Browsing by Author "Scheifele, Stefan Michael"

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Generierung des Digitalen Zwillings für den Sondermaschinenbau mit Losgröße 1
(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2020) Scheifele, Stefan Michael; Verl, Alexander (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)
Vom Maschinenbau erwartet der Markt kundenspezifische und kurzfristig lieferbare Maschinen und Anlagen in hoher Qualität bei zunehmender Komplexität, bedingt durch einen zunehmenden Automatisierungsgrad. In den letzten Jahren optimierten innovative Anlagenhersteller dafür ihren Entwicklungsprozess durch Softwaretools für die Projektierung und durch Generatoren für die weitgehend automatische Erstellung von anlagenspezifischer Software und Parameterlisten für die Automatisierungsgeräte. Obwohl die dabei genutzten einzelnen Softwarebausteine immer wieder verwendet werden und man diese weitgehend als fehlerfrei erwarten darf, ist die neue automatisch generierte Kombination dieser oft nicht fehlerfrei. Bis zum Einsatz der virtuellen Inbetriebnahme, welche die reale Steuerung an einem virtuellen Abbild der realen Maschine, der sog. „virtuellen Maschine“, betreibt und testet, konnten solche Fehler häufig erst bei der Inbetriebnahme der Anlage erkannt werden und waren dann aufwändig unter Zeitdruck zu korrigieren. Der Aufbau einer solchen virtuellen Maschine ist heute eine manuelle, zusätzliche und teure Aufgabe für Experten, obwohl doch die reale Maschine selbst samt Steuerungstechnik weitgehend automatisch im Engineeringprozess konfiguriert, parametriert und programmiert werden kann. Im Rahmen der Arbeit wird daher zunächst dargestellt, nach welchen Prinzipien sich Maschinen und Anlagen heute auf Basis eines Baukastens aus wiederverwendbaren mechatronischen Baugruppen erstellen lassen, um dann der Frage nachzugehen, wie sich die mechatronische Aufteilung in Baugruppen auf die virtuelle Maschine übertragen lässt. Durch die anschließende Überführung von mechatronischen Baugruppen in cyber-physische Systeme (CPS) wird eine 1:1-Beziehung zwischen realer und virtueller Baugruppe umgesetzt, was den im Maschinenbau eingeführten Engineeringprozess im Kern unverändert lässt, den zu verändern bereits frühere andere Ansätze in der Praxis hat scheitern lassen. Zudem entsteht durch die CPS-Sichtweise die Möglichkeit, kinematische Ketten und Querbeziehungen aus der virtuellen Maschine zu erkennen und so die Erstellung des Simulationsmodells erstmals ganzheitlich zu automatisieren.