VinDI-Sys - Variantengerechte & Inter-Disziplinäre Systemarchitekturen

Ausgangssituation

Der Projektpartner TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co.KG ist Weltmarktführer im Bereich der Werkzeugmaschinenherstellung für die Dünnblech-Laserbearbeitung. Die Entwicklung dieser Werkzeugmaschinen basiert in großen Umfängen auf bestehenden mechanischen und elektrischen Modul-Baukästen. Die bestehenden Modul-Baukästen werden im Umfeld einer agilen Produktentwicklung kontinuierlich weiterentwickelt. Durch die steigende Individualisierung des Kundenmarktes gewinnt die Bedeutung von spezifisch konfigurierbaren Funktionalitäten und Vernetzungen von Maschinen stark an Relevanz. Diese Individualisierung und Integration, welche das Unternehmen an seinen Kunden verkaufen möchte, induziert eine neue interne Variantenbildung in dem bereits bestehenden, sowie dem noch zu entwickelnden Produktportfolio. Durch die mechatronischen Ansätze, sowie die Integration von neuen Geschäftsmodellen und Dienstleistungen, steigen die notwendigen Interaktionen beteiligter Disziplinen auf entwicklungsinterner und -übergreifender Ebene. Dabei nehmen Software, wie auch Elektrik oder Regelungstechnik eine zunehmende Bedeutung ein.

Zielsetzung

Ziel dieses Projektes ist es, durch die methodische Anpassung der bestehenden Modul-Baukastenarchitekturen, die Befähigung zur Integration interdisziplinärer Systemarchitekturen, bezogen auf die Entwicklung modularer Produktfamilien, voranzutreiben. Dadurch soll die Gestaltung zu einem Cyber-Physisch Mechatronischen (CPM) Modulbaukasten ermöglicht werden und dieser kontinuierlich wandlungsfähig sein. Dieser CPM-Modulbaukasten soll durch die Verknüpfung und Harmonisierung verschiedener Sichtweisen, sowie Methoden und Ansätze auf ein agiles Entwicklungsumfeld angepasst werden.

Bild 1 stellt den Kontext des Projektziels dar. Die Einzeldisziplinen des mechatronischen Systems erhalten eine vermehrt ausgeglichene Einbindung in die Gestaltung des modularen Systems. Ebenso erhalten, bislang extern behandelte Einflussfaktoren, wie Dienstleistungen und Vernetzung, eine verstärkte Integration in die Entwicklung des variantengerechten und modular-strukturierten Systems bzw. Modulbaukastens. 

Projektvorhaben

Zur Abbildung eines abgestimmten und ganzheitlichen Verständnisses der betrachteten Produkte und Modul-Baukästen, werden die bestehenden Produktarchitekturen über mehrere Ebenen modelliert. Im Anschluss daran werden die modellierten Architekturen und Beziehungen, sowie die vorhandenen Systematiken analysiert. Diese Analyse zeigt, auf Grund der ganzheitlichen Modellierung, Potentiale und Herausforderungen der bisherigen Architekturen auf. Dieses Vorgehen ist grob in Bild 2 visualisiert.

Durch die Betrachtung der disziplinenspezifischen Sub-Ebenen wird das Verständnis der Produktarchitektur auf die Systemarchitekturen projiziert. Somit lassen sich die Modul-Baukästen und deren Wechselwirkungen, sowie deren Einflüsse und Schnittstellen auf inter-disziplinärer Ebene abbilden. Die Einbindung dieser Verbindungen verschiedener Subsysteme in der Software und Hardware ermöglichen eine umfangreiche Optimierung der variantengerechten Produktgestalt. Diese spiegelt sich als Ergebnis in Form von variantenoptimierten und inter-disziplinären Systemarchitekturen wider.

Lösungsansatz

Durch die Systemmodellierung werden Wechselwirkungen zwischen den Komponenten der Systemarchitekturen ersichtlich. Die Wechselwirkungen werden analysiert und auf das Gesamtsystem übertragen. Durch die integrierte Betrachtung mehrerer Ebenen und verschiedener Sichtweisen, kann die Systemarchitektur an die Anforderungen eines Cyber-Physisch-Mechatronischen Modulbaukastens angepasst und durch agile Entwicklungs-Methodiken kontinuierlich gestaltet werden.

Projektleitung: Prof. Dr.-Ing Dieter Krause

Projektbearbeitung: Marc Züfle, M.Sc.

Projektpartner

 

Das Projekt wird gemeinsam mit TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG bearbeitet.
Die Laufzeit des Projekts reicht von Juni 2020 bis Mai 2023.