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