Integrierte funktionsorientierte Produkt- und Prozessmodellierung mechatronischer Produkte
David Hellenbrand, Charalampos Daniilidis, Udo Lindemann
Lehrstuhl für Produktentwicklung, TU München
Die verstärke Nutzung der Mechatronik stellt durch Vorteile wie gesteigerte Leistungsfähigkeit und erweiterte Funktionalität ein Erfolgspotenzial für aktuelle und zukünftiger Produkte dar. Diese Systeme sind geprägt durch ihre hohe Multidisziplinarität und die damit verbundene Komplexität, die sich direkt in den zu ihrer Erstellung notwendigen Prozessen wiederspiegelt. Daraus ergeben sich völlig neuartige Anforderungen und Randbedingungen für die zur ihrer Realisierung einzusetzenden Prozesse, Methoden und Entwicklungswerkzeuge. Die Beherrschung der Komplexität in der Entwicklung stellt somit eine zentrale Herausforderung dar. Zu diesem Zweck wurde ein generischer Ansatz für die funktionsorientiere Modellierung und Gestaltung mechatronischer Produkte und Prozesse entwickelt. Eine wesentliche Zielsetzung bestand in der effektiven Integration der verschiedenen beteiligten Disziplinen. Hierdurch soll eine bessere Synchronisation und eine gemeinsame Ausrichtung auf das Gesamtsystem unterstützt werden.
Die entwickelte Modellierung basiert auf einer Multiple-Domain-Matrix, die es erlaubt Abhängigkeiten innerhalb des Systems darzustellen und zu analysieren. Mit den Analysemöglichkeiten der MDM-Methodik können Abhängigkeiten zwischen sämtlichen Domänen des Produkt- und Prozessmodells dargestellt bzw. identifiziert werden, die bisher unbekannt waren und zu Integrationsproblemen geführt haben. Diese impliziten Abhängigkeiten können beim anschließenden Entwurf der Prozesse berücksichtig werden.
Entwurf einer semiaktiven Ferderung für ein leichtes Kettenfahrzeug
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Lydia Kaiser, Sebastian Pook
Lehrstuhl für Produktentstehung, Universität Paderborn
Dr. Alexander Nyßen, Axel Terfloth,
itemis AG
Die Erzeugnisse des modernen Maschinenbaus und verwandter Branchen wie der Automobilindustrie und der Medizintechnik beruhen heute auf dem engen Zusammenwirken von Mechanik, Elektronik, Regelungs- und Softwaretechnik. Der Begriff Mechatronik bringt dies zum Ausdruck. Die Entwicklung mechatronischer Systeme erfordert von Anfang an die integrative Zusammenarbeit der Entwickler der beteiligten Domänen. Dies wird durch den Einsatz einer neu entwickelten Spezifikationstechnik zur domänenübergreifenden Beschreibung des Produktkonzepts eines mechatronischen Systems ermöglicht. Zur Anwendung dieser Spezifikationstechnik stehen ein Workshop-Kartenset, eine Shape-Palette für Microsoft Visio und ein dediziertes Modellierungswerkzeug (Mechatronic Modeller) zur Verfügung. In diesem Beitrag werden die Spezifikationstechnik sowie die drei Werkzeuge zur Anwendung dieser Technik vorgestellt. Eine Gegenüberstellung der drei Werkzeuge zeigt deren Vor- und Nachteile auf. Es wird deutlich, dass eine dedizierte Software für den effizienten Einsatz der Spezifikationstechnik von entscheidender Bedeutung ist. Erst damit können die für die effiziente Anwendung der Spezifikationstechnik wichtigen Anforderungen wie einfache Anwendbarkeit, Transparenz und Konsistenz umgesetzt werden. Die Arbeit mit dem neuen Modellierungswerkzeug wird an einem Miniaturroboter als Beispiel für ein mechatronisches System gezeigt.
Reverse Engineering mechatronischer Komponenten
Stefan Henkler, Jan Meyer, Wilhelm Schäfer
Fachgebiet Softwaretechnik, Universität Paderborn
Ulrich Nickel
Hella KGaA Hueck & Co.
Eingebettete Software stellt in mechatronischen Systemen einen Großteil der Wertschöpfung dar. Typischerweise werden Regelungen oder Steuerungen in Software umgesetzt. Durch die starke Vernetzung mechatronischer Systeme wird Software auch zur nachrichtenbasierten Kommunikation und Koordination zwischen den einzelnen verteilten mechatronischen Systemen eingesetzt. Durch die Vernetzung wird das Regelungs- und Steuerungsverhalten wesentlich durch die auftretende Koordination beeinflusst. Der Einsatz der Software in sicherheitskritischen Bereichen, bedingt eine hohe Qualität der zu entwickelnden Software. Der wesentliche Ansatz, um eine hohe Qualität zu garantieren, ist Software modellgetrieben zu entwickeln. Hierbei ist auch die Nutzung von bewährten Komponenten in der Praxis häufig notwendig. Die Wiederverwendung von Altkomponenten bietet zum einen die Möglichkeit die Entwicklung der Systeme zu beschleunigen. Zum anderen wird durch die Verwendung von Altkomponenten auf bewährte Qualität zurückgegriffen. Die Integration von Altkomponenten in einen modellgetriebenen Ansatz ist eine kanonische Folgerung. In diesem Beitrag betrachten wir die Integration von Altkomponenten in einen modellbasierten Entwicklungsansatz unter Berücksichtigung von Sicherheitseigenschaften.
