Date post: | 05-Apr-2015 |
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1Hochschule Esslingen
Mechatronische EntwurfssystemeMechatronische Entwurfssysteme
Forschungsprojekte:„Föderal“„Aquimo“
Forschungsprojekte:„Föderal“„Aquimo“
2Hochschule Esslingen
Definition Mechatronik
Informatik
Mechanik Elektronik
“Mechatronik ist die funktionale und räumliche Integration von Systemen”“Mechatronik ist die funktionale und räumliche Integration von Systemen”
3Hochschule Esslingen
AuftragSequenziellerEntwicklungsprozess:
ProjektbezogeneArbeitsorganisation:
Konstruktions-zeichnungen
Stromlaufplan
SPS-SoftwareORGANIZATION_BLOCK ... TITLE = Hauptprogramm// 06.09.2004 User: XVERSION : 1.0
VAR_TEMPOB1_SCAN_1 : BYTE;...
Sensor/Aktor-Liste
E/A-Belegung
► Hohe Durchlaufzeiten,► Unzureichende
Abstimmung
► Hohe projektspezifische Kostenanteile
2006102009
Mechanik-konstruktion
Software-entwicklung
Elektro-konstruktion
Ist-Situation: Entwicklungsprozesse
4Hochschule Esslingen
neues Projektalte Projekte
Kopieren
Situation heute Fehler werden mitkopiert,Langweilige manuelle Tätigkeiten sind fehleranfällig
Zeitaufwändiges Engineering, Testen etc.
Mehrfachentwicklung, Folgekosten auf der Baustelle
manuelles Anpassen
2006102010
Ist-Situation:Wiederverwendung
5
generierte Daten
auftrags-spezifisch
SPS-SoftwareORGANIZATION_BLOCK ... TITLE = Hauptprogramm// 06.09.2004 User: X
Stromlaufplan
Generierung von Unterlagen
Hochschule Esslingen
Maschine / Anlage
X-Achse Y-Achse
auftrags- neutral
Komponentenbasierter Prozess
Projektierung(Mechanik, Elektrik, Software)
Mechatronische Komponenten
Achse Drehtisch
Entwicklung(Mechanik, Elektrik, Software)
Konstruktions-zeichnungen
6Hochschule Esslingen
Realisierungdisziplinübergreifender,baukastenbasierterEntwicklungsprozesseauf der BasisvorhandenerEntwicklungssysteme
Laufzeit: 01.02.2001 –31.01.2004
www.foederal.org
Zielsetzung
…
2006102024
Forschungsprojekt Föderal
7Hochschule Esslingen
Zeit einsparen
Kosten einsparen
Bessere Produkte
Zeit einsparen
Kosten einsparen
Bessere Produkte
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Software-entwicklung
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Software-entwicklung
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Software-entwicklung
Abstim-mung.
Mechatron-ischer
Entwurf
Zielsetzung: Mechatronischer EntwicklungsprozessZielsetzung: Mechatronischer Entwicklungsprozess
ZeitZeit
Abstim-mung.
Modellierungswerkzeug (AQUIMO)
Software-entwicklung
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Kick-off
Ist-Situation: Sequentieller EntwicklungsprozessIst-Situation: Sequentieller Entwicklungsprozess
ZeitZeit
Die AQUIMO-Methode
8
Ergebnis
Hochschule Esslingen
9
Konsortium und Partner
Hochschule Esslingen
Adaptierbares Modellierungswerkzeug und Adaptierbares Modellierungswerkzeug und Qualifizierungsprogramm für den Aufbau Qualifizierungsprogramm für den Aufbau
firmenspezifischer mechatronischer firmenspezifischer mechatronischer EngineeringprozesseEngineeringprozesse
Adaptierbares Modellierungswerkzeug und Adaptierbares Modellierungswerkzeug und Qualifizierungsprogramm für den Aufbau Qualifizierungsprogramm für den Aufbau
firmenspezifischer mechatronischer firmenspezifischer mechatronischer EngineeringprozesseEngineeringprozesse
01.10.2006 – 31.03.2010
10
Föderal - AQUIMO
Hochschule Esslingen
Auftrags-durchlaufAuftrags-durchlauf
Option X
Maschine 1Auftrag
DurchgängigerBaukasten
EntwicklungEntwicklung
Option X
Maschinentyp BMaschinentyp A
Verbundprojekt Föderal(Variantenmanagement im Maschinen und Anlagenbau)
Mind8 Engineering Center(EPLAN Engineering Center)
Mechatronischer Entwicklung
Beispiel: Pfuderer Golfballmaschine
Verbundprojekt AQUIMO(durchgängige, mechtronische Entwicklungsprozesse)
14Hochschule Esslingen
Auftrags-durchlaufAuftrags-durchlauf
Option X
Maschine 1Auftrag
DurchgängigerBaukasten
EntwicklungEntwicklung
Option X
Maschinentyp BMaschinentyp A
15Hochschule Esslingen
Zeit einsparen
Kosten einsparen
Bessere Produkte
Zeit einsparen
Kosten einsparen
Bessere Produkte
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Software-entwicklung
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Software-entwicklung
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Software-entwicklung
Abstim-mung.
Mechatron-ischer
Entwurf
Zielsetzung: Mechatronischer EntwicklungsprozessZielsetzung: Mechatronischer Entwicklungsprozess
ZeitZeit
Abstim-mung.
Software-entwicklung
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Kick-off
Ist-Situation: Sequentieller EntwicklungsprozessIst-Situation: Sequentieller Entwicklungsprozess
ZeitZeit
Ansatz von AQUIMO
16Hochschule Esslingen
Derzeitige Probleme: Interdisziplinäres Engineering
• Keine gemeinsame Sprache der FachdisziplinenNotwendige Diagrammeund Unterlagen werden nicht von allen verstanden
• Fehlendes mechatronisches Gesamtverständnis• Differenzen zwischen den einzelnen Disziplinen
17Hochschule Esslingen
Die AQUIMO-Methode
InterdisziplinäreEntwicklung: formale Abbildung
aller interdisziplinärrelevanten Informationen
jeweils durch alleDisziplinen lesbar
InterdisziplinäreEntwicklung: formale Abbildung
aller interdisziplinärrelevanten Informationen
jeweils durch alleDisziplinen lesbar
DisziplinspezifischeEntwicklung: spezialisiert für die
Detailentwicklung
für andere Disziplinennur bedingt verständlich
DisziplinspezifischeEntwicklung: spezialisiert für die
Detailentwicklung
für andere Disziplinennur bedingt verständlich
AQUIMO-Werkzeug
durchgängigesInformationsmodelldurchgängigesInformationsmodell
Funktionsdiagramm
ZustandsgraphWirkprinzip
Steuerungs-programmier-
system
ORGANIZATION_BLOCK ... TITLE = Hauptprogramm// 06.09.2004 User: XVERSION : 1.0
VAR_TEMPOB1_SCAN_1 : BYTE;...
Elektro-CAD-
system
Mechanik-CAD-
system
18Hochschule Esslingen
Vorteile der mechatronischen Entwurfsmethode
Gemeinsame Entwicklung» Gesamtverständnis für das Produkt» Synergien der Disziplinen werden berücksichtigt» Kritische Schnittstellen werden frühzeitig erkannt
Paralleles Arbeiten und regelmäßige Abstimmungen» Probleme werden schneller erkannt und können
unkomplizierter behoben werden
Ein gemeinsames Werkzeug wird verwendet
19Hochschule Esslingen
Ergebnisse von AQUIMO
Mechatronische Entwurfsmethode
AQUIMO-Werkzeug
Einführungsstrategie,Qualifizierung
20Hochschule Esslingen
Einfluss des mechatronischen Entwurfs auf Kosten, Zeit und Qualität
Beeinfluss-barkeitvonKosten,Zeit undQualität
Zeit
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Software-Entwicklung
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Software-Entwicklung
Mechanik-konstruktion
Elektro-konstruktion
Software-Entwicklung
Abstim-mung.
Abstim-mung.
Mechatron-ischer
Entwurf
21Hochschule Esslingen
Idee für das Tool
Bisher werden bei gemeinsamen Sitzungen oft Skizzen verwendet oder „Kaffeetassen“ verschoben um unter den Gewerken Probleme aufzuzeigen.
Einfacher Skizzen-EditorGrundkomponenten3Danimiert (Ablaufdiagramme ableitbar)
22
3D-Skizze
Zylinder WZW-Tür
Ventil WZW-Tür
Zylinder Verschiebe-einrichtung
Ventil Verschiebe-einrichtung
NC-Hub
offen
geschlossen
Y2.1
Y2.2
WZ am BSP
WZ im WZM
Y1.1
Y1.2
ccw
cw
Mittelstellung
Mittelstellung
2s
Start WZW
B1
B3
B2B2
Benennung Zustand
Zeitachse
NC-Schwenk
Motor aus
ccw
cwMotor aus
Funktions- oder Gantt-Diagramm
Funktionale Struktur
InterdisziplinäreEngineeringphase
Digitales mechatronischesPflichtenheft
DisziplinspezifischeEngineeringphase
Hochschule Esslingen
23Hochschule Esslingen
AQUIMO-Werkzeug
Schwenkachse
Riemengetriebe
Motor
Planetengetriebe
Modell Beschreibungsmittel Simulation
GeneratorAblauf
3D-Editor
Generator Virtuelle Maschine
Steuerung
Entwurfsbaukasten
Projekt
24
AQUIMO-Werkzeug
Hochschule Esslingen
25
Generierte Animation
Hochschule Esslingen
26Hochschule Esslingen
AQUIMO-WerkzeugParametrisierung
27Hochschule Esslingen
28Hochschule Esslingen
29Hochschule Esslingen
Ergebnisse des Entwurfs
Sensor/ Aktor –Liste
Funktions oder Gantt –Diagramm
animierte 3D-Skizze
Motorauslegungen