Arbeitspaket #1



Analyse und Identifikation der speziellen Eigenschaften von Cybertronischen Produkten

Zielstellung:

Hauptziel des Arbeitspakets ist die Identifikation spezifischer Eigenschaften cybertronischer Produkte sowie die Analyse der Anwendbarkeit etablierter Methoden aus der Mechatronik und der beteiligten Einzeldisziplinen (Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik) für die Entwicklung cybertronischer Systeme. Weiterhin soll ein geeignetes Anwendungsszenario für ein cybertronisches Produkt identifiziert werden, das als Beispiel und zur Validierung des zu erarbeitenden Entwicklungsprozesses für cybertronische Produkte und Produktionssysteme dienen soll.

Ergebnisse:

Als Basis für einen gemeinsamen Entwicklungsprozess für cybertronische Produkte und Produktionssysteme wurde eine gemeinsame Definition sowie eine Abgrenzung zu mechatronischen und cyber-physischen Systemen erarbeitet. Dabei muss zwischen cybertronischen Systemen und ihren Elementen unterschieden werden. Ein cybertronisches System ist ein temporärer Zusammenschluss von mindestens zwei cyber-fähigen Elementen, von denen mindestens ein Element ein cybertronisches Element sein muss, d.h. es beinhaltet ein mechatronisches System nach VDI 2206 (siehe Abbildung 1 und 2). Die cyber-fähigen Elemente schließen sich zur Erfüllung einer konkreten Aufgabe zusammen und kooperieren miteinander durch die Kommunikation über offene Netze. Ein cyber-fähiges Element besteht mindestens aus einer Informationsverarbeitung und Fähigkeiten, um Bestandteil eines cybertronischen Systems zu werden. Diese Fähigkeiten umfassen mindestens die Kommunikation in offenen Netzen und die Kooperation.

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Abbildung 1: Grundaufbau eines cybertronischen Systems (angelehnt an VDI 2206)

Weiterhin ist je nach Einsatzzweck eine Unterscheidung zwischen cybertronischen Produkten und Produktionssystemen möglich bzw. erforderlich. Cybertronische Produkte können sowohl cybertronische Elemente als auch cybertronische Systeme sein, wenn sie durch einen Produktentwicklungsprozess entstehen und einem Nutzer dienen.

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Abbildung 2: Überblick über die Zusammenhänge und Bestandteile cybertronischer Systeme

Daneben wurden etablierte Vorgehensmodelle der Mechatronik sowie der beteiligten Einzeldisziplinen (Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik) auf ihre Eignung zur Entwicklung cybertronischer Systeme bzw. deren Elemente untersucht. Der Fokus lag dabei auf der Analyse der Unterschiede zur mechatronischen Entwicklung und den daraus resultierenden neuen Herausforderungen.

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Abbildung 3: Beispielhafte Darstellung untersuchter Vorgehensmodelle

Abbildung 3 zeigt eine beispielhafte Aufzählung untersuchter Vorgehensmodelle. Zur Analyse wurden Bewertungskriterien, wie z.B. die Abdeckung des Lebenszyklus, die integrative Entwicklung von Produkt und Produktionssystem oder die Verwendung von modellbasierten Methoden erarbeitet. Die Ergebnisse dienen als Input für die Erarbeitung des Prozessrahmenwerks und der Beschreibungssystematik im weiteren Projektverlauf.

Weiterhin wurde in diesem Arbeitspaket das Anwendungsszenario „Autonomes Parken in einem Parkhaus“ identifiziert. Das Anwendungsszenario dient als Beispiel für ein cybertronisches System, liefert Anforderungen an den Entwicklungsprozess und dient ausschnittsweise zur Validierung des Entwicklungsprozesses. Dazu wurden die Kundenanforderungen in Form von Prosa-Te
xt erarbeitet und daraus Use Cases aus Kundensicht, wie zum Beispiel das autonome Einparken in eine Parklücke, die Optimierung der Parkplatzausnutzung oder die Verwendung verschiedener Services (Akku laden, Waschen, Tanken,…) abgeleitet.

Zusammen mit dem Schwesterarbeitspaket #2 wurde in diesem Arbeitspaket eine gemeinsames Verständnis für cybertronische Elemente und Systeme und die Anforderungen an einen Entwicklungsprozess erarbeitet.