ZAFH Digitaler Produktlebenszyklus

vorgetragen von:

Manuel Ramsaier, M. Sc.

Hochschule Ravensburg-Weingarten

Institut für Flugmechanik

und Flugregelung

Institut für Statik und Dynamik der

Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

10. Altair Anwendertreffen – 07.03.16

https://dip.reutlingen-university.de/

ZAFH.Digitaler Produktlebenszyklus (DiP) 2 / 19

Universität

Stuttgart

Projektkonsortium

Industrie 4.0Cyber-Physical System Design (CPS)

Problemstellung

Produktlebenszyklus

Markt-studie

Produkt-idee

Konzept- / Machbarkeits-untersuchungen

Konzept-entwurf

Detail-entwurf

Funktions-nachweise Baubarkeits-

prüfung

TypmusterPrototypen

Produktions-planung

DesignFreeze

ProductFreeze

Produktion

WartungReparatur

EntsorgungRecycling

DigitaleFabrik

InbetriebnahmeProduktion

n Modelle (Domänen)

+ n Schnittstellen

+ konsistente Daten

n Modelle (Domänen)

- n(n-1)/2 Schnittstellen

- manuelle Nacharbeit

klassisch

Wissensrepräsentation

CodeStrömung

StrukturSysteme

Finanzen

Produktionetc.

Entwurf

Finanzen

Strömung

Systeme

Entwurf

Struktur

Produktion

Wissensverarbeitung

CATIA V5

OpenCASCADE

SIEMENS NX

SimMechanics

CALCULIX

NASTRAN

MSC Laminate

Modeler, …

FLUENT

OpenFOAM

STAR-CCM+ …

MATLAB/

SIMULINK

ESATAN-TMS

MACSYMA

REDUCE

MATHEMATICA

abstrakte

Physik(partielle Ontologie)

abstrakte

Fabrik(partielle Ontologie)

abstrakte

Verkabelung(partielle Ontologie)

abstrakte

Regelung(partielle Ontologie)

Anwendungintegrativ

Softwaresystemedomänenspezifisch

Engineering-Framework

Begleitender Industriekreis6 Konzerne und 6 KMU aus der Region Baden-Württemberg

Forschunganwendungsorientiert

User Interface Design / Datenmanagement / SoftwareentwicklungsprozessUmsetzung moderner, multidisziplinärer Arbeitsweisen in neues Arbeits- und Bedienkonzept, kontextabhängige Sichtweisen auf das Modell, kollaborativer Entwurf, Concurrent Design Facility, Informationsarchitektur, Datenmanagement, Softwareentwicklungsprozess

Methodenentwicklung Requirement Management, Method-Oriented Architecture, Stukturierung, Verarbeitung und Kopplung von Wissen (Ontologien) , Erarbeitung von Engineering Design Patterns zur elektronischen Wiederverwendung (Reuse) Struktur und Konzeption von Bibliotheken

ISD, IFR der Universität Stuttgart

HS ReutlingenHS Weingarten

Systemintegration mittels Entwurfssprachen Design Cockpit mit Modellierungspracheneditor, Regeleditor für Modelltransfomationen, Schnittstellen zu domänenspezifischen Softwaresystemen im Ingenieurwesen

CAD/PDM/… CAE/FEM/MKS/…CAP/Produktions-simulation/…

PKM/KA/LCA/…

Kontec/DIF

HS Weingarten/ISD/IFR HS Weingarten/IFR HS Albstadt/HS Ulm HS Weingarten/ISDAlle Partner

UML/Eclipse EKS-InTec/Siemens SiemensOpenSource/Siemens Siemens Lasso/Siemens

Steifigkeit/FestigkeitRegelungsstrategien

Geometrieerstellungfunktionaler EntwurfLeichtbau, Materialkonzept Stahl/Alu/CFK

Steifigkeit, FestigkeitKinematikKopfaufprallUmformen

Steifigkeit/FestigkeitFlugverhaltenRegelungsstrategien

Geometrieerstellung,funktionaler Entwurfmechatronisches System

Montage- und Fabrikplanungvirtuelle Inbetriebnahme

Kosten- und Energie-analyse, Qualität, KVP (kontinuierlicher Verbesserungsprozess)

geometriebasierte Kosten- und Energie-analyse

Geometrieerstellungfunktionaler Entwurf

Fertigungsplanung Energieabschätzung

partielle Ontologien,Pattern, Bibliotheken

Modellierung und Simulation / Test

Digitale Fabrik Kosten- und Energieanalyse

Use Case 1 (Schwerpunkt Leichtbau, Digitale Fabrik)

PKW-Frontklappe

Use Case 2 (Schwerpunkt Mechatronik)Quadrocopter

Use Case 3 (Schwerpunkt Lehre)Segway

Requirements Entwurf /Produktarchitektur

Fertigungs- undMontageplanung

Ontologien und Design Patternsfür Engineering Bibliotheken

Wissensrepräsentationund -verarbeitung

Anwendungintegrativ

PKW-Frontklappe

PKM/KA/LCA/…

Kontec/DIF

Entwurf /Produktarchitektur

Anwendungintegrativ

Digitale Fabrik Kosten- und Energieanalyse

Requirements Entwurf /Produktarchitektur

PKM/KA/LCA/…

Kontec/DIF

PKW-Frontklappe

Industrie 4.0Cyber-Physical System Design (CPS)

Entwurfsprache Multicopter

Produktlebenszyklus

Markt-studie

Produkt-idee

Konzept- / Machbarkeits-untersuchungen

Konzept-entwurf

Detail-entwurf

Funktions-nachweise Baubarkeits-

prüfung

TypmusterPrototypen

Produktions-planung

DesignFreeze

ProductFreeze

Produktion

WartungReparatur

EntsorgungRecycling

DigitaleFabrik

InbetriebnahmeProduktion

Requirements Produktentwurf

Motor CenterplateLandingGearRigger Vokabeln

Quadrocopter Hexacopter Octocopter Regeln

Topologie

Topologieoptimierung

Produkt-

architektur

Produkt-

optimierung

Import: Geometrie

Produktebene

Baugruppenebene

Bauteilebene

Regeln - Topologie

Quadrocopter Hexacopter Octocopter

Topologieoptimierung – Design Space

Position: Motor (4x)

Position: Landing Gear (4x)

Centerplate

Design Space

Topologieoptimierung – Ergebnisse

Quo vadis?

Quadrocopter Hexacopter Octocopter

Graphenrepräsentation Multicopter

Graph als Repräsentation des Produkts

Quadrocopter

Antriebsystem und Chassis

Bauteile (/Positionen)

ramsaier@hs-weingarten.de

Zusammenfassung

• Industrie 4.0 heißt (auch) ganzheitlich digitale Abbildung des

Produktlebenszyklus

• Wissensrepräsentation in zentralem, abstrakten UML Graphenmodell

– Unabhängig von (Ingenieur-) Softwaretools

– Modell ist inhärent konsistent

• Automatisierte Anbindung der Topologieoptimierung an das UML Modell

• Forschungsfrage: Wie schließt man die Entwurfsschleife ?

• Graphenbasierte Mustererkennung als Startpunkt

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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Universität

Stuttgart

Projektkonsortium / Industriekreis

Ansprechpartner ZAFH

Dekan Prof. Dr.-Ing. Markus Till

Hochschule Ravensburg-Weingarten

Doggenriedstraße

88250 Weingarten

E-Mail: markus.till@hs-weingarten.de

Internet: www.hs-weingarten.de

Priv.-Doz. Dr.-Ing. Stephan Rudolph

Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

Universität Stuttgart

Pfaffenwaldring 27

70569 Stuttgart

E-Mail: rudolph@isd.uni-stuttgart.de

Internet: http://www.isd.uni-stuttgart.de/~rudolph

Ansprechpartner Industriekreis

ZAFH Digitaler Produktlebenszyklus - Altair University

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