Arbeitspaket #12



Erweiterung der Beschreibungssystematik um CTPS-spezifische Aspekte

Zielstellung:

Ziel des Arbeitspakets ist es, die bereits zuvor in AP2 entwickelte generische Beschreibungssystematik (für Cybertronische Produkte (CTP) und Cybertronische Produktionssysteme (CTPS)) um CTPS-spezifische Aspekte zu erweitern. Hierzu soll sie um CTPS-spezifische Vorgaben aus der Grobplanung (z.B. generischer Herstellungsprozess, Leistungsvermögen, etc.) erweitert werden. Darauf aufbauend sollen die allgemeinen Herstellverfahren und Reihenfolgen weiter detailliert und Alternativen gebildet werden, die bei der Beschreibungssystematik des CTPS zu berücksichtigen sind. Aufbauend auf den für das CTPS weiter detaillierten Prozessketten soll die Beschreibungssystematik um Arbeitspläne ergänzt werden, die die Produktionsprozesse auf Betriebsmittelebene definieren.

4.1-1

Abbildung 1: CTPS-Beschreibungssystematik im Kontext zum Prozessrahmenwerk

Ergebnisse:

Die generische Beschreibungssystematik wurde im Hinblick auf ihre Verwendung für Modelle von CTPS überarbeitet und um CTPS-spezifische Aspekte ergänzt und erweitert. Dabei wurde ein für den Projektkontext spezifisches Modellierungsziel definiert: „Gewährleistung der Modellierung aller relevanten Informationen für ein CTPS zur automatischen Ausleitung von Simulationsmodellen (insbesondere für Tecnomatix Plant Simulation) bereits in der frühen Entwicklungsphase“. Das Ergebnis ist eine CTPS-spezifische Beschreibungssystematik, die aus drei zusammengehörigen Elementen besteht:

  • Ÿ Vorgehen zur Modellerstellung in Rahmen der CTPS-spezifischen Beschreibungssystematik (vgl. Abbildung 2)
  • Ÿ CTPS-Profil für CAMEO Systems Modeler mit CTPS-spezifischen Stereotypen
  • Ÿ SysML-Library mit CTPS-spezifischen Modellelementen und Definitionen für das CAMEO Systems Modeler-Profil (vgl. Abbildung 3)

Das Modellierungsvorgehen (Abbildung 2) beschreibt auf vier Abstraktionsebenen (Kontext-, Verfahrens-, Prinzip- und Technische Lösungsebene), die an die Abstraktionsebenen des cybertronischen Produktes angelehnt sind, die einzelnen Schritte zur Modellierung eines CTPS. Dabei bildet sie im Kontext des Systems Engineerings die Systemebene des CTPS ab – also alle Planungsschritte, die mindestens zwei Fachdisziplinen der Fabrikplanung betreffen. (Fachdisziplinen sind z. B. die Layoutplanung, Betriebsmittelplanung, Transportlogistikplanung, …) Die Inhalte der Systemebene werden von den Entwicklern der Fabrikplanungsdisziplinen zur Detaillierung des Produktionssystems genutzt. Die vier Abstraktionsebenen der Beschreibungssystematik können auch iterativ angewendet werden. Iterationen innerhalb einer Ebene zwischen verschiedenen Aktivitäten sind ebenso möglich wie Ebenen übergreifende Iterationen z. B. zwischen der Verfahrens- und der Prinzipebene. Im weiteren Projektverlauf sollen auch Iterationen zurück in die Produktentwicklung durch eine integrierte Betrachtung der beiden Beschreibungssystematiken ermöglicht werden. Für alle Aktivitäten auf den vier Abstraktionsebenen wurde definiert, welche Inhalte innerhalb der jeweiligen Aktivität zu erarbeiten und modellieren sind, welche Diagrammtypen und Diagrammelemente dazu verwendet werden sollen und welche Elemente der ergänzenden SysML-Library dazu zu verwenden sind. Darüber hinaus wurde definiert, wie die Eingangsinformationen und Ergebnisse der einzelnen Aktivitäten miteinander zusammenhängen, sodass eine Nachverfolgung von Änderungen über mehrere Modellierungsschritte gewährleistet ist.

4.1-2

Abbildung 2: CTPS-Modellierungsvorgehen bestehend aus vier Abstraktionsebenen mit untergeordneten Aktivitäten

Das CTPS-spezifische SysML-Profil für CAMEO Systems Modeler umfasst sowohl ein Profil  mit Stereotypen als auch eine Library mit vordefinierten Modellelementen zur Modellierung von CTPS. Das Profil erweitert die Modellierungssprache auf Metamodellebene. Hier wurden CTPS-spezifische Stereotypen ergänzt, die die Lesbarkeit und Visualisierung des Modells verbessern. Die Library (Abbildung 4) beschreibt wiederverwendbare Modellelemente (z. B. Klassen, Aktivtäten, etc.) und deren Beziehungen (z. B. Assoziationen, Interfaces, etc.). In der Library sind u.a. vordefinierte Klassen für Maschinen, Transportsysteme, Operationslisten, Vorrangbeziehungen, Fertigungsfeatures, etc. enthalten. Diese erleichtern die Modellierung und ermöglichen die Wiederverwendung vordefinierter Elemente in spezifischen Modellen. Der Zweck der Library besteht darin, auf einer noch hohen Abstraktionsebene für CTPS notwendige Modellartefakte soweit vorzudefinieren, dass die Modellierungsschritte der Beschreibungssystematik durchlaufen werden können, alle Daten zur Ausleitung von Simulationsmodellen vorhanden sind und variierende Datenanforderungen von Plant Simulation abhängig von der CTPS-Planungsfrage abgedeckt werden. Dazu wurden Libraries für unterschiedliche Modellinhalte erarbeitet. Für allgemeine Systemelemente und deren Beziehungen wie z. B. Cybertronische Systeme (CTS), Cybertronische Elemente (CTE), CTP und CTPS sind Definitionen vorhanden. Für Features, Verfahren und Betriebsmittel wurden Libraries für Typen der Modellelemente angelegt, die wiederverwendet und für den konkreten Fall angepasst werden können. Für die agentenbasierte Steuerung des CTPS wurden Libraries für die Kommunikation und die Definition von Agenten im Produktionssystem angelegt. Darüber hinaus werden Schnittstellen zum und innerhalb des CTPS in der Library vordefiniert.

4.1-3

Abbildung 3: Paketstruktur der mecPro²-Library und Ausschnitt aus dem Paket CTPS-Library