Überblick folgende Vorträge

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1 Überblick folgende Vorträge Cyber-Physical System Design (CPS) Produktidee Konzeptentwurf Detailentwurf Funktionsnachweise Typmuster Prototypen Industrie 4.0 Produktionsplanung Produktlebenszyklus Produktion Inbetriebnahme Produktion Recycling Wartung Reparatur Ramsaier et al. / Holder et al. Kiesel et al. Breckle et al. 1

2 Konzeptplanung von Montagesystemen mit graphenbasierten Entwurfssprachen Theresa Breckle, Markus Kiesel, Jens Kiefer, Martin Manns ASIM

3 Gliederung 1. Planung von Montagesystemen 2. Entwurfsmethodik 3. Herausforderungen 4. Graphenbasierte Entwurfssprachen 5. Konzeptplanung von Montagesystemen mit graphenbasierten Entwurfssprachen 6. Fazit 3

4 Gliederung 1. Planung von Montagesystemen 2. Entwurfsmethodik 3. Herausforderungen 4. Graphenbasierte Entwurfssprachen 5. Konzeptplanung von Montagesystemen mit graphenbasierten Entwurfssprachen 6. Fazit 4

5 Planung von Montagesystemen Montage: Aus Summe an Einzelteilen und vormontierten Baugruppen ein komplettes Produkt herstellen. [1] Montagesystem: Teilbereich eines Produktionssystems Planung von Produktionssysteme: viele klassische (z. B. Kettner, Grundig, Wiehndahl und Nyhuis) und neue Ansätze wie von Suh, Gegenstromverfahren oder Konold und Regner für die Montage vorhanden. 5

6 Montagesystem INFORMATION Anweisungen, Kontrollen ENERGIE Elektrisch, Hydraulisch, Pneumatisch INPUT Teile, Baugruppen Montagesystem OUTPUT Produkt RESSOURCEN Werker, Platz, Roboter, Werkzeuge, Anlagen SERVICE 6

7 Produktion Produkt Einordnung Beitrag Produktentstehung Fokus planung Konzeptplanung Inbetriebnahme Detail- Realisierung/ sc Zielplanung Hochlauf Produktion 7

8 Konzeptplanung Stand heute Reihenfolge Zeiten Grob-Layout Ressourcen planen Stücklistenverarbeitung Prozessschritte Wirtschaftlichkeit Materialfluss 8

9 Gliederung 1. Planung von Montagesystemen 2. Entwurfsmethodik 3. Herausforderungen 4. Graphenbasierte Entwurfssprachen 5. Konzeptplanung von Montagesystemen mit graphenbasierten Entwurfssprachen 6. Fazit 9

10 Entwurfsmethodik Die Entwurfsmethode von Pahl/Beitz [2] (ähnlich: VDI 2221) 1. Festlegen der Anforderungen 2. Festlegen der prinzipiellen Lösung (Konzept) 3. Festlegen des vorläufigen Entwurfs 4. Festlegen des endgültigen Entwurfs 5. Festlegen der Produktdokumentation lässt sich auch auf den Entwurf von Montagesystemen übertragen. Dient der Strukturierung des wissensbasierten Entwurfs mit Entwurfssprachen. 10

11 Gliederung 1. Planung von Montagesystemen 2. Entwurfsmethodik 3. Herausforderungen 4. Graphenbasierte Entwurfssprachen 5. Konzeptplanung von Montagesystemen mit graphenbasierten Entwurfssprachen 6. Fazit 11

12 Herausforderungen Ziel der Konzeptplanung von Montagesystemen: Ganzheitliche Planung aller Strukturen, Prozesse und Ressourcen unter Berücksichtigung aller Anforderungen und Unsicherheiten in Verbindung mit dem Produktkonzept. Aktuelle Herausforderungen: - Komplexe Modelle, viele Iterationen im Planungsprozess - Viele Schnittstellen (keine durchgängige CAx-Kette) - Durchgängige digitale Abbildung? - Automatisierung der Planung? - Industrie 4.0? 12

13 Gliederung 1. Planung von Montagesystemen 2. Entwurfsmethodik 3. Herausforderung 4. Graphenbasierte Entwurfssprachen 5. Konzeptplanung von Montagesystemen mit graphenbasierten Entwurfssprachen 6. Fazit 14

14 Innovation Wissensrepräsentation 15

15 Entwurfsprozess (generisch) Vokabeln Regeln Programm Datenmodell (Entwurfsgraph) Simulation Bewertung Anfänglicher Aufwand Iterative Entwurfsschleife 16

16 Wissensverarbeitung mit DC43 In Anlehnung an: Rudolph, Stephan. Digital Engineering. In: Vorlesungsunterlage (2014) 17

17 Graphenbasierte Entwurfssprachen (1/2) Entwurfssprachen Vokabeln UML Klassendiagramm Klassendiagramm Ontologien Vokabeln Design Compiler 43 ( 18

18 Graphenbasierte Entwurfssprachen (2/2) Produktionssystem UML Aktivitätsdiagramm besteht aus eine Folge von Entwurfsregeln Entwurfssprachen Aktivitätsdiagramm Instruktionen Regeln UML-Transformationen Regeln Regeln und Bibliotheken Design Compiler 43 ( 19

19 Gliederung 1. Planung von Montagesystemen 2. Entwurfsmethodik 3. Herausforderungen 4. Graphenbasierte Entwurfssprachen 5. Konzeptplanung von Montagesystemen mit graphenbasierten Entwurfssprachen 6. Fazit 20

20 Dekomposition 21

21 Wissensverarbeitung Montagesystem Entwurfswissen (abstrakt) Produktkonzept Vokabeln (Klassen) Regeln (Modelltrans -formation) Entwurfs compiler Graphenbasierte Entwurfssprachen in UML CA xls PCC pdf Output Layout Kosten Zentrales Modell (UML, Instanzen) Mengengerüst Prozesskonzept Ressourcenkonzept Wirtschaftlichkeitskonzept Produktionssystem (UML, Aktivitätsdiagramm) Spezifikation Anforderungskonzept Domänenspezifische Software In Anlehnung an: Rudolph, Stephan. Digital Engineering. In: Vorlesungsunterlage (2014) 22

22 Modellierungskategorien nach Pahl/Beitz Automatisierungsgrad Tagesstückzahl Definiertes Drehmoment Variantenanzahl Flexibilität Arbeitssystem Einschraubtiefe Fügen: Schrauben Automatisiert Hybrid Manuell Integrierter Roboter Autonomer Roboter Automat. Schrauber + Werker Manueller Schrauber + Werker Anforderungen Funktion Lösungsprinzip Komponenten In Anlehnung an: Feldhusen, J.; Grote, K.-H. (Hrsg.): Pahl/Beitz Konstruktionslehre

23 Methode Input Planungsfall Rückführung Layout Ganzheitliche Konzeptplanung Bewertung, Alternativen, Optimierung Kosten Abstraktes Entwurfswissen Konzeptplanung Entwurfssprache Modellierung Spezifikation Mengengerüst Quelle: Eigene Darstellung 24

24 Gliederung 1. Planung von Montagesystemen 2. Entwurfsmethodik 3. Herausforderungen 4. Graphenbasierte Entwurfssprachen 5. Konzeptplanung von Montagesystemen mit graphenbasierten Entwurfssprachen 6. Fazit 25

25 Fazit Digitale und wiederausführbare Planung von Montagesystemen verbessert die Güte der Planungsergebnisse und verkürzt die Entwurfszeit durch: Idee des zentralen Modells Angehängte Bewertung der Simulation Rückführung der Ergebnisse (Iterationsschleifen) Integration der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Ausblick Integration der Konzeptplanung in den gesamten Produktlebenszyklus in einem zentralen Modell Berücksichtigung von Unsicherheiten 26

26 Herzlichen Dank für die Aufmerksamkeit. Theresa Breckle, MBA Dipl. Ing. (FH) Hochschule Ulm Institut für Fertigungstechnik und Werkstoffprüfung 27

27 Quellenangaben [1] Konold, P., Reger, H. Praxis der Montagetechnik. 2., überarb. und erw. Aufl., korrigierter Nachdr., ed. Vieweg, Wiesbaden, [2] Feldhusen, J., Grote, K.-H. (Eds.). Pahl/Beitz Konstruktionslehre. 8., vollst. überarb. Aufl. ed. Springer Vieweg, Berlin,