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Simulation

Entwicklung von Anlagen disziplinunabhängig unterstützen

| Redakteur: Stefanie Michel

Anhand eines Anwendungsbeispiels aus der Getränkeindustrie wurden die Ergebnisse des Forschungsprojekts validiert. Die Abbildung zeigt die gesamte Anlage und den Untersuchungsbereich. (Bild: Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, TU München)
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Anhand eines Anwendungsbeispiels aus der Getränkeindustrie wurden die Ergebnisse des Forschungsprojekts validiert. Die Abbildung zeigt die gesamte Anlage und den Untersuchungsbereich. (Bild: Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, TU München)

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Maschinen- und Anlagenhersteller müssen ihre Entwicklungsprozesse beschleunigen und gleichzeitig die Qualität der Projektierungsdaten erhöhen. Dies lässt sich mit einer parallelisierten mechatronischen Entwicklung realisieren, bei der die Prozesse durch Simulation unterstützt werden.

In mechatronischen Produktionssystemen arbeiten mehrere Disziplinen zusammen: Mechanik, Elektrotechnik und Software. Doch vor allem in der Entwicklungsphase stellt die Integration dieser Fachbereiche eine Herausforderung für die Maschinenhersteller dar. Sequenziell aufgebaute Entwicklungsprozesse führen zu langen Entwicklungszeiten. Zusätzlich erschweren mangelnde Dokumentation und Kommunikation die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Fachabteilungen.

Funktionelle Modellierung einer Anlage unabhängig von Fachbereichen

Im Rahmen des Forschungsvorhabens Auto-VIBN (Automatische Generierung von Verhaltensmodellen für die qualitätsorientierte, virtuelle Inbetriebnahme) wurde diese Problemstellung aufgegriffen und eine Beschreibungstechnik entwickelt, die eine disziplinunabhängige, funktionale Modellierung einer Anlage erlaubt. Ergänzende Softwarewerkzeuge unterstützen die Erstellung und frühzeitige Simulation dieser Modelle sowie die Nutzung der gesammelten Informationen für die Anlagenentwicklung.

Im Maschinen- und Anlagenbau steigt der Softwareanteil stetig, denn rein mechanische Wirkprinzipien wurden zunehmend durch mechatronische Lösungen substituiert und viele Funktionen komplett in der Software realisiert. Ziel ist, die Flexibilität und Anpassbarkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Kosten zu reduzieren.

Sequenzieller Entwicklungsprozess schöpft Möglichkeiten der Software nicht aus

Dieser Bedeutung der Software wird der klassische, sequenzielle Entwicklungsprozess nicht gerecht, da die Steuerungsentwicklung oft Verzögerungen der vorgelagerten Phasen ausgleichen muss (Bild 1 – siehe Bildergalerie). Wenn die Mechanik- und die Elektrokonstruktion bereits abgeschlossen sind, ist es schwer, Synergieeffekte zu nutzen, die bei optimaler Abstimmung von Mechanik, Elektrik und Software möglich wären.

Eine Parallelisierung der disziplinspezifischen Entwicklungstätigkeiten erlaubt dagegen kurze Regelschleifen, durch die sich Erkenntnisse der einzelnen Fachbereiche prozessbegleitend einbringen und Designfehler früher erkennen lassen. Bei sequenzieller Vorgehensweise ist der Aufwand hierfür so groß, dass mechanische Änderungen möglichst vermieden werden.

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