Zukunftsfähige Konstruktionsmethodik für den Maschinen- und Anlagenbau

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Das Systemmodell wächst mit dem Konstruktionsfortschritt

Ein weiterer Vorteil des MBSE: Das Systemmodell, das quasi mit dem Konstruktionsfortschritt „wächst“, kann auch für die Dokumentation und Instandhaltung, d.h. über den gesamten Produktlebenszyklus der Maschine, genutzt werden. Alle Revisionsstände werden ebenfalls dokumentiert, so dass auch während des Maschinenbetriebs stets ein aktuelles Modell der Maschine zur Verfügung steht.

Diese Vorgehensweise ist bereits bewährt in der Entwicklung und Konstruktion von komplexen Systemen z.B. der Luft- und Raumfahrttechnik. Das Querschnittsprojekt Systems Engineering des Technologie-Netzwerkes „it‘s OWL“ hat zum Ziel, die Prinzipien des MBSE auf den Maschinen- und Anlagenbau zu übertragen und im Sinne des Technologietransfers dort einzusetzen.

Projektpartner aus der Forschung

Partner dieses Projektes sind die Fraunhofer-Projektgruppe Entwurfstechnik Mechatronik sowie sechs weitere Forschungsinstitute in OWL. Ganz konkret erarbeiten diese Partner ein Instrumentarium für die fachdisziplinübergreifende Entwicklung intelligenter Produkte und Produktionssysteme. Zu den Disziplinen, deren Entwurfsaktivitäten im System abgebildet werden, gehören der Maschinenbau (Mechanik), die Elektrotechnik, die Software-Entwicklung und die Regelungstechnik.

Auf dieser Grundlage werden im Rahmen des Projekts Methoden zur Sicherung der Vereinbarkeit unterschiedlicher Modelle entlang der gesamten Produktentstehung erarbeitet. Modellbasierte Synthese- und Analysemethoden, wie z.B. Fehlerbaum- und Risikoanalyse, sichern die spezifizierten Systemeigenschaften. Leitfäden, Werkzeuge und ein Wissenscluster bieten den Unternehmen dazu praxisnahe Unterstützung.

Technologietransfer in verschiedene Branchen

Die Ergebnisse werden von den Clusterunternehmen validiert und in Projekten eingesetzt, zum Beispiel bei der Entwicklung eines intelligenten KFZ-Scheinwerfers oder bei der intelligenten Verarbeitung von Großbauteilen. Die Projektergebnisse ermöglichen es den Unternehmen, mechatronische Systeme effizient und effektiv zu entwickeln. Entwicklungszeiten werden verkürzt, Abstimmungsbedarfe und nachträgliche Änderungen entfallen und die Produktqualität steigt – mit dem Ergebnis, dass sich die Wettbewerbsfähigkeit der teilnehmenden Unternehmen, die modellbasiertes Systems Engineering einsetzen, verbessert.

Mechatronik-Roadmap für die intelligente Armatur

Über Transferprojekte werden die Ergebnisse weiteren Unternehmen des produzierenden Gewerbes zugänglich gemacht. Das Spektrum der Unternehmen, die an der Erprobung dieser innovativen Konstruktionsmethodik interessiert sind, ist weit gefächert. Beispielsweise erarbeiten die Projektpartner mit einem Hersteller von Druckluftkompressoren Ansätze für die integrative Konzipierung einer neuen Kolbenkompressoren-Baureihe.

Ein Armaturenhersteller verbessert mit einer Mechatronik-Roadmap für die intelligente Armatur seine Entwicklungsprozesse. Weitere Transferprojekte haben u.a. die virtuelle Inbetriebnahme eines Fertigungszentrums zum Inhalt sowie das Systems Engineering einer Profilummantelungsanlage und die Prozessoptimierung von Neuanläufen in der mechatronischen Verbindungstechnik.

Von 3D-CAD zu MBSE

Nach Einschätzung der Partner im it´s OWL-Querschnittsprojekt „Systems Engineering“ wird sich das modellbasierte Systems Engineering im Maschinen- und Anlagenbau in Zukunft ähnlich durchsetzen, wie vor wenigen Jahren das dreidimensionale Konstruieren (3D-CAD). Das Projekt hat zum Ziel, diese Entwicklung voranzutreiben. Die beteiligten Unternehmen werden davon profitieren, indem sie ihr „time to market“ reduzieren und die Vorteile der Mechatronik in ihren Konstruktionen voll ausschöpfen können. Auf diese Weise werden effizientere, leistungsfähigere und flexiblere – mit einem Wort: außerordentlich – wettbewerbsfähige Maschinen und Anlagen entstehen.

Damit ist das Systems Engineering ein wichtiger Bestandteil von it´s OWL, und deshalb ist es auch Gegenstand des Querschnittsprojektes in einem Technologie-Netzwerk, das als eine der größten Initiativen für Industrie 4.0 in Deutschland gilt. (mz)

Hannover Messe 2015: Halle 16, Stand A04

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