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Entwurfsmuster für den Aufbau von Baukästen für das Funktionale Engineering
(2015) Buck, Raphael; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)
Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus bewegen sich heute in einem stark globalisierten Markt, was zu einem hohen Wettbewerbsdruck führt. Daher setzen viele Unternehmen heutzutage neben Innovation, Energieeffizienz und Qualität immer mehr auf die Individualisierung ihrer Produkte, um dem Kunden die für ihn optimale Lösung anbieten und dadurch ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis erreichen zu können. Die Individualisierung von Maschinen und Anlagen führt in den Unternehmen jedoch zu einer erhöhten Komplexität, was sich vor allem im Engineering-Bereich deutlich zeigt, wo explodierende Kosten, Qualitätsprobleme und verlängerte Projektlaufzeiten zu beobachten sind. Diesen Problemen versuchen viele Unternehmen mit baukastenbasierten Funktionalen Engineering Systemen (FES) entgegenzuwirken. Durch Modularisierung und Wiederverwendung von mechatronischen Komponenten ist es möglich, variantenreiche Maschinen und Anlagen zu konfigurieren und Daten und Projektunterlagenautomatisch zu generieren. Die Erstellung der Baukästen für FES ist jedoch zeit- und kostenintensiv. Zudem finden viele Engineering-Prozesse nicht mehr zentral in einem Unternehmen statt, sondern werden firmenübergreifend in Kooperationen hoch spezialisierter Zulieferer und Dienstleister abgewickelt. Für die reproduzierbare Erstellung leicht zu wartender Baukästen wurde deshalb in dieser Arbeit ein Katalog aus mechatronischen Entwurfsmustern erarbeitet. Um Optimierungspotenziale in vorhandenen Baukästen transparent und die Anwendung der entwickelten Entwurfsmuster messbar zu machen, wurden Metriken zur Analyse von FES-Baukästen ermittelt, die in Form eines "Model-Analysers" umgesetzt wurden. Die mechatronischen Entwurfsmuster wurden zum einen benutzt, um Konzepte für firmenübergreifend wiederverwendbare Basisbaukästen zu entwickeln, womit sich Aufwände bei der Erstellung von Baukästen reduzieren lassen. Zum anderen wurden mit Hilfe dieser Entwurfsmuster Konzepte erstellt, um den Einsatz von FES in Kooperationen zwischen Firmen zu ermöglichen.