Modellbasierte Entwicklungsprozesse für die Entwicklung cybertronischer Produkte und Produktionssysteme standen im Fokus des Verbundprojekts mecPro2, dessen Ergebnisse Ende Oktober 2016 vorgestellt wurden. Interessant ist, dass hier das Thema Industrie 4.0 aus Sicht der Produkt- und Produktionssystementwicklung betrachtet wird.
Lassen sich mittels geeigneter Prozesse, Methoden und Tools cybertronische Systeme effizient entwickeln? Dieser Frage gingen in den vergangenen drei Jahren die Partner des Verbundprojekts mecPro² nach. Ziel war insbesondere, die oftmals getrennten Entwicklungsbereiche für Produkte und Produktion zu verbinden beziehungsweise das „Aufbrechen der vertikalen Ausrichtung beim Smart Systems Engineering“, wie es Prof. Martin Eigner vom Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung (VPE) der TU Kaiserslautern formulierte. Folgerichtig werde deshalb künftig das Product Lifecycle Management (PLM) eher ein Systems Lifecycle Management (SysLM) sein müssen, um Aspekte von Produkt und Produktion zu verbinden und auf die IT-Welten abzubilden.
„Bislang erzeugen wir Dokumente und tauschen diese aus“, ergänzte Dr. Walter Koch, Leiter F&E-Prozesse bei der Schaeffler AG, in deren Räumen die Ergebnisse vorgestellt wurden. Es gehe nun darum, den großen Graben zwischen Produkt- und Produktionsverantwortlichen zu überbrücken. „Das modellbasierte Systems Engineering – kurz MBSE – kann hier Verständnis schaffen und insbesondere dazu beitragen, Änderungswünsche zu kommunizieren.“
Mehr als nur Mechatronik
Cybertronische Systeme – nicht jeder ist wirklich glücklich mit diesem Begriff, „smarte Systeme“ finden mehr Zuspruch – sind letztlich mechatronische Systeme, die hinsichtlich Vernetzung, Kommunikation und Kooperation zusätzliche Eigenschaften besitzen. Basis ist die Integration von Informationen und Daten aus allen beteiligten Entwicklungsdisziplinen, weswegen im Fokus von mecPro² ein Referenzentwicklungsprozess für cybertronische Systeme steht. Dieser zeigt, wie in einer sehr frühen, interdisziplinären Phase zusammen gearbeitet werden kann – bisher ging es hier ja nur um die Analyse und Zuweisung von Anforderungen an verschiedene (Sub-)Systeme und Disziplinen. Der Referenzentwicklungsprozess beschreibt nun ein modulares, interdisziplinäres Vorgehen, in dem die Anforderungen, Bedürfnisse und Zusammenhänge möglichst aller Stakeholder – Kunde, Entwicklung, Produktion, Gesetzgeber, … – erfasst und in einem SysML-Systemmodell abgelegt werden. Dazu wurden über 50 Prozessmodule mit über 200 Prozessaktivitäten identifiziert.
Im Ergebnis werden Unternehmen bei der kooperativen Entwicklung von Produkt und zugehörigem Produktionssystem unterstützt – ohne Medienbrüche, die heute oftmals effiziente Abläufe verhindern. Informationen müssen letztlich von Anfang an maschinenlesbar und lückenlos digital und rückverfolgbar abgelegt werden – eine Aufgabe, die sich offenbar mit heutigen PLM-Systemen erfüllen lässt, wie Eigner auf Nachfrage bestätigt. Heutige PLM-Lösungen kommen ja überwiegend aus dem Bereich der mechanischen Entwicklung, zukünftig gilt es aber auch Elektrotechnik und vor allem die Softwareentwicklung zu integrieren. Speziell beim interdisziplinären Systementwurf spielt dabei das modellbasierte Systems Engineering (MBSE) eine sehr wichtige Rolle, da es mittels der Modellierungssprache SysML die Möglichkeit bietet, interdisziplinäre Zusammenhänge abstrakt darzustellen – nicht über einen dokumentenzentrierten Ansatz, sondern über ein rechnerinterpretierbares Modell.
Für die Demonstratoren wurden die PLM-Lösungen von Contact Software und Siemens PLM Software um Prozesse und Entwicklungsartefakte erweitert:
- Im Rahmen des Anwendungsszenarios für cybertronische Produkte wurde für die PLM-Lösung CIM Database von Contact Software in Zusammenarbeit mit :em engineering methods eine Direktintegration des SysML-Modeling-Tools „Cameo Systems Modeler“ entwickelt, mit der es nun möglich ist, SysML-Modelle sogar bis auf Element-Ebene herunter zu verwalten.
- Das Anwendungsszenario für die Entwicklung von cybertronischen Produktionssystemen zeigt innerhalb der Siemens-PLM-Software-Tool-Chain, wie über eine abstrakte Beschreibung von Produktionssystemen aus Teamcenter eine sehr frühe Materialflusssimulation in Tecnomatix Plant Simulation durchgeführt werden kann. Hierfür müssen natürlich auch Informationen aus der Produktentwicklung gezielt abgerufen und genutzt werden. Entscheidend ist: Eine Änderung im Produkt kann nun direkt zu einer potentiellen Änderung im Produktionssystem verfolgt werden.
Hinweis: Eine ausführliche Beschreibung zu mecPro2 finden Sie in der KEM Konstruktion Sonderausgabe Systems Engineering, die am 1. März 2017 erscheint.
Zum Projekt
info
mecPro² steht für modellbasierter Entwicklungsprozess cybertronischer Produkte und Produktionssysteme und ist ein Verbundprojekt der Fördermaßnahme „Intelligente Vernetzung in der Produktion – ein Beitrag zum Zukunftsprojekt Industrie 4.0 des BMBF-Rahmenkonzepts Forschung für die Produktion von morgen“. Betreut vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) war seitens der Industrie eine Reihe von Partnern beteiligt:
- Contact Software GmbH
- Continental AG
- Daimler AG
- :em engineering methods AG
- Schaeffler Technologies AG & Co. KG
- Siemens AG
- Siemens PLM Software
- Unity AG
Universitäre Partner des Projekts sind die Technische Universität Kaiserslautern mit den Lehrstühlen FBK (Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation), KIMA (Konstruktion im Maschinen- und Apparatebau) und VPE (Virtuelle Produktentwicklung) sowie die Technische Universität Berlin mit dem Fachgebiet KFZB (Kraftfahrzeuge).
Daimler-Initiative Design Thinking
PLUS
Auf Initiative der Daimler-IT sucht der Automobilbauer über die Teilnahme am Projekt mecPro2 hinaus nach neuen Wegen, mittels kreativem, nutzerorientiertem und interdisziplinärem Denken Ansätze zur Entwicklung von Dienstleistungen und Lösungen unter Einbeziehung der Anwendersicht innerhalb des Konzerns zu erkunden. „Design Thinking“ lautet der Name der Initiative, die CIO Jan Brecht Anfang November 2016 vorstellte. Verborgene Qualitäten der Mitarbeiter sollen sich auf diese Weise in einem offenen Umfeld und in geeigneten Projekten entfalten können. Zum Auftakt begleiten speziell für diese Initative ausgebildete Coaches Projekte, die von Mitarbeitern eingebracht werden. „Schnupperkurse“ erleichtern allen Interessierten den Einstieg. „Mit Design Thinking schaffen wir eine Bühne, auf der sich die Kraft der Ideen entfalten kann“, so Helmut Schütt, CIO Daimler Trucks, Buses and Vans und Sponsor der Initiative. „Die Rolle der IT – weg vom Systemverwalter hin zum Enabler und internen Business-Partner und Problemlöser – wird hier eindrucksvoll unter Beweis gestellt.“
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