Möglich wird die Beschleunigung durch eine Baukastenarchitektur. Viele Firmen machen bei dieser Methode bereits mit und füllen den \’firmenübergreifenden Baukasten\‘ mit Leben: Denn viele Komponenten und Baugruppen, auch ganze Strukturen, werden innerhalb einer Branche teilweise ähnlich oder identisch erstellt. Daher muss lediglich der Teil des eigenen, firmenspezifischen Baukastens mit eigenen disziplinspezifischen (mechanischen, elektr(on)ischen und softwaretechnischen) Daten weiter gefüllt werden, um damit zeitsparend einen firmenspezifischen Entwicklungs-Baukasten zu erhalten. Die Firmen Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH, Homag Holzbearbeitungssysteme AG, Nagel Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH, die Hochschule Esslingen und die FernUniversität Hagensowie das Beratungshaus Mind8 GmbH & Co. KG starteten 2006 unter Begleitung durch das Kompetenznetzwerk Mechatronik das Verbundprojekt Aquimo. Entstanden sind daraus eine Entwurfsmethode, ein Werkzeug mit zugehörigem Entwurfsbaukasten sowie Unterlagen zur Unterstützung der Einführung in Firmen und zur Mitarbeiterschulung. Die Aquimo-Methode im Detail Die Aquimo-Methode schlägt die Einführung einer interdisziplinären Engineeringphase zu Beginn des Entwurfsprozesses vor. Darin wird ein erster, funktionaler Entwurf erstellt, in den alle Disziplinen ihre Ideen und ihr spezifisches Wissen einbringen können. Dies erleichtert zum einen das gegenseitige Verständnis disziplinspezifischer Problematiken, zum anderen werden in der Regel mehr Lösungsalternativen als bisher erarbeitet, die dann gemeinsam bewertet werden können. So entstehen neue, bessere Entwürfe, da das Potenzial aller Disziplinen voll ausgeschöpft wird. In dieser ersten Phase ist die Einflussmöglichkeit auf Kosten, Zeit und Qualität am höchsten, weil hier die späteren Produkteigenschaften und Herstellungskosten festgelegt werden. Nach dieser ersten, interdisziplinären Phase beginnen parallel die disziplinspezifischen Konstruktionen beziehungsweise Entwicklungen. Der erste Entwurf wird durch iterative Schleifen immer weiter detailliert. Aquimo-Werkzeug und Aquimo-Entwurfsbaukasten Die Aquimo-Methode wird durch das Eplan Engineering Center unterstützt. Ein firmen- und herstellerunabhängiger Baukasten mit Basiskomponenten ermöglicht es dem Anwender, innerhalb kurzer Zeit Maschinen und Anlagen zu erstellen. Der im Rahmen des Projekts entwickelte Baukasten mit Basiskomponenten besteht aus einfach gehaltenen Elementen (beispielsweise ohne Beachtung physikalischer Größen wie Massen, Reibung, Leckagen o.ä.), die bei Bedarf durch firmenspezifische, detailliertere Komponenten an die individuellen Bedürfnisse adaptiert werden können. Die Konfiguration von Abläufen erfolgt in Zustandsgraphen, Funktions- oder Gantt-Diagrammen. Aus dieser Spezifikation wird anschließend vollautomatisch ein Simulationsmodell erzeugt. Simulieren leicht gemacht Die Simulation trägt als Animation zum Verständnis von Abläufen und Funktionen bei. Durch die grafische Repräsentation aller Bestandteile des Modells und den niedrigen Detaillierungsgrad der Komponenten sind Vertreter aller beteiligten Disziplinen in der Lage, komplexe Abläufe schnell zu erfassen und mögliche Problemstellen im Vorfeld zu erkennen und zu berücksichtigen. Die gemeinsame Entwurfsphase der Disziplinen und der schnelle Erhalt aller wichtigen Daten optimieren deren Kommunikation und Interaktion und führen auf diesem Wege zu besseren mechatronischen Produkten. Durch die parallele Arbeitsweise wird die Durchlaufzeit verringert. Zu einer zusätzlichen Zeitersparnis führt die Generierung des Simulationsmodells zu einem frühen Zeitpunkt, wodurch eine virtuelle Inbetriebnahme durchgeführt werden kann (Hardware-in-the-Loop-Simulation). Qualifizierungsprogramm Eine werkzeuggestützte Methode allein reicht jedoch nicht aus, um Effekte bei Maschinen- und Anlagenbauern zu erzielen. Nötig sind auch eine entsprechende Qualifizierung aller beteiligten Mitarbeiter sowie neue Organisationsformen, die einen geeigneten Rahmen für eine mechatronische Zusammenarbeit bieten. Deshalb hat das Aquimo-Konsortium Einführungsstrategien und Qualifizierungsmaßnahmen entwickelt, um Firmen bei der Einführung mechatronischer Entwicklungsprozesse zu unterstützen. Zwischen Planung und Realisierung nur ein paar Klicks Anders als bei anderen Lösungen steht den Firmen bei der Aquimo-Entwurfsmethode ein ganzheitliches, durchgängiges mechatronisches Engineeringkonzept zur Verfügung, denn Basis des Aquimo-Tools ist das Eplan Engineering Center. Die Überführung der mit Aquimo neu entworfenen Teilfunktionen in den firmenspezifischen, für Projekte verwendeten Baukasten erfolgt mittels weniger Mausklicks. So vergeht zwischen Simulation und Generierung von Konstruktionsdaten, Schaltplänen, Stücklisten oder SPS-Programmen keine Zeit. Mit der von Mind8 angebotenen Beratung in den Bereichen Entwicklungsprozesse, Variantenmanagement und Konfiguration steht den Firmen des Maschinen- und Anlagenbaus somit ein ganzheitliches mechatronisches Engineeringkonzept zur Verfügung. Anwenderfirmen berichten – ein Auszug Die mechatronische Modellierungsmethode wird – unterstützt durch das Aquimo-Werkzeug – bei den Anwenderfirmen eingesetzt und auf der Basis der Einsatzerfahrungen kontinuierlich weiterentwickelt. Aus der Praxis liegen Erfahrungen zum Einsatz sowie zu Qualifizierungsmaßnahmen und Restrukturierungsmaßnahmen vor: \“Speziell im Serienmaschinenbau ist es wichtig, bereits im Entwurfsstadium parallel verschiedene Lösungsansätze zu verfolgen, um den Anforderungen nach einer optimalen Lösung gerecht zu werden. Das im Projekt entwickelte Modellierungswerkzeug bietet eine ideale Voraussetzung dazu. Hiermit können nicht nur schnell unterschiedliche Entwürfe modelliert, sondern ebenso zugehörige funktionale Abläufe definiert und simulativ verifiziert werden. Der konsequente Einsatz des AquimoWerkzeugs sowie dessen Methoden zur Modellierung mittels grafischer Editoren bereits im Entwurfsstadium versprechen Rationalisierungseffekte im gesamten Entwicklungsprozess. Dadurch wird sich nicht nur die Gesamtentwicklungszeit reduzieren, sondern auch die Qualität des Endprodukts entscheidend verbessern,\“ sagt Dipl.-Ing. Reinhold Siegler, Entwicklungsleiter, Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH. \“Mit dem Aquimo-Werkzeug können vorliegende Modelle mit geringem Aufwand angepasst werden, um verschiedene Lösungsalternativen durchzuspielen. Hierdurch ergeben sich große Vorteile in der Produktkonzeption, die zu einer höheren Qualität der Entwicklung führen,\“ erläutert Dipl.-Ing. Ulrich Doll, Forschungskoordinator, Homag Holzbearbeitungssysteme AG: \“Das Aquimo-Werkzeug ist bei der Firma Nagel ein wichtiges Element für das Angebotsstadium, um für den Kunden mit geringem Aufwand verschiedene Lösungen durchspielen zu können, für die Projektbearbeitung als Grundlage für eine optimale interdisziplinäre Zusammenarbeit und für die letzten Phasen eines Projekts als Grundlage für die Qualitätssicherung und eine möglichst kurze Inbetriebnahmephase,\“ sagt Dr.-Ing. Ronald Angerbauer, Abteilungsleiter Elektrokonstruktion, Nagel Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH. Mitmach-Baukasten Das Aquimo-Werkzeug sowie der zugehörige Entwurfsbaukasten werden kontinuierlich weiterentwickelt. Für an der Anwendung der Methode interessierte Firmen besteht die Möglichkeit, die Ergebnisse des Projekts gegen eine jährliche Gebühr zu nutzen. Voraussetzung ist die Bereitschaft, an der Weiterentwicklung des Baukastens mitzuwirken. SPS/IPC/Drives 2010: Halle 7A, Stand 131
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