Session: 2 Durchgängiger Entwicklungsprozess für den Maschinen- und Anlagenbau am Beispiel einer Holzbearbeitungsmaschine (Hüttenhölscher Maschinenbau) 10./11. Oktober 2017 Lemgo www.its-owl.de
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Einführung Hüttenhölscher Maschinenbau Familiengeführtes Unternehmen im Sondermaschinenbau 1981 gegründet, beschäftigt rund 150 Mitarbeiter/innen, ca. 9.000 m² Betriebsfläche innovativer Maschinenbau für individuelle Lösungen Stärke liegt im Bereich der Möbelindustrie, zu den Schwerpunkten gehören hier: Korpusmontagetechnik Schubkastenfertigung Bohr- und Fräsbearbeitung Beschlagsetztechnik it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 3
Einführung Fraunhofer IEM Erstes selbstständiges Fraunhofer- Institut in der Innovationsregion OWL Themenschwerpunkt: Interdisziplinärer Entwurf intelligenter technischer Systeme SE Live Lab Das Kompetenzzentrum für Systems Engineering Ziel: Erprobung und Einführung von Systems Engineering in Unternehmen unterstützen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 4
Einführung Beckhoff Automation Beckhoff realisiert offene Automatisierungssysteme auf der Basis PC-basierter Steuerungstechnik Unternehmenszentrale: Verl Mitarbeiter: 3.350, davon 1.100 Ingenieure Niederlassungen: 34 Ländern Das Beckhoff-Produktspektrum umfasst: Industrie-PCs Automatisierungssoftware Busklemmen Antriebstechnik it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 5
Beispielanlage Vereinzeln und Positionieren von Beschlägen: Transport der Korpuswand Vereinzeln und Positionieren der Beschläge (x-, y-, z-richtung) Steigende Kundenanforderungen hinsichtlich: Anlagenproduktivität Produktqualität Nachhaltigkeit Erreichbar durch: Condition Monitoring Power Monitoring Steigenden Herausforderungen beim Engineering it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 6
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Herausforderungen beim Engineering Konstrukteur (M) Konstrukteur (E) Steuerungsprogrammierer Konstrukteur (M) Anforderungen/ Konzept/Auftrag Machbarkeit/ erste Modelle Mechanische Konstruktion Vertriebler Konstrukteur (M) Konstrukteur (E) Steuerungsprogrammierer Konstrukteur (E) Elektrische Konstruktion Implementierung der Steuerung Simulation/Virt. Inbetriebnahme Steuerungssoftware Steuerungsprogrammierer Konzeptionierung Grobentwurf Feinentwurf Implementierung Simulation / virtuelle Inbetriebnahme Betrieb REQUIRMENTS ENGINEERING DOMAIN-SPECIFIC ENGINEERING REAL WORLD Zielsetzung Domänenübergreifender Engineering-Prozess Unternehmensübergreifender Prozess entlang der Wertschöpfungskette it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 8
Herausforderungen beim Engineering Konstrukteur (M) Konstrukteur (E) Steuerungsprogrammierer Konstrukteur (M) Anforderungen/ Konzept/Auftrag Machbarkeit/ erste Modelle Mechanische Konstruktion Vertriebler Konstrukteur (M) Konstrukteur (E) Steuerungsprogrammierer Konstrukteur (E) Elektrische Konstruktion Implementierung der Steuerung Simulation/Virt. Inbetriebnahme Steuerungssoftware Steuerungsprogrammierer Konzeptionierung Grobentwurf Feinentwurf Implementierung Simulation / virtuelle Inbetriebnahme Betrieb REQUIRMENTS ENGINEERING DOMAIN-SPECIFIC ENGINEERING REAL WORLD Zielsetzung Steigende Komplexität beherrschen Iterationen bei Entwicklung und Inbetriebnahme vermeiden Durchgängiges Engineering Ganzheitliches, domänenübergreifendes Engineering it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 9
Entwicklungsprozess für den Maschinen- und Anlagenbau am Beispiel einer Holzbearbeitungsmaschine Vorgehen 1. Prozessaufnahme und -analyse 2. Daten- und Modellanalyse am realen Beispiel 3. Konzepte für ein durchgängiges Engineering 4. Demonstrator im Live Lab it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 10
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Konzepte für ein durchgängiges Engineering Fokussierung auf 3 Handlungsfelder Anforderungen/ Konzept/Auftrag Machbarkeit/ erste Modelle Mechanische Konstruktion 3 2 Elektrische Konstruktion 1 Implementierung der Steuerung Simulation/Virt. Inbetriebnahme Steuerungssoftware Konzeptionierung Grobentwurf Feinentwurf Implementierung Simulation / virtuelle Inbetriebnahme Betrieb REQUIRMENTS ENGINEERING DOMAIN-SPECIFIC ENGINEERING REAL WORLD 3) Ganzheitlicher disziplinübergreifender Entwurf 2) Schnittstelle Mechanische und Elektrische Konstruktion 1) Schnittstelle Elektrokonstruktion und Steuerungstechnik it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 12
Konzept 1: Schnittstelle Elektrische Konstruktion und Steuerungstechnik Elektrische Konstruktion Implement. der Steuerung TwinCAT 3 XCAD Interface XCAD Interface XCAD erzeugt basierend auf einer EPLAN-Export-Datei automatisch ein Steuerungsprojekt Bereits vorhanden Daten werden automatisch vom Schaltplan in die Steuerungssoftware übertragen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 13
Konzept 2: Schnittstelle Mechanische und Elektrische Konstruktion Mechanische Konstruktion Elektrische Konstruktion E/A-Liste Automatisiertes Ausleiten und Versionierung der E/A-Liste Analyse der Arbeitsweise mit der Liste zeigt Potenzial zur Umstrukturierung der vorhandenen Liste. Abgleich der benötigten Inhalten mit bereits vorhandenen Daten aus der Mechanischen Konstruktion (Stückliste) Konzept zum automatisierten Ableiten und Erstellen der E/A Liste Versionierung über Cloudlösung oder SVN-Server it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 14
Konzept 3: Ganzheitlicher disziplinübergreifender Entwurf Anforderungen/ Konzept/Auftrag Vertriebler Konstrukteur (M) Konstrukteur (E) Steuerungsprogrammierer Betrachtetes Beispiel: Beschlag-Setzmaschine Mechatronische Systembeschreibung mit CONSENS Interdisziplinäre Beschreibung des System durch Verhalten (Aktivitäten) Umfeld Wirkstruktur Dokumentation des Entwurfs in der frühen Phase Graphische Darstellung von komplexen Zusammenhängen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 15
Konzept 3: Ganzheitlicher disziplinübergreifender Entwurf Anforderungen/ Konzept/Auftrag Vertriebler Konstrukteur (M) Konstrukteur (E) Steuerungsprogrammierer Betrachtetes Beispiel: Beschlag-Setzmaschine Verhalten it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 16
Konzept 3: Ganzheitlicher disziplinübergreifender Entwurf Umfeld it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 17
Konzept 3: Ganzheitlicher disziplinübergreifender Entwurf Wirkstruktur Umfeld it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 18
Konzept 3: Ganzheitlicher disziplinübergreifender Entwurf Durchgängiges Engineering Nutzung der Informationen aus dem disziplinspezifischen Entwurf bis hin zur Steuerungstechnik Zustandsautomat (TwinCAT, Steuerungstechnik) Aktivitäten (Disziplinübergreifender Entwurf) it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 19
Konzept 3: Ganzheitlicher disziplinübergreifender Entwurf Durchgängiges Engineering Nutzung der Informationen aus dem disziplinspezifischen Entwurf bis hin zur Steuerungstechnik Klassendiagramme zum automatisierten Ableiten des Steuerungscodes (TwinCAT, Steuerungstechnik) Wirkstruktur (Disziplinübergreifender Entwurf) it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 20
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Resümee und Ausblick Resümee Prozessanalyse zeigte Potenzial für ein durchgängiges Engineering. Benötigt werden einfache und handhabbare Lösungen. Konzepte adressieren Prozessschritte und Schnittstellen mit entscheidendem Verbesserungspotential Neue Ansätze aus der Forschung an einer eigenen Beispielanwendung kennengelernt. Ausblick Ausweitung der Machbarkeitsprüfung und Umsetzung einzelner Konzepte Identifikation weiterer Maßnahmen (z.b. Anpassungen in dem Prozess, Schulung neuer Methoden, Prüfung Aufwand/Nutzen) Beteiligung in der Fachgruppe Systems Engineering Präsentation der Ergebnisse auf weiteren Veranstaltungen it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 22
Ergebnisse Vorträge auf weiteren Veranstaltungen Innovations.Kreis.GT 14. November 2017 In Verl VDMA Industrie 4.0 Kongress 15. November 2017, 14.00 18.00 Uhr Im Gürzenich, Köln it s OWL Clustermanagement GmbH 17.10.2017 23
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