Arbeitspaket #20



Demonstrator 2 – Kollaborative Entwicklung cybertronischer Produkte und Produktionssysteme

Zielstellung:

Das Ziel von Demonstrator 2 ist es aufzuzeigen, wie die kollaborative Entwicklung cybertronischer Produkte (CTP) und cybertronischer Produktionssysteme (CTPS) mithilfe des entwickelten mecPro²-Prozessrahmenwerks, der Beschreibungssystematik und verschiedener Softwarewerkzeuge umgesetzt werden kann. Dies wird anhand fünf ausgewählter Use Cases in Form von Szenen beschrieben. Grundlage der Use Cases ist das mecPro²-Prozessrahmenwerk. Durch die Verwendung der gemeinsamen Beschreibungssystematik von mecPro² für CTP und CTPS werden die Arbeitsinhalte und deren Prozessschritte auf einem gemeinsamen Systemmodell abgebildet. Durch die Nutzung eines PLM-Systems wird sowohl die Kollaboration der beteiligten Disziplinen als auch die Kollaboration von CTP-Entwicklung und CTPS-Planung sowie die Integration unterschiedlicher Autorentools für die Bearbeitung des Systemmodells ermöglicht.

Kontext:

Das in mecPro² betrachtete Anwendungsszenario 2 umfasst das cybertronische Produktionssystem „Zylinderkopfproduktion“, das ein Teilproduktionssystem der „cybertronischen Motorenproduktion“ darstellt. Das Anwendungsszenario umfasst die Produktion von Zylinderköpfen mit dem Fokus auf Fertigung, Montage und Qualitätskontrolle. Die Skalierbarkeit des Ansatzes im Sinne eines Systems-of-Systems-Gedankens wurde im Projekt untersucht. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Skalierbarkeit gegeben ist.

Für die beispielhafte Umsetzung werden die folgenden IT-Werkzeuge verwendet: Zur Erstellung von Systemmodellen auf Basis der SysML im Rahmen der Anwendung des mecPro²-Prozessrahmenwerks wird der Cameo Systems Modeler 18.1 eingesetzt. Zur Verwaltung der Produkt- und Produktionssystemdatenmodelle wird Teamcenter 11.2.1 verwendet. Zusätzlich kommen Active Workspace 3.0 für die Bearbeitung von Informationen in einer HTML5 Umgebung sowie Tecnomatix Plant Simulation 12.2 mit dem Simulationsmodell zum Einsatz.

Der Demonstrator 2 betrachtet die Planung von CTPS sowie die Informationsübergabe aus der CTP-Entwicklung in diese. Dies anhand von fünf Szenen illustriert. Die fünf Szenen spielen sich alle auf der neu beschriebenen Systemebene der CTPS-Planung ab, sodass insbesondere die frühen Planungsphasen besondere Berücksichtigung finden. Die fünf Szenen sind nachfolgend aufgeführt:

Szene 1 –   Integration des CTP Entwicklung und der CTPS Planung
Szene 2 –   Planung des Produktionsprogramms
Szene 3 –   Erste simulative Überprüfung der Produzierbarkeit des zukünftigen Produktionsprogramms
Szene 4 –   Ableitung erster technischer Verfahren für Fertigung, Montage und Logistik
Szene 5 –   Ressourcen auswählen, spezifizieren und Abläufe optimieren

Ergebnisse:

Im Ergebnis des mecPro² Projektes und als Ergebnis des Demonstrator 2 wird gezeigt, wie man standardisiert, nachvollziehbar und über verständliche Zwischenschritte die Anforderungen des Produktes (Produktmerkmal) und die Anforderungen an das Produktionsprogramm (Produktionsprogramm für Zeitraum) in einen zugehörigen Produktionsprozess überführen kann. Der Demonstrator 2 nachvollzieht hierbei diesen Engineering Prozess des Produktionssystems bis auf die Struktur- und Steuerungsebene der Systembeschreibung des CTPS.

Bereits auf einer hohen Abstraktionsebene wie der Kontextebene des CTPS kann das Wissen über das neue Produktionssystem, in Kombination mit den digitalen Daten eines bestehenden Produktionssystems, Aussagen über die technische Machbarkeit (Umsetzung der Produktanforderungen) und die Realisierung des Produktionszieles mittels Simulation ermöglichen. Erste Schlussfolgerungen für die weitere Gestaltung des Produktionsprozesses und den Grad der Wiederverwendung des bestehenden Produktionssystems sind alternativ bewertbar.

Eine weitere Detaillierung des Wissens über das neu zu gestalteten Produktionssystem über die Verfahrenebene bis hin zur Struktur- und Steuerungsebene erlaubt dann eine genauere alternative logistische Bewertung von Durchlaufzeiten, Energieverbräuchen, Maschinenauslastung etc.

Die Architektur des Demonstrators 2  ist geeignet die Nachvollziehbarkeit des Prozesses zu gewährleisten. Die Kollaboration von verschieden Rollen mit unterschiedlichen Autorenwerkzeugen kann bei Erhaltung der Konsistenz der Information ermöglicht werden.