschappijen storten zich nu bijvoorbeeld op de telecommunicatiemarkt. De eerdergenoemde ontwikkelingen veroorzaken, samen met de toenemende welvaart, een sterke groei van de dienstensector ten koste van de productiesector in de industrielanden. Volgens de O E C D maakt in de Verenigde Staten de werkgelegenheid in de dienstensector nu al maar liefst ca. 8 0 % uit van de totale werkgelegenheid.


14

2.4

HET VAKGEBIED BEDRUFSINFORMATICA

(Bl)

De bedrijfskunde heeft tot doel om de effectiviteit (doeltreffendheid - wordt het doel bereikt?) en efficientie (doelmatigheid - wordt het doel op een wijze bereikt die zo min mogelijk kosten en inspanningen met zich meebrengt?) van het functioneren van organisaties te verbeteren. Het is daarmee te kenschetsen als een toegepaste wetenschap: de resultaten van de beoefening van deze wetenschap moeten toepasbaar zijn en leiden tot een verbetering van het functioneren van organisaties. Bij het ontstaan van de bedrijfskunde, eind vorige/begin deze eeuw (in Amerika onder de naam Industrial Engineering), lag de nadruk sterk op het verbeteren van de uitvoerende activiteiten: studie van werkmethoden, studie van de arbeidsmethoden. De hedendaagse arbeidskunde en ergonomie zijn hieruit voortgekomen. Later, in de jaren dertig en veertig is binnen de bedrijfskunde aandacht ontstaan voor de effecten van motivatie en sfeer op de werkprestatie: de human-relations benadering. Belangstelling ontstond voor de wijze van besluitvorming binnen organisaties en voor de invloed daarvan op de effectiviteit en efficientie van de organisatie. Tegenwoordig krijgt de tak binnen de bedrijfskunde die zich richt op de besluitvorming binnen organisaties veel aandacht. Dikwijls wordt daarbij gebruikgemaakt van ideeen afkomstig uit de systeemkunde (het beschrijven van organisaties als doelgericht en bestuurbaar systeem) en van ideeen uit de contingentietheorie: het zoeken naar samenhang tussen de omstandigheden van de organisatie (levensfase, markt, technologie) en de wijze van besturen ervan. Deze tak van de bedrijfskunde is van groot belang voor de bestuurlijke informatiekunde. Zij concentreert zich op de wijze van het nemen van besluiten binnen organisaties. Dit is een eigen vakgebied waartoe problemen behoren zoals de opdeling van de bestuurlijke problematiek, de structurering van de besluitvorming, de na te streven kwaliteit van de besluitvorming, de volgorde van aanpakken van bestuurlijke vraagstukken, de wijze van beinvloeding van de besluitvorming (de taakverdeling, de informatie voorziening, de procedures, de mensen, de organisatorische regelingen, de hulpmiddelen). Er kan met recht gesproken worden over een eigen soort van vakgebied, omdat binnen de bedrijfskunde Een eigen aanpak hiervoor ontwikkeld is. Hierdoor doet zich het verschijnsel voor dat een groot aantal verschillende aanpakken naast elkaar bestaat. V o o r het nemen van beslissingen is informatie noodzakelijk. Informatie over de probleemstelling, informatie over mogelijke oplossingen, informatie over voor- en nadelen van bepaalde oplossingen. Kortom, zonder informatie kan een vraagstuk niet ter hand worden genomen. Sterker nog: zonder informatie zal het bestaan van een probleem nauwelijks duidelijk worden. De tak van de bedrijfskunde die zich richt op de problematiek van de afstemming van de informatievoorziening en de besturing op elkaar is te zien als een verdere toespitsing binnen de bedrijfskunde. M e n kan besturen opvatten als 'het proces dat besluitvorming betreft' en als 'het vakgebied dat het nemen van beslissingen als aandachtsgebied heeft'. Bedrijfsinformatica: vakgebied op het grensvlak. Ten aanzien van de informatievoorziening concentreert de bedrijfskunde zich op de vraag: " W a t is er vanuit besturingsstandpunt nodig aan informatie o m de besluitvorming goed te laten verlopen?" De bedrijfsinformatica concentreert zich op het ontwikkelen van nieuwe, andere, betere hulpmiddelen om de informatie beter (sneller, tijdiger, vollediger) beschikbaar te doen zijn. 'De theoretische en praktische studie van de afstemming van vraag naar en aanbod van informatie in organisaties" [bron: Simons, 1989]

De relatie met beide 'moeder'-disciplines kan weergegeven worden zoals in figuur 2.5: drie cirkels die elkaar gedeeltelijk overlappen. Toepassing van de inzichten van het vak moet leiden tot de ontwikkeling van betere informatiesystemen en tot het scheppen van betere voorwaarden waaronder dat succesvol kan plaatsvinden.


15

Figuur 2-5

De relatie tussen de bestuurlijke informatiekunde en de vakgebieden bedrijfskunde en informatica.

Het vakgebied van de bedrijfsinformatica is sterk in opkomst en in ontwikkeling. Dat betekent dat er nog niet zoveel empirisch gegrondveste theorie is. Er is wel al heel wat praktijkkennis en praktijkervaring. De consequentie hiervan voor de overdracht van kennis, vaardigheden en inzicht is dat deze sterk praktijkgericht is. Het onderwijs in dit vak wordt dan ook in sterke mate aan de hand van cases en praktijkonderzoek verzorgd.

Reikwijdte van het vakgebied Bedrijfsinformatica Bij het inmiddels reeds vaak gebruikte begrip 'informatiesysteem' worden vijf elementen onderscheiden: • Apparatuur • Programmatuur • Mensen • Procedures • Gegevensverzamelingen De samenhang tussen deze componenten ligt besloten in de stelling dat apparatuur werkt volgens programmatuur en dat mensen werken volgens procedures. Hierbij kan semipermanente opslag van gegevens in gegevens- of informatieverzamelingen optreden. In het algemeen wordt ongestructureerde informatie (gegevens) door het systeem veredeld tot gestructureerde informatie. M e n treft in de literatuur dan ook wel de bewering aan, dat gegevens worden verwerkt tot informatie. Aan de hand van deze definitie kunnen de moederdisciplines nog wat scherper afgebakend worden. Vanuit de bedrijfskunde bezien vallen ook handmatige systemen onder deze definitie: een handmatig systeem zal alien bestaan uit de laatste drie systemen (de informatieverzamelingen zullen dan bestaan uit lijsten, kaartenbakken, planborden en dergelijke). Het maakt immers, zo wordt vanuit de bedrijfskunde geredeneerd, geen verschil of de voor de besluitvorming benodigde informatie uit een handmatig of uit een geautomatiseerd informatiesysteem afkomstig is (zij het dat een geautomatiseerd informatiesysteem de informatie in een grotere hoeveelheid, sneller, betrouwbaarder en nauwkeuriger zal kunnen leveren). Vanuit het oogpunt van de bedrijfsinformatica bezien dient het, volgens de definitie van het vakgebied, altijd te gaan om geautomatiseerde informatiesystemen. Immers juist de (her-) bewerkbaarheid van geautomatiseerde gegevens maakt die gegevens waardevol. O m d a t de gegeven definitie van een (geautomatiseerd) informatiesysteem ook geldig is voor de technischwetenschappelijke tak van de informatica kan nu ingegaan worden op het onderscheid tussen beide takken van de informatica. Bedrijfsinformatica is gericht op het gebruik van de computer


16

ten behoeve van het geautomatiseerd verwerken van gegevens voor bestuurlijk administratieve processen.

Apparatuur Programmatuur Mensen Procedures Informatieverzamelingen Figuur 2-6

Bestuurlijke Informatica Standaard Eenvoudig Veel Complex Massaal

Technisch-wetensch. Informatica Geavanceerd Complex Weinig Eenvoudig Beperkt

Het onderscheid tussen Bedrijfs- en Technisch-wetenschappelijke informatica

De technisch-wetenschappelijke informatica bestudeert algoritmen ten behoeve van bijvoorbeeld stromingsvergelijkingen rond vliegtuigprofielen, real-time besturingen van machines, signaalanalyse van meetopstellingen, en meer algemeen stelsels lineaire en niet-lineaire vergelijkingen afkomstig van de toegepaste technische en economische wetenschappen. De verschillen tussen bedrijfsinformatica en technisch-wetenschappelijke informatica zijn accentverschillen. Uitgaande van de gehanteerde definitie worden de verschillen opgesomd in figuur 2.6. Natuurlijk zijn er informatiesystemen denkbaar waar deze accentverschuivingen minder duidelijk zijn. In het algemeen kan echter met de gegeven tabel eenvoudig worden bepaald of er van een bestuurlijk of technisch-wetenschappelijk informatiesysteem sprake is.


17

2.5

ORGANISATIE EN INFORMATIE

Voor het effectief en efficient uitvoeren van de bedrijfsprocessen en managementprocessen in een organisatie is een adequate informatievoorziening noodzakelijk. Informatievoorziening bevat ook kennisvoorziening. De organisatie van de informatievoorziening bestaat uit een organisatiestructuur, processtructuur en een informatie-infrastructuur (II). De II (zie figuur 2-7) omvat: • een applicatie-infrastructuur (bestaande uit applicaties) • een gegevensinfrastructuur (bestaande uit gegevens- en kennisbestanden) • een technische infrastructuur (bestaande uit apparatuur en systeemprogrammatuur van computers en communicatienetwerken).

Bedrijfs - en informatiefuncties Bedrijfs- en informateprocessen applicatie infrastructuur gegevens infrastructuur Technische infrastructuur Figuur 2 - 7

De Informatie - Infrastructuur

(II)

Elke structuur heeft een architectuur, een conceptueel model van de structuur. Architectuur wordt gedefinieerd als het totale raamwerk van bedrijfs- en informatiefuncties, bedrijfs- en informatieprocessen en informatie-infrastructuur van (een deel van) de organisatie. Er worden dan ook vijf (deel-) architecturen onderkend, te weten de functionele architectuur, de procesarchitectuur, de applicatie-architectuur, de gegevensarchitectuur en de architectuur van de technische architectuur (bestaande uit een werkplekarchitectuur, een serverarchitectuur en een communicatie-architectuur). Door de II 'onder architectuur' op te bouwen, blijft de samenhang tussen de infrastructuur-componenten en de afstemming op de bedrijfsfuncties en -processen gewaarborgd. Het managen van de informatievoorziening vindt plaats door het informatiemanagement. De primaire functies van het informatiemanagement zijn plannen, organiseren en beheersen van de informatievoorziening. Organisatie en management van de informatievoorziening zijn afhankelijk van situationele factoren of contingentiefactoren. De belangrijkste hiervan zijn de algemene organisatiestructuur, de heersende bedrijfscultuur, het belang van ICT voor de organisatie, de fase van toepassing van ICT en de automatiseringserfenis. Hierbij wordt er wel van uitgegaan dat strategie, primair proces en omgevingsfactoren voldoende zijn verdisconteerd in de algemene organisatiestructuur en de bedrijfscultuur. Er moet dus sprake zijn van een relatief stabiele omgeving. In een dynamische omgeving zijn de stabiele momenten korter dan de tijd die de afhankelijke variabelen nodig hebben om zich aan de onafhankelijke variabelen aan te passen. De situationele factoren zijn dan niet meer relevant. De overheersende contingentiefactor in een snel veranderende omgeving is de dynamiek; deze factor vereist flexibele, snel aanpasbare structuren.


18

2.6

DE PROCESSEN VAN DE ICT-ORCANISATIE

Deze worden onderverdeeld in • Managementprocessen Deze zijn: onderzoeken omgeving, onderzoeken technologie, beoordelen, managen en administreren. Ieder proces begint met het plannen van werkzaamheden en eindigt met het administreren en managen van het betreffende proces. • Ontwikkeli ngs proces sen Deze zijn: bepalen producten en diensten, bepalen eisen, bepalen architectuur, verkrijgen diensten en middelen, ontwikkelen van processen, ontwikkelen van infrastructuren. • Onderhouds (beheer-) processen Deze zijn: behandelen wijzigingsaanvragen, onderhouden processen, onderhouden infrastructuren, en installeren en invoeren. Vaak worden deze processen gerekend tot het beheer. Vaak ook worden ondersteuning en probleembehandelprocessen tot het beheer gerekend. • Cebruiksprocessen Het gebruik houdt het toepassen van ontwikkelde infrastructuur in voor het uitvoeren van activiteiten. Hieronder is het overzicht gegeven van de (sub-)processen.

1

onderzoeken omgeving

bepalen prod./diensten

onderzoeken technologie

bepalen eisen

beoordelen

bepalen architectuur

administreren

managen

verkrijgen diensten & middelen

ontwikkelen processen

ontwikkelen infrastructuur

B o o

1

1 S f


behandelen wijzigingsaanvraag

verkrijgen opdrachten

onderhouden processen

ontvangen

behandelen problemen

19

onderhouden infrastructuur

installeren en invoeren

produceren/exploiteren/gebruiken

ondersteunen

opslaan middelen

leveren

2.7

PROCESSEN EN GEGEVENS

Hieronder wordt verstaan het analyseren en ontwerpen (beschrijven) van processen/activiteiten en gegevens, oftewel de technieken die benodigd zijn voor het in kaart brengen van processen/ activiteiten en gegevens. Het ontwikkelen van informatiesystemen ten behoeve van de besturing van een organisatie heeft een tweetal belangrijke praktijkervaringen opgeleverd die van belang zijn voor het succesvol verlopen van het ontwikkelingsproces. Ten eerste bleek het bij het ontwikkelen van informatiesystemen van belang te zijn om de gebruikers bij het ontwerpen te betrekken. Ten tweede bleek het handig om vooral te denken in problemen en niet in oplossingen. 2.7.1

Processen

Een van de methoden om informatiesystemen te ontwerpen is een procesgerichte ontwikkelingsmethode. Deze nemen gegevensverwerkende processen als uitgangspunt en gaan van daaruit het informatiesysteem ontwerpen. Een van de meest bekende en gebruikte procesgerichte ontwikkelingsmethoden is ISAC. ISAC is de afkorting van Information Systems work and Analysis of Change en is in de jaren zeventig aan de universiteit van Stockholm in Zweden door Lundeberg en anderen ontwikkeld. ISAC bleek goed aan te sluiten bij de hiervoor genoemde praktijkervaringen: gebruikers- en probleemgericht. Vooral in Nederland is ISAC een methode die in het bedrijfsleven veel wordt gebruikt en geevalueerd en ook in het onderwijs op ruime schaal is aanvaard. (

^ Denkwijze

k

/

Werkwijze Figuur 2-8

Schrijfwijze

De drie abstractieniveau's binnen ISAC

ISAC kan op drie abstractieniveau's worden beschouwd. Deze worden wel genoemd: denkwijze, werkwijze en schrijfwijze. In figuur 2-8 is de relatie tussen de abstractieniveau's weergegeven. ISAC is een methode en niet slechts een techniek. De denkwijze, waarvan de werkwijze en schrijfwijze zijn afgeleid, is expliciet geformuleerd. De denkwijze kan worden samengevat in het volgende. Een gebruikersorganisatie bepaalt zelf de aard en omvang van de te onderzoeken problematiek. Gebruikers werken dus intensief mee met systeemontwikkelaars. De logische structurering vindt plaats nadat aard en omvang van de problemen zijn vastgesteld. De werkwijze kan worden samengevat in de termen top-down en gefaseerd. Hiermee wordt bedoeld dat eerste de globale problematiek wordt onderzocht, alvorens op details wordt ingegaan. Het totale ontwikkelingsproces is verdeeld in fasen en onderverdeeld in stappen. Het resultaat en de technieken om dat resultaat te bereiken, zijn hierbij gedefinieerd. De schrijfwijze bestaat uit activiteitenschema's, infoirnatieprecedentieschema's, tekstbladen, eigenscnappentabeilen en ander schema's en tabellen. De schrijfwijze is bijzaak, geen hoofdzaak.


20

ISAC kent vijf fasen in het ontwikkelingsproces. Bij elke fase zijn twee kernvragen geformuleerd. 1. Veranderingsanalyse • W a t wil de organisatie? • W a t is de flexibiliteit met betrekking tot veranderingen? 2. Activiteitenstudie • Welke activiteiten (her)groeperen tot informatiesystemen? • Welke prioriteiten? 3. Inf ormatie-analyse • Welke input en output per informatiesysteem? • Welke kwantitatieve eisen? 4. Datasysteemontwerp • Welke informatiedragers? • Welke programma's, hand-taken? 5. Middelenaanpassing • Welke apparatuur? • Welke voor- en nabewerking? Het feitelijk bouwen van informatiesystemen en implementeren in organisaties is geen onderdeel van ISAC.

2.7.2 Gegevens In tegenstelling tot de hiervoor, zeer summier, behandelde procesgerichte methode ISAC, wordt hier niet voor een specifieke methode gekozen. Dit komt overeen met de praktijk waarin vaak combinaties worden gebruikt om gegevensgericht een informatiesysteem te ontwikkelen. In deze paragraaf wordt behandeld welke filosofie ten grondslag ligt aan gegevensgerichte systeemontwikkeling en wordt aangegeven uit welke fasen zo'n aanpak normaliter bestaat. Het eerste en vanuit gebruikersoogpunt tevens het meest belangrijke deel van de ontwikkeling wordt gegevensmodellering genoemd. Daarbij wordt een reeks gegevensmodellen ontwikkeld, dat wil zeggen afbeeldingen van de werkelijkheid die aangeven welke gegevens belangrijk zijn voor het informatiesysteem en hoe die gegevens geordend zijn. Globaal zijn er twee manieren om gegevensmodellering uit te voeren, een top-down en een bottom-up aanpak. Bij een top-down aanpak begint men met het modelleren van de belangrijkste gegevens in de organisatie. Later worden deze gegevens zonodig in kleinere onderdelen gesplitst en worden allerlei details toegevoegd. De belangrijkste methode hierbij is de entity-relationshipmethode. Bij een bottom-up aanpak worden allerlei details van gegevens verzameld. Later worden die zonodig tot grotere eenheden samengevoegd. Een van deze methoden is de gegevensanalyse. M e n is het erover eens dat bij een goede gegevensmodellering de top-down en bottom-up werkwijze dienen te worden gecombineerd. De top-down aanpak zorgt ervoor dat de modellen de juiste overzichten bieden en zijn afgestemd op de bedrijfsdoelen. De bottom-up aanpak zorgt voor de details en de compleetheid van de modellen.


21

2.8

SYSTEEMONTWIKKELING

De verschillende methoden volgens welke informatiesystemen kunnen worden ontwikkeld, onderscheiden zich daarbij door de nadruk die ze op de diverse aspecten van de systeemontwikkeling leggen. Zo legt de ISAC-methode de nadruk op de bedrijfsprocessen en de mogelijke functies die toekomstige informatiesystemen daarbij moeten vervullen. Deze functies gebruiken en leveren informatie. Bij de gegevensgerichte benadering gaat het er vooral om dat de gegevens in de organisatie goed worden geordend en vastgelegd. Weer andere methoden richten zich op accountantscontrole of automatisering van documentatie. Deze methoden worden in Nederland weinig tot niet toegepast. Een methode als S D M (System Development Methodology) richt zich vooral op het beheersen van de projecten voor systeemontwikkeling. S D M kan makkelijk worden gecombineerd met (delen van) andere methoden. De fasen welke binnen S D M worden onderkend zijn een subset van de processen/activiteiten zoals in paragraaf 2.6 zijn beschreven. S D M is een lineaire systeemontwikkelingsmethode. Hierbij worden fasen onderkend in het ontwikkelproces die een resultaat opleveren dat in een volgende fase wordt uitgewerkt.. Naast de lineaire onderkent men ook de interactieve en de spiraal of pilot systeem ontwikkeling. De interactieve aanpak heeft tot doel snel en in intensieve interactie met de gebruiker systemen te ontwikkelen. De spiraal of pilotontwikkelingsmethode heeft tot doel eerste een proef (pilot) systeem te maken en dit vervolgens in een aantal stadia (spiralen) te verbeteren tot het uiteindelijk door de gebruiker gewenste systeem. S D M bestaat uit zeven fasen en beslaat daarmee de gehele levensloop van een informatiesysteem: 0. Informatieplanning 1. Definitiestudie 2. Basisontwerp 3. Detailontwerp 4. Realisatie 5. Invoering 6. Gebruik en beheer In S D M worden de zeven fasen beschreven en per fase de activiteiten die nodig zijn om de ontwikkeling van informatiesystemen ter hand te nemen en afgestemd te houden op de behoeften van de organisatie. S D M behandelt de gehele levenscyclus van een informatiesysteem vanaf het moment van plannen tot en met ingebruikname en beheer in de operationele fase. S D M is een methode die vertelt W A T de automatiseerder, manager en gebruiker in de verschillende fasen moeten doen en welke producten dienen te worden opgeleverd. H O E zij dit moeten uitvoeren wordt niet aangegeven. De keuze hiervan is vrij. SDM - Fase 1: Definitiestudie Het doel is te komen tot een antwoord op de vraag of verdere ontwikkeling van het systeem technisch haalbaar, economisch verantwoord en organisatorisch gewenst is. Het antwoord op deze vraag wordt vastgelegd in een rapport dat ook al aangeeft van welk systeemconcept moet worden uitgegaan als de ontwikkeling verder gaat. De definitiestudie bestaat uit elf activiteiten, waarbij bij een aantal van deze activiteiten mijlpalen worden geproduceerd. Binnen deze fase kunnen de volgende systeemontwikkelingstechnieken worden gehanteerd: • Informatieplanningstechnieken • Informatie-analysetechnieken zoals technieken uit de ISAC-activiteitenstudie en informatieanalyse en gegevensmodelleringstechnieken zoals entity-relationship (ER-) modeling. • Ontwerptechnieken.


22

SDM - Fase 2: Basisontwerp Het doel van het basisontwerp is om het systeemconcept en de systeemoplossing zover te detailleren, dat een gemeenschappelijke basis ontstaat waarin verschillende subsystemen kunnen worden onderscheiden die verder zelfstandig ontwikkeld en ingevoerd kunnen worden. Belangrijke mijlpalen van deze fase zijn: • De basisgegevensstructuur • De specificatie van de functies • De verdeling van het systeem in subsystemen, met de specificaties van de interfaces. De fase basisontwerp wordt afgesloten met een rapport aan de hand waarvan besloten wordt of de ontwikkeling al dan niet wordt voorgezet. Het rapport dient ook als gemeenschappelijk uitgangspunt voor de ontwikkeling van de subsystemen. De volgende technieken kunnen in een basisontwerp worden gebruikt en zijn beschreven: dat flow diagram's en procesbeschrijvingen (pseudo-totaal, Nassi-Shneiderdiagrammen, beslissingstabellen)

SDM - Fase 3: Detailonderwerp Het doel is om de functionele en technische eisen en ontwerpspecificaties zover te detailleren, dat handmatige bewerkingen omschreven en toepassingen voor de computer ontwikkeld kunnen worden. Belangrijkste mijlpaalproducten zijn: • Rapport functioneel ontwerp, gericht op de functionele aspecten • Rapport technisch ontwerp, gericht op de technische aspecten

SDM - Fase 5: Invoering Het doel is om het gerealiseerde (sub)systeem en het deel van de organisatie dat daar betrekking op heeft, gereed te maken voor gebruik, zodat het systeem ingevoerd kan worden. Belangrijkste mijlpalen in deze fase: • Het plan voor conversie en invoering • De afgesloten projectdocumentatie • Het testrapport De invoeringsfase bestaat tien activiteiten.

De diverse belangengroepen bij een informatiesysteem hebben ieder andere verwachtingen van wat een methode als S D M voor hem betekent. Daarom dient bij invoering van S D M in een organisatie te worden gezorgd voor: • Projectorganisatie en projectmanagementtechnieken • Een kwaliteitsbewakingsplan • Systeemontwikkelingstechnieken • Documentatie- en versiebeheer • Geautomatiseerde hulpmiddelen • Opieiding, ondersteuning en begeleiding van medewerkers

S D M kan worden aangepast aan specifieke situaties en soorten projecten. Hierdoor verandert de indeling in fasen en aard en volgorde van de activiteiten. V o o r het boven water krijgen van specificaties van de gebruikers kan gebruik worden gemaakt van prototyping. In korte tijd vervaardigt men daarbij werkende, vereenvoudigde uitvoeringen van het systeem (prototypes). Dit kan leiden tot betere kwaliteit van de functionele specificaties.


23

2.9

SYSTEEMBEHEER

Hiermee wordt bedoeld de instandhouding van ontwikkelde systemen, waarbij onderscheid dient te worden gemaakt tussen de begrippen gebruik, beheer, onderhoud en aanpassing. Gebruik: de acties die nodig zijn o m het systeem te laten functioneren. Beheer: de acties die de voorwaarden scheppen voor het functioneren van het systeem Onderhoud: acties die om het systeem te laten functioneren zoals de gebruiker dat redelijkerwijs mag verwachten Aanpassing: het onderhoud om aan nieuwe wensen en eisen van gebruikers te voldoen Er wordt onderscheid gemaakt tussen correctief, adaptief en perfectief onderhoud. Beheer van informatiesystemen wordt nader onderscheiden op basis van de onderdelen van informatiesystemen: apparatuur, programmatuur, gegevens, mensen en procedures. Informatiesysteembeheer kent een groot aantal taakvelden. De inrichting daarvan wordt volgens een aantal eenvoudige regels opgezet. Hoofdregel is dat de technische zaken door automatiseerders dienen te worden beheerd en de inhoudelijke zaken door gebruikers. Verder • • • •

worden nog onderkend: Applicatiebeheer Configuratiebeheer Beveiliging Gegevensbeheer


24

2.10

KWALITEIT

Kwaliteit kan in dit kader betrekking hebben op: • De besluitvorming • De informatie • Het informatiesysteem • De systeemontwikkeling Deze vier genoemde soorten kwaliteit zijn afhankelijk van elkaar. Als de kwaliteit van de systeemontwikkeling te wensen overlaat, zal de kwaliteit van het ontwikkelde informatiesysteem eveneens minder zijn. De informatie die het systeem oplevert is dan van geringere kwaliteit waardoor op haar beurt de kwaliteit van de besluitvorming minder wordt. Kwaliteit van besluitvorming Een rationed besluitvormingsproces loopt volgens de stappen: probleemstelling, probleemanalyse, definitieve probleemstelling, zoeken van probleemoplossingen, keuze van een alternatief. Belangrijk daarbij zijn het aantal aspecten, de tijd waarover vooruit en achterom gekeken wordt en de systematiek van het besluitvormingsproces. Vaak verloopt de besluitvorming echter niet rationeel. Immers dat wil zeggen dat de beslisser: • Weet wat hij wil • Over alle informatie beschikt • Alle alternatieven kent • Over een onbegrensd vermogen tot informatieverwerking beschikt. O m bij een besluitvormingsproces de vier genoemde ingangen op een hoger peil te brengen is informatie nodig. Deze informatie is een bepalende factor: naarmate er meer en betere informatie beschikbaar is, komt het besluitvormingsproces op een hoger peil te staan. Informatie

Vraagstuk

•

Besluitvormingsproces

*

Besluit

Kwaliteit van informatie Deze wordt beoordeeld met behulp van de aspecten juistheid, volledigheid en tijdigheid. Besturingsinformatie kan vaak het beste worden verstrekt in de vorm van kengetallen. M e n dient maten vast te stellen voor de kwaliteit van informatie. Kwaliteit van informatiesystemen Het is mogelijk om met name de kwaliteit van een informatiesysteem te definieren in kenmerken. Gebruikers kunnen hiervoor tijdens de ontwikkeling specificaties opstellen en (niet altijd) de beantwoording aan deze specificaties verifieren. Het begrip kwaliteit van een informatiesysteem kan niet los worden gezien van het relatieve belang dat gebruikers aan de onderling tegenstrijdige componenten hechten. Afhankelijk van het afbreukrisico van een onjuiste beslissing, dient meer of minder aandacht worden besteed aan kwaliteitsaspecten. Hieronder een voorbeeld van gedefinieerde kenmerken. KWALITEIT


Bruikbaarheid

Onderhoudbaarheid

Overdraagbaarheid

Betrouwbaarheid Efficientie Gebruikersvriendelijkheid

Testbaarheid Inzichtelijkheid Wijzigbaarheid

Volledigheid App. onafhankelijkheid Org. onafhankelijkheid

25

Testen Testen is noodzakelijk vanwege de kostenbesparing en acceptatie van het informatiesysteem. Testen moet systematisch worden aangepakt. De gebruikers moeten zelf de functionele specificaties testen. Opmerkelijke definitie van testen: "Testen is het gebruiken van een systeem met de intentie fouten te vinden"

Kwal iteitsbepal ing O m de investeringen in informatica zo goed mogelijk te benutten, voert men in een organisatie een kwaliteitssysteem in. Dit is een mechanisme om de juiste kwaliteit van het totale informatiesysteem, de mensen, de methoden, de hard- en software, de procedures en de gegevens te bereiken en te behouden.


26

2.11

PROJECTMANAGEMENT

De voorbereiding van een project bestaat uit een voorstudie, het opstellen van een groot aantal plannen en het uitvoeren van concrete werkzaamheden. Belangrijk daarbij is het duidelijk en formeel vastleggen van taken, verantwoordelijkheden, bevoegdheden en afspraken. Een goede beeindiging is eveneens belangrijk, bijvoorbeeld met het o o g op na te komen afspraken. Enige aandachtspunten hierbij: • Projectmatig werken • Besturing van projecten door middel van beleids-, stuur- en projectgroepen • Afstemming tussen de projectorganisatie en de permanente, normale organisatiestructuur • Tijd- en kostenschatting • Projectplanning • Netwerkplanning • Critical Path Method ( C P M ) , hierbij worden activiteiten door pijlen en mijlpalen door knooppunten weergegeven (activity on arrow) • Precedence Diagram (PD), hierbij worden activiteiten door knooppunten en mijlpalen door pijlen weergegeven (activity on node) Het doel van het gebruik van deze methoden is het verkrijgen van inzicht in de samenhang tussen de activiteiten van een project, het bepalen van de totale doorlooptijd, het bezien waar er eventueel verkorting te bereiken is, het bijhouden van de voortgang en het eventueel budgetteren en bewaken van de kosten.


27

2.12

INFORMATIEBELEID EN PLANNING

Automatisering ten behoeve van de informatievoorziening in een organisatie heeft sinds 1945 een grote vlucht genomen. Ondanks dat er dus al lange tijd en intensief aandacht wordt besteed aan de informatievoorziening zijn er nog veel problemen aan te geven: 1. De bouw van informatiesystemen kost veel tijd. De productiviteit is laag. De gebouwde informatiesystemen blijken bovendien niet altijd toekomstvast te zijn. Onderhoud en vooral aanpassing van de bestaande systemen leggen een groot beslag op de schaarse capaciteit aan vooral ervaren informatici. Het tekort daaraan maakt dat deze problemen niet spoedig opgelost zullen zijn. 2. De gebouwde informatiesystemen zijn dikwijls niet goed op elkaar afgestemd. 3. Dankzij vernieuwingen in de informatietechnologie zijn er mogelijkheden ontstaan o m niet alleen de ondersteunende administratieve processen, maar ook om de primaire bedrijfsprocessen (ontwerp, productie) te verbeteren, hetgeen weer afstemmingsproblemen oproept. 4. De leiding van de organisatie is niet altijd geinteresseerd in of zich bewust van de mogelijkheden die de informatietechnologie biedt. Deze problemen kunnen in verband gebracht worden met een al dan niet planmatige aanpak van de voorbereiding van het ontwikkelen van informatiesystemen. O o k is er samenhang met bepaalde fasen van het groeiproces van de bestuurlijke informatiekunde. Martin geeft in zijn boek "Strategic Dataplanning Methodologies" als reden voor het voeren van een informatiebeleid: "Information is an extremely vital corporate resource. It affects productivity, profability and strategic decisions. Any resource that is important needs planning from the top." Onderzoeken tonen aan dat de belangstelling voor informatiebeleid en informatieplanning als remedie voor de gesignaleerde problemen de afgelopen jaren fors is toegenomen. In plaats van de automatisering en informatieverzorging van een enkele bedrijfsfunctie bij informatiebeleid en -planning de informatievoorziening van een gehele organisatie, inclusief alle vraagstukken van onderlinge prioriteitstelling, onderwerp van studie is. De argumenten ten gunste van het voeren van een informatiebeleid en -planning die in de praktijk en de literatuur genoemd worden zijn als volgt in te delen: • Het is een hulpmiddel bij het streven naar een goede effectiviteit van de informatievoorziening: worden die functies, die men belangrijk vindt, voldoende ondersteund met informatie. Een regelmatige beoordeling van de bestaande informatievoorziening is nuttig. • Het is een hulpmiddel bij het streven naar een hoge efficientie van de informatievoorziening. In 1985 bedroegen de automatiseringskosten bij de Nederlandse particuliere bedrijven 10,3 miljard gulden, aldus het CBS. Bestuurlijke systemen zijn nogal eens aan verandering onderhevig. Dat leidt ertoe dat de hoeveelheid geld en aandacht die gemoeid is met de aanpassing van de systemen aan veranderingen groot is. Door middel van informatiebeleid en -planning wordt gepoogd een zo stabiel mogelijk uitgangspunt te creeren. • Afstemming op nieuwe toepassingen van de informatietechnologie krijgt aandacht. Naast de administratieve en bestuurlijke automatisering is geautomatiseerde ondersteuning van het ontwikkelings- en fabricageproces ontstaan: Computer Aided Design (CAD) en Computer Aided Manufacturing ( C A M ) . Geihtegreerd wordt dit Computer Integrated Manufacturing (CIM) genoemd. O o k kantoorautomatisering is een van de toepassingen met functies als tekstverwerking, elektronisch archief, elektronisch briefverkeer en bijhouden van agenda's. • Informatiebeleid bevordert een toekomstgerichte informatievoorziening, met name de relatie tussen bedrijfsbeleid en informatiebeleid wordt hier benadrukt. Ontwikkelingen in de informatievoorziening dient men niet te baseren op de behoeften vanuit het verleden maar op die van de toekomst. Verder geldt dat zonder informatiebeleid en -planning selectie van


28

•

en prioriteitstelling tussen verschillende automatiseringsprojecten in sterkere mate een toevallig resultaat is van: > Een beperkte visie op de mogelijkheden van informatiesystemen bij gebruikers van de huidige systemen. > De beslissingsmacht van een bepaalde groep gebruikers en managers. > De kwaliteit van communicatie tussen topmanagement en automatiseringgsstaf. Automatisering leidt veelal tot wijziging in aantal en aard van de medewerkers. Door bezig te zijn met informatiebeleid en -planning worden veranderingen eerder gesignaleerd. Er valt dan ook eerder op in te spelen.

Hopstaken en Kranendonk geven argumenten v66r en tegen informatiebeleid en -planning vanuit een viertal invalshoeken. M e t name de eerste twee worden dikwijls niet onderkend. • De organisatiecultuur: Informatiebeleid en -planning als stuurinrichting voor de organisatiecultuur Interne communicatie: • Dergelijke plannen vormen de weerslag van de overeenstemming die tussen betrokkenen bereikt is. • De inhoud: M e t de plannen wordt een verbetering van de doeltreffendheid en doelmatigheid (effectiviteit en efficientie) van de organisatie onder gebruik van informatietechnologie nagestreefd. • De procedure: Gebruik en toepassing van informatietechnologie wordt nu methodisch aangepakt. Simons wijst op het voorkomen van een beleidsparadox. In organisaties waar een effectieve besturing bestaat, zou informatiebeleid eenvoudig kunnen worden gevoerd maar de noodzaak daartoe is beperkt aanwezig. In organisaties waar effectieve besturing ontbreekt, ontstaan vroeger of later de door ons gesignaleerde problemen in de informatievoorziening en is de noodzaak voor informatiebeleid nadrukkelijk aanwezig, terwijl de kansen voor een succesvol informatiebeleid juist gering zijn. 2.12.1 Planmatige aanpak van de ontwikkeling van informatiesystemen In de praktijk worden verschillende wijzen van aanpak aangetroffen bij de voorbereiding van de ontwikkeling van informatiesystemen. Zes invalshoeken worden hier (summier) toegelicht: 1. Verbetering van de informatievoorziening startend vanuit een gedefinieerde oplossing • Oplossingsgerichte in plaats van een probleemgerichte aanpak • Eerst wordt de oplossing vastgesteld, vervolgens de weg er naar toe • Kan worden toegepast als een oplossing beschikbaar is en als de gekozen oplossing voor ieder duidelijk is en nauwelijks ter discussie is 2. Verbetering van de informatievoorziening startend vanuit de huidige informatievoorziening • Vraagt het vaststellen van automatiseringsmogelijkheden, het stellen van prioriteiten en het afwegen hiervan tegen de beschikbare en eventueel extra ter beschikking te stellen middelen • Kan worden toegepast in een technisch stabiele situatie (stabiele automatiseringsmogelijkheden) met name in organisaties waar sprake is van het inhalen van een achterstand op automatiseringsgebied en waar de hulpmiddelen (mensen, financien) schaars zijn. 3. Planmatige ontwikkeling vanuit gedefinieerde eindsituatie • Wanneer de organisatie groot is, kunnen afzonderiijke eenheden van de organisatie vastgesteld worden waarbinnen de ontwikkeling op zichzelf bezien moet worden. • Wanneer de afbakening van de informatiesystemen en de omschrijving van de systemen en gegevensverzamelingen voor langere tijd vastgelegd kan worden. 4. Planmatige ontwikkeling vanuit gedefinieerde randvoorwaarden • Vraagt het centraal opstellen van een informatiebeleid met doel, middelen en wegen, organisatorische richtlijnen zoals verantwoordelijkheden en beslissingsprocedures voor het goedkeuren van voorstellen en toewijzen van middelen • Afbakening van werkgebieden (onafhankelijk te besturen informatie-eenheden) is nodig.


29

• • • 5. • • • • • • 6. • • •

• • • •

Leidt tot vrije ontwikkelingen binnen de gebondenheid van het informatiebeleid Werkelijke ontwikkelingen dienen wel telkens getoetst te worden aan het informatiebeleid Wordt toegepast bij grote, complexe organisaties met een relatief snelle technologische ontwikkeling; decentraal moet een beleid dan ingevuld worden Informatica-stimulering Vaststellen van het belang van introductie en gebruik van informaticatoepassingen Ontwerpen van kennis- en toepassingsbevorderende maatregelen In de vorm van subsidies voor de ontwikkeling van cursussen, het volgen van cursussen, voor proef-projecten die een voorbeeldfunctie kunnen vervullen. Dikwijls over de grenzen van de organisatie; Erg gericht: naar aanleiding van een gevoelde achterstand of om een speerpunten beleid te voeren Combinatie van voorwaarden scheppen en stimuleren. Denk aan informatica-stimuleringsprojecten van de overheid Scenario-ontwikkeling Een combinatie van de voorgaande aanpakken O p grond van bijvoorbeeld drie verschillende uitgangspunten worden een drietal verschillende aanpakken opgesteld Uitgangspunten kunnen zijn: technologische ontwikkelingen gaan zeer snel/snel/ langzaam. O f aanpak op grond van gedefinieerde eindsituatie / aanpak op grond van gedefinieerde randvoorwaarden / aanpak op grond van informatica-stimulering Vervolgens wordt de best passende aanpak gekozen Voordeel is dat als het beeld in de loop der tijd wijzigt, een alternatieve aanpak al min of meer gereed ligt. Toepasbaar voor grote, complexe organisaties waarvoor een hoge kwaliteit van de automatiseringsaanpak van groot belang is. M e n moet het ervoor over hebben om bijvoorbeeld drie verschillende aanpakken naast elkaar uit te werken.

Tussen de genoemde invalshoek zijn (gaande van 1 naar 6) de volgende verschillen aan te geven: • De besturing wordt steeds minder inhoudelijk en steeds meer voorwaardenscheppend; tot en met de derde aanpak worden nog de informatiesystemen en de afbakeningen daartussen in de toekomstige situatie bepaald. Bij aanpak 4, 5 en 6 is de aandacht gericht op het scheppen van voorwaarden. De vrijheidsgraden bij invulling nemen dan ook steeds verder toe. • De organisaties waarvoor de aanpak bedoeld is, worden steeds groter en complexer. • De informatica-problematiek wordt ingewikkelder en is minder vergaand uitgekristalliseerd. Zij is ook minder vanuit een punt inhoudelijk te beoordelen. De planmatige informatievoorziening kan worden opgesplitst in een vijftal afzonderiijke vraagstukken: 7. Informatieplanning • Behelst het definieren en afbakenen van informatiesystemen en gegevensverzamelingen ten opzichte van elkaar • De prioriteitsvolgorde in te ontwikkelen informatiesystemen wordt bepaald; hetgeen leidt tot een projectplan 2. Keuze van infrastructuur voor de informatievoorziening • Heeft betrekking op de infrastructuur van apparatuur, telecommunicatie en programmatuur • Belangrijk punt is dat bepaald wordt welke standaarden gekozen worden op gebied van apparatuur en programmatuur 3. Organisatie voor de informatievoorziening • Omvat het bepalen van de functies die vervuld moeten worden voor een goed functioneren van de informatievoorziening, de wijze van ordening van deze functies (bijv. bevoegdheden, verantwoordelijkheden en organisatiestructuur) en de toerusting van deze functies opdat zij goed kunnen blijven functioneren.


30

4.

Informatiebeleid De afstemming van de informatievoorziening op de (on-) mogelijkheden van de informatietechnologie en op het bedrijfsbeleid • Uitspraken over de gewenste kwaliteit van besturing en de middelen die daarvoor nodig zijn • Richtlijnen worden opgesteld voor de wijze waarop men de veranderingsprocessen wil laten verlopen •

• •

Heeft het karakter van scheppen van voorwaarden voor informatiesysteemontwikkeling r

Informatie technologie

s Bedrijfsbeleid

>

*

Informatiebeleid

Bedrijfsbeleid • Omvat het afstemmen van het bedrijfsbeleid op de externe ontwikkelingen (onder meer markt, technologie, mens en maatschappij) en op interne ontwikkelingen. • Afstemming op de informatietechnologie en op het informatiebeleid is een deelvraagstuk daarvan • De informatievoorziening hoeft niet beperkt te blijven tot het ondersteunen van het bedrijfsbeleid; de informatievoorziening kan ook leidend worden (zie onderstaand schema)

Informatie technologie

Bedrijfsbeleid

Informatiebeleid

Wat is beleid?? Beleid kan worden gedefinieerd als: Doel Wegen Middelen Prioriteiten Beleidsuitgangspunten Het doel is een (voorlopige) eindsituatie die men wil bereiken, een na te streven rustpunt in de ontwikkeling. Daarnaast zijn er wegen waarlangs dit bereikt moet worden (bij voorkeur goed gedefinieerde tussenproducten op de w e g naar de voorlopige eindsituatie). De middelen zijn het geld, de mensen die op korte en lange termijn beschikbaar gesteld worden o m dat doel te bereiken. Prioriteiten worden gesteld naar aanleiding van gemaakte keuzes. Beleidsuitgangspunten zijn geschreven e n / o f ongeschreven regels die als randvoorwaarden gelden bij het uitvoeren van beleid.


31

Het maken van een informatieplan Een informatieplan beslaat in elk geval de afbakening van informatiesystemen en gegevensverzamelingen en het stellen van prioriteiten. In de praktijk zien we dat informatieplannen soms gedetailleerd en gestructureerd worden opgezet. Soms wordt een pragmatischer aanpak gevolgd om tot afbakening en prioriteitstelling te komen.Het concept van Kritiek Succes Factoren (CSF's Critical Success Factors) een op zichzelf staande methode om op snelle wijze tot prioriteitstelling te komen. Dit concept kan ook binnen andere methoden gebruikt worden om tot prioriteitsstelling te komen. Information Strategy Planning (ISP), als onderdeel van de methode Information Engineering (IE) is een methode waarmee een informatieplan op een gestructureerde en gedetailleerde wijze tot stand komt. Het gehanteerde besturingsconcept bepaalt mede het resulterende informatieplan.

Ontwikkelingen binnen de organisatie van de informatievoorziening • Centralisatie of decentralisatie • Zelf doen of uitbesteden • Programma's zelf (laten) doen of kopen • Plaats van de systeemontwikkeling

Juiste inschatting van het belang van de informatievoorziening voor de organisatie Een goede informatievoorziening is het resultaat van een juiste inschatting van het belang ervan. M c Farlan e.a. heeft het belang van de huidige en toekomstige informatiesystemen voor een groot aantal organisaties onderzocht. Aan de hand hiervan heeft hij bezien of de informatievoorziening voldoende aandacht krijgt. Daarbij zijn de volgende vier situaties te onderscheiden:

Het strategische effect van te ontwikkelen informatiesystemen Hoog Het strategische effect v a n d e huidige informatie-systemen

Kwadrant 1

2

3

4


Laag

Hoog

Strategisch

Fabriek

Laag

Omslag

Ondersteuning

Toelichting De informatievoorziening is van strategisch belang. Informatiesystemen hebben een grote invloed op het functioneren van de organisatie en zullen die blijven houden. Informatiebeleid en informatieplanning zijn van belang (bijvoorbeeld: banken en verzekeringen) Een omslag in het belang van de informatievoorziening is op komst. V o o r de korte en middellange termijn is het effect van informatiesystemen niet zo groot. Het effect van de te ontwikkelen informatiesystemen is echter wel groot. (bijvoorbeeld: zich ontwikkelende productiebedrijven) De informatievoorziening is van belang maar brengt geen concurrentievoordeel met zich mee: een 'fabriek'. V o o r een goed verloop van de werkzaamheden zijn de huidige informatiesystemen van groot belang. Er worden geen spectaculaire concurrentievoordelen verwacht van te ontwikkelen informatiesystemen (bijvoorbeeld: luchtvaartmaatschappijen met een vluchtreserveringssysteem, postorderbedrijven) De informatievoorziening is ondersteunend. De werkzaamheden zijn niet direct afhankelijk van de informatiesystemen. De budgetten voor informatiesytemen kunnen wel groot zijn, doch de informatiesystemen zijn minder bepalend en zullen dat blijven. Veel organisaties vallen in deze categorie.

32

Er is een samenhang tussen de positie van een organisatie in de matrix en de aandacht die nodig is voor informtiebeleid en informatieplanning. M e t name bij organisaties op het omslagpunt en bij organisaties waarbij informatiesystemen nu en in de toekomst een groot effect hebben, dient daar veel aandacht voor te zijn. Dikwijls blijkt er een discrepantie te bestaan tussen de positie die een organisatie feitelijk in de matrix inneemt en de positie waarvan het management denkt dat de organisatie die inneemt. Vier factoren bei'nvloeden de kansen op een succesvol informatiebeleid: • De status van de informatiemanager • De communicatie tussen lijnmanagers, stafmedewerkers en het management van de automatiseringsafdeling. • De organisatiecultuur en de managementstijl • De o m v a n g en complexiteit van de organisatie

2.12.2 De afstemming van de informatietechnologie op de bedrijfsvoering en op het bedrijfsbeleid

2.12.2.1 Technologie-aanbod en marktvraag (technology-push and demand-pull) Twee krachten zijn werkzaam bij de afstemming van de organisatie en de informatietechnologie op elkaar. Enerzijds maakt het aanbod van technologie nieuwe ontwikkelingen voor organisaties mogelijk. De technologie is de drijvende kracht van de vooruitgang (technology-push). Anderzijds stuurt de vraag van organisaties mede de ontwikkelingen in de informatietechnologie. De vorderingen gaan in een wisselwerking van die beide krachten, zie onderstaande figuur.

Ontwikkelingen in de informatie - technologie i

Technologie aanbod (—•-•

Behoefte bij de organisaties f

s

Gewenste bedrijfsuitvoering

.

l

Markt

Mens

\

Bedrijfsbeleid ) k

Maatschappij

2.12.2.2 De informatietechnologie als middel om ontwikkelingen op andere terreinen mogelijk te maken Hier wordt kort ingegaan op veranderingen in de markt, mens en maatschappij waarop door toepassing van informatietechnologie ingespeeld kan worden. Bij het opstellen van een bedrijfsbeleid is het van belang om rekening te houden met dergelijke mogelijke ontwikkelingen. De Markt • Een algemene tendens is verhoging van het innovatietempo van producten en diensten. Technologische vernieuwingen en veranderende mode dienen sneller in producten verwerkt te worden. Dit alles leidt er toe dat de levenscyclus van producten korter wordt. • In de markt wordt gevraagd o m producten die meer klant-specifiek zijn. Dat leidt tot een groter aantal varianten van een bepaald product. • De markt vraagt om korte reactietijden. Leversnelheid en leverbetrouwbaarheid zijn belangrijke concurrentiewapens. Dit vergt een goede beheersing van de goederen- en dienstenstroom; logistieke informatiesystemen.


33

De Mens • De (westerse) mens wordt individueler. Het gemiddeld aantal personen per huishouden neemt af de kern van de samenleving verschuift van het gezin naar het individu over allerlei zaken wordt niet meer per gezin maar per persoon beslist. Dat stelt hogere eisen aan de besturing. • In de marketing merkt men dat de markt steeds minder homogeen wordt. Er ontstaat een steeds verdere verfijning van doelgroepen. Enerzijds wordt het mogelijk o m een dergelijke verdergaande verfijning te ontwaren dankzij informatiesystemen. Anderzijds zijn informatiesystemen nodig om ze te kunnen hanteren. De Maatschappij De maatschappij wordt steeds complexer. De regelgeving is groot en neigt ertoe o m , ondanks alles, toe te nemen, denk bijvoorbeeld aan de regelgeving omtrent het milieu. De binnengrenzen van de Europese Gemeenschap zijn en worden geslecht. Dit bewerkstelligt dat de inwoners en de bedrijven internationaler gaan denken. Informatiesystemen zijn een middel o m deze toenemende complexiteit te (blijven) beheersen.

2.12.2.3 De rol van informatietechnologie in de verschillende elementen van de waardeketen Porter richt zich op de rol van technologie in de verschillende elementen van de waardeketen van een bedrijf. Dit is weer te geven in schema's. Technologie betreft hier alle vormen van technologie, van transport- en conserverings- tot informatietechnologie. V o o r informatietechnologie ziet Porter in bijna alle elementen van de waardeketen een rol weggelegd. Informatietechnologie als ondersteuning van de besturing maar ook als basis voor nieuwe ondernemingen. V o o r beide soorten gebruik van informatietechnologie zijn de door Porter behandelde onderwerpen van belang: • Technologie-strategie De keuze van te ontwikkelen technologieen, de keuze tussen leiderschap of navolging op het gebied van de technologie en het in licentie geven van technologie • De technologische ontwikkeling Continue versus discontinue technische ontwikkeling en het voorspellen van technologische ontwikkelingen • Het formuleren van een technologie-strategie Ontwikkelingen op het gebied van de informatietechnologie kunnen leiden tot nieuw bedrijfsbeleid. Organisaties kunnen hun strategische positie versterken door deze ontwikkelingen vroegtijdig te onderkennen en hierop vroegtijdig te anticiperen door hun organisatiebeleid te wijzigen. In een aantal gevallen maken de technologische ontwikkelingen het mogelijk o m tegemoet te komen aan ontwikkelingen o p andere terreinen die het bedrijfsbeleid bei'nvloeden. 2.12.2.4 Het opstellen van een bedrijfsbeleid Een bedrijfsbeleid komt tot stand aan de hand van een proces van strategische planning. Twee methoden hiertoe zijn: 7. Doelstellingen-analyse Het begint met het onderkennen van groepen die belang hebben bij de organisatie. Vervolgens het bepalen van het belang van de groepen bij de organisatie en het doel dat daarmee door elk van de groepen wordt nagestreefd. Synthese daarvan moet leiden tot bepaling van doel en strategie van de organisatie. 2. Het opstellen van een strategisch plan Dit gebeurt veelal in een zestal stappen • Analyse van de omgeving • Analyse ongewijzigd beleid • Analyse sterke en zwakke kanten • Analyse van kansen en bedreigingen • Opstellen alternatieve plannen • Maken van een keuze


34

3. Solid Modelling

3.1

INLEIDING

Een toenemend marktaandeel in sterk competitieve markten kan alleen worden gerealiseerd door producten af te stemmen op de 'niche' eisen welke door de markt gesteld worden. Dit resulteert in een groter bereik van productvariaties welke geproduceerd moeten worden tegen een lagere kostprijs en binnen een zo kort mogelijke ontwerpen productietijd. Door deze druk vanuit de markt moeten ontwerpers nieuwe, snellere en betere ontwerp technologieen aangrijpen dan vroeger wanneer zij competitief willen blijven. Veel bedrijven hebben reeds gei'nvesteerd in 'goedkoop' C A D (Computer Aided Design) en niet de verwachtte voordelen bereikt. Deze bedrijven moeten dus overwegen om over te stappen naar systemen die een hoge performance en hoge productiviteit bieden om een competitieve positie te handhaven. Voordat zij deze stap nemen, moeten bedrijven er zeker van zijn dat zij de te verwachten resultaten zullen bereiken. De vraag die zij zich moeten stellen luidt: "In welke aanpak moeten we investeren om voor een juiste fundering te zorgen om het ontwerpen productieproces te ontwikkelen?" Een radicale aanpak van dit probleem is die van een goedgedefinieerde product-modelleeromgeving welke wordt gekarakteriseerd door parallelle ontwerpen ontwikkelingstaken welke verbonden zijn met effectief procesmanagement en -controle. Dit gaat veel verder dan de traditionele CAD-aanpak door bruikbare, actuele informatie te verzekeren gedurende alle fasen van een project. Solid modelling is een kerntechnologie in de product modelleer omgeving. Dit is de enige C A D technologie welke een compleet en ondubbelzinnig 'computer-based' definitie van een fysiek product voorstelt. Het stelt een ontwerpteam in staat om beslissers te voorzien van een 'high impact' visuele representatie van een concept welke gedurende het gehele ontwerpen productieproces gebruikt kan worden. In dit hoofdstuk wordt een breed overzicht gegeven van solid modelling, tezamen met de implicaties van implementatie van deze technologie binnen een ontwerpen productie omgeving. Dit hoofdstuk bevat een (zeer) groot aantal Engelse termen die vaak moeilijk of zelfs niet in het door Nederlandse synoniemen zijn weer te geven. Het zal echter vaak wel duidelijk zijn wat met deze Engelse termen en begrippen wordt bedoeld.


35

3.2

3.2.1

SOLID MODELLING EN DE TOEKOMST VAN DESIGN

De technische realiteit van vandaag

De laatste jaren is er voor de ontwerpers een significante computer'power' ter beschikking gekomen. Het begin van de tachtiger jaren betekende de basis voor de technische computer omgeving van heden met de introductie van het engineering workstation. De performance van deze workstations is exponentieel toegenomen vanwege toename van snelheid in computer processing en vergelijkbare verbeteringen in de grafische performance. Voorheen onvoorstelbare grafische capaciteit stellen engineers en ontwerpers momenteel in staat om door de computer gegenereerde afbeeldingen van fotokwaliteit te produceren. Deze technologische voordelen gingen vergezeld van een verlaging van de kosten. De huidige gebruiker heeft geavanceerd C A D gereedschap met grafische kwaliteit zonder weerga tegen een redelijke prijs. Simulatie is de sleutel voor alle ontwerpdisciplines. M e t de voordelen in hardware performance is het nu mogelijk om simulatie te zien als een beschikbaar gereedschap. O m componenten effectief te simuleren moeten solid modelling technieken worden gebruikt. Meetbare en tastbare voordelen kunnen behaald worden door het toepassen van high performance solid modelling software. Tegenwoordig is snelheid van cruciaal belang. Hoe sneller men het ontwerpproces kan maken des te sneller kan met de productie worden begonnen. Solid modelling maakt het mogelijk om ontwerpen eerder te hebben, producten eerder op de markt te zetten en derhalve eerder winsten te verkrijgen. Een algemene regel is dat systemen die bewezen technologie gebruiken, standaard hardware, geaccepteerde software technieken en databasestructuren, tezamen met een state-of-the-art userinterface gezonde investeringen zullen blijken. Deze systemen moeten verbonden worden met bestaande ontwerpen netwerkomgevingen. Boven alles moeten zij gebruikers in staat stellen om zich te ontwikkelen, en hen niet verplichten tot het (drastisch) wijzigen van werkwijze of het bijvoorbeeld's avonds maken van oefeningen. 3.2.2 Hedendaagse product realiteit en Solid Modelling Elk hedendaags hi-tech product is een combinatie van meerdere technologieen. Het kan gefabriceerde onderdelen bevatten, mechanische componenten, elektronische componenten, elektronica en software. Het zal worden geproduceerd tijdens diverse verschillende processen. Tevens zullen er handleidingen en documentatie van het product zijn. Er kan slechts een effectieve samenhang tussen deze verschillende onderdelen bestaan door een product modelleer omgeving te gebruiken welke ontworpen is om afzonderiijke componenten te integreren. Het hart van zulk een omgeving dient te worden gevormd door een Solid Modeller.

Today's Product Realities Electronic Components

Mechanical Components


36

Documentation

Solid modelling is de enige manier waarop een computer een replica van een fysiek product kan produceren. M e t een solid model bestaat geen dubbelzinnigheid. Niets kan per vergissing bestaan binnen het solid model. Het is zo 'solid' alsof het gemaakt is van staal, beton, plastic, etc. en toch vanwege alle andere features van solid modelling technologie, kan het solid model op manieren (voor echte objecten onmogelijk) worden gemanipuleerd en getest. Dit biedt veel voordelen. Prototypes kunnen met de computer gemaakt worden. Het ontwerp kan aan strenge testen worden onderworpen, het productieproces, de samenstelling (assembly) en het gebruik van de producten kan worden gesimuleerd. De mogelijkheid om deze procedures vroeg in het ontwerpproces uit te voeren leidt tot een verbetering van het ontwerp en een verkorting van de productietijd. Tot voor kort was Solid Modelling nog geen 'volwassen' technologie. De beschikbare producten waren moeilijk in het gebruik, langzaam en duur. Door de hedendaagse voordelen van technieken op het gebied van wiskundige algoritmes de ontwikkeling van software technieken en computer hardware, is Solid Modelling gegroeid. De lagere hardware prijzen hebben tevens meegeholpen om Solid Modelling binnen het bereik van meerdere bedrijven te brengen. Terwijl de C A D / C A M software zich blijft ontwikkelen, staan bedrijven die Solid Modelling systemen willen aanschaffen voor een moeilijker keuze dan ooit tevoren. Is Solid Modelling het juiste antwoord en hoe kunnen zij het juiste systeem kiezen. Solid Modellers varieren sterk en niet allemaal kunnen zij meegroeien met de technische en bedrijfs behoeften van een bedrijf. 3.2.3 Waar past Solid Modeling in het ontwerpproces Elk onderdeel van het ontwerpproces heeft voordelen van Solid Modelling. Het ontwerp Solid Model is het centrale component van de product modelleer omgeving. Het is het beknopte data depot voor het gehele ontwerpen fabricageproces. Dit model is uniek, waardoor alle ontwerpers gebruik kunnen maken van de zelfde, actuele, ontwerpen fabricagedata. Er bestaat geen verveelvoudiging van fouten, omdat iedereen gebruik maakt van dezelfde data van hetzelfde niveau (versie, revisie).

The Design Process


37

Door Solid Modelling te gebruiken kunnen multidisciplinaire ontwerpteams gelijktijdig aan het ontwerp werken. Wanneer overeenstemming bereikt is over het conceptueel ontwerp, kunnen detailontwerp, analyses planning en fabricage elkaar overlappen. Voortgang kan op alle fronten worden geboekt, terwijl aanzienlijke tijdwinst behaald wordt. De sleutel tot deze gezamenlijke aanpak is het feit dat solid modellers eenvoudige visualisatie gedurende het ontwerpproces toelaten. Solid Models lijken op en gedragen zich als werkelijke objecten. In een solid modelling omgeving creeert de conceptueel ontwerper een model in plaats van een handvol schetsen. Het is ondubbelzinnig en wordt gelijk begrepen door de detailontwerper. Maar wat nog belangrijker is zelfs, de detailontwerper heeft directe interactie met het model en kan dit model verder ontwikkelen. O p elk moment representeert het solid model de opeengestapelde input van alle ontwerpers welke hier aan hebben bijgedragen. "Right first time" wordt de norm omdat de fabricageafdeling gedurende het gehele proces heeft meegedaan, niet slechts aan het eind van het ontwerpproces. Echter, het is cruciaal om simultane toegang tot en gebruik van ontwerpdata op een gestructureerde manier te controleren. Slechts dan kan een goed gedisciplineerde ontwerpomgeving bijdragen tot het ontwikkelingsproces (zie ook hoofdstuk 5). Bij de traditionele fabricage, met druk tekeningenverkeer tussen de diverse afdelingen, kunnen grote problemen ontstaan tussen ontwerp en fabricage omdat men elkaars tekeningen niet begrijpt. Deze problemen verdwijnen met het gebruik van solid models, welke van alle kanten bekeken kunnen worden waarmee binnen enkele minuten een totaal duidelijk beeld ontstaat. Hiermee wordt dus overigens niet beweerd dat door het gebruik van solid modellers de ontwerpers onfeilbaar worden. 3.2.4 De voordelen van Solid Modelling Solid Modelling, zeker wanneer gebruikt als kern binnen een product modelleer omgeving, biedt op veel manieren voordelen. Het voorziet in een flexibel gereedschap om bedrijven snel aan antwoorden te helpen aan de eisen van hun klanten, hun ontwerp en fabricage productiviteit te verbeteren en producten van hogere kwaliteit eerder op de markt te leveren. Cereduceerde 'Time-to-market' Solid modelling kan de tijd, welke nodig is voor fysieke prototyping en het bouwen van modellen, reduceren of zelfs elimineren, door het vervangen van fysiek testen door computer simulaties. Massa grootheden, spanningen, warmtestromingen en andere paarmeters kunnen binnen enkele minuten worden berekend. Solid models kunnen problemen bij de assemblage herkennen (interference checks) welke op tekeningen niet te ontdekken zijn. Het automatisch genereren van tekeningen maakt het voor de ontwerper mogelijk om de layout van tekeningen snel en foutloos te verzorgen. Daar er slechts een consistent 3 D model is zijn er geen aparte controles op dimensies voor de verschillende 2D-aanzichten nodig. Dit resulteert weer in minder wijzigingen en minder papierwerk. Time Blocks

r
20 Data

Solids

Zijn fysieke prototypes nodig, dan kan solid modelling directe links leggen naar prototyping systemen als bijv. stereolithografie. O m d a t de communicatie verbeterd is door het gebruik van de informatie uit het solid model kunnen afgeleide automatiseringsprocessen effectiever worden benut. C A M applicaties kunnen direct worden aangestuurd vanuit solid modelling data.


38

Verlaging van de kosten Solid modelling kan direct bijdragen tot winsten. Snelle en accurate berekeningen van doorsneden, volumes en massa grootheden leiden tot minimale materiaalkosten. Een juiste interpretatie van de engineering informatie, zonder de noodzaak tot substantiate documentatie, maakt het mogelijk dat de kosten eerder in het ontwerpproces begroot kunnen worden. Productiekosten kunnen op voorhand, gebaseerd op kenmerken, worden geraamd. Kenmerkende fabricagekosten kunnen worden gebruikt om de meest geschikte fabricageprocessen te selecteren en op de meest geschikte manier gebruik te maken van leveranciers. Bedrijven kunnen gemakkelijk nieuwe en kosteneffectieve technologieen verenigen omdat solid modelling een complete 3 D database met informatie verschaft welke door andere applicaties of afdelingen kan worden gebruikt. Verbeterde kwaliteit van ontwerp en fabricage Solid modelling kan de kwaliteit van het product verbeteren. Assemblage en interference checks kunnen met het solid model uitgevoerd worden. Ontwerpers kunnen door hun ontwerp lopen, iets wat met fysiek prototypes onmogelijk is. Het op ruime schaal controleren op ontwerpregels ia alleen praktisch wanneer men data gebruikt welke gerelateerd is aan solid models. FE-applicaties (Finite elements) gebruiken vereenvoudigde solid model data in de analyses Nieuwe kennissystemen kunnen het proces semi-automatiseren of zelfs geheel automatiseren. Door het verbeterde ontwerp en analyses verbetert solid modelling de kwaliteit van het product waardoor de betrouwbaarheid verhoogd wordt en de onderhoudskosten worden gereduceerd. Toenemende mogelijkheden voor productie en fabricage, verbeterde onderhoudbaarheid en een aanzienlijke vermindering in E C O ' s (Engineering Change Orders), allemaal positief effect op winstgevende producten. Verbeterde inzet van arbeid Solid modelling heeft bewezen dat mensen productiever zijn. Het verrijkt hun werkzaamheden, verbetert de aard en inhoud van meer traditionele functies en verbetert de kwaliteit van het arbeidsproces voor eenieder (ontwerpers, management, etc.) Seriele versus parallelle processen Wanneer Solid modelling vroeg in het ontwerpproces wordt ingezet ondersteunt solid modelling het gelijktijdig ontwerpen. Data wordt in een vroeg stadium van het ontwerpproces aan iedereen die betrokken is binnen het ontwerpproces ter beschikking gesteld. Vroegere seriele acties kunnen elkaar overlappen o m een product van betere kwaliteit in minder tijd te realiseren. De productmodelleeromgeving betekent meer dan het eenvoudige management van C A D / C A M data en probeert het proces volgens welk een ontwerp zich ontwikkelt, te monitoren en te controleren. Meerdere disciplines, zoals ontwerp, analyse, marketing, documentatie, etc.... worden gei'ntegreerd.

Serial versus Parallel Process »

— Manufacture

Verify/Analyze _ . Design

\

-

More time for individual cycles with Parallel Process

Concept

Concept

Design

Verify/Analyze

Time


39

i

Manufacture

Betere communicatieprocessen C A D heeft een belangrijke verhoging betekend voor de individuele ontwerper maar niet voor de productiviteit van de gehele organisatie. Bedrijven moeten zich aanpassen, geschikt maken, om de consequenties van de automatisering van het ontwerp proces aan te kunnen. Een centrale datastructuur rondom een solid modelling systeem verhoogt effectieve ondersteuning gedurende het engineeringproces. Het betekent gezamenlijke verantwoordelijkheid; het conflict ontwerp versus fabricage heeft geen plaats meer. Beide afdelingen zijn gezamenlijk verantwoordelijk binnen een geintegreerde omgeving. Dit heeft belangrijke effecten voor de time-to-market en kwaliteit. Externe relaties kunnen worden verbeterd daar solid modelling duidelijker visuele communicatie biedt. Echte 'full color' images kunnen worden gemaakt van de solid models, waarmee ontwerpers en vormgevers hun ideeen beter kunnen communiceren. Deze images kunnen, op hun beurt, in het marketing programma gevoerd worden en op deze manier het bedrijf de mogelijkheid bieden om verschillende ontwerpalternatieven te onderzoeken, lang voordat kostbare fysieke prototypes of het definitieve producten gereed zijn. Centrale data betekent geintegreerde datatoegang en betere controle Vroeger was papier het communicatiemedium. Veel tijd werd besteed aan het verplaatsen van papier in plaats van het beheren van informatie. Door beter databeheer en controle wordt echt geihtegreerd engineering realiteit. Product structuur en mechanismen voor data-navigatie, wijzigingsbeheer, configuration management en opspoorbaarheid, tezamen met toegang tot data en beveiliging, zijn sleutelfactoren. O o k wordt de integriteit van de data gewaarborgd. Controle wordt makkelijker gemaakt door vrijgaveprocedures, electronic sign-off en communicatie tussen systemen. Dit betreft niet enkel 2D tekenen en het beheren en archiveren van tekeningen Het betreft hier totale controle van informatie, proces- en projectmanagement. In een omgeving waar informatie wordt gedeeld, is elektronische 'mock-up' gedurende alle fasen van het proces mogelijk. Ontwerpen komen niet vol commentaar in rood van de fabricageafdeling terug, alleen om erachter te komen dat de afdeling fabricage het ontwerp onmogelijk kan maken. Ontwerpen zijn gelijk goed, omdat zij reeds zijn gesimuleerd m e t d e computer. Dit heeft natuurlijk zeer grote invloed op de fabricagekosten.


40

3.3

CONCLUSIES

De uitdaging waarvoor de industrie wordt gesteld is om competitief en winstgevend te blijven in een toenemende eisende markt. O m dit te bereiken bedrijven moeten producten van hogere kwaliteit op de markt brengen, in een korter tijdsbestek en tegen lagere kosten. Solid Modelling als de enige computer representatie van een fysiek onderdeel, kan hierbij op diverse manieren behulpzaam zijn. Solid Modelling kan belangrijke winsten in productiviteit opleveren gedurende alle fasen van het ontwerpen ontwikkelingsproces vanaf het initiele conceptuele ontwerp tot en met het fabricageproces. Deze winst in productiviteit kan de time-to-market aanzienlijk verminderen. Door de noodzaak te verminderen van tijdrovende en dure processen als het bouwen van fysieke modellen en prototypes, kan solid modelling de kosten gedurende het ontwikkelingstraject drastisch verminderen. Fouten, als gevolg van dubbelzinnigheid of verkeerde interpretatie van informatie zal de noodzaak tot het 'opnieuw doen' doen afnemen, onafhankelijk van de fase van het ontwerp. Grotere voordelen zijn te behalen wanneer solid modelling wordt gezien als de kern van een productmodelleeromgeving. Hieraan kan gedurende het gehele proces door het gehele ontwerpteam gemeenschappelijk gerefereerd worden. Gezamenlijk (concurrent) gebruik van applicaties zal versnelling tot gevolg hebben van onder meer de verfijning van het ontwerp, verificatie, fabricage en documentatie. Hieraan gekoppeld zijn de procedurele instructies zoals routing en vrijgavelijsten, engineering notes en testresultaten. Deze omgeving biedt een mogelijkheid om alle voordelen te behalen van concurrent engineering en de beschikking te hebben over elektronische controle en distributie van alle ontwerpen fabricage documenten en tekeningen. Dus terwijl het project vordert, is alle verzamelde kennis toegankelijk terwijl beslissingen genomen kunnen worden op basis van feiten en niet op veronderstellingen. Solid modelling is niet langer traag en duur. Solid modelling is een krachtige techniek, het ontwerpgereedschap van de toekomst. Solid modelling is een volwassen techniek en gekoppeld aan de sterke stijging van de performance en de kostendaling van de workstations gedurende de laatste jaren, betekent dit deze 3D applicaties volledig benut kunnen worden. De vraag is derhalve niet langer of bedrijven moeten investeren in Solid Modelling, maar wanneer!


41

3.4

EVALUATIE VAN SOLID MODELLERS

O m succes te verzekeren van het evaluatieproces is het belangrijke een gestructureerde benadering te volgen om een solid modeller te selecteren welke voldoet aan de specifieke behoeften van het bedrijf, de producten en de gebruikers van het systeem. Gezien de snelheid van technologische ontwikkelingen dient dit gehele proces ongeveer zes maanden te duren. Wanneer dit proces langer duurt, zullen de criteria opnieuw in ogenschouw genomen moeten worden en aangepast o m aan te sluiten op de veranderingen in technologie. Hierbij zijn drie basistaken te onderscheiden. Alle gebieden waarop de implementatie van solid modelling invloed uitoefent moeten worden geverifieerd (ge-audit). Onderzoek moet worden uitgevoerd, zodat een short list met systemen kan worden geevalueerd en een uiteindelijke selectie kan plaatsvinden. 3.4.1 Audit Zoals bij elke grote aanschaf moet een financiele rechtvaardiging voorbereid worden. O m dit op een juiste manier te doen, is het belangrijk dat alle activiteitsgebieden van het bedrijf worden onderzocht om alle mogelijke kostenbesparingen, welke met de introductie van solid modelling gepaard gaan, te onderzoeken. De specifieke engineering en technische eisen moeten worden vastgelegd. Bijvoorbeeld, het ene bedrijf kan dringend behoefte hebben aan NC-gereedschappen (Numeric Control), terwijl het andere bedrijf een sterke integratie met eindige element reken pakketten veel belangrijker vindt. Deze eisen moeten duidelijk worden vastgelegd in het audit-proces en er dienen geschikte weegfactoren aan toegekend worden. Het is belangrijk hierbij onderscheid te maken tussen de "well, it would be nice if" eisen en de werkelijke eisen van het bedrijf op middellange en lange termijn. Het databeheer moet worden onderzocht, inclusief de behoefte aan data uitwisseling zowel intern het bedrijf als extern. De potentiele impact op leveranciers moet worden geevalueerd, vooral wanneer zij engineering data (zullen gaan) ontvangen. Tenslotte moet de bestaande informatiestroom binnen het bedrijf beschouwd worden om er zeker van te zijn dat de beoogde oplossing zal integreren met bestaande systemen zoals M R P (material requirements planning) en de benodigde gereedschappen (tools) zal leveren om de voordelen van solid modelling maximaal te benutten. 3.4.2 Selectiecriteria Het resultaat van de audit kan nu worden gecombineerd met meer specifieke en software gerelateerde criteria. Deze omvatten: • De achtergrond van het systeem • Het gebruiksgemak • De techniek van modelleren • Mogelijkheden van visualisatie • Betrouwbaarheid, accuratesse • Welke standaarden worden ondersteund • Compatibiliteit met bestaande systemen, zowel hard- als software • Datamanagement en als zeer belangrijk criterium: • Is het systeem geschikt voor de te verrichten werkzaamheden? Het eindresultaat dient een beknopte specificatie te zijn welke alle informatie samenbrengt tot een coherent geheel en alle benodigde eisen duidelijk vastlegt. Problemen met het begrijpen van de technologie en het evalueren van de verschillende systemen moeten niet worden onderschat. Vanuit deze specificatie moet het mogelijk zijn om een short list te maken van de mogelijke solid modelling systemen welke voldoen aan de vastgestelde eisen.


42

3.4.3 Onderzoek Demonstraties welke door leveranciers worden voorbereid kunnen misleidend zijn omdat deze demo's 'getuned' worden naar de modeller in kwestie en het derhalve niet gemakkelijk is de modeller te beoordelen op geschiktheid voor de gestelde specifieke systeemeisen. Deze demonstraties zijn dan ook vaak slechts bruikbaar om een overzicht te verkrijgen van de beschikbare producten. Benchmarks moeten worden uitgevoerd o p alle in aamerking komende modellers. De uitvoering hiervan moet niet gebeuren voor een enkel onderdeel maar op een samenstelling welke een typische doorsnee is van de afzonderiijke ontwerpeisen. Ideaal is dat 'eigen' ontwerpers of toekomstige gebruikers deze samenstelling zelf bouwen. Speciale aandacht moet worden besteed aan de userinterface om vast te stellen hoeveel werk door de gebruiker verricht moet worden tegenover de software. C A D / C A M leveranciers weigeren benchmarks uit te voeren wanneer zij kostbaar zijn en laten soms hun software niet op het voordeligst zien. De leverancier zal gewoonlijk een benchmark voorstellen welke een compromis is tussen zijn eisen en die van de toekomstige koper. Wanneer dit bevredigend uitpakt, kan het de basis vormen voor verdere testen. Onder geen voorwaarde moet men instemmen met een benchmark welke alleen door de leverancier wordt gespecificeerd; dit is hetzelfde als een van tevoren voorbereide demonstratie. Behalve vragen welke opkomen bij de voorbereiding van de specificaties moet antwoord gekregen worden op enkele sleutelvragen bij het evalueren van solid modellers: • Is het snel genoeg? • Is het betrouwbaar en robuust? • Zijn er voldoende ontwerptools? • Kan het de gewenste typen onderdelen modelleren? • Kan het productief worden gebruikt? • M o e t het ontwerpteam worden opgeleid, en zo ja, zijn de kosten redelijk? • W o r d e n de gewenste standaarden ondersteund? • Welke invloed heeft de manier van modelleren op de werkwijze van het ontwerpteam? O m deze, soms simpele maar veelzeggende, vragen te helpen beantwoorden zijn diverse benchmarktesten voorhanden. Hieronder wordt een van deze vragen verder behandeld. Welke invloed heeft de manier van modelleren op de bedrijfsontwerpen en de werkwijze van het ontwerpteam? Er zijn verschillende manieren om onderdelen te modelleren met solid modellers. Genoemd worden: parametric modelling, variational design, feature based en dynamic modelling. Elke manier past het best bij een bepaald type ontwerp, bijvoorbeeld parametric modelling is geschikt voor het ontwerpen van 'families' van onderdelen, waarbij de 'constraints' bekend zijn en voorspelbare modificaties aan het ontwerp later worden uitgevoerd. De beste manier o m de behoeften van de bedrijfs ontwerpen te matchen met de beschikbare modelleeraanpakken, moet men zich het volgende afvragen? Welke types van ontwerp heeft men? Families van onderdelen, adaptieve ontwerpen of unieke ontwerpen? Worden ontwerpen gedeeld, ge'shared', tussen ontwerpteams? Bij modellers welke wijzigingen doorvoeren gedurende de ontwerphistorie, moet de tweede ontwerper de ontwerphistorie van de eerste ontwerper volledig begrijpen o m voorspelbare modificaties uit te voeren. Bij de op constraints gebaseerde modellers moeten deze modificaties worden weergegeven in het gedurende het ontstaan van het ontwerp gebruikte constraint-mechanisme. De aanpak van het bedrijf moet worden gesimuleerd in de technische benchmark. Kan een ontwerper, die het onderdeel niet maakte, wel dit onderdeel modificeren? Ondersteunt de modeller adaptief ontwerp? Kun je gemakkelijk de typisch last-minute wijzigingen in het ontwerp plegen? Vergelijk de resultaten voor de verschillende soorten van aanpak van modelleren.


43

3.4.4 Factoren welke de resultaten van de benchmark bei'nvloeden Wanneer alle solid modellers waren gebouwd vanuit dezelfde mathematische principes (geometrie representatie, creatietechnieken van geometrie, functionaliteit, doorsnede algoritmes, etc..) dan zou het gemakkelijk zijn om deze te vergelijken en te selecteren geheel op basis van betrouwbaarheid, robuustheid, performance en prijs. Echter, dit is niet het geval en daarom moet voorzichtigheid betracht worden bij het juist interpreteren van de resultaten van de benchmark. De beste manier is om de geschiktheid van de modeller te interpreteren aan de hand van de specifieke applicatie waarvoor de modeller gewenst is. Aanzienlijke productiviteitsverhoging komt voort uit het gebruik van software welke getuned is of geoptimaliseerd is voor bepaalde computer hardware. Een snelle modeller op een snelle computer zal aanzienlijke productiviteitsverhogingen opleveren. 3.4.5 Hoe deugdelijke vergelijken te maken? Vergelijk solid modellers alleen op vergelijkbare hardware configuraties. O m wireframemodelers, surface-modellers of andere systemen met solid modellers te vergelijken zal onevenwichtige resultaten opleveren. Wanneer men solid modellers vergelijkt moet men de verschillende hardware platforms in beschouwing nemen, daar deze van grote invloed kunnen zijn op de resultaten. Verschillen in processor, swap space, disk ruimte, en de toevoeging van graphics of floating point processsors kunnen de resultaten tenietdoen tenzij dezelfde of vergelijkbare hardware configuraties zijn gebruikt. 3.4.6 Datatransfer De kwaliteit van data-vertalers, in het bijzonder IGES vertalers varieren enorm van leverancier tot leverancier. Wanneer datatransfer tot een van de belangrijke overwegingen behoort, moeten de accuratesse en compleetheid van deze vertalers alsmede het proces, worden getest op reele praktijkvoorbeelden. 3.4.7 Implementatie Essentieel is om te onderzoeken hoe het systeem zal worden gei'mplementeerd. Een implementatieplan moet worden voorbereid en moet bestaan uit een serie van logische stappen, gericht op de integratie van het nieuwe systeem in de bestaande werkomgeving. Dit plan dient alle installatie aspecten te bevatten van het plaatsen van de hardware tot en met het plannen van een opleidingsprogramma. Personele zaken moeten worden aangepakt en een gefaseerde implementatie moet worden gedefinieerd om gebruikers en bestaande projecten naar het nieuwe systeem te migreren. Mijlpalen moeten worden gezet, de system manager moet worden aangesteld en expert users moeten zich vroegtijdig kunnen ontwikkelen. Het gekozen systeem moet zo snel mogelijk 'up and running' zijn en eventueel benodigde aanpassingen om aan de behoeften van het bedrijf te voldoen, moeten volgens een duidelijk gedefinieerd plan worden uitgevoerd. De leverancier moet beschikken over een ervaren support-team o m , indien gewenst, de ontwerpers te ondersteunen en consultancy te leveren. Gedurende de installatie worden de resultaten van de beslissing om een solid modelling systeem aan te schaffen tastbaar. Dat is het tijdstip waarop werkelijke beslissingen genomen moeten worden, zoals "wie doet w a t " , "waar" en "wanneer"? Het is tevens de eerste keer dat de ware capaciteiten m.b.t. support door de leverancier worden aangetoond. Wanneer fouten gedurende deze fase worden gemaakt dan wordt het beeld voor toekomstige problemen neergezet, dus loont het de moeite om inspanning te leveren om een en ander goed te doen.


44

3.4.8 De rol van de consultant De specialistische C A D 7 C A M consultant kan twee, zeer waardevolle, rollen vervullen bij het assisteren van een bedrijf gedurende de evaluatie en implementatie van solid modelling. 1. De eerste is die van de management consultant Een van de moeilijkheden bij een interne audit is om een getrouw beeld te krijgen van mensen binnen een bedrijf. De consultant heeft geen banden en is in staat om 'lastige' vragen te stellen die anders misschien worden vermeden. 2. De tweede is die van de technisch specialist De technologie, zowel hard- als software gaat tegenwoordig zo snel dat de consultant waardevolle up-to-date informatie met de beschikbare opties kan leveren. Dit kan de engineers helpen bij zowel het uitvoeren van een effectieve selectie oefening als het uitvoeren van hun primaire werkzaamheden. Het pionierswerk van initieel onderzoek en systeemselectie kan kosteneffectiever door consultants gedaan worden.


45

3.5

EEN KORT OVERZICHT VAN COMPUTER BASED DESIGN TOOLS

Eigenlijk zijn er drie fundamentele technologieen: • Wireframe (waarvan 2D drafting een belangrijke subset is) • Surfaces • Solids Het niveau van software verfijning, complexiteit van berekeningen en geometrische integriteit neemt toe van wireframe naar solids. Echter, belangrijk is dat het gebruiksgemak dit patroon niet volgt maar afneemt in het pad van 2D naar 3D wireframe, naar surfaces, naar solids. Tweede generatie systemen worden 'vriendelijker'.

Ambiguity and Modelers

Increasing Ambiguity

Decreasing Ease of Use

3.5.1 Wireframe modellers Zoals de naam suggereert, construeert deze technologie geometrie als het bouwen van de vorm met draadelementen. Elk element is een lijn, een boog, of een spline tussen eindpunten of nodes. Deze nodes worden in de 2D of 3D ruimte gedefinieerd. Dit is de oudste technologie en heeft zijn oorsprong in de vertaling van een 2D drawing naar een 2D of 3D interne representatie door de computer. 2D drafting (2D-tekenen) moet gezien worden als een speciale toepassing van wireframe modellers. 2D drawings zijn het traditionele communicatiemedium geweest in de engineering industrie. O p dezelfde manier als een juist voorbereide set van handmatige tekeningen een product definieren zo zal dat ook het geval zijn bij een set van met de computer gegenereerde tekeningen. Echter, het interpreteren van zulke drawings vereist aanzienlijke deskundigheid. 3D wireframes verwerken representaties van objecten door lijnen welke randen of vlakken representeren. De op deze manier gemaakte objecten hebben geen geometrische integriteit, zodat de hoeveelheid lijnen of vlakken fouten kan verbergen welke pas duidelijk worden wanneer het object wordt gemaakt. Verder kan een 3D wireframe dubbelzinnigheden vertonen, welke in een 2D drawing (eenduidiger) niet voorkomen. Wireframe systems zijn slechts bruikbaar bij het automatiseren van het drawing proces: zij zijn niet bruikbaar voor afgeleide processen zoals spanningsberekeningen of fabricage. Het is niet mogelijk om hieruit fysieke grootheden af te leiden en, aangezien het wireframe model van binnen slechts uit 'lucht' bestaat, is het ontdekken van interferences zeer moeilijk. Ambiguous Viewpoint of 3D Wireframe Model


46

Echter, in termen van ontwerpautomatisering, zijn de wireframe systemen beter dan tekenborden. 2 D of 3D wireframe drawings kunnen telkens weer, met een consistente hoge kwaliteit, worden gereproduceerd. Zij kunnen gemakkelijk worden gewijzigd, en ze kunnen worden opgeslagen in een database voor toekomstig gebruik en aanpassingen. Coordinaten op drawings kunnen precies worden opgemeten en bemaat, terwijl onderdelen van drawings kunnen worden gekopieerd en gemanipuleerd. 3.5.2 Surface modellers Surface modellers zijn oorspronkelijk ontwikkeld om de beperkingen van wireframe modellers op te heffen. In bijvoorbeeld de automobiel- en luchtvaartindustrie konden de voor deze industrieen karakteristieke, vrije, vormen niet gemakkelijk worden getekend zodat het ontwerp van deze vormen zeer beperkt was. Echter, door het toepassen van wireframe technieken konden surface patronen worden getekend hetgeen geleid heeft tot de ontwikkeling van diverse verschillende soorten surface modellers. Net als wireframe modellers, waren surface modellers slechts een compromis; zij waren slechts effectief in bepaalde omstandigheden maar vertoonden veel gebreken. Het was bijvoorbeeld niet mogelijk te vertellen aan welke kant van het surface het solid materiaal zich bevond. Interferenties konden niet, of op zeer complexe wijze, gecontroleerd worden. Er waren geen automatische technieken om de surface integriteit van complexe lichamen te waarborgen, waardoor problemen bij fabricage-applicaties ontstonden, wanneer zich bijvoorbeeld gaten in het surfaces bevonden. Zoals reeds gezegd, fysieke grootheden waren moeilijk te berekenen. Surface modelling betekende verbetering, maar ook nog steeds een compromis.

3D Modeling

Wire Frame

Surfaces

Solids

3.5.3 Graphics imaging systems Dit zijn systemen welke wireframe en surface models samenvoegen en deze als een solid model doen lijken. Echter, deze graphics image systems kunnen misleidend zijn. Het is hierbij mogelijk om twee images te maken welke exact op elkaar lijken; het ene image van een solid model en het andere image van een wireframe, surface model, of van een andere techniek. Hoewel beide images absoluut realistisch lijken, is het ene image niet meer dan een prachtig grafische rendering, terwijl het andere het onderdeel exact mathematisch representeert. Slechts het solid model kan worden gebruikt voor afgeleide processen of andere engineering berekeningen. 3.5.4 Solid Modellers Oorspronkelijk zijn solid modellers ontwikkeld als samenstellers van primitieven (primitives) welke slechts gebruik maakten van vlakke of enkelvoudig gekromde surfaces (dat wil zeggen slechts prismatische onderdelen [(plat) vlak, cylinder, kegel, bol]. Dit loste het probleem op om werkelijk solid geometrie te genereren, maar kon slechts in eenvoudige gevallen toegepast worden. De werkelijke doorbraak in technologie kwam met de hybride modeller welke de technologie van surface en solid modeller combineerde tot een modeller welke kon worden toegepast binnen feitelijk elke ontwerpsituatie.


47

Deze nieuwe generatie solid modellers hebben de capaciteit om een grote reeks van objecten op accurate en eenduidige manier te representeren. Hoewel ze op elkaar mogen lijken, en ook de getoonde images op elkaar lijken, zijn er enkele significante verschillen tussen deze modellers. Deze verschillen onderscheiden de ene modeller van de ander op de manier waarop zij tegemoet komen aan de behoeften of ontwerpeisen van een bepaald engineering bedrijf. Solid modellers faciliteren afgeleide applicaties (finite element analysis, [giet-]vorm analysis en fabricage). Bovendien, daar solid modelling een object volledig definieert, is het mogelijk o m de fysieke grootheden te berekenen, massa, volume, zwaartepunten, traagheidsgrootheden. Deze fysieke grootheden kunnen, zelfs voor complexe onderdelen, nauwkeurig worden berekend. 3.5.5 Data representatie van een solid modeller De "interne representatie" van een solid modeller is de techniek welke gebruikt wordt om de data te structureren welke het model bevat. Deze interne datastructuur bepaalt de objecttypen welke gemodelleerd kunnen worden, de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van het systeem, en de potentie van het systeem voor toekomstige ontwikkelingen. Primair zijn er twee te onderscheiden technieken (CSG en B-Rep) om solid models te representeren. O o k worden in het algemeen nog twee subtypen (Octree en Faceted) gebruikt alsmede een 'mengvorm' (Hybrid).

Comparative Modeler Types !

1 • 1 I

|

I

l c§ I

Sha»e Control

I

e I 1 1 1

Jj 1

• 1• • • • • • • • • • • • • •

B-flep CSG Octree Facetec Hyarid B-Rep/Anylytics Hyorid NURBS Surface Modelers

• • • • • • • • • •

i

-

•

CSG (Constructive Solid Geometry) modelers slaan een solid op als een reeks van combinaties van primitieven (kubus, cylinder, etc..) welke gebruikt kunnen worden om complexere solid te maken. De reeks van modificaties of wijzigingen wordt opgeslagen als een CSG-tree (-boom). Het model kan niet volledig worden gerealiseerd zonder de CSG-tree te evalueren (bepalen) iedere keer wanneer het wordt gedisplayed. Octree modelers zijn vereenvoudigde C S G modelers welke het aantal gebruikte primitieven reduceert tot een type: de kubus. Octree Modellers (simplified drawing)

B-Rep (Boundary Representation) modellers zijn gebaseerd op topologie en Faceted modellers zijn vereenvoudigde B-Rep modellers welke de beschikbare surface types reduceren tot alleen planes (platte vlakken) De B-Rep en Hybrid modellers zijn de meest algemene technologieen van tegenwoordig en zijn het meest geschikt voor gebruik binnen de engineering omgeving.


48

3.5.6 Boolean operations Boolean operations worden gebruikt om solid geometrie vanuit primitieven op te bouwen. Zij zijn meestal verborgen voor de gebruiker, welke dan ook meestal alleen het eindresultaat ziet. Booleans 'slopen' de datastructuur van het solid model en bouwen deze om naar een nieuwe vorm. Twee primaire objecten zijn verplicht om een resulterend nieuw object te verkrijgen. Het resulterende object hangt af van de toegepaste Boolean operatie. Voorbeelden van Boolean operaties zijn: " A D D " , " S U B S T R A C T " en " I N T E R S E C T I O N " .

Boolean Operations Add

o

Subtract

Intersect

3.5.7 CSC modellers C S C representeert de 'history' of 'family tree' structure van Boolean operaties (optellen, aftrekken) die op de primitieven worden uitgevoerd, om een solid te maken. Deze solids worden binnen opvolgende acties gebruikt om complexere tussenvormen te genereren welke uiteindelijk zullen leiden tot een te maken onderdeel. Alleen de acties, de namen van de primitieven en hun parameters (relatieve positie, orientatie, etc..) worden opgeslagen in een CSG-representatie. De CSG-representatie maakt het gemakkelijk ervoor te zorgen dat het onderdeel deugdelijk en zinvol is. Het voorziet in een beknopte representatie voor economische data-opslag. Echter, de CSG datastructuur bevat niet de resultaten van de boolean operations. Daarom is belangrijke informatie betreffend het onderdeel (bijv. intersection curves) niet toegankelijk en moet iedere keer dat het onderdeel wordt benaderd of gedisplayed worden o p g e b o u w d . Bij de CSG representatie is het moeilijk om tekeningen te displayen, of attribuut kenmerken te associeren met elementen van het model (bijv. surface finish) aangezien het model slechts bestaat uit een lijst van acties en niet uit permanente geometrie.

CSG Modellers

v


^—

—

49

"

1

—

3.5.8 Hybrid solid modellers Hybrid solid modellers zijn een aanpassing van B-Rep modellers welke meervoudige datastructuren gebruiken. Bijvoorbeeld, zij kunnen 3D wireframe structuren gebruiken voor het snel creeren van geometrie en wijzigingen, B-Rep structuren voor integriteit van geometrie en topologie, facets voor snelle grafische display en een history-tree van B-Rep operations vanwege betere geschiktheid om ontwerpen te modificeren. Zij kunne tevens diverse geometrische representaties laten samenwerken zoals analytics, Bezier curves en surfaces, B-Spline-curves en -surfaces en NURBS (Non Uniform Rational B-Splines). Analytics is de verzamelnaam voor reguliere geometrische vormen zoals lijn, vlak, bol, torus, etc. welke mathematish kunnen worden gemodelleerd.

Analytics

3.5.9 B-Rep modellers Deze representeren een onderdeel of solid door middel van de externe surfaces, of grenzen. (boundaries, de buitenkant van een solid welke het uitwendige van het inwendige onderscheidt) Boolean operations kunnen op de B-Rep model worden uitgevoerd. Alleen de namen en definities van de boundaries en hun relatieve parameters (positie, orientatie.etc.) worden opgeslagen. De boundary representatie is een model van de huid, de 'skin' van een solid. Het houdt de beschrijving bij van de skin door onderscheid te maken tussen geometrie en topologie. Geometrie definieert de grootte en vorm van het model en de randen, terwijl de topologie het verband definieert tussen de verschillende geometrische elementen van een model.

B-Rep Modellers Union

Difference


50

3.5.10 Concepten van Solid Modelling Teneinde een volumetrisch (solid) object te maken moeten B-Rep, faceted en hybrid solid modellers in staat zijn om te gaan met de informatie betreffende de geometrie of vorm en de informatie betreffende de topologie. Er zijn twee methodes om geometrie te maken met solid modelers. De eerste is het gebruik van primitieven (bouwstenen) zoals kubussen, cylinders of bollen. De andere methode is het gebruik van opbouw opdrachten (commands) als 'extrude' of 'spin'.

Tevens zijn er 'free form commands' om complexere modellen te maken, zoals 'lofting', 'sweeping' en 'skinning'.


51

3.6

OVERIGE ZAKEN ROND SOLID MODELLING

In de vorige paragrafen is slechts in het kort weergegeven wat voor technieken er bij Solid modellers spelen. In de volgende paragrafen worden nog enkele zaken in het kort toegelicht, begrippen waarmee men in de praktijk tegen aan kan lopen, over kan horen en dergelijke. 3.6.1

Associativiteit

3D/2D Associativity

2D/3D Associativity ,30.0 r-"

fit

-4r>r

u

Edit 3D Model

^leoj*"

•

Drawing Automatically Updated

Edit Drawing -

3D Model Automatically Updated

.

•HB-J "

Solid modellers welke 2D drafting systemen hebben gei'ntegreerd bieden dan ook vaak de mogelijkheid om afgeleide 2D tekeningen te updaten wanneer het solid model is gewijzigd (3D naar 2D associativiteit geheten) of bieden de mogelijkheid een solid model te updaten vanuit de 2D tekening (2D naar 3D associativiteit geheten). Associativiteit wordt soms gebruikt om de relatie te beschrijven tussen topologische entiteiten. Bijvoorbeeld, een samengestelde lijn, welke is opgebouwd uit rechte lijnen en curves, wordt geacht specifieke associativiteit tussen deze elementen te hebben Niet alle geometrische wijzigingen hoeven doorgevoerd te worden naar alle 2D drawings; effectieve systemen moeten het mogelijk maken om zowel selectieve als alle drawings aan te kunnen passen. 2 D / 3 D associativiteit betekent dat het solid model vanuit een geselecteerde 2D drawing geupdate kan worden. Echter, 2D tekeningen kunnen een dubbelzinnige (niet eenduidige) 3D representatie bevatten. Het wijzigen van de 2D tekening hoeft niet de juiste wijziging te betekenen van het 3D model, of erger zelfs, kan het 3D model 'corrupt' maken, hetgeen dataverlies betekent. 3.6.2 Engineering/Product Data Management (EDM/PDM) Engineering/Product Data Management ( E D M / P D M ) is de technologie die de complexe eisen welke de moderne processen aan data stelt, bij elkaar poogt te brengen. Deze gaat verder dan het 'simpele' beheer van C A D / C A M data. E D M / P D M wordt verder toegelicht in hoofdstuk 5. 3.6.3 Data-uitwisseling De uitwisseling van data wordt steeds belangrijker. Steeds vaker moet model data en andere gerelateerde informatie worden uitgewisseld tussen verschillende modelleer systemen. De data wordt output in een file van voorgedefinieerd neutraal formaat door middel van vertalers (translation software). Deze neutrale file wordt dan uitgewisseld naar een ander systeem waar het omgekeerde proces plaats zal vinden. Er worden tegenwoordig verschillende nationale en internationale standaarden gebruikt, waarvan de belangrijkste zijn: IGES, V D A - F S & V D A - I S , SET, DXF en STEP/PDES.


52

3.6.4 CAD

Nog enkele begrippen Computer Aided Design C A D is de generieke term voor alle aspecten van ontwerp waarbij computer software tools worden gebruikt. Afgedekt worden in het algemeen het creeren en manipuleren van geometrie en het maken van tekeningen.

C A D D Computer Aided Drafting and Design C A D D is een speciaal geval van C A D waarbij de technieken om geometrie te creeren zijn gebaseerd rondom een 2D drafting systeem. CAM

Computer Aided Manufacture C A M betreft het gebruik van C A D systemen en C A D geometrie om het programmeren van N C (Numeric ControD-machines en tools te automatiseren.

CASE

Computer Aided Software Engineering CASE betreft het gebruik van software tools bij het ontwerp en programmeren van ander software, systemen of simulaties

CIM

Computer Integrated Manufacture C I M betreft het gebruik van computers om een geintegreerde fabricageomgeving te beheren.

Concurrent Engineering Concurrent engineering is een van de namen die wordt gegeven aan het proces van parallel ontwerpen en fabriceren welke refereert aan de filosofie van reductie van totale fabricagetijd door het elkaar overlappen van diverse processen tegenover de seriele uitvoering van deze processen. Simultaneous (gelijktijdig) engineering is een andere benaming DXF

Data exchange Format DXF is een uitwisselingsformaat voor geometrie, door Autodesk ontwikkeld voor de A u t o C A D producten. Door de jaren heen is DXF de zogeheten de-facto standaard geworden om C A D data binnen de PC-wereld uit te wisselen.

FEA

Finite Element Analaysis Finite Element Analysis is een bijzondere techniek voor stress analysis welke het model in een groot aantal kleine, afzonderiijke eindige elementen verdeelt. Het resultaat van de analysis is een verzameling van de resultaten welke voor elk eindig element zijn verkregen. Deze techniek is uitermate geschikt voor computeroplossingen

IGES

Initial Graphics Exchange Standard IGES is ontwikkeld om model data van C A D applicaties uit te wisselen. De eerste versie is in de late zeventiger jaren ontwikkeld in de USA en is een van meest ruim beschreven standaard voor grafische data uitwisseling.

Interference checking Interference checking is een softwaretechniek welke de accuratesse van 3D modellers gebruikt o m erachter te komen of ergens in het model geometrische interferentie optreedt. STEP STEP wordt gezien als het uitwisselingsprotocol voor product informatie data. Het heeft een ruimer gebied van toepassingen, waarbij niet rekening wordt gehouden met geometrie, maar met alle informatie dat een product compleet maakt; bijvoorbeeld de topologie van het model, de materiaaleigenschappen, fabricage-eisen, historie worden in


53

STEP gemodelleerd. STEP is een internationale, door de ISO (International Standards Organization) ontwikkelde standaard. Stereolithografie Stereolithografie is een 'rapid prototyping' proces welke driedimensionale geometrie data gebruikt om een fysiek model, resin (kunststof) model te maken, waarbij gebruik gemaakt wordt van laser en fotopolymeer-technologie. Er bestaan vele varianten van dit proces. In het oorspronkelijke proces, wordt de geometrische data vertaald naar een 'tessellated' of een 'triangle' surface representatie. Deze facetten worden gedefinieerd door hun hoekpunten en surface-normalen. Deze data wordt geconverteerd naar een reeks van lagen welke, op volgorde, op de surface van een fotogevoelige polymeer worden getekend o m het solid, resin, model te maken. Topologie Solid lichamen zijn een combinatie van zowel topologie als geometrie. Geometrie is het ruwe materiaal dat gebruikt wordt om solid models te maken, terwijl topologie de manier is waarop het ruwe materiaal wordt samengesteld. Faces, loops, edges en vertices zijn de bouwstenen van topologie; zij vormen de grenzen of limiteren de oneindige geometrie. Geometrie wordt vastgemaakt aan deze topologische items. Zie ook de hierna volgende tabel en figuur. Geometry

Topology

Topology Definition

Planes and surfaces

Faces

A face is a single plane or surface that is bounded externally and also sometimes internally

Lines and curves

Edges

Edges are the individual boundary of loops that form a face

Points

Vertices

Vertices are the end points of, or junctions between edges (or collapsed edges as in the case of the apex of a cone)

Walk Through Walk Through is een geanimeerde software simulatie techniek welke de gebruiker in staat stelt om door de geometrie heen te bewegen o m een indruk te verkrijgen hoe deze geometrie eruitziet, zich gedraagt, wanneer het product in werkelijkheid wordt gebouwd of gefabriceerd.


54


4. Productmodelleren

4.1

DEFINITIE

Een productmodel is een model van de werkelijkheid van een product. Het is een 'model' dat wil zeggen een vereenvoudiging van de werkelijkheid, maar wel met behoud van de relevante eigenschappen. Het betreft de werkelijkheid van een constructie en niet een aspect (bijv. de vorm, de draagconstructie, etc.) van de werkelijkheid. 4.1.1 Van eilandautomatisering naar Integratie In de vorige hoofdstukken is reeds de geschiedenis aangegeven van het gebruik van de computer en het grote aantal computertoepassingen, welke veelal vragen om specifieke computers, specifieke besturingssystemen en specifieke (versies van) programmeertalen, met veelal (verschillende, moeilijke) userinterfaces. Deze computertoepassingen kunnen vaak niet automatisch (dus zonder menselijke vertaaslagen) hun invoer ontvangen van andere toepassingen, of weer hun uitvoer automatisch doorgeven aan andere toepassingen. Dit is het logisch gevolg van het bottom-up proces van de laatste decennia. Dit noemen we dan ook wel de "Eilandautomatisering". De nadelen van deze eilandautomatisering zijn dan ook legio: • De mens wordt gebruikt als vertaalapparaat o invoeren van gegevens (meestal vanuit een technische tekening) voor bijv. een berekening o uitvoeren van de resultaten van deze berekening • Hoe meer toepassingen, hoe meer vertaalwerk, met grote kans op vergissingen • Kostenverhogend Waar in de laatste jaren veel onderzoek naar en werkzaamheden voor zijn uitgevoerd, is te komen tot een situatie waarbij meer structuur wordt geboden. Dit noemt men "Integratie", een situatie waarbij het lijkt alsof computertoepassingen een geheel zijn en ook als een geheel kunnen functioneren. 4.1.2 Integratie-richtingen Het begrip integratie is nogal complex, omdat er zoveel soorten computertoepassingen zijn. Als we hierin ordening aanbrengen ontstaan de volgende richtingen: Integrate naar boven (onderneming)

• Integratie in de lengte (product lifecycle)

Integratie in de breedte (instanties. klant, etc.)

T Integratie naar beneden


56

Integratie in de lengte is de informatiestroom gedurende de product lifecycle. De cyclus van idee tot sloop. Een product (brug, weg, gebouw ) begint als idee, wordt vormgegeven door een ontwerper, gedimensioneerd door de constructeur, bouwrijp gemaakt door de vormbereider, in onderdelen gefabriceerd door de toeleveranciers, gebruikt door de eigenaars of de gemeenschap, onderhouden door de beheerders, en gesloopt door de slopers. In alle stadia van de lifecycle worden computertoepassingen gebruikt. Informatie wordt tussen de diverse stadia uitgewisseld. Momenteel in de vorm van tekeningen, bestekken, berekeningen, later ook automatisch (elektronisch). Integratie in de breedte is de externe communicatie tussen bedrijven en individuen zonder dat deze iets met de product life cycle te maken heeft, bijvoorbeeld (lokale) overheden, toeleveranciers, collega's. Integratie in de hoogte is de interne bedrijfsintegratie, de integratie met administratieve systemen en dergelijke. Integratie in de diepte is de computerintegratie, de computers, de computernetwerken, databases, standaards voor gegevensuitwisseling, etc. . feitelijk dus alles wat nodig is om de overige integraties te realiseren. Bij productmodelleren richten we ons o p de integratie in de lengte (product life cycle) en de integratie in de diepte (computerintegratie). 4.1.3 Modellen In de civile techniek is het woord 'model' natuurlijk geen onbekende. Enkele voorbeelden: • Mechanicamodel (voor sterkte- en stijfheidsberekeningen) • Schaalmodellen (bestudering van vervormingsgedrag) • Maquettes (door de architect gebruikt voor het ruimtelijk ontwerp) • FEM-model (voor het maken van eindige elementenberekeningen) • Geometriemodel (vasteleggen van vorm en afmetingen) • Simulatiemodel (bestuderen van tijdsafhankeiijke verschijnselen) Er is dus geen wezenlijk verschil tussen een fysiek model als een schaalmmodel en een numeriek model als een FEM-model. Een model is een vereenvoudiging van de werkelijkheid van het te bestuderen systeem of product, met behoud van e'en of enkele relevante eigenschappen.

Model voor de berekening van de doorbuiging van een ligger O f het dynamisch gedrag van een te bouwen constructie nu geanalyseerd wordt met een puur theoretisch model (papier), met een schaalmodel (proef) of met een numeriek model (computerberekening) maakt niet veel uit. Als de resultaten maar kloppen! De meeste modellen zijn bedoeld voor het bestuderen van een of enkele eigenschappen van het object. Deze modellen noemen we applicatiemodellen; een FEM-model is een applicatiemodel voor de constructeur, een geometriemodel is een applicatiemodel voor de vormgever.


57

Een productmodel heeft tot doel het beschrijven van de werkelijkheid van een object op dusdanige wijze dat uit het productmodel automatisch de verschillende applicatiemodellen kunnen worden afgeleid. Met automatisch wordt bedoeld zonder menselijke vertaalarbeid, dus zonder enige menselijke hulp. Wel zullen natuurlijk altijd inzicht en hulp van experts nodig zijn bij het afleiden van applicatiemodellen (overigens net als in de tegenwoordige praktijk). Ook een productmodel is een model, en daarmee dus ook een vereenvoudiging van de werkelijkheid. Een productmodel is niet een groot statisch model, maar juist een dynamisch (veranderend) model. Het beschrijft het product in de verschillende stadia van zijn levenscyclus. In de ideefase is het productmodel dus zeer globaal, en groeit gedurende de diverse stadia (ontwerp, constructie, planning, uitvoering, gebruik, onderhoud, sloop) naar een steeds concretere vorm. In ieder stadium wordt het product beschreven in zijn vorm, afmetingen, materialen en dergelijke, zoals die op dat moment bekend zijn. Ieder volgend stadium bouwt voort op de beschrijving uit de voorgaande stadia. Iedere volgende schakel heeft aan het productmodel uit de voorgaande schakels voldoende om de hem toegedachte taken uitvoerbaar te maken. Het productmodel wordt, in de toekomst, de centrale informatiedrager in plaats van technische tekeningen, bestekken en rapporten met berekeningen. Hiermee wordt het productmodel dus ook de ideale drager voor de automatische gegevensuitwisseling tussen de partners binnen een (bouw-)project.


58

4.2

SYSTEEMTHEORIE EN PROCESMODELLEREN

De informatie, die in een productmodel beschreven moet worden, wordt uit een procesmodel gehaald. Een procesmodel is een model van een proces (bijv. bouwproces). Processen kenmerken zich doordat er iets wordt omgezet in iets anders, bijvoorbeel grondstoffen in eind producten. Een procesmodel bekijkt een (bouw-)proces in termen van input, transformaties, en output

•

Transformatie Output

Input

In een rechthoek worden de transformaties weergegeven, de in- en outputs met pijlen (zie bovenstaande figuur). Als we het bouwproces op het hoogste niveau beschrijven, krijgen we onderstaande figuur:

Bouwproject bouwwerk

bouwmaterialen bouwproducten

Het concept van input die door transformatie wordt omgezet in output, vormt de basis van de zogeheten systeemtheorie. Deze theorie geldt overal voor: niet alleen voor processen, maar voor alle systemen (organisatorische, economische, sociale, biologische, etc.), derhalve ook bij productmodelleren. De systeemtheorie wordt gebruikt voor het bestuderen van onbekende of moeilijk toegankelijke processen. Wanneer de in- en outputs bekend zijn, kan veel gezegd worden over de inhoud van het transformatieproces. In de wereld van de civiele constructies is het vaak mogelijk om de transformatieprocessen te analyserenen systeemtheorie is dan ook feitelijk de basis van een nette manier van kijken en opschrijven. Allereerst stelt men het hoogste abstractieniveau, dat men wil bekijken, vast. Dit wordt afgebakend met een transformatiedoos (black box), het vaststellen van de systeemgrenzen. Deze grenzen moeten niet te te ruim (men moet onnodig veel beschouwen) danwel te krap (men kan de essentie missen) gekozen worden. Vervolgens bepaal je het gezichtspunt (viewpoint) van waaruit je naar het systeem wil kijken. wat wil je bestuderen? Daarna wordt bestudeerd wat er (vanuit het viewpoint) aan de ene kant in het systeem binnenkomt en aan de andere kant uitgaat. Binnen het systeem worden kleinere systemen, de subsystemen, onderscheiden. Deze subsystemen zijn concreter en specifieker dan de systemen waar ze pnderdeel van uitmaken. Vaak zijn er ook meerdere viewpoints van waaruit men naar het systeem kan kijken. 4.2.1 Subsystemen Een subsysteem is een kleiner deel van het beschouwde systeem. Bij de overgang van systeem naar subsysteem verandert het viewpoint niet. Dit proces van decompositie kan worden doorgezet tot het gewenste detailniveau, wat afhankelijk is van het doel van de systeemanalyse, bereikt is. W e l is het van belang om subsystemen van ongeveer hetzelfde abstractieniveau te herkennen. Neem bijvoorbeeld het systeem "menselijk lichaam". Dit kan worden gedecomponeerd in romp, benen, armen, hoofd. Het subsysteem romp kan weer verder worden gedecomponeerd in boven- en onderlijf. Het bovenlijf kan weer verder worden gedecomponeerd in borst, hals, nek, etc.. Hoe ver je met decompositie wilt gaan hangt af van het gestelde doel. In de medische wetenschap is m n , gezien de vele verschillende specialisaties, vrij ver gegaan met het opdelen.


59

Bij het opdelen van een systeem in subsystemen worden ook de relaties tussen de verschillende subsystemen duidelijk. De output uit het ene subsysteem is input in het andere subsysteem. En de output uit dat andere subsysteem is weer input in een volgend (of vorig) subsysteem. 4.2.2

Aspectsysteem

Een andere manier van opdeling van een systeem in subsystemen en relaties tussen subsystemen is die van aspectsystemen. Een aspectsysteem is eveneens een kleiner deel van het oorspronkelijke systeem. Bij de overgang van systeem naar aspectsysteem verandert echter het viewpoint wel. In het voorbeeld van het menselijk lichaam is bijv. het beendergestel van de mens een aspectsysteem. Het viewpoint is nu " b e e n " . Dus alle delen waar geen been zit, worden buiten beschouwing gelaten. Een ander aspectsysteem is bijvoorbeeld de bloedsomloop, metals viewpoint " b l o e d " . Bij het beschouwen van een aspectsysteem wordt dus dat deel van het oorspronkelijke systeem bekeken dat relevant is voor het viewpoint dat ingenomen wordt. 4.2.3

Het RS-IS paragdigma

fen van de dingen die je met aspectsystemen kunt doen is het opsplitsen van een systeem in twee, parallel geschakelde aspectsystemen, een reeel (RS) wat de materialen en dergelijke transformeert, en een informatie- (IS) systeem wat de informatie transformeert. O m het RS te kunnen besturen gebruikt het IS een model (representatie) van het RS. Dit model is een sterke vereenvoudiging van de werkelijkheid. Zo'n sterke vereenvoudiging noemt men homomorfisch. In de processen in de Bouw en Civiele Techniek zijn deze representaties meestal homomorfisch. Elke deelnemer is gedwongen zich te beperken tot die informatie welke voor de uitvoering van zijn taken noodzakelijk is. Informatiesystemen zijn niet per definitie gecomputeriseerd, hoewel tegenwoordig dit steeds meer het geval is. Het is juist dkt feit plus het feit dat iedereen een andere homomorfische representatie gebruikt, dat er thans behoefte bestaat aan gestandaardiseerde productmodellen. Zonder computers is de in het bouwproces benodigde informatie nauwelijks meer te beheersen. 4.2.4

Relatie subsyteem en aspectsysteem

De begrippen sub- en aspectsyteem kunnen vrijwel ongestoord door elkaar gebruikt worden (neem als bijvoorbeeld het menselijk lichaam). Het is mogelijk om subsystemen van aspectsystemen te bezien. Bij het bekijken van de bloedsomloop van de mens, kan men apart de bloedsomloop in een been bestuderen (bijv. voor vergaren van kennis over spataderen). De bloedsomloop in een been is een subsysteem van het aspectsysteem bloedsomloop Omgekeerd is het ook mogelijk om aspectsystemen van subsystemen te bekijken. Bij pijn in de voet, kan dat komen uit het spiersysteem in de voet, de bloedsomloop in de voet, de hormoonhuishouding in de voet, of welk aspectsysteem van het subsysteem voet dan ook. Het beschouwen van sub- en aspectsystemen noemt men dan ook orthogonaal. 4.2.5

Procesmodelleren

M e t behulp van de systeembenadering kunnen we het bouwproces als systeem bekijken. W e richten ons daarbij op het primaire proces, de stadia in de levensloop van het bouwwerk (de lengterichting). Ontwerp, bouw en beheer bouwwerk bouwwerk afval informatie geld etc.

materiaal materieel informatie geld etc.


60

Uit de procesanalyse willen we de informatie halen die nodig is voor het productmodel. Informatie wordt gekozen als viewpoint en alleen het daarbij horende aspectsysteem wordt bekeken. Ontwerp, bouw en beheer bouwwerk informatie

informatie

Nu wordt dit model van het beschouwde aspectsysteem (aspectmodel) gedecomponeerd in kleinere subsystemen. globaal ontwerp

opdracht

constructie

ontwerp

idee

D

constructief ontwerp x

detail ontwerp / bestek

planning

logistiek

capaciteit tijd materiaal

v w

uitvoering gebruikers handleiding

logistieke info

In het bovenste blok staan schematisch drie ontwerpfuncties en in het ondrste blok staan drie uitvoeringsfuncties (planning is hier de uitvoeringsplanning). Tevens zien we enkele informatiestromen tussen de verschillende functies. Deze beschouwing is puur functioneel. Er wordt alleen gekeken naar de functies of activiteit die we zoal kunnen onderscheiden en niet naar de organisatorische eenheden die deze functies vervullen. Materiaalstromen en dergelijke blijven buiten beschouwing. Er wordt alleen gekeken naar informatie, opgeslagen in tekeneingen, bestek, etc. Indien we het organisatorische aspectsysteem wel beschouwen, vinden we de ontwerp-, de constructie- en de planningsafdeling (al dan niet binnen een bedrijf). V o o r het in kaart brengen van de informatiestromen is de puur functionele benadering voldoende. Stel dat we geinteresseerd zijn in het " A s Designed" productmodel, dan wordt het doosje "ontwerp" geopend, met daarin weer kleinere doosjes als "ontwerp ruimtelijke indeling" of "ontwerp fundering". Een en ander zal van product tot product verschillen. Derhalve stuit men bij het uitwerken van productmodellen al gauw op het product.


61

4.3 IDEF-0 O m het toepassen van de concepten uit de systeemtheorie beter hanteerbaar te maken wordt doorgaans gebruik gemaakt van een methodiek die geschikt is voor het maken van procesmodellen. In de civiele wereld wordt hiervoor meestal gebruik gemaakt van IDEF-O. Een IDEF-0 model bestaat uit diagrammen, teksten en een verklarende woordenlijst. Diagrammen zijn de belangrijkste componenten van een model. In een IDEF-0 diagram wordt een systeemfunctie (of activiteit) gerepresenteerd door een rechthoek en informatie of objecten, door de functie gebruikt of aangemaakt, worden door pijlen gerepresenteerd. De manier waarop een pijl de rechthoek in- of uitgaat zegt iets over de rol van de informatie of objecten. Control (sturing)

Function Output

Input

Mechanism (hulpmiddelen) Een rechthoek kan ook meerdere pijlen bevatten: Control 2 Control 1

Input 1 Function

Input 2 ^

• Output

ii

Mechanism Een model bestaat uit een serie diagrammen die een complex systeem (proces) in een aantal minder complexe onderdelen verdeelt. Het eerste diagram in deze serie is de meest algemene beschrijving van het systeem (weinig details). Elk belangrijk component van het systeem wordt als een rechthoek in dit diagram beschreven. De details van deze rechthoeken worden als rechthoeken in andere diagrammen (van lagere orde) getoond. Wanneer noodzakelijk kunnen deze rechthoeken weer verder worden opgedeeld in meer diagrammen, totdat het gewenste niveau van detail bereikt is. Het systeem wordt dus gedecomponeerd in een aantal processen, beschreven in een aantal diagrammen. Een diagram (behalve de eerste) is altijd een decompositie van een rechthoek van een algemener (en minder gedetailleerd) diagram (zie figuur volgende bladzijde).


62

GENERAL LEVEL

DETAILED LEVEL

—k>

1

\ •

T '"i

1

PARENT DIAGRAM .„ * * »

\

CHILD DIAGRAM '

1 T

/ . 1

W

1 — i

Zoals eerder gezegd, representeren de rechthoeken in een diagram functies van een systeem. In een diagram moeten zich niet meer dan zes rechthoeken (boxes) bevinden. Een diagram waarvan een box weer verder gedecomponeerd in een ander diagram wordt de 'parent' genoemd van het meer gedetailleerd diagram. De boxes van een diagram worden in de rechteronderhoek van 1 tot en met 6 genummerd. De functie in de box wordt omschreven door de tegenwoordige tijd van een werkwoord in de boc te schrijven. Hierbij wordt aanbevolen om zelfstandige naamwoorden niet te gebruiken om functies uitte drukken. Dus wel bijv. "bereken" in plaats van "berekening". De pijlen voor input en output laten zien wat een functie doet, de 'control' (besturing) pijlen laten zien waarom het gedaan wordt zoals het gedaan wordt en de 'mechanism' (hulpmiddelen) pijlen laten zien door wie of wat het uitgevoerd wordt (bijv. personen, machines). De pijlen verbonden aan een box definieren voorwaarden aan de functie welke een box representeert. De volgorde van de functies in een diagram wordt niet ecpliciet gedefinieerd ddor de pijlen. Vaak wordt ook de output van een functie of proces weer gebruikt voor meer dan een functie. Bijvoorbeeld de situatie waar een ontwerpproces een tekening levert welke gebruikt wordt voor de activiteiten "produceer product" en "archiveer ontwerp". In dit geval worden ook wel zgn. getakte pijlen gebruikt. Hierbij is het niet altijd noodzakelijk dat de boxes waamaar de pijlen


63

wijzen alle informatie gebruiken die door de 'main part' van de pijl wordt gerepresenteerd. de schrijver van het model moet dus aangeven welke data door welke tak wordt gerepresenteerd. (bijvoorbeeld de ene tak betreft de onderdelenlijst, de andere tak een set tekeningen). Ook wordt vaak informatie in twee richtingen uitgewisseld. Een diagram kan dan door het tekenen van meer pijlen dan gewenst zeer complex worden. De twee pijlen worden in dit geval vervangen door een pijl in twee richtingen; de omschrijvingen worden gesplitst door een " / " . control

control

function

function

Input

omschrijving 1

input

omschriiving 1 / omschrijving 2

function function

output output

Deze notatie kan ook bij getakte pijlen worden gebruikt. In dit geval is het echter wel noodzakelijk om de beide pijlpunten van de twee-richtingen pijl te markeren met een

ontwerp

archiveer voorontwerp Voorontwerp / Wijzigingen voorontwerp

Alle diagrammen van een IDEF-0 diagram hebben zogeheten 'node'nummers. O m d a t elke box weer kan worden beschreven in een afgeleid diagram, wordt op deze manier een hierarchie van diagrammen gevormd. De nodenummering wordt gebruikt om de positie van elk diagram in deze hierarchie aan te geven. Deze hierarchie van diagrammen kan worden weergegeven in een node -'boomstructuur'.

A - 0 is het 'parent'-diagram, het zogeheten context diagram van het gehele model. M e t dit gereedschap is het mogelijk om procesmodellen te lezen. Het zelf maken van een procesmodel is nog niet zo eenvoudig (eenechte IDEF-0 cursus duurt 3-4 dagen).


64

4.4

N I A M : NUSSENS INFORMATION ANALYSIS M E T H O D

Wanneer men een informatiesysteem ontwikkelt voor een (fabricage-)proces is het noodzakelijk om kennis te hebben over de informatie binnen alle processen, welke een rol in het informatiesysteem spelen. Niet alleen is de kennis over de 'kale' data belangrijk, maar het is ook noodzakelijk om wetenschap te krijgen over de relaties tussen de diverse data-entiteiten. O m een goed inzicht te krijgen over de informatiestroom wordt een datamodel gemaakt van het betreffende onderdeel van het proces. Dit model kan op diverse manieren worden uitgedrukt (bijvoorbeeld natuurlijke taal), maar het moge duidelijk zijn dat de beschrijvende methode formeel, b e k n o p t , krachtig, en makkelijk te gebruiken moet zijn. N I A M is een reeds in 1967 door C M . Nijssen ontwikkelde methode waarbij 'werkelijke' objecten worden beschreven door zogeheten objecttypes. tegenwoordig wordt deze methode vaak toegepast. Hier wordt verder niet op deze methode ingegaan.

4.5

NUMERIEK VORMBESCHRIJVING

Alleen technische tekeningen voldoen niet om vorm en afmetingen van bijvoorbeeld een civiele constructie te beschrijven, imeers: een computer kan geen tekeningen lezen (interpreteren). Dit vereeist kennis en inzicht die een computer niet heeft. Derhalve moet de vorm en afmeting van een constructie op een manier beschreven worden die een computer wel 'begrijpf. Hiervoor zijn veel manieren, met elk zijn geschiktheid als toepassing. Wireframe representatie: Het wireframe wordt opgebouwd uit punten met 3D cordinaten, verbonden door rechte lijnen.

O p alle hoekpunten wordt een punt gedefinieerd, en vervolgens worden rechte lijnstukken tussen de punten gelegd. Punten hebben unieke puntnummers en lijnen hebben unieke lijnnummers. Een lijn wordt begrensd door precies twee punten. Een punt begrenst een, twee of meer lijnen (losse punten behoren in deze definitie niet tot het wireframe). Punten hebben een x-, y- en een z-coordinaat. In het voorbeeld hebben we dus 8 punten en 12 lijnen tussen deze punten. De echte conceptuele (of logische) wireframe representatie van het figuur bestaat dus gewoon uit twee lijstjes met getallen. Wanneer in een 3 D assenstelsel deze punten geplaatst worden en de lijnen getrokken worden, krijg je een grafische representatie van het wirefrsamemodel, zoals in bovenstaande figuur. Moet de computer deze grafische voorstelling tekenen, dan moeten de lijstjes op een of andere manier de computer in. Dit hangt af van o.m. de programmeertaal, database systeem, of grafische taal die gebruikt gaat worden voor de implementatie van de datastructuur. Daarna kunnen de rijtjes nummers en getallen in de computer worden ingelezen en opgeslagen. Wil men zien hoe het figuur er in de wireframe representatie uitziet, dan moet men er een plaatje (of presentatie) van maken, bijvoorbeeld op een grafisch scherm of een plotter.


65

Hiervoor bestaan verschillende mogelijkheden (perspectief, hidden-lines, etc.) Duidelijk dient te zijn dat er een verschil bestaat tussen de representatie (lijstjes getallen) en de presentatie, de manier van weergeven. In het voorbeeld is verondersteld dat de verbindingen tussen de punten rechte lijnen zijn. Het begrip vormtype wordt ingevoerd (rechte, cirkelboog, parabolisch, spline, etc), Vorm wordt opgesplitst in topologie en geometrie. M e n onderscheidt de topologische entiteiten (edge en vertex) en de geometrische entiteiten. De geometrische entiteiten voegen vorm (geometrie) toe aan samenhang (de topologische structuur). Eerst wordt begonnen met het beschrijven van de topologische samenhang van een object, en later hoeft pas de geometrie toegevoegd te worden.

Voor andere representaties zie hoofdstuk 3: we noemen onder andere de surface representatie, de Boundary Representation (B-REP), Constructive Solid Geometry (CSG), F E M (Finite Element Method), ruimtelijk relationeel model (RM-rep), sweep, etc.

4.6

VORMBESCHRIJVING EN DE KERN VAN HET PRODUCTMODEL

Verstaat iedereen hetzelfde onder de 'vorm'? Vanuit de verschillende vakgebieden zijn er nogal wat verschillen in behoeften naar vorm-informatie, bijvoorbeeld: Visualisatie

Behoefte aan gedetailleerde vorm-informatie; structuur van de oppervlakken, kleuren, schaduwwerking, etc.

Kostencalculatie

Hier gaat het meer o m inhouden, oppervlaktes, lengtes, aantallen. O m aantallen te kunnen vaststellen is het belangrijk om op een handige wijze te achterhalen of bepaalde onderdelen identiek zijn.

Sterkteberekening

Hierbij is men in het algemeen niet geinteresseerd in details; welke delen zijn dragend, niet-dragend. Applicaties verlangen reductie van de dimensie waarmee onderdelen zijn beschreven (lijn voor een balk, vlak voor een vloer, etc. Bouwconstructies worden eerst geschematiseerd voordat een sterkteberekening wordt uitgevoerd.

Brandveiligheid

Hierbij is het van belang om bijvoorbeeld de mogelijke routes en doorgangen in een gebouw aan het productmodel te onttrekken.

Klimaatbeheersing

O m bijvoorbeeld de warmtebehoefte van een bepaalde ruimte vast te stellen is het noodzakelijk vast te stellen wat de aangrenzende ruimten zijn.

Een volwaardig productmodel zal aan de verschillende te stellen eisen met betrekking tot vorminformatie moeten voldoen.


66

4.6.1 Vormbeschrijvingsmethoden Hieronder volgt in het kort de met name voor de Bouw van belang zijnde methoden van vormbeschrijving met de voor- en nadelen. Wireframe: Het wireframe beschrijft de vorm van een object door eht vastleggen van de vorm van alle kniklijnen van de omsluitende vlakken. Het wireframe kent geen vlak- en volume informatie; hierdoor kan gemakkelijk dubbelzinnigheid optreden, zoals uit het onderstaande plaatje blijkt. V a n het linkse wireframemodel zijn drie verschillende interpretaties gegeven.

Deze eigenschap maakt het wireframe als representatie maar zeer beperkt toepasbaar. Alleen daar derhalve waar idealisering tot lijnvormige objecten gerechtvaardigd is (globale staal- en betoconstructies, etc). Solid Modelling: Solid modelling legt, in tegenstelling tot het wireframe, wel informatie vast over de omsluitende vlakken en tot welk omsloten materiaal die vlakken behoren, waarmee het probleem van de dubbelzinnigheid is opgelost. Enkele jaren geleden waren er nog diverse nadelen ten aanzien van solid modelling te noemen: • solid modelling als een zeer expliciete methode; een object moest volledig bepaald zijn voordat het ingevoerd kon worden; het omslachtige aanbrengen van wijzigingen; • solid modelling beschrijft een verzameling van objecten zonder onderlinge relaties (van belang bij ondermeer sterkteberekeningen) • solid modelling beschreef enkel materiele objecten (immateriele objecten, ruimtes dus, van belang bij gebouwen) De huidige solid modellers kennen deze nadelen niet langer, derhalve wordtsolid modelling tegenwoordig steeds vaker toegepast. Relationeel (referentie) model: Hierbij wordt de nadruk gelegd op de relaties tusen de objecten, waarbij ook de immateriele objecten beschreven kunnen worden. In opzet minder streng dan het (vroegere) solid model, zodat in een eerder stadium van het ontwerpproces gebruik van gemaakt kan worden. Is in veel programma's toegepast. 4.6.2

Bezwaren tegen vorm-info als kern van een productmodel Pre-ontwerpfase en de vroegste ontwerpfase Als de vorm als kern van het productmodel wordt gehanteerd dan kan pas productinformatie worden uitgewisseld, indien er een vorm bestaat! Dit is een cruciaal punt. In eerste instantie bestaat de vorm nog niet, of slechts zeer primitief en voorlopig. Toch wil men ook dan kunnen communiceren op basis van een productmodel. • Vorm is aan verandering onderhevig De vorm is niet hetzelfde tijdens de levenscyclus. Tijdens het ontwerrp zullen er diverse varianten naast elkaar bestaan. Gedurende de uitvoering zijn er verschillende bouwstad met hulpconstructies, etc. Tijdens het gebruik kunnen aanpassingen, verbouwingen, plaatsvinden.

•


67

•

•

•

Vorm is vaak niet van belang Als men gegevens wil uitwiselen over een product of prouconderdeel en de ontvangende partij weet precies wat met "dingetje X " wordt bedoeld dan is het nogal omslachtig om daarbij ook nog eens een compleet geometrisch model mee te (moeten) sturen. Segmentering van productinformatie Als een aantal bedrijven aan hetzelfde product werkt, dan zal niet elk bedrijf alle informatie over dat product in zijn lokale database ter beschikking hebben. de genoemde vormbeschrijvingsmethodes zijn echter ongeschikt voor een dergelijke segmentering. Informatie op meer dan een niveau Omavngrijke projecten zijn niet te hanteren wanneer alle informatie is ondergebracht in een gigantische monolitische structuur. Gauw bestaat er behoefte aan een modulaire structuur die het mogelijk maakt dat een team van ontwerpers tegelijk aan het model werkt, zonder dat allerlei conflicten met betrekking tot consistentie ontstaaan. Tevens biedt een modulaire structuur mogelijkheden om gebruik te maken van bibliotheken met standaard onderdelen/details.

Een en ander heeft ertoe geleid dat niet langer de vorm als kern, maar de functies en de relaties tussen functies als uitgangspunt te nemen. Dit heeft geresulteerd in de ontwikkeling van een semantisch netwerk. Een semantisch netwerk is een samenstel van aan elkaar gerelateerde entiteiten (bouwdelen), waarbij aan ieder bouwdeel een of meer vormbeschrijvingen (kunnen) zijn gekoppeld. Een hogere vorm van semnatiek wordt nagestreefd in vergelijking tot de gehanteerde geometrisch georienteerde methodes. het semantisch netwerk is te karakteriseren als een zeer impliciete methode. Vormbeschrijvingsmethoden kunnen geordend worden naar de mate warin de vormbeschrijving meer of minder expliciet is.

De semantiek van de beschrijving neemt toe met afnemende expliciteit. procedures moeten beschikbaar zijn om op basis van de parameters weer een expliciet model te genereren. In principe is het vel gemakkelijker om een meer expliciete beschrijving te genereren uit een meer impliciete beschrijving. Hierom is het verstandig om de meest impliciete methode als centrale kem te hanteren.

Dictaat Toegepciste Informatica

68

Vormbeschrijvingen blijven een belangrijke factor bij gegevensuitwisseling van productinformatie. Daarom moeten deze beschrijvingen weer aan de kern (het semantisch netwerk) worden gekoppeld. Per eniteit wordt een vormbeschrijving toegevoegd. Deze vormbeschrijvingen moeten aan elkaar gerelateerd worden zodat ze een consistent geheel vormen. Hierbij moet men rekening houden dat er verschillende vormbeschrijvingen aan hetzelfde netwerk gekoppeld kunnen worden. Dit leidde tot de zogeheten Meta-topologie. Een deel van de relaties in het netwerk wordt gespecialiseerd in meta-topologische zin. W e onderscheiden een tweetal relaties: • de begrenzingsrelatie (boundary-interface) dit specificeert dat de ene entiteit als begrenzing van de andere entiteit optreedt (ruimte en begrenzende wand, vloer en randbalk, kolom met een voetplaat, etc.) • de domeinrelatie (domain interface) dit specificeert dat de ene entiteit zich binnen de andere entiteit bevindt (verdieping in een gebouw, raam in een wand, wapeningsstaaf in een betonlichaam, etc.)

4.7

MODELLEERCONSTRUCTIES

De wereld om ons heen is vol objecten. Elk object verschilt van ieder ander object. Elk object heeft zijn eigen identiteit. O m over objecten na kunnen denken en te communiceren met anderen vormen we ons concepten. Willen we na kunnen denken over de tweebenige levende objecten om ons heen gebruiken we het concept 'mens' en gebruiken we het woord (symbool) 'mens'. Pas als we de concepten en symbolen kennen, kunnen we over de objecten kennis vergaren. Concepten kun je vormen van reele objecten, maar ook van niet-reele. Het vormen van concepten van niet-bestaande objecten is het werk van ontwerpers. Bij het maken van een model van productgegevens gaat het erom om met zo weinig mogelijk gegevens, een compleet en robuust model te bouwen. Modelleren is het bouwen van abstractiehierarchieen. Hierbij maken we gebruik van een aantal abstractie-principes: • Specialisatie / Generalisatie • Decompositie / Compositie • Karakterisering • Onderscheid in life cycle stadia • Concretisering • Vormabstractie Enkele benodigde elementen hierbij zijn de eenheid van productinformatie en het aangeven van relaties tussen eenheden van productinformatie. Product Definition Unit (PDU): PDU is de eenheid van productinformatie. Een p D U beschrijft alleen een onderdeel van een product en niet informatie in het algemeen. Alles waar we informatie over willen vastleggen noemen we een P D U . In het voorbeeld van een productmodel van een gebouw, dan zijn alle onderdelen van dat gebouw P D U ' s (verdieping, kolom, balk, fundering, kozijn, gat, lift, gang, kelder, stopkontakt, etc, etc) Relaties tusen PDU's: Behalve P D U ' s die nodig zijn voor het beschrijven van objecten, zijn de relaties tussen objecten nodig. Onderdelen van producten hebben allerlei soorten relaties; ze rusten op elkaar, ze grenzen aan elkaar, etc. P D U ' s kunnen onderlinge relaties hebben. M e t P D U en 'relatie' kunnen we een productmodel maken in de vorm van een groot plat netwerk Alle onderdelen van het product en de onderlinge relaties komen er in voor. O m dit ieesbaar te houden zijn er manieren gezocht om structuur aan te brengen in een model. Een aantal van deze principes worden hierna in het kort behandeld.


69

4.7.1 Specialisatie / Generalisatie Specialisatie is het specifieker beschrijven (bijvoorbeeld van een object) en generalisatie is het algemener beschrijven.

Wanneer we het bovenstaande figuur (specialisatiehierarchie) bekijken, wordt een en ander duidelijk. De stap van vrucht naar oneetbare vrucht en eetbare vrucht noemen we specialisatie. Specialisatie betekent dus ook de stap van eetbare vrucht naar appel, perzik, peer, etc. Het omgekeerde is natuurlijk ook mogelijk, generaliseren. een appel is een eetbare vrucht, een peer is een eetbare vrucht, etc. Appels kunnen we bijvoorbeeld onderscheiden in Elstar en Golden Delicious. M e t behulp van de exclusieve constraint (X) wordt aangegeven dat een vrucht eetbaar en niet-eetbaar kan zijn, maar niet tegelijkertijd of dat een eetbare vrucht een appel of een perzik of een peer kan zijn, maar niet tegelijkertijd appel en perzik en peer. Specialisatie-hierarchien kennen we in soorten in maten, bijvoorbeeld de classificatie-hierarchie, zoals de SFB-classificatie. Een classificatie is een indeling in groepen, vaak alleen met de bedoeling om met behulp van codering eenvoudig vast te kunnen leggen waar het in een concreet geval over gaat. Specialisatie / generalisatie kan ook gebruikt worden om kenmerken of eigenschappen van objecten te laten erven. Dit principe is de basis voor object-georienteerd ontwerpen (C++, Delphi, etc.) Erving kan op diverse manieren plaatsvinden. Objecten kunnen deel uitmaken van een familie (single inheritance) of van meerdere families tegelijk (multiple inheritance). Een persoon kan bijvoorbeeld tegelijk horen bij de familie 'ingenieurs' als bij de familie 'medewerker van bedrijf....' en daardoor eigenschappen van beide families erven. Bijvoorbeeld: 'alle ingenieurs van bedrijf zitten in salarisschaal.. t / m ...


70

4.7.2 Compositie / Decompositie Een object wordt decomponeerd in zijn onderdelen., het opdelen van een systeem in subsystemen. O o k hier weer twee richtingen: 'bestaat uit' voor de richting van groot naar klein en 'is onderdeel van' voor de richting van klein naar groot.

4.7.3 Karakterisering Dit begrip komt overeen met het begrip aspectsysteem uit de systeemtheorie, oftewel het afleiden van aspectmodellen uit het productmodel.

Een menselijk lichaam is op te delen in zaken als: romp, arm, hoofd, etc. en anderzijds in bloedsomloop, beenderstelsel, spierstelsel, etc. Deze twee opdelingen zijn principieel verschillend (orthogonaal). Dat kun je zien, doordat je ook vanuit de onderdelen (romp, arm,hoofd) kunt kijken naar de bloedsomloop en het beenderen spierstelsel. O f omgekeerd, doordat je bijvoorbeeld het beenderstelsel kunt decomponeren in ruggegraat en ribben (beenderen van de romp), spaakbeen en ellepijp (beenderen van de arm) en kaakbeen (van het hoofd)en dergelijke. Dit geldt ook voor bijvoorbeel een gebouw. het constructieve systeem is een aspectsysteem van een gebouw. Een bepaalde balk uit dat constructive systeem is een subsysteem van net constructieve aspectsysteem. M e n kan ook het gebouw decomponeren in onderdelen. na verloop van tijd was je ook bij dezelfde balk uitgekomen. op dat moment kun je ook naar het constructieve aspectsysteem van die balk kijken. O p twee principieel verschillende manieren kun je dus komen tot de constructieve view op dezelfde balk: als subsysteem van het constructieve aspectsysteem en als aspectsysteem van het subsysteem.


71

De verschillende principes kunnen naar eigen goeddunken gecombineerd worden. Wanneer we decomposititie en specialisatie voor de P D U gebouw combineren:

bestaat uit

bestaat uit

bestaat uit

4.7.4 Discrete "Life Cycle" stadia O o k het opdelen van de productlevenscyclus in discrete stadia is een abstractie. In werkelijkheid zijn de grenzen tussen de verschillende stadia meestal niet zo scherp getrokken. Afhankelijk va het doel dat met het productmodel wordt beoogd, wordt een keuze gemaakt uit de relevante stadia. Beperk je tot de stadia welke je wilt integreren. Meestal heb je de keuze uit: Initiatief Ontwerp Constructie Planning Toelevering Uitvoering Gebruik Onderhoud Sloop

Required Designed Engineered Planned Produced Built Used Maintained Demolished

As As As As As As As As As

De 'As' benaming is de benaming voor het productmodel in het betrokken stadium. Een abstractiehierarchie ontstaat, doordat we iedere volgende beschrijving (op een of andere wijze) kunnen baseren op de voorgaande beschrijvingen. 4.7.5 Concretisering Iedere P D U kan (minstens) in twee stadia van concretisering worden beschreven. De scheiding tussen 'functie' en 'oplossing'. V o o r elk (deel-)object wordt onderscheid gemaakt tussen de functie van het object, het W A T , beschreven met de functionele eenheid (FU=functional unit) en de uiteindelijke keuze, het H O E , beschreven met de technische oplossing (TS=technical solution) Bij de FU beschrijven we de functionele eisen en bij de TS de geboden eigenschappen.


72

Elke FU kan worden vervuld door een of meer TS'en. Elke TS kan worden gebruikt voor een of meer FU's.

kan w o r d e n vervuld d o o r

kan worden gebruikt voor

De FU 'portaal' bijvoorbeeld kan worden vervuld door een staalconstructie, betonconstructie of een houtconstructie. Staalconstructies kunnen niet alleen worden gebruikt voor het bouwen van portalen, maar voor allerlei zaken. V a n de FU 'portaal' kan gezegd worden dat hij een gegeven belasting moet kunnen dragen bij een gegeven vrije overspanning (eis). A a n de andere kant is bekend, of te berekenen, welke belasting een bepaalde constructie (TS) kan dragen (kenmerk). Uit het feit dat we het decompositieprincipe kunnen loslaten op PDU's en een PDU zowel een FU als een TS kan zijn, volgt dat we zowle FU's als TS'en kunnen decomponeren. In plaats van pure FU en TS decompsitie wordt er bij het modelleren van productgegevens ook vaak gebruik gemaakt van FUTS-decompositie. Deze ontstaat doordat iedere TS op zijn beurt een aantal nieuwe FU's van een lagere orde kan omvatten. De FU's van lagere orde kunnen vervolgens op gelijke wijze verder worden gedecomponeerd. Deze figuur is daarmee een sjabloon voor de verschillende model-delen. De relaties tussen de lagere FU's zijn niet in dezelfde figuur aangebracht, maar worden gemodelleerd in een of meer bijbehorende FU-netwerken. deze methode van decompositie wordt doorgezet tot een dusdanig detailniveau is bereikt dat alle relevante informatie eenduidig beschreven is. Dit zal uiteraard van geval tot geval verschillen.


73

4.7.6

Vorm abstractie

De basisveronderstelling van het toepassen van principes van datamodelleren op het beschrijven van producten is: dat het mogelijk is om op deze wijze ook de vorm van producten te beschrijven (anders weer een of ander geometrisch model als kern van het productmodel). V o o r het conceptueel beschrijven van vorm zijn verschillende manieren denkbaar. Een conceptueel beschreven vorm noemen we een vormdefinitie (Shape Definition). Iedere shape definition kan met meerdere vormrepresentaties (Shape Representation; B-REP, C S G ) worden gerepresenteerd. een manier om zo'n diagram verder uit te werken is om gebruik te maken van meta-topologie. Aan elke FU wordt een topologische (referentie) entiteit gehangen, aks vertex (referentiepunt), edge (referentielijn), face (referentievlak) of cell (referentievolume). Meestal met simpele geometrie; platte vlakken, rechte lijnen en 3D cartesiaanse punten. Voorbeelden: cell kamer face muren, plafonds, vloeren edge kolommen, balken, kanalen (lijnvormige structuren) vertex stopkontakten, aftapkranen (puntvormige zaken) Afhankelijk van het ontwerpniveau waarop men bezig is, kunnen delen van het product worden gerepresenteerd. In het begin zal een balk als 'edge' worden gerepresenteerd, later wellicht als 'cell'. Het supertype van deze referentie-entiteiten heet in meta-topologie een domein, de generalisatie van de referentie-topologie entiteiten. Een FU kan worden gerepresenteerd door 0, 1 of veel ref. top.entiteiten. De samenhang tussen de verschillende referentie-entiteiten wordt beschreven met meta-topologie.

w o r d t beschreven door

Meta-topologie deelt relaties tussen referentie-entiteiten in in twee groepen, de begrenzings(boundary-interface) en de domeinrelaties (domain-interface). Begrenzingsrelaties zijn van het soort "een volume wordt begrensd door een of meer vlakken" "een vlak begrenst 0,1 of meer volumes". Domeinrelaties zijnvan het soort "een punt ergens op een lijn". Ze begrenzen niets. M e t behulp van de referentie-entiteiten en meta-topologische relaties kunnen de FU-netwerken worden gespecialiseerd tot abstracte vormbeschrijvingen. De FU-netwerken bevatten relaties als: 'sluit-aan-op' die in de vormbeschrijving worden vervangen door begrenzingsrelatie (B) of domeinrelatie (D).


74

Een van de grote voordelen van meta-topologie is dat sommige uitspraken op het goede abstractieniveau gemaakt kunnen worden. Zo is het veelal voldoende om aan te kunnen geven dat er op een wand een aansluitpunt voor 2 2 0 V zit en kan bij de TS de plaats exakter worden beschreven. het is daarbij nog nit nodog aan te geven waar zo'n aansluitpunt precies zit. ook kan voor verschillende toepassingen een verschillende vorm-representatie worden toegepast, bijv. voor visualisatie, of voor simulatie. Alle combinaties van de beschikbare topologische entiteiten kunnen voorkomen. Iedere entiteit kan een of meer metatopologische relaties hebben met iedere entiteit. Een overzicht van deze relatietypen: punt op een lijn punt op een vlak punt in een volume lijn op een lijn lijn in een vlak lijn in een volume vlak in een vlak vlak in een volume volume in een volume

een lichtschakelaar op een kolom een wateraftappunt het middelpunt van een kamer een lasnaad een waterleidingbuis een vrijstaande kolom in een ruimte een gat in de muur een afscheidingsmuurtje bij een open keuken een kamer in een verdiepingsruimte

In het conceptuele model is het voldoende om de metatoplogische relaties aan te geven tussen de referentie-entiteiten die aan de FU's zijn geplakt. Hiermee moet de productmodelleur het topologie/geometriemodel kunnen maken.


75

4.8

PRODUCTMODELLEREN NADER BESCHOUWD

Het antwoord op de vraag " W a t is een productmodel?" kan verschillen, afhankelijk van het gezichtspunt van de vragensteller. Een productmodel is een informatiemodel van de werkelijkheid van een product. Maar wat is de werkelijkheid van een product? Van een constructie die al gebouwd is, is min of meer duidelijk wat er wordt bedoeld, maar wat is werkelijkheid gedurende de eerste fasen van de levenscyclus (initiatief, ontwerp, constructie)? O m een helder beeld te krijgen van een productmodel moet men proberen om in gedachte de levensloop van het product te volgen. Begin eens op het ogenblik dat het product juist wordt opgeleverd door de aannemer; het lint wordt doorgeknipt. O p dat ogenblik is het product (brug, w e g , gebouw,....) het reele systeem en beschrijft het 'As Built' productmodel die werkelijkheid zo goed als nodig en mogelijk is. De werkelijkheid is het object zelf. Het model van de werkelijkheid is het productmodel. W e nemen aan dat het productmodel in de computer zit en dat er allereli applicatieprogramma's iets met dat productmodel kunnen doen. Stel dat we in werkelijkheid vanuit een bepaalde plaats naar het object kijken, en dat we onze PC bij ons hebben en er een visualiserings-applicatie opzit, dan zouden we op het beeldscherm een plaatje van het object kunnen laten verschijnen dat tot op grote hoogte overeen komt met het beeld dat we in werkelijkheid ook zien. Dat is de essentie van het begrip 'model van de werkelijkheid". Dingen die er met het echte object kunnen gebeuren kunnen met het model van het object ook gebeuren. Dat geldt niet alleen voor visualiseren (= kijken), maar voor alle van belang zijnde aspecten. Als de echte brug onder de maximale verkeerslast 100 m m . doorbuigt, dan kan een sterkteberekeningsapplicatie uit het productmodel een sterkteberekeningsmodel onttrekken en daarmee een stijfheidsberekening uitvoeren, waaruit 66k volgt dat die doorbuiging 100 mm is. Hetzelfde geldt voor alle andere aspecten die voor het betrokken object van belang zijn. Waarschijnlijk is dit idee wel duidelijk. M a a r hoe nu verder? Hoe zit dat in de voorgaande stadia, als het gebouw er nog niet staat? Het antwoord daarop is een beetje filosofisch. De 'werkelijkheid' van een product begint op het ogenblik van de idee-vorming en eindigt met de vernietiging. 'In den beginne" is de werkelijkheid van niet-materiele aard. "Z6 groot z6 duur, en ergens op die of die plaats". Geen gedetailleerde uiterlijke kenmerken als vorm en kleur. W e l globale kenmerken als: 6 rijstroken voor een verkeersbrug, of "voor 300 man' voor een kantoorgebouw. Vervolgens krijgt het object steeds meer structuur in handen van de constructeurs en architecten. Daar ontstaan in eerste instantie afmetingen, indelingen, vormen, en dergelijke. De werkelijkheid van het object is in deze globale ontwerpfase nog vrij instabiel en onderhevig aan flinke veranderingen (varianten). In de volgende fase wordt de werkelijkheid van het object steeds verder gedetailleerd. Spantafstanden, balkdoorsneden, wapeningspercentages en palenplannen zijn allemaal verdere invullingen. Dan begint het materialisatie-proces. In de bedrijven van de toeleveranciers worden de onderdelen gemaakt: de prefab-liggers, de kozijnen, de scheidingswanden, de voorspankabels. O p de bouwplaats worden ze opgeslagen tot ze kunnen worden geplaatst. Sommige onderdelen worden ter plaatse gemaakt, zoals het grondwerk, of het in het werk gestorte beton. Langzaam gaat het niet-materiele bestaan van het object over in het materiele bestaan. Steeds meer structuur wordt toegevoegd. Dan zijn we weer aangekomen bij ons vertrekpunt; het lint wordt bevestigd. De burgemeester rijdt voor. De schaar wordt aangereikt. AS REQUIRED EN AS DESIGNED As Required en A s Designed productmodellen proberen deze niet-materiele werkelijkheid te modelleren en in de computer vast te leggen. Eigenlijk is er geen verschil met het As Built model. O f het object wel of niet is gematerialiseerd, is voor de computer niet van belang. Gegeven dat het mogelijk is om ook de niet-materiele werkelijkheid te beschrijven, kan de computer weer alle relevante applicaties ondersteunen. Uiteraard alleen die applicaties die iets zinvols met de informatie uit het productmodel kunnen doen. Visualiseren bijvoorbeeld, maar dan van een toekomstbeeld. Vooral in de bouwkunde van belang. Regeltoetsing (controleren of


76

het ontworpen object aan de voorschriften voldoet). Sterkte en stijfheidsberekeningen uitvoeren. Hoeveelheden bepalen. Stichtings- en exploitatiekosten berekenen. Allemaal mogelijk. Als we zo naar het begrip productmodel kijken, dan is een productmodel: de formele beschrijving en vastlegging van het mentale model van het te bouwen object, zoals dat in het hoofd van de ontwerper wordt opgebouwd. O f nog preciezer: zoals dat in de hoofden van de ontwerpers en constructeurs wordt o p g e b o u w d . Meestal zal namelijk niet een ontwerper alles van het As Required, As Designed en As Engineered afweten. In de huidige praktijk proberen alle betrokkenen zo goed mogelijk (en voor zover nodig) hetzelfde mentale model van het object in hun hoofd op te bouwen. Daarbij wordt gecommuniceerd met woorden, teksten, schetsjes, voorbeelden en technische tekeningen. Vooral deze laatste zijn de uiteindelijke representaties van het mentale productmodel! Let wel: het zijn representaties van het mentale productmodel, afbeeldingen, plaatjes,... en dus niet te verwarren met het model zelf. In tekeningen zijn geen eigenschappen behouden gebleven! Dit voorgaande is wellicht een moeilijke fllosofische stap, maar verklaart wel veel van "de lol' van productmodelleren. Een gecomputeriseerd producnnodel is iets nieuws. Zonder veel computerpower en computerprogrammatuur heeft een gecomputeriseerd productmodel geen zin. Nu computers eindelijk zo goed en goedkoop zijn geworden dat het technisch mogelijk en financieel haalbaar is, zal binnenkon productmodelleren op allerlei plaatsen in de praktijk toepassing vragen. Inmiddels hebben we op het hoogste abstractieniveau een antwoord op de vraag: " W a t is een productmodel?". Een formele. computer-interpreteerbare versie van een mentaal productmodel. O.K. M A A R W A T BEDOEL JE D A A R M E E ? Mensen die het voorgaande begrijpen, stellen doorgaans de vraag: " M a a r wat moet ik me voorstellen bij een computer-interpreteerbare, formele beschrijving van een object?" Voor deze categorie is het nodig om de informatica (of liever informatiekunde) er bij te halen. W e hebben gezien dat we een productmodel kunnen beschrijven op een aantal niveasus van abstractie. Het eerste nivo is het conceptueel niveau. W e beschrijven het product, bijvoorbeeld in N I A M , IDEFIx, of Express als een verzameling van aan elkaar gerelateerde deelobjecten. Merk op dat de inhoud van het conceptuele model niet wordt bepaald door de taal waarin het wordt geschreven. Net zoals een boek in een andere taal vertaald kan worden, zonder het verhaal te veranderen. V o o r mensen die zich bezig houden met conceptueel modelleren is een productmodel: een conceptueel product-informatiemodel. Inmiddels hebben we gezien dat het n o g niet zover is dat dergelijke conceptuele modellen automatisch door de computer worden begrepen. W e moeten eerst een vertaalslag maken naar een lager nivo (dichter bij de computer). W e moeten het conceptuele model omzetten in een vorm die past bij de productmodellerings-programmatuur die we beschikbaar hebben. Voor mensen die zich op dit abstractieniveau bezig houden is een productmodel: een met een productmodelleur opgebouwd computermodel van een product. 0 6 k waar natuurlijk. De volgende stappen zijn dan dat zo'n interne productmodelbeschrijving wordt omgezet in een gegevensmodel waarop allerlei andere applicaties kunnen worden losgelaten. Hetzelfde geldt natuurlijk ook voor alle andere C A D / C A M - s y s t e m e n waarmee productmodellen kunnen worden opgebouwd. Een productmodel is dus ook: een gegevensmodel van het product. In feite zijn de verschillende manieren o m naar een productmodel te kijken niet zo erg verschillend als ze lijken. Het conceptuele model, het computermodel en het gegevensmodel zijn eigenlijk alleen verschillende representaties van het mentale productmodel. Over een tijdje zal het mogelijk zijn o m een conceptueel model automatisch om te zetten in een gegevensmodel, waarbij het onderscheid tussen de verschillende representaties is vervaagd.


77

4.9

STANDAARDS EN GEGEVENSUITWISSELING

4.9.1 Standaards In de vorige hoofdstukken is al een aantal keren ter sprake gekomen dat productmodellen kunnen worden gebruikt voor het integreren van computertoepassingen in verschillende fasen van het bouwproces; zeg voor de stap van eilandautomatisering naar Computer Integrated Construction. W a t daarvoor nodig is. is standaardisatie. Standaardisatie van de wijze van communiceren. Daarom zal ik eerst stil staan bij de standaardisatie van uitwisselingsformaten van productmodellen. Productmodellen, zoals ze tot nu toe zijn behandeld, zijn onafhankelijk van wat voor standaard dan ook. Iedere C A D / C A M - l e v e r a n c i e r kan z'n eigen interne productrepresentatie verzinnen en gebruiken. En dat gebeurt dus ook. Geen twee verschillende leveranciers gebruiken dezelfde interne structuur voor het opbouwen en vastleggen van de productgegevens. O o k zijn er grote verschillen tussen de systemen qua mogelijkheden. Sommige systemen zijn niet meer dan 2 D tekensystemen. Sommige zijn wel 3D-modellers, maar eigenlijk alleen te gebruiken voor geometrisch modelleren van enkelvoudige onderdelen (parts). En sommige systemen komen dicht in de buurt van het hier besproken begrip 'productmodel'. Het gevolg is duidelijk: uitwisseling van productmodellen tussen systemen van verschillende leveranciers is niet mogelijk. Dat wisten we al, dat zijn de eilanden van automatisering die steeds weer opdoemen. 4.9.2 Vier alternatieven Er zijn (minstens) vier manieren om deze situatie tegemoet te treden. Ten eerste kan men zich beperken tot het gebruiken van systemen van een leverancier. W e werken alleen nog samen met partners die ook een XYZ-systeem hebben. Je ziet die 'oplossing' vaak binnen een bedrijf of concern. En ook in landen als Japan wordt deze aanpak vaak vertoond. Misschien is deze vorm van standaardisatie in ons land ook mogelijk binnen de vliegtuigbouw, of een andere bedrijfstak, maar zeker niet binnen de Bouwen Civiele Techniek. Daar willen we juist in wisselende combinaties samen kunnen blijven werken! Als het gebruik van computerhulpmiddelen dergelijke negatieve gevolgen heeft voor de mogelijkheden om in een open bouwproces samen te werken, dan zijn we in de aap gelogeerd Een tweede mogelijkheid is productmodellen toe te passen voor ad hoc integratie, als oplossing van een lokaal probleem. Stel dat in het bedrijf waar je werkt problemen ontstaan met eilandautomatisering, dan kun je die met de in deze cursus besproken aanpak te lijf gaan. Dat kan alleen als het een klein probleem betreft en een beperkte klasse, niet te ingewikkelde producten, waarbij uitwisseling tussen twee verschillende applicaties noodzakelijk is. Je maakt dan een 'standaard' die alleen standaard is binnen je eigen bedrijf of afdeling. Een derde mogelijkheid is om je te beperken in hetgeen je uitwisselt. Beperk je je tot het uitwisselen van tekening-informatie (lijntjes, puntjes, lettertjes,..), dan is het mogelijk dat te doen via de IGES standaard. IGES staat voor Initial Graphics Exchange Standard. IGES is al weer een aantal jaren oud, maar wordt nog voondurend opgepoetst. Toch tevergeefs mijns inziens. W a n t tekening-informatie is informatie van een representatie van een productmodel, en dus zelf geen productmodel-informatie. En dat blijkt ook in de praktijk. Gegevensuitwisseling op basis van IGES draagt niet bij aan de oplossing van de cornmunicatieproblematiek. Integendeelt want al die lapmiddelen kosten tijd en geld (en werken slecht) en moeten ook allemaal weer verdwijnen. Tenslotte de vierde optie: aansluiting zoeken bij (internationale) standaardisatie-activiteiten. Dat is de weg die we moeten gaan, als we tenminste een realistisch project willen ondersteunen, iets anders lukt niet. O o k aansluiting zoeken kan op verschillende manieren. De eerste manier is wachten tot de standaard klaar is. Dat kan, maar niet als je nu een probleem hebt. De tweede is, anticiperen op wat komen gaat. Dat is bijvoorbeeld anticiperen op STEP (Standard for the Exchange of Product model data). STEP is een complexe standaard, en bevat deelstandaards op allerlei gebieden, die tezamen een geheel moeten vormen (topologie, geometrie, features, 2 D tekenen, dimensies en toleranties, materialen etc.


78

4.9.3 De technische kant van STEP STEP .is geschreven in Express, een conceptuele modelleertaal, die lijkt op een programmeertaal. Express ligt echter toch ook vrij dicht bij N I A M (al is Express niet grafisch). In Amerika is een NIAM-variant ontwikkeld (Expressam genaamd) die een op een op Express is af te beelden. Express is beter dan N I A M , of IDF1x -geschikt om modellen precies te beschrijven. Vaak blijven er bij gebruik van N I A M of IDEFIx zaken 'zweven'. Je kunt niet alles kwijt in de NIAM-regels. M e t Express kun je wel alle constraints netjes beschrijven. De gebruikelijke w e g is om een model eerst in N I A M (of een andere grafische modelleer taal) op te zetten -dat kunnen mensen beter volgen -en om in een tweede stap, als iedereen het er mee eens is, de definitieve Express-versie te maken. Het voordeel van Express is bovendien, dat Express-modellen voor computers toegankelijk zijn en dus automatisch getoetst en geraadpleegd (of vertaald) kunnen worden. Daarmee ontstaat de mogelijkheid om op een handige manier STEP-vertalers te maken. Dat gaat als volgt: Van de logische gegevensstructuur (conceptuele schema's) van een applicatie (zie onderstaande figuur) wordt ook een Express-model gemaakt. De entiteiten uit dit model worden afgebeeld op de betrokken STEP-entiteiten (dat heet 'mappen'). Daarvoor biedt STEP de gereedschappen. Uit deze, voor de computer toegankelijke Express-beschrijvingen kan vervolgens (vrijwel) automatisch een vertaler worden afgeleid (pijttje naar beneden tussen mappen en vertalen), waarmee de interne gegevensstructuur van het applicatiesysteem (die ieder CAD-systeem natuurlijk zelf produceert) wordt vertaald naar de neutrale STEP-structuur, en omgekeerd.

r

CAD-systeem conceptuele schema's

STEP conceptuele schema's

mappen

) V

CAD-systeem gegevensmodel

f

vertalen V

STEP gegevens model

)

De omzetting van STEP-schema's naar STEP-files (gegevens) gebeurt indirect via de vertaalmogelijkheden van de CAD-systemen. Een STEP-gegevensbestand heeft daarom steeds betrekking op een concreet geval (object). Alleen van een concreet object maakt een ontwerper op zijn CAD-systeem een model en een gegevensbestand. Pas als een gebruiker van een C A D systeem via STEP een STEP-file wil uitwisselen gaat de vertaler aan de slag- Het licht gekleurde domein is dat van de applicaties of CAD-systemen en het donkerkleurige dat van STEP .Het lichte domein is CAD-leverancier specifiek, en het donkere is voor iedereen toegankelijk. De conceptuele schema's (in Express geschreven) staan in de D r a f t STEP Proposal. En de STEP-files kun je toegestuurd krijgen via het net, of op een floppy. Standaardisatie van de uitwisseling Merk op dat deze manier van standaardiseren betekent dat iedere C A D / C A M - l e v e r a n c i e r gewoon z'n eigen interne gegevensstructuur kan blijven gebruiken (de bestaande programma's hoeven niet te veranderen) en dat toch het neutrale STEP-productmodelformaat gelezen en geschreven kan worden. Dat is de feitelijke kracht van STEP . Gegeven dat we inmiddels weten wat een productmodel is en hoe STEP bijdraagt aan het uitwisselen van productmodel-gegevens tussen C A D / C A M - s y s t e m e n en applicaties van verschillende leveranciers, wordt het nuttig om eens na te denken over mogelijke toepassingen. Eerst iets over de rol van het productmodel als drager van kennis.


79

De essentie van de meeste toepassingen is, dat een productmodel als drager kan dienen van allerlei soorten kennis (kennis van productie-middelen e n / o f -processen bijvoorbeeld) en dat met de mogelijkheid van uitwisseling, ook de mogelijkheid van kennistransfer is ontstaan. Dat idee is natuurlijk in onze wereld ook bruikbaar. Het is mogelijk om bibliotheken met bouwmaterialen te maken en om daarbij kennis over verwerkbaarheid, onderhoudbaarheid, en dergelijke op te slaan. O m d a t die bibliotheken electronisch toegankelijk kunnen worden gemaakt voor alle CAD-systemen en dergelijke, ontstaat er een kennisstroom van toeleveranciers naar ontwerpers/constructeurs. Hetzelfde idee kom je op nog veel meer plaatsen tegen. Ik noem er nu nog twee, de rol van het Expert Systeem, en die van het producttype model. 4.9.4

Expertsystemen

O p het onderwerp ES wordt later ingegaan. Ik neem aan dat jullie weten dat ES kennis kunnen bevatten van beperkte kennisdomeinen: plantenziektes, vochtdiagnose in woonhuizen, etc. Vaak geisoleerde kennisvelden met weinig aanrakingsvlakken aan andere kennisvelden. Maar niet altijd. Zo zijn er ook bijvoorbeeld ES voor het geven van advies m.b.t. medische behandelingswijzen. Dat is nuttig, omdat er vaak verschillende specialisten bij het bepalen van zo'n behandelingsadvies zijn bettokken. Niemand kan het eigenlijk meer in z'n eentje af, en steeds weer met z'n alien rond het bed van een patient gaan zitten is ook niet efficient Daarmee is het nut van zo'n ES wel duidelijk neem ik aan. Maar behalve dat het nut duidelijk is, is het ook te begrijpen dat het ontwikkelen van z o ' n ES geen eenvoudige zaak is. Het gaat in wezen om de integratie van kennis uit verschillende specialistische gebieden. Sla je een gebied over, dan heb je de kans dat de behandeling werkt, maar de patient ten gevolge van de behandeling overlijdt. En dat is toch niet de bedoeling? Eigenlijk is het probleem in de medische wereld een goed model voor het probleem in onze wereld. O o k in de Bouwen Civiele Techniek zie je momenteel een hausse in lokale ES. En ook bij ons beginnen de kennisvelden overlappen te vertonen. W a t doe je als een architect advies krijgt van een ES over koudebruggen dat hem adviseert een bepaalde oplossing te kiezen, dat door een tweede ES, bijvoorbeeld over uitvoeringstechniek, geluidwerendheid, of brandveiligheid niet wordt onderschreven? Zou die architect blij zijn met tegengestelde adviezen? Niet waarschijnlijk. Maar wel erg waarschijnlijk het resultaat van niet-geintegreerde ES-ontwikkelingen (net als in de medische wereld). De oplossing is natuurlijk dat ES-ontwikkelaars een beter model van de werkelijkheid moeten gebruiken (en niet alleen een aspectmodel). Dat is de oplossing in onze wereld en ook in die van de medici. Daar weten wij inmiddels alles van af. Vandaar dat verwacht wordt dat de toepassing van ES pas echt zinvol wordt als ze worden gekoppeld aan een model van de werkelijkheid van het object waar ze over gaan. A a n een productmodel dus. Als dat gebeurt dan is er weer een kennis-transfermechanisme beschikbaar. Kennis van maakprocessen in ES ondergebracht en toegankelijk gemaakt in de ontwerpfase. O f kennis van ontwerpen productieprocessen, beschikbaar gemaakt voor de verkoopafdeling (waardoor ze verkopen wat we kunnen maken, in plaats dat wij moeten ontwerpen en maken wat zij hebben verkocht). 4.9.5 Producttype model En tenslotte het producttype model. Tot nu is alleen gesproken over modellen van concrete bouwprojecten. Een bepaalde brug, w e g , of sluis. Dat zijn de zaken waar het in de praktijk omgaat. Dat zijn de producten die gemodelleerd moeten worden en waarover tijdens de levenscyclus informatie uitgewisseld moet worden. Er is echter nog een hoger abstractieniveau mogelijk, n.l. de verzameling van alle objecten van dezelfde soort: de verzameling van alle wegen, of alle bruggen, of alle sluizen. Modellen van producttypen noemen we producttype modellen. Hier wordt verder niet uitgebreid op ingegaan. Hier wil ik alleen even de reden van het maken van producttype modellen kwijt. Producttype modellen kunnen namelijk worden gebruikt om algemene kennis van zo'n klasse producten in op te slaan. Bijvoorbeeld kennis uit de normen en voorschriften. Dergelijke kennis is natuurlijk altijd gericht op klassen van producten, alle betonconstructies (Voorschriften Beton), alle woningen en woongebouwen (Bouwbesluit). Vandaar dat in deze paragraaf het begrip producttype model is geihtroduceerd.

Dictaat Toegepaste Informatca

80

Waar gaat het ook al weer over bij het "productmodelleren van civiele constructies'. Het doel was om inzicht te geven in de manier waarop je eilanden van automatisering (die je in de praktijk voortdurend tegen zult komen! I) kunt integreren. Een belangrijk facet van de voorgestelde aanpak is van conceptuele aard: maak een product(type) model van de klasse objecten waar men zich op richt. Een tweede deel is technisch: vertaal dat model in een voor de computer leesbare vorm en koppel die vertaalde beschrijving met de software van CAD-systemen (of applicatieprogramma's) die de eilanden vormen, die je geacht wordt te overbruggen (om het toch eens op z'n civiels te zeggen). In het volgende gaat het over de technische kant van de gegevensuitwisseling. 4.9.6 Het principe van gegevensuitwisseling Gegevensuitwisseling tussen computers is n i e t z o veel verschillend van gegevensuitwisseling tussen mensen, behalve dat computers oneindig veel dommer en minder flexibel zijn dan mensen en we dus veel minder aan het toeval over kunnen laten. Als een mens iets niet begrijpt, slaat hij niet meteen op tilt. Hij probeen gewoon even later weer de draad op te pakken, hij stelt een vraag " bedoel je...", of hij neemt zich voor het later thuis allemaal nog eens rustig uit te zoeken of na te lezen. Een goed verstaander heeft aan een half woord genoeg. Een computer niet. Een computer is geen goed verstaander, halve woorden brengen hem in verwarring. Als niet alles precies bekend is, kan een computer niets doen. Dat wat betreft het verschil tussen menselijke communicatie en computer-communicatie. De overeenkomst is ook illustratief. W i l je met een ander mens kunnen communiceren dan moet je eerst beschikken over een gemeenschappelijke taal. De taalregels, of syntax, moeten bij beiden bekend zijn en moeten ook toegepast worden. Vervolgens moet je dezelfde betekenis toekennen aan begrippen die je in de gemeenschappelijke taal hanteert (betekenis is semantiek). Als je dat niet doet praat je al snel langs elkaar heen. 4.9.7 Computercommunicatie Nu over naar computercommunicatie. Stel dat je wilt overbrengen dat een lijn 12 cm lang is. Dan moeten beide systemen het er eerst over eens zijn hoe je dat opschrijft. Bijvoorbeeld: "lijn lang 12 c m " , of: Lijn: L=12 (cm); of: lengte lijn = 12 cm, of: 'twaalf i.p.v. 12, enz. Daarvoor zijn vele verschillende keuzen mogelijk, gezien het feit dat geen twee programmeertalen dezelfde syntaxregels gebruiken, zelfs niet voor zo'n triviaal voorbeeldje. Als je weet hoe je iiberhaupt iets moet opschrijven moet je het er vervolgens over eens worden welke woorden je mag gebruiken en welke betekenis die woorden hebben (die wellicht context-afhankelijk is). 'Soppen' betekent bijvoorbeeld iets heel anders als je het over vuile keukenkastjes hebt, of als je aan het klaverjassen bent. Pas als de betekenis van de woorden over en weer bekend is, kun je gaan communiceren. Logisch dat je voor computercommunicatie heel preciese talen nodig hebt, zoals: Pascal, C , A d a , Lisp, of Express. Als je een ad hoc integratieprobleem moet oplossen is het natuurlijk niet perse nodig om Express te gaan gebruiken. Je kunt dan waarschijnlijk veel makkelijker een programmeertaal kiezen die op al je eilanden beschikbaar is. Maar als je aan wilt sluiten bij STEP, bijvoorbeeld om van de STEP-resources gebruik te maken, of om aan te sluiten bij een ander STEP-model, dan is Express een noodzaak. O o k als je probleem niet zo erg klein is, kan het al zinvol zijn om de w e g via N I A M en Express te volgen. Dat maakt namelijk dat je beter in staat bent o m je probleem te 'managen'. Je kunt makkelijker veranderingen aanbrengen. En niet in de laatste plaats -er komen binnenkort vertaalprograrnma's op de markt, waannee je automatisch Express naar C(++), of Pascal kunt omzetten. Dat is leuk, omdat je dan een model kunt hanteren wat je voor verschillende systemen naar verschillende programmeertalen kunt omzetten, waardoor de kans op inconsistenties (zeg maar fouten) bij het onderhouden van je software aanzienlijk wordt verkleind. O o k wordt het mogelijk Express om te zetten naar query talen voor databases, bijvoorbeeld S Q L . Verder zal hier niet op Express worden ingegaan, behalve dat Express niet moeilijk is voor iemand met programmerervaring. Behalve voor het maken van informatiemodellen is Express ook geschikt voor het maken van vertalers waarmee informatie tussen verschillende applicatieprogramma's en computersystemen kan worden uitgewisseld.


81

Mappen van entiteiten en schema's Speciaal voor het beschrijven van verschillen tussen twee schema's die dezelfde werkelijkheid beschrijven, kent Express de MAP-declaratie. M e t deze declaratie kun je entiteiten uit het ene schema afbeelden op entiteiten uit het andere schema. Stel dat STEP het heeft over 'point', 'line' en dergelijke en het applicatieprogramma waar je een brug naar toe wilt slaan spreekt van 'punt' en 'lijn'. dan kun je dat met zo'n M A P statement regelen. Behalve het veranderen van namen kun je met M A P natuurlijk nog veel meer verschillen beschrijven. Dat voert hier echter te ver. Overigens is het M A P mechanisme van Express nog lang niet uitgekristalliseerd. Onderzoek naar andere mapping mechanismen is gaande. Vertaler Aangenomen dat het idee 'product(type) model' min of meer duidelijk is en je begrijpt dat je zo'n producttype model in een voor de computer begrijpelijke vorm kunt brengen, dan rest de vraag: "En d a n ? " . O p die vraag zijn weer een groot aantal alternatieve antwoorden mogelijk. W a t verstandig is hangt sterk af van de aard van het probleem. In het meest eenvoudige geval zal op het verzendende systeem een pre-processor moeten gei'mplementeerd, die uit een lokale file (zoals DXF van A u t o C A D ) gegevens opdiept die in het producttype model kunnen worden ingevoerd. Daarna kan de uitvoer van het producttype model (de STEP-file) worden verstuurd en ingelezen in het ontvangende systeem. Daar moet m.b.v. het daar ook bekende producttype model een post-processor worden gei'mplementeerd die de STEP-data omzet naar een aldaar gebruikt 'neutraal' file formaat. Twee stukken programma, die aan beide zijde aansluiten op locale fileformaten. V o o r de terugweg zou je hetzelfde in 'omgekeerde volgorde' kunnen doen. Meestal zal eenrichtingsverkeer al een hoop problemen oplossen.

4.9.8

CONCLUSIE

O o k het nivo van de gegevensuitwisseling zelf is nog behoorlijk complex. Het voert te ver om uitgebreid in te gaan op alternatieve implementatiemogelijkheden. De beste stra tegie is o m het semantische nivo van de gegevensuitwisseling zo hoog mogelijk te maken. Als je tussen twee applicatieprogramma's begrippen als bijvoorbeeld badkamer, plafond, doucheruimte, en dergelijke uit kunt wisselen, neemt de hoeveelheid over te sturen gegevens drastisch af, en de betrouwbaarheid van de communicatie evenredig toe. O f het verstandig is om gegevensuitwisseling te realiseren via een neutrale file, een database, of wat dan ook, hangt af van het op te lossen probleem. Het onderzoek naar deze problematiek is momenteel nog in voile gang en valt daarmee buiten de scope van deze cursus. De hoofdzaak is dat je dezelfde producttype modellen kunt implementeren op verschillende systemen en dat je daarmee de mogelijkheid hebt om gegevens over concrete productmodellen uit te wisselen door middel van het uitwisselen van parameters en cardinaliteiten uit het producttype model.


82

4.10

SAMENVATTING

Dit hoofdstuk is bedoeld als eerste kennismaking met het begrip 'productmodelleren'. Het doel is inzicht te geven in de automatiseringsproblematiek waar je in de praktijk mee zult worden geconfronteerd, plus enige kennis van mogelijke oplossingen. M e n moet nu in staat zijn o m verhalen over dit onderwerp te lezen en (enigszins) te begrijpen. O o k kan door zelfstudie e n / o f aanvullende cursussen de kennis op dit gebied verder op peil gebracht worden. HEEFT DAT ZIN? De komende jaren zal de roep om geintegreerde benaderingen voortdurend sterker worden. Eilanden van automatisering, van onderzoek, van beleid en bestuur zullen allemaal worden gevraagd zich open te stellen om in grotere verbanden tot afstemming en samenwerking te komen. Oorzaak is de sterke opkomst van de computertechnologie. Computers zijn, beter dan mensen, in staat om zeer grote hoeveelheden informatie te verwerken en uit te wisselen. Tot nu toe stond de mens nog midden in de informatiestroom, maar dat gaat niet langer. Meer computergebruik leidt tot meer vertaalarbeid, nodig om uitvoer van systeem A te converteren naar invoer van systeem B, en omgekeerd. Hoe meer computer-hulpmiddelen, hoe meer vertaalproblemen. Nu de vraag naar integratie voldoende sterk is geworden. komen de noodzakelijke budgetten voor onderzoek en ontwikkeling vrij. Niet alleen op nationaal niveau (PBTS, EDI- en PDI-centre, IOP), maar ook op Europees (ESPRIT, Eureka) en intemationaal niveau (STEP/PDES) neemt de omvang van het integratie-technologische onderzoek voondurend toe. Dat zal leiden tot een revoiutie in de mogelijkheden van geintegreerde toepassing van computers in de industrie (waaronder de bouwnijverheid). Computers zullen kunnen wat mensen niet meer kunnen: namelijk overzicht bewaren over de beschikbare informatie. Design for Construction met alle subvarianten zal leiden tot grotere flexibiliteit en betere kwaliteit tegen lagere kosten; lagere stichtingskosten en lagere exploitatiekosten. De lijst met mogelijke voordelen is te lang om nog weer eens te herhalen.


83

5. Product Data Management

5.1

INLEIDING

Tegenwoordig kunnen gebruikers van allerlei systemen ( C A D , C A M , CAE,....) op eenvoudige wijze enorme hoeveelheden productgerelateerde informatie creeren. Deze informatie wordt vaak in diverse formaten, binnen diverse systemen opgeslagen en vaak ook nog eens op verschillende en (geologisch) verspreide computers. Tevens kan de informatie ook nog eens op diverse media typen (computerfiles, papier, ....) worden opgeslagen. Product Data Management, P D M , is een gereedschap dat engineers en anderen help zowel de data als het product ontwikkelingsproces te beheren. P D M systemen houdt de massa's data in het oog, welke nodig is bij het ontwerp, de fabricage of de bouw, en daarna het onderhoud en service van producten. In dit hoofdstuk zal deze belangrijke technologie worden toegelicht. In dit hoofdstuk wordt wederom veelvuldig gebruikt gemaakt van Engels begrippen, welke in de PDM-wereld gebruikelijk zijn en waarvoor slecht Nederlandse begrippen voor handen zijn. Product Data Management is een algemeen verlengstuk van technieken welke bekend zijn als engineering data management (EDM), document management, product information management (PIM), technical data management (TDM), technical information management (TIM), image management, en andere namen. P D M voorziet in een gemeenschappelijke uitdrukking, welke alle systemen, die gebruikt worden om product definitie informatie te beheren, omvat. P D M integreert en beheert processen, applicaties en informatie die producten definieren dwars door meerdere systemen en media. De winstgevendheid van producten is afhankelijk van ordelijke en efficiente ontwikkeling, fabricage en distributie. P D M systemen helpen deze doelen te bereiken. P D M beheert alle prouct-gerelateerde informatie, inclusief electronische documenten, digitale files en database records. Voorbeelden van deze producten zijn onder meer: • Gefabriceerde producten -auto, computer, koelkast, G S M , . . . • Projecten - g e b o u w , brug, snelweg,... • Plants -olieraffinaderij, offshore platform, pharmaceutische fabriek, • Faciliteiten -luchthaven, haven, spoornetwerk • Zaken als -distributienetwerken voor electriciteit, telecommunicatie, water, gas, kabelTV • en vele anderen Iedereen die omgaat (te maken heeft) met product data kan P D M gebruiken, inclusief directeuren, engineers, ontwerpers, marketing en sales managers, etc., etc. Hieruit blijkt tevens dat bedrijven die ontwerpen en produceren, ongeacht het segment waarin zij zaken doen, hun voordeel kunnen behalen met het gebruik van P D M . In de volgende paragrafen worden definities en omschrijvingen gegeven van de verschillende kenmerken en functies die in P D M systemen worden geboden. Dit is zo onafhankelijk mogelijk gedaan. Kenemreken en functies worden gpresenteerd in termen als "het ideale P D M - s y s t e e m " Geen van de commerciele, tegenwoordig op de markt beschikbare systemen bevatten alle besproken kenmerken. Hoewel veel leveranciers veel inspanning leveren voor de vooruitgang en verbetering van hun systemen. Naast de directe functionaliteit van een systeem spelen omgevingsfactoren een belangrijke rol bij het gebruik en de toegevoegde waarde van het systeem. Zaken zoals gedistibueerde netwerken, client-server architecturen, web based, de userinterface, database management zijn belangrijk bij het bepalen van de omvang en opmaak van een productief P D M systeem.


84

5.2

DE VOORDELEN VAN P D M

P D M systemen en methodieken zorgen voor ene structuur waarin alle typen van informatie welke grbuikt wordt om producten te definieren, te maken en te onderhouden, wordt opgeslagen, beheerd en gecontroleerd. P D M zal worden gebruikt om te werken met electronische documenten, digitale files en database records, zoals: • Product configuraties • Part definities en andere ontwerpdata • Specificaties • C A D drawings • Geometrische modellen • Images (gescande tekeningen, foto's) • Berekeningsmodellen en resultaten • Manufacturing process plans en routings • N C programma's • Software componenten van producten • Electronisch opgeslagen documenten, aantekeningen, correspondentie • Audio en live video opnames • Hardcopy (papier, microfiche) documenten • Projectplannen • etc Kortom: alle informatie welke gedurende het 'leven' van een product nodig is, kan door een PDM-systeem worden beheerd, waarbij de juiste (correcte) data beschikbaar is voor alle mensen en systemen die deze data nodig hebben. P D M beperkt zich niet alleen tot het beheer van de ontwerpcyclus maar kan, afhankelijk van de gebruikersbehoeften, ook het conceptueel ontwerp, het detailontwerp, prototyping en testing, fabricage of bouw, exploitatie en onderhoud beheren. P D M systemen beheren product informatie, statussen, vrijgaveprocessen, autorisaties en andere activiteiten met betrekking tot product data. Door te voorzien in databeheer en beveiliging, verzekeren P D M systemen dat gebruikers altijd de meest recente, goedgekeurde informatie krijgen en delen. De implementatie van P D M technologie hoeft niet een zaak te zijn van alles of niets. P D M zal aanzienlijke productiviteitsverhoging binnen groepen (afdelingen) opleveren. Echter een veel groter impact wordt bereikt wanneer P D M bedrijfsbreed wordt ingezet. Het concept van P D M kan binnen elke omgeving worden gebruikt waar product informatie en processen van het beheer kunnen profiteren, dus niet alleen in de 'technische' wereld, maar ook bijv. binnen de uitgeverij, software-ontwikkeling, financiele instellingen, etc. P D M biedt voordelen tussen disciplines en in elk gebied van product ontwerp en ontwikkeling. Bijna iedereen binnen een organisatie kan door het gebruik van deze technologie voordelen behalen. Typische gebruikers van P D M systemen zijn ontwerpers, engineers, projectmanagers, administrateurs en inkopers. Overgeleverd aan de 'willekeur' van projectmanagers, kunnen mensen die gewoonlijk in de vroege projectfasen 'buiten schot' blijven, meekijken en meewerken aan het ontwerp en de ontwikkeling van het product vanwege het vermogen van P D M om toegang tot productinformatie te verdelen en te controleren. Het linken van productdata door een database is een belangrijke factor om de integriteit te verzekeren. Het weten en beheren van wie data gebruikt, en op welke manier, zorgt voor de fundering die vereist is om de integriteit van informatie te waarborgen. Inconsistentie van data kan worden voorkomen en relaties tussen data kan in stand worden gehouden.


85

P D M systemen maken het uitvoeren van 'concurrent engineering' mogelijk doordat zij toegepast kunnen worden door een grote groep gebruikers en disciplines en doordat zij de stroom van informatie kunnen beheersen. Concurrent engineering gaat veel verder dan hogere baten bij het ontwerp, maar levert tevens kostenbesparingen in de fabricage op, een betere time-to-market en leidt tot een verhoogde kwaliteit van het product, naast de voordelen van een verkorting van de ontwerptijd. Productwijzigingen zijn onvermijdbaar, maar zij kunnen verschrikkelijk duur en vernietigend werken wanneer zij laat in de product life cycle bijv. tijdens de productie of de fabricage, of zelfs later optreden. Wanneer productieteams aangemoedigd worden om binnen een P D M omgeving data en documenten te delen, kunnen wijzigingen in het product in een eerder stadium plaats vinden. Dit is de weg naar betere producten, lagere kosten, tijdsbesparingen, minder brokstukken en minder verkwistend dubbelwerk.


86

5.3

P D M FUNCTIES EN KENMERKEN

Teneinde een bepaalde product ontwikkeling te kunnen ondersteunen zal een P D M systeem een basisset met functies moeten bezitten. Een functionele kijk op een P D M systeem wordt hieronder weergegeven.

Application User

PDM User

P D M systemen bestaan uit: • Een elektronische kluis (vault) of data depot • Een verzameling 'user'-functies • Een verzameling 'utility'-functies Data van andere computerapplicaties wordt beheerd middels de door het P D M systeem veronderstelde rollen van file 'access' en 'saving'. Dit wordt bereikt door: • P D M commando's binnen andere applicaties, die data creeren zoals C A D , tekstverwerkers, spreadsheets, desktop publishing of speciale software ) in te bedden • Commando's van die applicaties in te bedden binnen het P D M systeem. Zogeheten 'legacy'documenten, zoals papieren tekeningen, of andere hardcopies kunnen worden ge'captured' door ze te scannen en ze in de elektronische vault op te slaan als 'images'. Sommige gebruikers geven er de voorkeur aan om images van tekstdocumenten door middel van O C R (Optical Character Recognition) te converteren (vertalen) naar door de computer leesbare tekst. Het is mogelijk om sommige raster (gescande) images van tekeningen softwarematig te converteren naar vectordata, terwijl sommige gebruikers er de voorkeur aan geven om vectordata te 'capturen' door middel van digitaliseertechnieken.


87

Een elektronische kluis (Vault) wordt gebruikt als een soort depot om diverse soorten van productinformatie te beheren. De vault is een data opslagplaats die zelf sommige data bevat en andere, extern gegenereerde data beheert door de toegang hiertoe te regelen. Twee soorten data worden opgeslagen: • Product data die binnen verschillende applicaties wordt gegenereerd, zoals specificaties, C A D modellen, C A E data, onderhoudsrapporten, en gebruikshandleidingen • Meta-data, oftewel de data over de door P D M beheerde informatie. Meta-data wordt opgeslagen in een P D M database en ondersteunt de door een P D M systeem uitgevoerde functies. De functionaliteit van P D M systemen valt grofweg uiteen in categorieen; 'user' en 'utility' functies. 'User'functies zorgen voor de user's interface met de mogelijkheden van het P D M systeem, inclusief data-opslag, terugvindbaarheid en beheer. Deze functies worden in vijf categorieen verdeeld: • Data Vault en Document Management • Workflow en Process Management • Product Structure Management • Classification • Program Management Utility functies ondersteunen het vergemakkelijken van het gebruik van het systeem en ondersteunen de hierboven genoemde 'user' uncties. Utility functies interfacen (praten) met de operating omgeving en isoleren de functies van de gebruiker. Maatwerk maakt het mogelijk dat systemen gaan werken in overeenstemming met de omgeving van de gebruiker. Utility functies zijn onder meer: • Communication en Notification • Data Transport • Data Translation • Image Services • System Administration


88

5.3.1 Data Vault en Document Management Een belangrijk punt voor veel bedrijven is o m er zeker van te zijn dat product data up-to-date is, juist, en beschermd tegen toevallige of moedwillige schade. Data management en Document Management zorgen voor veilige opslag en terugvindbaarheid van product-definitie-informatie. Check-in en check-out functies werken met in een elektronische vault opgeslagen data om te zorgen voor veilige opslag en toegangsbeheer. Vrijgave niveau's voor ontwerpdata worden gedefinieerd en gebruikers worden toegangs-autorisaties toegekend. De vault bevat ofwel de data zelf, 6f informatie welke verwijst naar de werkelijke lokatie van de data. Er wordt geen toegang verleend tot door P D M beheerde data zonder de controle procedures van het P D M systeem te doorlopen - de lokatie van data wordt wezenlijk verborgen voor gebruikers, applicaties en het operating system. Het vrijgavebeheerproces waarborgt dat data alleen statusverandering ondergaat nadat een van te voren gedefinieerd goedkeuringsproces is doorlopen. Diverse goedkeuringsscenario's kunnen worden toegepast. Toegang van gebruikers tot vrijgegeven informatie is gebaseerd op project, password en andere user-defined controles. Meta-data slaat informatie op over product data zodat wijzigingen, niveau's van vrijgave, goedkeuringsautorisaties en andere controle over data kan worden getraceerd en geverifieerd. De meta-data wordt ook gebruikt om relaties tussen product data te leggen zodat informatie volgens algemeen gebruik en tussen producten gegroepeerd en gerelateerd kan worden. Product definitie data kan zowel met product configuraties als met onderdelen worden geassocieerd.

r

ILL.

[

Hli^B~iHHV"flHH

PDJ^v^em_ _[ Product Data Includes Control and Administrative Information Data welke o p andere lokaties dan de vault wordt opgeslagen (papieren tekeningen, documenten opgeslagen in 'remote' computers (op afstand dus) kunnen door middel van referenties worden beheerd. Natuurlijk biedt dit niet hetzelfde nivea van bescherming als bij data in de vault. Echter, de beveiliging is minstens zo goed als dat bij handmatige systemen aangetroffen wordt met mogelijkheden tot verificatie. De elektronische vault bevat ofwel de product informatie zelf 6f informatie welke het de gebruikers toestaat om toegang te verkrijgen tot de data. Gebruikers moeten het P D M systeem gebruiken o m beheerde data te verkrijgen. Dit lijkt een sta-in-de-weg om te kunnen werken, maar dit is niet het geval, want het betekent dat gebruikers niet hoeven te weten waar de data feitelijk staat en het waarborgt dat zij de laatste versie van de data ontvangen. Dit werkt net als


89

bij bijvoorbeeld bibliotheeksystemen met de catalogus in een kaartenbak (de meta-data) welke gebruikers naar de gewenste boeken (de product data) leidt. Meta-data en andere attributen helpen de gebruikers om relevante data te vinden.

5.3.2 Workflow en Process Management Een systeem kan reageren op ad hoc eisen/vragen van de gebruikers door alleen Data Vault en Document Management te gebruiken. M e t Workflow en Process Management kan een P D M systeem bovendien pro-actief reageren. Er treedt een wisselwerking op van het systeem met mensen, die volgens gedefinieerde bedrijfsprocessen en met data en documenten werken, teneinde de bedrijfsdoelen te realiseren. Repetitieve processen kunnen in het P D M systeem worden geprogrammeerd en een model van de organisatie kan in kaart gebracht worden. Workflow en Process management zorgen o m te rijden op een weg met informatie binnen een bedrijf. Purchasing

Customer Service

Workflow Management Affect* Many Pcupk

Workflow en Process management zijn in staat veranderingen te definieren en beheren met betrekking tot product-configuraties, definities van onderdelen, andere product data, relaties tussen data en versies van data en variaties. Workflow en Process management definieert en beheert het proces van toetsing en goedkeuring van wijzigingen aan product data. De workflow en processen worden gedefinieerd als een serie gebeurtenissen die moeten platsvinden voordat het toegestaan dat gewijzigde product data wordt vrijgegeven. Personen die geautoriseerd zijn om wijzigingen goed te keuren met betrekking tot bepaalde ontwerpinfomatie, worden binnen het P D M systeem bekend gemaakt. Het P D M systeem volgt het goedkeuringsproces. Wanneer wijzigingen ter goedkeuring worden aangeboden, kan een specifieke workflow of proces automatisch worden 'getriggerd'. De goedkeurders van de specifieke informatie worden automatisch door het P D M systeem gewaarschuwd dat de aangeboden wijzigingen op hun goedkeuring wachten.


90

Document Status Planned

W.I.P.

Finished

New Document

1I

i

1

Check

Approve

Released

Author Approver A

I

Design Manager

I

Submit for checking

Not Cornet

Approver

Issue

B

Approver C Not Approved \ p

Document Release and Approval Process Wanneer de wijziging is behandeld, wordt de goed- of afkeuring elektronisch aangegeven. Nadat alle stappen in het goedkeuringsproces succesvol doorlopen zijn, wordt de goedgekeurde data op het volgende versie-niveau vrijgegeven en opgeslagen in de vault. De product data heeft het gedefinieerde workflow proces succesvol doorlopen. Andere gebruikers wordt meegedeeld dat de versie van de data is verhoogd. Workflows kunnen automatisch, hetzij serieel hetzij parallel, elektronische mappen, data of werkpakketten naar toetsers dan wel beslissers sturen. Workflow kan processen monitoren, waarborgen dat het ene proces eindigt voordat het andere begint, en kan management rapporten verzorgen. Het P D M systeem houdt elke stap in het proces bij. Gebruikers en managers kunnen de complete (wijzigings-) geschiedenis op elk moment volgen. Het tegengaan van ongewilde wijzigingen wordt makkelijker gemaakt.

5.3.3 Product Structure Management Product Structure Management vergemakkelijkt het creeeren en behene van product configuraties en Bills of Material ( B O M ) . Terwijl de configuratie verandert houdt het P D M systeem versies, effecten en ontwerpvarianten bij. Typische productstructuren bevatten, behalve standaard B O M data, ook informatie betreffende attribuut, 'instance' en lokatie. Deze data vermeerderen de waarde van de structuur voor activiteiten anders dan de fabricageplanning. Standaard B O M ' s kunnen automatisch van de productstructuur worden afgeleid. PDM-systemen maken het gebruikers en applicaties mogelijk o m product definition data, zoals tekeningen, documenten en procesplattegronden, aan onderdelen en productstructuren te linken of te associeren. Product Structure Management kan binnen veel industrieen gebruikt worden. Het volgen van de productstructuren van alle binnen deze industrieen denkbare producten is mogelijk en vergemakkelijkt het ontwerp, bouwen, exploitatie en onderhoud. Product Structure Management houdt fysieke componenten en hun onderlinge relaties bij, danwel virtuele objecten zoals bijvoorbeeld een koelsysteem of een vluchtroute in geval van nood.


91

Verschillende disciplines vragen een unieke view (blik) op product informatie. P D M systemen kunnen deze 'views' bieden met betrekking tot structural relaties, fabricageprocessen, documentatie, financiele zaken, onderhoud en herstel, en alle andere data welke de product definition data omvat.

Data voor proces en fabricage palnning is beschikbaar binnen de P D M omgeving en kan naar M R P systemen worden overgebracht. Het P D M systeem verzorgt het beheer en spoor van deze data, net als elke andere data. M R P systemen onderhouden en beheren vitale informatie over de productie van het product. Deze informatie kan in een P D M systeem worden gebracht, waarbij voor elevante data gezorgd wordt binnen de 'product development cycle'.


92

5.3.4 Classification Klassificatie van onderdelen maakt het mogelijk dat gelijke of standaard-onderdelen, en andere ontwerp informatie, middels algemene attributen kan worden gegroepeerd en voor gebruik binnen producten kan worden teruggevonden. Dit leidt tot grotere standaardisatie in producten, verminderd her-ontwerpen, besparingen in aankoop en fabricage, en kleinere voorraden. Hergebruik van eerder ontworpen onderdelen bespaart tijd en geld. P D M classification bieden efficienterere mechanismes om standaard en gelijke onderdelen te vinden dan catalogussen en andere handmatige systemen. Wanneer engineers en ontwerpers in staat zijn om standaard en gelijke onderdelen te vinden zijn ze genegen deze eerder te gebruiken dan ze 'vanaf nul' opnieuw te ontwerpen. Het wiel zal niet zo vaak weer worden uitgevonden.

Fasteners Screws i Round Head Slotted Screw — f H

" J " Rat Head Slotted Screw

T

Hex Head Slotted Screw

Bolts, Nuts, and Washers Bolts ©Nuts @ Washers Classification Hierarchy of Standard Parts

Onderdelen kunnen worden gegroepeerd en teruggevinden op verschillende attributen (kenmerken), bijvoorbeeld onderdeel functie code, vormklassificatie, materiaal, vrijgavedatum, revisie, ontwerper en andere. Deze enj andere attributen zoals project, eigenaar en datum van ontstaan kunnen worden geassocieerd met andere, aan de onderdelen gelinkte, product data. Onderdelen en ontwerpen kunnen worden gevonden welke voldoen aan specifieke attributen, bereiken van attributen en logische combinaties van attributen. Dit maakt het voor de gebruikers mogelijk om product data, die identiek zijn aan of lijken dp een gewenst ontwerp gemakkelijk te vinden. Classificatie en terugvindbaarheid van onderdelen (en andere typen objecten) kan worden vergemakkelijkt door de ontwikkeling en het beheer van classificatiestructuren. V o o r onderdelen kunnen deze structuren onderdeel-familie-hierarchieen zijn, zie ook bovenstaande afbeelding. Door deze onderdeel familie hierarchieen te ontwikkelen en te beheren (met karakteristieken welke elk van deze familieklassen definieren) en organisatie-onderdelen te associeren met de juiste families, kunnen gebruikers op een snelle en gemakkelijke manier de juiste onderdelen vinden door de familie-hierarchieen te doorzoeken op de gewenste karakteristieken. O m op een goede manier gebruik te maken van de mogelijkheden van het beheer van families van onderdelen, moet een onderneming ook een onderdelen-familie-hierarchie definieren die het best past bij de eigen werkzaamheden. Hiervoor bestaan enkele standaarden (bijvoorbeeld de Duitse DIN-standaard), terwijl ook enkele leveranciers mogelijkheden bieden om klassificatie structuren toe te passen. Er kan een grote, positieve impact optreden door deze mogelijkheden toe te passen. Er zijn diverse standaard-bibliotheken voor onderdelen beschikbaar welke via vergelijkbare mechanismen kunnen worden benaderd.


93

5.3.5 Program Management Program Management zorgt voor zogeheten work breakdown structures (WBS) en maakt het mogelijk om activiteiten te plannen en projecten te monitoren. Activiteiten en beheerde data worden 'gelinked' wat zorgt voor een toegevoegd niveau van planning en monitoring. Deze mogelijkheden ontstaan veelal door links met andere project management systemen. Een belangrijk voordeel komt voort uit de mogelijkheid om om de WSB-taken te relateren aan de kennis van het P D M systeem met betrekking tot vrijgaveprocedures en product configuraties. Taken welke nodig zijn om het productprogramma te voltooien worden binnen de W B S geordend zodat de activiteiten en de projectplanning kunnen worden gemonitord. Terwijl het project voortschrijdt, worden uitgevoerde activiteiten tegenover het plan vergeleken. Voltooiing van de bij elke taak benodigde data wordt middels het vrijgaveproces gerapporteerd.

5.3.6 Communication en Notification On-line, geautomatiseerde notification (kennisgeving) over kritischegebeurtenissen betekent dat alle betrokken medewerkers worden geihformeerd over de huidige status van het project.. Ontwerpers en anderen weten gelijk wanneer product informatie gereed is om te worden verwerkt voor de volgende taak en welke informatie het meest up-to-date is. E-mail wordt gebruikt om mensen on-line te berichten over belangrijke gebeurtenissen of noodzakelijke, te ondernemen acties. Vertragingen en miscommunicatie worden tot het minimum teruggebracht. Dit mechanisme kan ook gebruikt worden om activiteiten te delegeren wanneer een gebruiker niet in staat is om een hem opgedragen taak uit te voeren. Een software mechanisme, 'trigger' geheten wordt gebruikt om berichten en andere acties automatisch te produceren. Bijna elke gebeurtenis in het product ontwikkelingsproces kan tot gevolg hebben dat een boodschap verzonden moet worden of het 'starten' van een nieuwe gebeurtenis (zoals het vertalen van data naar een andere applicatie). Triggers worden toegepast om data vault en document management, en workflow en process management te stroomlijnen

5.3.7 Data Transport Alle data wordt opgeslagen en toegankelijk gemaakt onder beheer van het P D M systeem, dus een gebruiker hoeft niet te weten waar data is opgeslagen in het computer netwerk - het systeem houdt de lokaties van de data bij en verleent de gebruiker toegang op basis van slechts de naam van de dataset. Namen van datasets kennen geen beperking door file-naming conventies van lokale computers, dus er kan meer betekenis aan toegekend worden. Feitelijk hoeft de gebruiker niets te weten hoe hij commando's met betrekking tot files en directories om moet gaan. Het verplaatsen van data van de ene naar de andere lokatie of van de ene naar de andere applicatie wordt door het P D M systeem uitgevoerd. Gebruikers hoeven zich derhalve niet druk te maken over het operating system en netwerkcommando's.

5.3.8 Data Translation De system administrateur kan vooraf data-vertalers definieren welke gebruikt gaan worden om data te converteren zowel onderling tussen applicaties alsmede naar formats voor verschillende displayen uitvoerdoeleinden. Dit dwingt tot het gebruik van standaard data vormen. Hoewel vertalers geen integraal onderdeel van een P D M systeem hoeven te zijn, kunnen zij worden toegepast omdat het syteem het dataformat van elke beheerde file kent en welke omzetting (vertaling) toegepast kan worden. Triggers kunnen ervoor zorgen dat data, op vereiste tijdstippen, automatisch van de ene naar de andere applicatie wordt omgezet (vertaald). Aldus wordt de juiste data in elke situatie gebruikt.

Dictaat Toegepaste Informatca

94

5.3.9 Image Services Raster, vector en vieo images worden door het P D M op dezelfde wijze als elke andere data verwerkt. On-line toegang wordt verzorgd naar een brede reeks van vroeger moeilijk te distribueren productinformatie, terwijl deze informatie op een gestructureerde manier aan de gebruikers wordt aangeboden. Door het viewen van raster en vector images kunnen gebruikers (managers, etc.) tekeneingen en andere ontwerpdata op PC's, terminals en dergelijke bekijken zodat hiermee een breed pubiiek bereikt wordt. Toetsers en kijkers kunnen commentaar en notifies aan raster images toevoegen door middel van zogeheten 'mark-up' en 'redlining' technieken. Image Services versnellen processen als Engineering Cange Requests (ECR) en Engineering ChangeOrders (ECO) door de uitwisseling van informatie en commentaar tusen gebruikers onderling mogelijk te maken.

5.3.10 System Administration De aministrator stelt de operationele parameters op van het P D M systeem en monitort de performance. Enkele van de administratieve functies zijn: • Toegangs- en wijzigings beheer • Autorisaties • Vrijgaveprocedures • Data backup en beveiliging • Archivering van data De meeste systemen kunnen op maat gemaakt worden om te voldoen aan bedrijfsstandaarden ne de efficiency van handelingen voor individuele gebruikers te verbeteren (optimaliseren). In toevoeging op de aanpassingen op de gewone user-interface, kunnen de operationele features (karakteristieken) op maat worden gemaakt. Bijvoorbeeld, in het ene geval kan het vrijgaveproces gedefinieerd worden voor opeenvolgende goedkeuring door verscheillende personen, in het andere geval kan goedkeuring plaatsvinden door een meerderheid van stemmen van verschillend epersonen. Systemen kunnen op vele manieren worden aangepast, bijvoorbeeld: • De layout van de user interface • Systeem boodchappen en terminologie • Het integreren van zogeheten 'third party' applicaties • Het toevoegen van nieuwe functionaliteit. veel P D M systemen verzorgen, zo van de plank, standaard interfaces met diverse applicaties zoals A u t o C A D , Pro/Engineer, Catia, Microsoft office, ook kennen zij vaak toegevoegde 'toolkits', GUI builders (GUI = Graphical User Interface) en toolkits voor applicatie interfaces.


95

5.4

P D M OMGEVINGEN

In veel organisaties staat product data verspreid over computersystemen en applicaties. O m de meeste waarde te halen urt een P D M systeem moet men met informatie dwars door en tussen deze systemen kunnen omgaan. Veel typen computers (mainframes, mini-computers, workstations en personal computers) worden binnen de product life cycle o p specifieke wijze gebruikt. Dit omvat systemen welke gebruikt worden door ontwerpers, fabricage planning, inkoop, exploitatie, administratie Deze machines kunnen wel of niet verbonden worden in een of meerdere wide- ( W A N ) of local area (LAN) netwerken. Een volledig ontwikkeld P D M systeem zal dwars door en tussen deze systemen en netwerken functioneren. Hoewel soms software'bruggen' vereist kunnen zijn om om informatie te verplaatsen tussen 'incompatible' systemen.

PDM System in a Network Environment P D M systemen zijn ontworpen in overeenstemming met een set van industriele standaarden. Hiertoe vallen onder meer IGES, T C P / I P , S Q L , Motif, X-Windows en andere nationale en internationale standaarden (STEP en CALS initiatieven). In het geval van CALS en STEP, legt men zich toe op de volledige product life cycle, zodat een standaard mechanisme ontstaat om naast geometrie ook zaken als het delen van versie, effectiviteit en andere beheerinformatie. Zoals reeds eerder genoemd, kunnen vele soorten applicaties voordeel hebben van P D M . W e noemen engineering ( C A D / C A M en Analysis), fabricage (NC en procesontwerp), inkoop (inventarisbeheer en kostprijs) en tekstverwerking en spreadsheet;. Een P D m systeem wordt bedrijfsbreed gei'mplementeerd, meerdere applicaties kunnen worden gei'ntegreerd o m extra gebruikers toegang te verlenen tot product informatie. P D M systemen hebben zich ontwikkeld o m proces definitie en beheer te ondersteunen en o m een begin-tot-eind proces te sturen en te beheren. Sommige P D M systemen staan gebruikers toe o m stappen in de product life cycle te definieren, de gereedschappen welke bij elke stap gebruikt worden, en de regels die gelden bij de verplaatsing van data tussen de stappen en gereedschappen. P D M systemen worden een kader voor de gehele onderneming niet alleen voor onderdelen van het bedrijf zoals E - C A D . Eerst zullen P D M systemen interfacen met discipline-specifieke kaders en deze opnemen in het grotere beeld van de totale product life cycle.


96

Net als bij andere software speelt de userinterface van een P D M systeem een sleutelrol bij de mate van productiviteit ervan. O m d a t P D M systemen door verschillende mensen gebruikt worden met weer elk hun eigen computervaardigheden, wordt het gebruiksgemak een zeer belangrijke factor. De meeste interfaces worden of zijn 'upgraded' van ouderwetse schermtabellen met input vanuit commando-lines naar moderne grafische interfaces met menu's, icons, dialog boxen, drag & drop, en andere gemakkelijk aan te leren methoden voor interactie. Belangrijk hierbij is dat de interface gemakkelijk te leren en 'ophaalbaar' is(speciaal voor gebruikers die niet vaak gebruik maken van het systeem), maar ook dat een en ander aanpasbaar is 'maatwerk' om verschillende disciplines of groepen van gebruikers (ook de ervaren 'super-users') zo efficient mogelijk te ondersteunen. P D M systemen gebruiken een database management systeem o m meta-data, product configuratie, proces, en administratieve informatie in stand te houden. De meeste P D M systemen gebruiken R D B M S (relational database management systems). P D M gebruikers worden door het P D M systeem afgeschermd van de DBMS en zijn querytaal., met uitzondering van de systeem implementatoren die moeten weten hoe en met de onderliggende D B M S technologie te werken. Tegenwoordig raakt de technologie van object-georienteerde database systemen meer en meer geaccepteerd en men ziet dan ook dat het merendeel van de P D M systemen deze technologie ondersteunt. Veel organisaties zijn geografisch verspreid (gebouwen, steden, landen, continenten) Netwerk interfaces zorgen ervoor dat al deze verspreide gebruikers toegang tot data vanuit gemeenschappelijke dataopslag kunnen krijgen en zodat communicatie over wijzingen in het product net zo snel en gemakkelijk gaat alsof men allemaal op dezelfde lokatie zou werken. Een server-client architectuur wordt binnen een netwerk gebruikt om toegang voor meerdere gebruikers tot data te verkrijgen. De server zorgt voor een beheerde opslagomgeving waartoe alle P D M gebruikers toegang hebben. O o k gaat het internet en de onderliggende internettechnologie (ik zou haast zeggen) een steeds grotere rol spelen bij de bestaande P D M systemen.

5.5

SAMENVATTING

In de vorige paragrafen is getracht een overzicht te geven wat P D M is en welke voordelen P D M een organisatie bij de ontwikkeling van producte kan bieden. Er is hierbij niet op detail ingegaan op de aanwezige leveranciers en de sterke en zwakke punten van hun producten. Hiervoor wordt verwezen naar de diverse op PDM-gebied werkzame adviseurs, welke vanuit hun ervaring met P D M bedrijven kunnen helpen bij het maken van de juiste keuze bij de selectie van een P D M systeem. P D M systemen zijn een belangrijk gereedschap voor bedrijven die een of ander product maken. P D M kan aanzienlijke en positieve impact hebben op time-to-market en de kwaliteit van het product middels verbeterde ontwikkleingsmethoden die sneller zijn en waarbij minder fouten gemaakt worden.


97

5.6

VERKLARENDE WOORDENLUST

(PDM)

O o k bij de verklarende PDM-woordenlijst is veelvuldig gebruik gemaakt van de Engelse benamingen voor sommige termen. Enerzijds daar dit in de ' P D M - w e r e l d ' standaard gebruikte termen zijn (eigen vakjargon), anderzijds omdat door Nederlandse woorden te gebruiken voor deze termen, de termen vaak niet juist weer te geven zijn (worden). Application Interface

Een interface van een externe applicatie welke toegang tot het functionele vermogen en database van het P D M systeem verzorgt. De interface wordt meestal gebouwd vanuit een bibliotheek met aanroep-routines, welke binnen andere applicaties of programma's zijn ingebed, teneinde P D M functies aan te roepen en toegang te geven tot of een update te verzorgen van de PDM database.

Approval

Het proces waarbij een reviewer (recensent) of goedkeurder hun goedkeuring geven aan een document, beheerde data, een set van documenten, het creeeren van nieuwe documenten of beheerde data, of aan een voorgestelde wijziging.

Approval Notification

Boodschappen die naar personen worden gestuurd om hen op de hoogte te stellen dat een onderdeel of set is goedgekeurd.

Archive

Historische of inactieve P D M data en door PDM beheerde files welke van het systeem verwijderd zijn en op een ander medium (tape, optical disk, etc.) voor toekomstig gebruik zijn opgeslagen. Referenues naar de gearchiveerde data en files worden binnen het actieve P D M systeem in stand gehouden.

Authorization

Het niveau van functionaliteit en toegang tot middels P D M beheerde informatie welke een specifieke gebruiker wordt toegestaan. Voorbeelden van toegangsautorisatie zijn lezen, schrijven, update, kopieren, en kijken. Voorbeelden van functionele autorisatie zijn onder meer de mogelijkheid om gebruikers toe te voegen, items te bekijken of vrij te geven, of het starten van een applicatie.

Bill of material (BOM)

Een geordende lijst van de onderdelen, (sub-) assemblies (samenstellingen) en ruwe materialen, welke een product definieren. Wanneer op normale manier gecreeerd en onderhouden binnen de Project Managemnet Structure definieert de B O M type, aantal, hoeveelheid en relaties van onderdelen en samenstellingen (assemblies).

Bundled PDM systems

PDM systemen welke alleen als een integraal onderdeel van een andere software applicatie beschikbaar zijn. Voorbeeld: sommige PDM systemen zijn alleen optioneel bij een CAD/Cam systeem beschikbaar.

Business Rules

Het beleid en de procedures van een ondememing. Binnen P D M systemen worden de 'business rules' gebruikt om de relaties tussen entiteieten te definieren. Zij specificeren de door de 'business opgelegde voorwaarden voor de relaties tussen data.'Voorbeelden: Vrijgegeven data kan niet worden gewijzigd; alleen engineering managers mogen mechanical ontwerpen goedkeuren; alleen standaard onderdelen welke middels programma'szijn goedgekeurd mogen binnen producten gebruikt worden.

CALS

Continuous Acquisition and Life Cycle Support is een DOD-protocol voor digitale data transfer. Bedoeld om standaard mechanismen te verzorgen voor het overbrengen van digitale data en om concurrent engineering mogelijk te maken voor DOD ondersteunde ontwikkelingen en koppelingen. (DOD = Department of Defense).


98

Het CALS initiatief steunt IGES en STEP als formaten voor digitale data. CALS omvat standaarden voor electronische data uitwisseling, electronische technische documentatie en richtlijnen voor procesverbetering. Vroeger was CALS bekend onder de naam Computer Aided Logistics System. Change

Een wijziging op een component, een configuratie, of een document van de huidige gedefinieerd en goedgekeurde status. Wijzigingen leiden tot upates van versie of revisie van de betrokken items.

Change Control

Het proces en de procedures die bijhouden hoe omgegaan wordt met wijzigingen, voorstel, bekijken en goedkeuren en daarna het uitvoeren binnen een product en de hiermee verbonden documentatie. Change Control is onderdeel van configuration management en hanteert review- en vrijgaveprocedures om overeenkomst af te dwingen met het bedrijfsbeleid ten aanzien van wijzigingen.

Check-In

Het proces waarbij nieuwe of gewijzigde productinformatie onder PDM beheer wordt gesteld of 'teruggegeven'. Wanneer een nieuwe versie wordt aangemaakt, initieert dit proces veelal een review- en goedkeurings proces, onder beheer van het PDM systeem.

Check-Out

Het proces waarbij, onder door P D M beheerde procedures, toegang wordt verleend tot door P D M beheerde product data of informatie. Deze toegang kan nodig zijn voor het bekijken van, refereren naar en gebruiken binnen een andere ontwerp of fabricage taak, of voor het uitvoeren van een wijziging in het ontwerp. Het P D M systeem voorkomt het gelijktijdig wijzigen door meerdere personen teneinde de integriteit van de product data te waarborgen.

Classification

Het toekennen van attributen en andere beschrijvende meta-data aan beheerde objecten en informatie, die binnen een P D M systeem beheerd wordt. De meta-data voor klassificatie kan definities van klassificatie tabellen bevatten of hierarchies welke relaties tussen diverse typen (klassen) van objecten) definieren. Deze meta-data wordt gebruikt om data met gelijke karakteristieken te kunnen vinden. Klassificatie wordt ook gebruikt om standaard ondrdelen en bibliotheken te maken en te onderhouden. Zie ook Part Classification en Group Technology.

Concurrent Engineering (CE)

Een management/uitvoerings aanpak welke product ontwerp, productie, exploitatie en onderhoud binnen ontwerpomgevingen verbetert waarbij alle betrokken disciplines samenwerken en data delen gedurende alle fasen van de product-life-cycle.

Configuration Management (CM)

Het proces om een productstructuur en de gerelateerde documentatie te definieren en te beheren. C M omvat het onderhouden van revisie beheer en informatie over de historie over alle wijzigingen op een document of product.

Data Translation

Het vertalen van P D M data van het ene format naar het andere door middel van converters (vertalers) zoals IGES of speciale vertalers die door de leveranciers worden geleverd.

Data Transport

De actie om door P D M beheerde informatie te verplaatsen binnen verspreide omgevingen. Informatie kan zowel verplaatst als gekopieerd worden. In tegenstelling tot bij data translation wordt bij data transport een consistent data format gehanteerd.

Data Vault and Document Management

Het proces om ontwerpdata te beheren. Componenten zijn bijvoorbeeeld check-in/check-out, bijhouden van vrijgave niveau's, toegangsbeveiliging en goedkeurings autorisaties


99

Design Variant

Wordt in de productstructuur gebruikt om een reeks van geordende alternatieven in het ontwerp, welke een ander product opleveren, aan te geven (4-cylinder auto bijvoorbeeld versus een 6-cylinder) Ontwerpvarianten representeren reeksen van variaties welke zich ontwikkelen naar versies die consistent met het overige product zijn.

Effectivity

Een indicator in een productstructuur die de bijzonderheden aangeeft van de door een component onderdeel gebruikte versies. Deze indicatoren geven in het algemeen bijzonderheden aan van reeksen van hetzij datums, serienummers, of gemaakte aantallen. Effectivity indicatoren worden beschouwd als 'voorwaarden' voor 'parent-child' relaties in een standaard productstructuur.

Engineering Change Notices (ECN) &Engineering Change Orders (ECO)

Formele documenten die geselecteerde personen kennis geven van voorgestelde, nog niet gedane (pending) of uitgevoerde wijzigingen. Binnen een PDM omgeving worden ECN's middels e-mail verstuurd.

Enterprise

Een deel van een onderneming die verbonden wordt middels een gemeenschappelijke belang in een product of een groep producten. Een enterprise kan ook een netwerk van annemers of leveranciers zijn die betrokken zijn bij het maken of ondersteunen van het gemeenschappelijk product. PDM systemen worden vaak door een enterprise heen gebruikt.

Framework

Een framework is een uitbreidbare serie concepten, methoden,, technologien en cultuur wijzigingen welke nodig zijn voor een compleet ontwerp- of fabricageproces van een product. Framework producten komen het meest voor op het gebied van Elctrical en Electronic ontwerp. Frameworks zorgen voor een mechanisme dat gebruikers middels een juiste volgorde van stappen, applicaties en data conversies via een gemeenschappelijke interface door het te volgen proces leidt.

Group Technology (GT)

Zie Part Classification

Image Management

Het beheren en onderhouden van raster images (door image scanning gegenereerd en door raster conversies van in andere formaten gemaakte electronische data), vector data (vanuit CAD en Illustration systemen) en multi-media data (audio en video images).

Independent P D M System

PDM systemen die als onafhankelijke producten beschikbaar zijn apart van andere applicatie. Deze systemen kunnen worden geTntegreerd met een aantal andere applicaties )zoals C A D / C A M ) , maar zij kunnen onafhankelijk aangeschaft en geinstalleerd worden zonder dat een toegevoegde applicatie dient te worden aangeschaft. Deze systemen vormen een tegenstelling met de 'bundled P D M systemen'.

Instance

Deze term wordt verschillend gebruikt in product ontwerpsystemen, functies in P D M productstructuur en in image beheersystemen. Binnen productontwerp, is een instance een referentie naar een geometrisch object die het toelaat dat dezelfde geometrie op verschillende plaatsen in een samenstelling van een geometrisch model wordt geplaatst zonder feitelijk de geometrie te kopieren. Wanneer de originele geometrie wordt gewijzigd, worden de wijzigingen automatisch op de lokaties van de instance doorgevoerd. Vergelijkbaar, refereert een instance binnen productstructuren naar een onderdeel. Hetzelfde onderdeel kan in verschillende assemblies (samenstellingen) worden gebruikt zonder alle informatie over het onderdeel in de assembly te kopieren. Een image beheer systeem beheert diverse instances van hetzelfde image op verspreide lokaties teneinde toegangsperformance te verbeteren.


100

Item Master

Item Master is vergelijkbaar met Part Master, behalve dat deze reeks data een item (file) beschrijft die door het P D M systeem wordt beheerd, en niet een onderdeel.

Life Cycle

De beschrijving van de verschillende fasen die elk product doorloopt gedurende zijn 'levensloop'. Dit omvat dus fasen als opstellen van programma van eisen, conceptueel ontwerp, productie, exploitatie, onderhoud, etc.

Management Data

Informatie die nodig is voor juiste planning en controle op product ontwikkeling.

Meta-Data

Informatie over de data die door het PDM systeem beheerd wordt. Bijvoorbeeld, het tekeningnummer is binnen de meta-data een attribuut over een tekening.

Materials Requirements Planning (MRP) and Manufacturing Resources Planning (MRP II)

Een methodiek en systeem dat gebruikt wordt om productie werkzaamheden te plannen en te beheren. De B O M van voor productie vrijgegeven producten is een sleutel onderdeel van de database van het MRP systeem. Manufacturing Resource Palnning (MRP II) is hetzelfde als MRP, behalve dat de concepten ruimer zijn en M R P II systemen behoren tot de nieuwe generatie systemen.

Object-Oriented Database (OODBMS)

O O D B M S is een database waarin data objecten ingekapseld zijn middels klassen met voorgedefinieerde karakteristieken (eigenschappen). Objecten die aan de databse worden toegevoegd krijgen automatisch (erven) de eigenschappen van hun klasse. Deze data is alleen toegankelijk middels berichten die zij herkennen. Object oriented databases worden steeds vaker gebruikt in P D M systemen

Option

zie Design Variant

Part Classification

Mechanismen om onderdelen en andere elementen van een product te klassificeren op basis van functie of middels het proces dat gebruikt wordt om ze te fabriceren. Part classification wordt gebruikt om door P D M beheerde componenten te vinden om ze in een productontwerp te gebruiken of PDM-beheerde processen te gebruiken in het ontwerp van vergelijkbare processen. Wordt ook Group Technology genoemd.

Part Master

Een reeks data (informatie) over een onderdeel die dient als de beheer definitie van het onderdeel. Deze kan informatie bevatten als onderdeel nummer, datum van maken, huidige actieve status, welke afdeling is verantwoordelijk voor wijzigingen, etc. De Part Master zal relaties hebben met ander informatie die het gebruik van onderdelen in samenstellingen (assemblies) beschrijft

Promotion

De handeling om delen product informatie binnen een middels PDM beheerd vrijgaveproces van het ene Promotion Level naar het andere te brengen.

Promotion Level

Product informatie wordt toegekend aan Promotion levels. Deze worden gedefinieerd en vastgetseld door de system administrator. Hier zijn vele voorbeelden van te noemen. Elk promotion Level heeft zijn eigen reeks van autorisaties voor toegang en goedkeuring.

RDBMS

Relational data Base Management Systems (RDBMS) zij database mangement systemen die data records en indexen onderhouden in tabllen. Relaties kunnen tussen de data en tabellen worden gecreeerd en onderhouden.

Release Action Notice

Berichten die verstuurd worden naar personen, die actie moeten ondernemen als onderdeel van een vrijgaveproces.

Release Level

Synoniem voor Promotion Level.


101

Review

Een proces waarbij een of meerdere personen gewijzigde documenten of data nakijken om te bepalen of de wijzigingen correct zijn uitgevoerd.

Review Action Notice

Berichten die verstuurd worden naar personen die een review moeten uitvoeren binnen een vrijgaveproces.

Revision

Is een wijziging van enigerlei product data nadat data voor gebruik is vrijgegeven.

Standard for the Exchange of product (STEP)

Een internationale standaard om de opslag en uitwisseling van alle soorten, product gerelateerde, informatie mogelijk te maken. STEP definieert product data formaten voor alle soorten producten alsmede voor specifieke induztriesectoren.

Substitute Part

Een onderdeel waarvoor goedkeuring is verleend om te gebruiken binnen een specifiek ontwerp in plaats van een voorkeursonderdeel, indien de omstandigheden dit rechtvaardigen.

Trigger

Een mechanisme dat activiteit ontdekt, of wijziging in status van een object binnen een PDM systeem en als resultaat vervolgens weer acties kan initieren.

Vault

Het geautomatiseerde opslaggebied en de databases van het PDM systeem. In PDM vaults opgeslagen informatie wordt beheerd door systeem regels en processen.

Version

Versions van een object of productstructuur worden gebruikt om de verschillende objecten of structuren te representeren wanneer zij wijzigen gedurende hun leven als object of product.

Work Breakdown Structure (WBS)

Work breakdown Structure (WBS) wordt gebruikt om het proces van de ontwikkeling van een ontwerp van een product te plannen en te beheren, om een product te maken, en het te ondersteunen. Een WBS is een mechanisme om werkzaamheden (vaak gerelateerd aan een specifiek project) op te delen in kleinere elementen die voor verschillende doeleinden gebruikt kunnen worden (budgets, planning, etc.) De WBS voorziet in een basis om projecten te beheren.

Workflow and Process Management

De interactie van mensen die met product data werken volgens de voorgefinieerde bedrijfsprocessen van een organisatie om de bedrijfsdoelstellingen te behalen. Repetitieve workflows en processen kunnen als onderdeel van een PDM systeem worden geprogrammeerd om data en werkpakketten automatisch te routen (sturenO, om processen te beheren en te monitoren, en om rapporten voor het management te verzorgen. Wijzigingsbeheer is een bij bedrijven vrij gewone workflow, maar er bestaan ook workflos voor het vrijgavebeheer, engineering reviews, contractbeheer, etc. Zie ook Change Control.

Workgroup

Een groep personen die als een team naar een gemeenschappelijk doel toe werken. Binnen een productontwikkelingsproject zullen bij een onderneming een aantal van deze workgroups betrokken zijn.

Dictaat Toegepaste Informatjca

102

Cursusdictaat y m Toegepaste Informatica

Recommend Documents