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E-Book

Methode und Konzept für den Einsatz eines physikalischen Modells in der Entwicklung von Produktionsanlagen

AutorMichael Spitzweg
VerlagHerbert Utz Verlag
Erscheinungsjahr2009
Seitenanzahl181 Seiten
ISBN9783831609314
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis37,99 EUR
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methode für die Erstellung von Physikmodellen zur Simulation von Maschinen und Anlagen im Rahmen eines integrierten Entwicklungs- und Konstruktionsprozesses. Das vorzustellende Konzept wird anschließend an einem Anwendungsbeispiel prototypisch umgesetzt. Hierbei wird gezeigt, wie der Materialfluss einer Anlage mithilfe einer Physiksimulation realitätsnah abgebildet und somit die Aussagekraft der Simulation gesteigert werden kann. Außerdem wird erläutert, wie Physikmodelle aus Datenmanagementsystemen exportiert und aufbereitet werden können, womit die Modellerstellung für einen integrierten Entwicklungs- und Konstruktionsprozess vereinfacht werden kann.

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Leseprobe
4 Anforderungsanalyse (S. 314-315)

4.1 Allgemeines

In diesem Kapitel werden die Anforderungen, die an eine Simulationsumgebung mit Physikmodellen zu stellen sind, näher analysiert. Diese gliedern sich in methodische und technische Anforderungen, wobei methodische Anforderungen die Voraussetzungen im Bereich der Konstruktion und Entwicklung und die technischen Anforderungen die wesentlichen Funktionen der eigentlichen Simulationsumgebung beschreiben.

4.2 Methodische Anforderungen

Moderne Produktionsanlagen zeichnen sich durch den effizienten Einsatz verschiedener Technologien aus den Bereichen der Mechanik, der Elektrik und der Informatik aus. Die dadurch entstehende Komplexität stellt die Unternehmen vor die Herausforderung, die unterschiedlichen Fachrichtungen in einem strukturierten Entwicklungsprozess zu vereinen, um die anspruchsvollen Problemstellungen der Kunden optimal lösen zu können.

Eine wichtige Voraussetzung hierfür ist die Verwendung von Computer-Aided- Engineering (CAE)- und CAD-Softwaresystemen für das Management der anfallenden Konstruktionsdaten, um den beteiligten Konstrukteuren und Entwicklern zu jeder Zeit eine konsistente Datenbasis zur Verfügung stellen zu können. Andernfalls können wichtige Änderungen verloren gehen bzw. müssen manuell in gemeinsamen Besprechungen nachgepflegt werden. Der Einsatz von Physikmodellen zur Simulation von Produktionsanlagen hat neben der Steigerung der Aussagekraft das Ziel, die Modellerstellung zu automatisieren und so den Aufwand zu reduzieren.

Diese Automatisierung lässt sich nur umsetzen, wenn die erforderlichen Daten in digitaler Form (z. B. Geräteliste einer Produktionsanlage) vorliegen. Je größer der Anteil der digital verfügbaren Daten ist, desto leichter ist eine automatisierte Modellerstellung umzusetzen (siehe Abbildung 4-1). Recherchen im Rahmen von Studienarbeiten haben gezeigt, dass derzeit in den Unternehmen nur eine Teilautomatisierung möglich ist, weil die notwendigen Datenbanken oft noch nicht existieren bzw. sich gerade erst im Aufbau befinden.

Ein weiteres Problem beim Datenmanagement ist eine häufig heterogene Systemlandschaft in den Unternehmen, die über Jahrzehnte gewachsen ist. Für die Einführung einer automatisierten Modellerstellung müssen die verschiedenen Softwarewerkzeuge auf eine gemeinsame Datenbasis synchronisiert bzw. entsprechende Schnittstellen für den Datenaustausch definiert und umgesetzt werden.
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort der Herausgeber8
Vorwort10
Inhaltsverzeichnis12
Abbildungsverzeichnis18
Abkürzungsverzeichnis22
1 Einleitung26
1.1 Motivation26
1.2 Zielsetzung der Arbeit29
1.3 Vorgehensweise30
2 Situationsanalyse32
2.1 Begriffsbestimmung32
2.2 Aufgaben und Ablauf der virtuellen Inbetriebnahme36
2.3 Defizite und Handlungsfelder38
3 Grundlagen und Stand der Technik42
3.1 Allgemeines42
3.2 Virtuelle Inbetriebnahme42
3.3 Physiksimulation48
3.4 Virtual-Reality-Technologie75
3.5 Zusammenfassung der Grundlagen und des Stands der Technik87
4 Anforderungsanalyse88
4.1 Allgemeines88
4.2 Methodische Anforderungen88
4.3 Technische Anforderungen90
4.4 Bewertung der Anforderungen93
5 Konzept und Systementwurf96
5.1 Allgemeines96
5.2 Modellerstellung96
5.3 Simulationsumgebung mit Physikmodellen101
5.4 Eingabe105
5.5 Ausgabe107
5.6 Zusammenfassung108
6 Umsetzung und beispielhafte Anwendung110
6.1 Allgemeines110
6.2 Gestaltung und Aufbau der Systemarchitektur110
6.3 Eingabe123
6.4 Ausgabe126
6.5 Realisierung des Hardwareaufbaus126
6.6 Exemplarische Anwendung129
7 Nutzenpotenziale und Bewertung144
7.1 Allgemeines144
7.2 Nutzenpotenziale144
7.3 Technologische Bewertung146
7.4 Wirtschaftliche Bewertung148
8 Zusammenfassung und Ausblick152
9 Literatur154
10 Anhang164
10.1 Formelverzeichnis164
10.2 Herstellerverzeichnis165

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