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Interdisziplinäre Entwicklung durch
Model Based Systems Engineering
Vom digitalen zum funktionalen
Prototyp
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Interdisziplinäre Entwicklung durch Model Based
Systems Engineering
Mit der in den Prozess integrierten Systemmodellierung stellt das Model Based
Systems Engineering (MBSE) in CATIA V6 die nächste Stufe in der
Entwicklungstechnologie dar. Die Validierung kann in Zukunft mithilfe von digitalen
Modellen virtuell und völlig realistisch durchgeführt werden. Die Vorteile dieses
ganzheitlichen Ansatzes liegen auf der Hand: kürzere Zyklen und zeitliche
Einsparungen im Entwicklungsprozess.
Selbst in umfangreichen und komplexen Produkten wird heute oft noch jede Funktion für sich
simuliert, validiert und getestet, teilweise auch heute noch mit Praxistests auf Prüfständen
oder Ähnlichem, was den Bau eines Prototyps voraussetzt. Doch mit der Ausrichtung an
individuellen Kundenanforderungen erhöht sich auch die Komplexität.
Die Fokussierung auf die Einzeldisziplinen genügt dem ganzheitlichen Qualitätsanspruch an
ein Produkt dann nicht mehr. Der Zeit- und Kostenaufwand zur Systemvalidierung wird
einfach zu hoch. Darum wird durch Systems Engineering ein durchgängiger
disziplinübergreifender Ansatz verfolgt. Ein Teil davon ist das Model Based Systems
Engineering, das ein Systemmodell in den Mittelpunkt der Entwicklung multidisziplinärer
Systeme stellt. Bei diesem MBSE werden alle Abhängigkeiten zwischen den Subsystemen
und Bereichen simuliert.
Das Ziel dieser Vorgehensweise ist die Analyse und Simulation von Varianten und aus
diesen Erkenntnissen abgeleitet, die Auswahl der besten Konstellationen bereits in der
Konzeptphase sowie die folgende virtuelle Validierung und Verifikation.
Verschiedene Disziplinen in einem einzigen Prozess
Innerhalb von CATIA V6 Systems können isolierte Einzeldisziplinen in einen solchen
ganzheitlichen Kontext gesetzt werden. Für die beteiligten Entwickler reduziert das die
Vielfalt der einzelnen Software Applikationen und führt so zur Reduzierung der
Systemkomplexität. Vor allem aber erlaubt das Rückschlüsse auf interdisziplinäre
Abhängigkeiten und das dynamische Verhalten des Gesamtsystems. Und da der virtuelle
Teststand eine höhere Testdichte ermöglicht, können Entwicklungskonzepte somit frühzeitig
beurteilt und abgesichert werden.
Über ENOVIA V6 erfolgt die Kommunikation mit Versionierung, Projektierung,
Anforderungsmanagement sowie der Verknüpfung von Anforderungen, um den
Erfüllungsgrad zu überprüfen. Als Modellierungssprache für die Systemsimulation dient
dabei die Open Source Sprache Modelica. Mit Hilfe von Modelica wird das jeweilige
Verhalten von Komponenten in Objekte übersetzt, die von einem Simulationstool gelöst
werden. In diesem Zuge können Bibliotheken mit Szenarien angelegt werden, sodass die
einzelnen Modelle für eine weitere Simulation wiederverwendet werden können. Die
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Schnittstelle zu anderen Simulationswerkzeugen bildet das Functional Mock-Up Interface
(FMI). Diese Öffnung des Systems schafft auch neue Möglichkeiten, wie Innovationen von
Zulieferern für die Gesamtentwicklung genutzt werden können.
Das Simulationsmodell des EDAG-Batteriemoduls wird in der Modelica-Sprache modelliert
Realistische Tests im digitalen Raum
Für das Projekt EDAG Light Car, ein Elektroauto, galt es, ein optimiertes Batteriemodul
hinsichtlich Leistung und Gewicht für eine möglichst große Reichweite zu entwickeln. In den
Tests wurden aber auch Aspekte wie Lebensdauer, Ladeverhalten, Thermomanagement
berücksichtigt. Beim anschließenden sogenannten Packaging wurden die möglichen
räumlichen Anordnungen der Bauteile im Fahrzeug untersucht. Hierzu wurden die
Datenblätter der in Frage kommenden Batteriezellen mitsamt ihrem Kühlkörper in der
Datenbank hinterlegt. Mit dem Simulationsmodell in CATIA Systems wurde das dynamische
Verhalten der Batteriemodule untersucht. Die Batterietypen mit sämtlichen Daten wurden auf
der Basis von Modelica modelliert. Damit konnten die Batterietypen als Varianten des
Modells für realistische Simulationen verwendet werden. So konnte festgestellt werden,
welche Variante die beste ist, bezogen auf die Leistung, den Bauraum und die
Anforderungen.
Für einen Baumaschinenhersteller wurde
im Rahmen eines Testprojekts die
Konstruktion eines neuen Baggerarms
simuliert. Dazu wurde der komplette
Antriebsstrang digital erstellt, inklusive
Dieselmotor, Hydraulik, Mechanik und
Logik. Die virtuellen Tests untersuchten
das Zusammenwirken des Systems mit
den geometrischen Gegebenheiten und
einer Festigkeitsanalyse mit der
veränderlichen Last am Baggerarm. Das Verhalten eines neuen Baggerarms kann
im digitalen Raum realistisch abgebildet werden
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Wie die meisten Prozessoptimierungen bedarf auch dieses multidisziplinäre Systems
Engineering einer fundierten Vorbereitung mit dem Aufbau der entsprechenden Infrastruktur,
wie dem Fundus an virtuellen Systemmodellen. Und es bedarf eines gewissen Change-
Managements, denn die Disziplinen müssen vernetzt und Vertrauen geschaffen werden, um
Erfahrungen und Simulationsergebnisse miteinander abgleichen zu können.
Findet der Ansatz von MBSE konsequente
Anwendung bringt er Vorteile auf
verschiedenen Ebenen. Im Management
möchte man von der Innovationskraft der
Zulieferbranche profitieren. In der
Entwicklungsleitung wird man von externen
Subsystemen beeinflusst, die man so besser
beherrschen kann.
Entscheidend ist in der Entwicklung von eMobility-Projekten
die interdisziplinäre Simulation des Gesamtfahrzeuges
In der Qualitätssicherung kann eine schwankende Produktqualität aufgrund alternativer
Komponenten durch einen vorherigen digitalen Testlauf vermieden sowie der Ramp-Up zum
Serienanlauf verkürzt werden. Ein Aspekt, der sich ebenso auf den Einkauf auswirken kann,
der auf regionale Komponentenlieferanten angewiesen ist.
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TechniaTranscat GmbH
TechniaTranscat ist ein führender weltweit tätiger Anbieter von Lösungen zum Product Lifecycle Management (PLM) für eine leistungsfähige Produktentwicklung und effizientes Produktmanagement. TechniaTranscat steht für mehr als 30 Jahre Erfahrung, Entwicklung und Innovation.
Basis unseres Portfolios sind die von Dassault Systèmes entwickelten PLM-Softwarelösungen (3DEXPERIENCE, CATIA, ENOVIA, DELMIA, SIMULIA und EXALEAD). Darüber hinaus verfügt TechniaTranscat über ein breites Angebot an Dienstleistungen - von der Beratung, Projektkonzeption, Schulung bis hin zur Anwenderbetreuung vor Ort. Eigenentwicklungen von Standard- und Individualsoftware für CATIA, ENOVIA & JT sowie die Absicherung und der Betrieb der vorhandenen PLM-Anwendungen & Infrastruktur ergänzen das Portfolio.
Indem wir Ihre Stärken mit unserem Know-how im Product Lifecycle Management (PLM) zusammenbringen, unterstützen wir Sie dabei, Ihre Visionen in echte Mehrwerte umzusetzen. Unsere Lösungen werden weltweit in vielfältigen Industrien wie Maschinen- und Anlagenbau, Automobil- und Luftfahrtindustrie, Life Sciences, Bauwesen, Energie, Telekommunikation/Elektronik, Mode und Konsumgüter eingesetzt. TechniaTranscat – mit 420 Mitarbeitern – ist in ganz Europa, Indien und Nordamerika vertreten. Die
Firmenzentralen befinden sich in Karlsruhe (Deutschland) und in Stockholm (Schweden). Mit unseren
360 CATIA, ENOVIA, SIMULIA und DELMIA Spezialisten sind wir für Ihre zukünftigen PLM-Vorhaben
– auch international – bestens aufgestellt. Wir betreuen über 4000 Kunden weltweit, darunter 43, die
auf der Fortune-500-Liste der umsatzstärksten Unternehmen der Welt stehen. TechniaTranscat gehört
zur bei der Nasdaq OMX Nordic List notierten Addnode Group. Nähere Informationen auf
www.techniatranscat.com
Kontakt
TechniaTranscat GmbH
Am Sandfeld 11c 76149 Karlsruhe Deutschland Tel.: +49 721 970 43-16 E-Mail: [email protected]
