Verknüpfung von mechanischer und elektronischer Entwicklung mit innovativer Simulationstechnologie

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1 i+e Messe Freiburg 2011 Differenzierung durch Standards Verknüpfung von mechanischer und elektronischer Entwicklung mit innovativer Simulationstechnologie Peter Metzner, BCT Technology AG

2 BCT-Initiative Mechatronics Concept Designer: Verknüpfung von mechanischer und elektronischer Entwicklung mit innovativer Simulationstechnologie Donnerstag, , Uhr, Raum K 4 Trends und Möglichkeiten zur Integration der Bereiche Mechanik, Elektrik, Elektronik und Software Freitag, , 10:00 Uhr, Raum K4 Unterstützung bei der Konzeption, Entwicklung und Produktion mechatronischer Systeme durch Product Lifecycle Management Systeme Samstag, , Uhr, Raum K 2

3 Agenda 15. Industriemesse i+e Freiburg Einleitung Herausforderungen im Maschinenbau Mechatronics Concept Designer Nutzen Wichtige Funktionen Demo

4 Mechatronics Concept Designer Einleitung Siemens stellt Werkzeuge zur Verfügung, um den Übergang von einem virtuellen zu einem realen Produkt zu ermöglichen. Die Werkzeuge von Siemens verbinden die virtuelle und die reale Welt. virtuelle Welt reale Welt Konzeptphase Entwicklung Inbetriebnahme Wartung

5 Herausforderungen im Maschinenbau Schneller, kürzer, kooperativer Technologien entwickeln sich immer schneller weiter, da Kunden individuelle Anpassungen fordern und sehr auf die Betriebskosten achten. Entwicklungszeiten müssen verkürzt werden, z. B. durch eine engere Zusammenarbeit zwischen den Bereichen Mechanik, Elektronik und Automation. Die Zunahme von Software und elektronischen Bauteilen in Maschinen- und Anlagenbau ist zu berücksichtigen

6 Industrie Trend Mechanische Produktentwicklung Innovationsursprung by source Anteil am Ertrag Source: McKinsey 2006

7 Maschinen und Anlagenherstellen müssen ihren Entwicklungsprozess beschleunigen Verbesserung interner Entwicklungsprozesse Improving Internal Design Processes Werkzeugmaschinen Leistungs- Kennzahlen Verbesserung durch Zusammenarbeit traditionelles Entwicklungsplateau schrittweise Entwicklungsverbesserung in traditionellen Organisationen Mit der Zeit werden die Verbesserungen in der Maschinenentwicklung die traditionellen schrittweisen Entwicklungsansätze übertreffen. Over time improvements in machine design will exceed traditional iterative design approaches. Zeit 9 ARC Advisory Group

8 Erwartungen führender Innovatoren der Branche KAPP: Das mechatronische Modell muss bereits zu Beginn vorliegen u. weitere Prozesse anstoßen. HELLER: Wir benötigen ein mechatronisches Basis-Element, das multi-disziplinäre Daten beinhaltet. Windmöller & Hölscher: Virtuelle Simulation einer kompletten W&H Maschine basierend auf 3D-Modell, Schaltungs- Logik und Software. VDW: Die funktionale Dekomposition wird ein wichtiges Element für die Maschinenentwicklung werden. VDW: Association of German Machine Tool Erstellen einer Funktionsbeschreibung

9 Flaschenhals im mechatronischen Produktentstehungsprozess Gegenwertiger Ablauf Zeit- und Kostenintensiver Redesign Zyklus Späte Zusammenführung und Systemintegration Source: Siemens CT, Mechatronics Design Processes, 2009

10 Mechatronischer Entwicklungsansatz Vergleich heute und in Zukunft Konzeptphase manuell, mit eingeschränkter Werkzeugunterstützung Detaillierung ist häufig noch ein sequenzieller Prozess Daten müssen wiederholt in unterschiedlichen Phasen generiert werden Test von Automatisierung mit mechanischem Design findet erst in einer sehr späten Phase statt Anforderungs- Management Entwurfsphase Mechanische Konstruktion Elektro Konstruktion Automation Entwicklung Unterstützung der Konzeptphase mit einem Werkzeug, das die nachgelagerten Entwicklungsschritte beliefert Start der Konzeptphase mit der Zusammenarbeit aller Entwicklungsbereiche Frühe Bewertung von Konzeptalternativen auf Basis einer einfachen Simulation Inbetriebnahme

11 Schnellere Maschinenentwicklung mit mehr Designsicherheit Ermöglicht den Entwicklungsdisziplinen parallel zu arbeiten Kunden- Anforderung Konzept Konstruktion Auslieferung Anforderungs- Mangement Technologie- Skizze Mechanik Konstruktion Pneumatik & Hydraulik Lay. Elektro- Layout Inbetriebnahme Programmierung

12 Schnellere Maschinenentwicklung mit mehr Designsicherheit Ersetzt die manuelle Konzeptphase durch ein Design- und Simulations-Tool Kunden- Anforderung Konzept Konstruktion Auslieferung Anforderungs Mangement Technologie- Skizze Mechanische Konstruktion Pneumatik & Hydraulik Lay. Elektro- Layout Inbetriebnahme Programmierung

13 Schnellere Maschinenentwicklung mit mehr Designsicherheit Etabliert ein funktionales Modell als gemeinsame Sprache zwischen den Detaildisziplinen Kunden- Anforderung Konzept Konstruktion Auslieferung Anforderungs Mangement Anforderungen Technologie- Skizze Funktionsmodell mechanische Konstruktion Baugruppe Pneumatik & Hydraulik Lay. Elektro Layout Elektro Stücklisten Inbetriebnahme Programmierung Software

14 Ein neuer bahnbrechender Ansatz: Funktionale Maschinenentwicklung Wiederverwendung intelligenter Objekte als abgesicherte Wissensbasis für zukünftige Designs Bibliothek mit Funktionseinheiten Kunden- Anforderung Konzept Konstruktion Auslieferung Anforderungs Mangement Anforderungen Technologie Skizze Funktionsmodell Baugruppen Mechanische Konstruktion Pneumatic & Hydraulic lay. Elektro Stücklisten Elektrolayout Inbetriebnahme Software Programmierung

15 Ein neuer bahnbrechender Ansatz: Funktionale Maschinenentwicklung Wiederverwendung intelligenter Objekte als abgesicherte Wissensbasis für zukünftige Designs Bibliothek mit Funktionseinheiten Kunden- Anforderung Konzept Konstruktion Auslieferung Anforderungs- Mangement Anforderungen Technologie- Skizze Funktionsmodell Mechanische Konstruktion Baugruppe Pneumatik & Hydraulik Lay. Elektro-Stücklisten Elektro- Layout Inbetriebnahme Software Programmierung

16 Product Lifecycle Management Ein ganzheitlicher Ansatz zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit

17 Product Lifecycle Management Ein ganzheitlicher Ansatz zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit Mechatronics Concept Designer Er verbindet die klassischen Ingenieursdisziplinen und hat darüber hinaus Auswirkungen auf alle nachgeschalteten Prozesse.

18 Mechatronics Concept Designer Philosophie Durch die Integration des Mechatronics Concept Designers mit NX und Teamcenter liefern Siemens eine umfassende Lösung im Bereich der Maschinenentwicklung. Komplette Konzepte können in einer virtuellen Umgebung simuliert und validiert werden, aus denen dann die realen Komponenten entstehen.

19 Mechatronics Concept Designer Philosophie Der Nutzer kann selbst das digitale Maschinenmodell steuern während die Simulation läuft. Auswirkungen von verschiedenen Eingaben lassen sich in Echtzeit testen. Das reale physikalische Verhalten kann virtuell abgebildet werden. Verschiedene Konzepte können frühzeitig auf Schwachstellen überprüft, Fehler gefunden und beseitigt werden.

20 Mechatronics Concept Designer Philosophie Der Mechatronics Concept Designer ist eine durchgängige Lösung für die Maschinenentwicklung. Er unterstützt die multi-disziplinäre Zusammenarbeit. Die Software ermöglicht in der Konzeptphase eine schnelle 3D-Modellierung. Eine Mehrkörper-Simulation inklusive des Automatisierungsverhaltens ist auf einfache Art möglich.

21 Mechatronics Concept Designer Merkmale Die PhysXbasierte Simulationstechnologie des Mechatronics Concept Designers nutzt Technologien aus der Computerspielindustrie. Diese stellt ein physikalisches Weltmodell bereit, in dem mit wenig Aufwand modelliert werden kann und Simulationsergebnisse in Echtzeit erzielt werden können. Die Simulation ist interaktiv. Während des Simulationsablaufs können mit Hilfe des Mauszeigers Kräfte auf Objekte angewendet werden. Wiederverwendung durch funktionale Einheiten/ intelligente Objekte Nutzung von vorhandenem Wissen durch intelligente Objekte mit mechatronischen Daten Wiederverwendungsbibliothek, für eine schnelle Verwendung per drag & drop Kinematik Physik 3D Daten Funktionen Wiederverwendungs- Bibliothek Sensoren Aktoren Kurvensch eiben / Getriebe Operationen

22 Mechatronics Concept Designer Merkmale Integrierter Ansatz für Systems Engineering Verwendung eines funktionalen Entwicklungsansatzes Verfolgung von Kundenanforderungen bis zur fertigen Maschine

23 Mechatronics Concept Designer Merkmale Offene Schnittstellen für andere Disziplinen Einfacher Datenaustausch mit anderen Systemen Problemlose Integration in komplexe IT-Umgebungen Anforderungen Funktionale Zerlegung Der Anforderungen Konzept 3D-Geo Gantt- Diagramm E/E-Komponenten Kurvensch. Sequenzen Mechanische Konstruktion Auslegung ReUse- Bibliothek Elektro- Konstruktion Bewegungssteuerung

24 Mechatronics Concept Designer Merkmale Produkteigenschaften Frühzeitige Bewertung von Konzeptalternativen. Leicht anwendbare Simulation Physik basierend. Definition von Maschinenverhalten und logischem Steuerungsverhalten. Erweiterung der Wiederverwendung durch modulare intelligente Bibliothekselemente.

25 Mechatronics Concept Designer Nutzen für den Anwender Mechanische Konstruktion Da der Mechatronics Concept Designer auf der Plattform von NX aufbaut, bietet er alle mechanischen Konstruktionsfunktionen. Aus dem Mechatronics Concept Designer können außerdem Modelldaten in viele andere CAD-Werkzeuge wie Catia, Pro/ENGINEER, SolidWorks und das CAD-neutrale JT-Format exportiert werden. Elektrokonstruktion Mit dem Mechatronics Concept Designer können Sensor-/ Aktorliste erstellt und im HTML- oder Excel-Format ausgegeben werden. Die Elektroingenieure können diese Liste verwenden, um Sensoren und Aktoren zu detaillieren und den Schaltplan zu erstellen.

26 Mechatronics Concept Designer Nutzen für den Anwender Automatisierung Der Mechatronics Concept Designer unterstützt die Softwareentwicklung. Er stellt Informationen über Ablaufsequenzen zur Verfügung. Das Gantt-Diagramm mit der Abfolge der Bewegungsabläufe kann im Format PLCopen XML exportiert werden.

27 Mechatronics Concept Designer Nutzen für den Kunden Paralleles Arbeiten von Entwicklungsteams. Einfachere Zusammenarbeit und kürzere Vorlaufzeiten. Offene Schnittstellen zu anderen Systemen. Bessere Entscheidungsfindung. Durch physikbasierte Simulation und Bewertung verschiedener Konzepte. Umfassende Konstruktion. Eine umfassende Lösung zur Anlagenentwicklung mit funktionaler Konstruktionsmethodik. Wiederverwendung intelligenter Objekte. Nutzung vorhandener Objekte mit multidisziplinärem Datenwissen.

28 Mechatronics Concept Designer Förderprogramm Forschung für die Produktion von Morgen Gegenstand der Förderung u.a.

29 Mechatronics Concept Designers Demo

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31 i+e Messe Freiburg 2011 Differenzierung durch Standards Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Peter Metzner Weitere Informationen auf unserem Stand D110/E109 und unter

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