Auswahl von Montageverfahren auf Basis der Produktkonzeption
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, Dipl.-Ing. Rinje Brandis, M. Sc. Lydia Kaiser
Produktentstehung, Universität Paderborn
In der frühen Phase der Produktentwicklung wird das Produkt durch die Prinziplösung beschrieben. Sie legt domänenübergreifend die Konzeption des zu entwickelnden Systems fest. Auf Basis dieser Prinziplösung wird eine erste Montagefolge ermittelt. Diese wird als Kette von Arbeitsvorgängen abgebildet, die durch die eingesetzte Montageverfahren und Attribute beschrieben werden. Der Beitrag gibt zunächst einen Überblick über die am Heinz Nixdorf Institut entwickelte Spezifikationstechnik zur Beschreibung der Prinziplösung von Produkt und Produktionssystem. Anschließend wird die grundsätzliche Vorgehensweise für die Konzipierung mechatronischer Produkte und der zugehörigen Produktionssysteme beschrieben. Besondere Berücksichtigung findet die Unterstützung des Entwicklungsingenieurs bei der Auswahl geeigneter Montageverfahren, insbesondere der Fügeverfahren. Im Rahmen des BMBF Verbundprojektes VireS „Virtuelle Synchronisation von Produktentwicklung und Produktionssystementwicklung“ wird eine Ontologie zur Auswahl geeigneter Fügeverfahren entwickelt. Diese verknüpft Fügeverfahren mit Verbindungseigenschaften. Auf Grundlage von Anforderungen an eine Bauteilverbindung wird eine Auswahl möglicher Fügeverfahren getroffen. Als Demonstrator für die Validierung des entwickelten Ansatzes dient der am Heinz Nixdorf Institut entwickelte Miniaturroboter BeBot.
Mechatronische Modularisierung im Sondermaschinenbau
Dr.-Ing. Frank Possel-Dölken,
Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Der vorliegende Beitrag erläutert die praktischen Herausforderungen einer mechatronischen Standardisierung im Sondermaschinenbau von automatisierten Montagesystemen. Anhand konkreter Beispiele wird die funktionale Analyse von realisierten Fertigungsstationen in Längstransfersystemen diskutiert. Dabei wird sowohl auf technische Aspekte eingegangen als auch auf die Geschäftsprozesse in der Maschinenentwicklung und die Anforderungen an eine geeignete IT-Unterstützung. Auf Basis der gemachten Erfahrungen wird ein Lösungsansatz zur Entwicklung von Manufacturing Design Patterns erläutert, der eine mechatronische Modularisierung und Standardisierung unterstützen und vereinfachen kann.
Möglichkeiten der freien Attribuierung von Systemelementen mechatronischer Systeme
Nico Müller, Sebastian Schlund, Prof. Dr.-Ing. Petra Winzer
Bergische Universität Wuppertal
Bei der Betrachtung komplexer Wirkzusammenhänge über Fachdisziplingrenzen hinweg zeigen sich die Schwierigkeiten in der Entwicklung und Gestaltung mechatronischer Systeme.
Um dieser Problematik systematisch entgegenzuwirken, werden neben Vorgehensmodellen, Methoden und Spezifikationstechniken Beschreibungsmodelle für mechatronische Systeme entwickelt. Die Anwendbarkeit der Beschreibungsmodelle bewegt sich grundsätzlich im Spannungsfeld zwischen der notwendigen Detaillierungstiefe und der aussagekräftigen Beschreibung der einzelnen Systemelemente sowie dem Anspruch, Aussagen für das Gesamtsystem ableiten zu können. Beschreibungsmodelle setzen gemeinhin eine standardisierte Beschreibung der einzelnen Systemelemente bis in die kleinste Detaillierungsebene voraus, um die Vergleichbarkeit und Aussagekraft des Modells nicht zu gefährden. Sowohl die Beschreibung als auch die Datenerhebung für solche Modelle gestalten sich in den meisten Fällen sehr schwierig und umfangreich.
Mit dem Ziel einer fachdisziplinübergreifend anwendbaren Modellierung mechatronischer Systeme entstand am Fachgebiet für Produktsicherheit und Qualitätswesen der Bergischen Universität Wuppertal die DeCoDe-Methode zur anforderungsgerechten Produktentwicklung. Mittels dieser Methode wurde bereits nachgewiesen, dass mechatronische Systeme mit Hilfe der Systemelemente „Anforderungen“, „Funktionen“, „Komponenten“ und „Prozesse“ beschrieben werden können. Über die Verknüpfungen der einzelnen Systemelemente wurden Wirkzusammenhänge dargestellt und analysiert. Durch die Anwendung eines Methodenworkflows wurden für ein Autonomes Mechatronisches System bereits zielgerichtet Detailsimulationen in die DeCoDe-Methode eingebunden. Bei der Durchführung der Methode zeigte sich immer wieder, dass die Einbindung vorhandener Daten und Informationsstände, gerade in den frühen Phasen der Produktentwicklung, ein grundsätzliches Problem der Systemmodellierung darstellt. Es zeigte sich die Notwendigkeit einer zielgerichteten Beschreibung der jeweils relevanten Systembereiche. Um Aussagen bezüglich des Systemverhaltens ohne die vollständige Erfassung der Systemelemente erhalten zu können, wird der Ansatz der freien Attribuierung der Systemelemente verfolgt.
Die Implementierung der freien Attribuierung in einem webbasierten Portal (PromeSys-Portal) zur Beschreibung mechatronischer Systeme erwies, dass die Flexibilität der Modellierung von Systemelementen und somit deren Beschreibungsgenauigkeit zunahm. Darüber hinaus eröffnet die Verwaltung freier Attribute neue Möglichkeiten der Datenauswertung (z.B. gezielte Suche nach Anforderungsmerkmalen oder Komponenteneigenschaften und deren Zusammenhängen).
