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INTELLIACT
PLM OPEN HOURS
Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik)
Martin Probst, 02.12.2013
Intelliact AG
Siewerdtstrasse 8
CH-8050 Zürich
Tel. +41 (44) 315 67 40
Mail mail@intelliact.ch
Web http://www.intelliact.ch
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Systemkomplexität: Waschmaschine
Dyson Contrarotator
2000

Mechatronisierungsgrad

Waschmaschine
aus dem Jahr 1912

Kugelwaschmaschine
der Firma Scando
1925

Waschbrett

Kaum
veränderte
Variante der
Waschmaschine
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PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Systemkomplexität: Bremse

Brake by wire (SIEMENS)

[VDI 2206]

PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Inhalt


Integrierte Systeme (Mechatronik)











Definition
Fragestellungen
Arbeitsweisen
Herausforderungen
Prozesse

Herausforderung Sprache
Mechatronische Gesamtstruktur
Zusammenfassung und Empfehlungen

PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Integrierte Systeme (Mechatronik)

[Wikipedia]

PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Typische Fragestellungen der integrierten Systementwicklung








Gibt es einen Gesamtprozess für ein Projekt?
Wer behält den Überblick? Der „Mechatroniker“?
Produktmanager?
Kann die im Produkt eingesetzte Software-Version
zurückverfolgt werden?
Sind die Komponentenlisten von Elektrotechnik und
Konstruktion synchronisiert?
Wie kann das „mechatronische“ Produkt abgebildet (für alle
verständlich geplant) werden?
Wie werden Änderungen intern (und interdisziplinär)
kommuniziert?

PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Heutige Arbeitweisen




Dominanz Mechanik: Fokus auf mechanisches Funktionsprinzip
teils sequentielle Arbeitsweise, insbesondere zwischen den
Fachbereichen
individuelle Arbeitsweise


verschiedene Anforderungen an Strukturen, Prozesse und Tools

 Entwicklungsprozesse

entsprechen nicht den Anforderungen
der Entwicklung „mechatronischer“ Produkte
 Arbeitsweise entspricht oft nicht den Herstellungskosten

[Ehrlenspiel]

PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Prozesse
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Mechanik

Elektronik
Logik

R1

R2

R1

R2

R3

Elektronik
Layout

R4

R1

R5

R2

P0

Verkabelung

R1

V1

V2

V3

…

P1

R2

V4

…

R3

R6

…

R7

R3

R4

Produkt

Software

Review

V5

P2

…

R3

V6

V7

…

V8

…

[basierend auf einer Darstellung von
Siemens]

PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
Mechanik

INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Entwicklungsprozess (Elektro)
Konzept

Planung

Elektrotechnik

Entwicklung
•

Spezifikation

Fertigung

Arbeit teils in isolierten
Teams je nach
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Entwurf Logik
Auswahl
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Schaltungsanalyse

Simulation

• Systemdefinition
• Segmentierung in
Subsysteme
• Abhängigkeiten der
Subsysteme mit der
Software und Mechanik
klären

Bauraum
Phys. Randbed.

Physisches Design
 Abgleich der unterschiedlichen
Bauteilbibliotheken
 Verknüpfung Bauteile mit
Lieferantendaten
 Kennzeichnung von
freigegebenen logischen und
physischen Bauteilen

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Prototyp

PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013

Wartung
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Herausforderungen



Unterschiedliche Sichten oder Sprachen in den Domänen
Verschiedene Systeme und Arbeitsweisen








teilweise ohne Integrationen und Schnittstellen
Insellösungen

Projektleitung häufig dominiert von der Mechanik
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PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Herausforderung „Sprache“




Wesentlichstes Element in einer interdisziplinären Zusammenarbeit
 Kommunikation
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„gemeinsamen Sprache“ und einem einheitlichen Verständnis für









Begriffe, Definitionen
Prozesse
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



Unternehmensphilosophie
Prozesse/ Methoden/ Organisation/ Verantwortlichkeiten
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PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
„Mechatronische“ Gesamtstruktur


MCAD

Manueller Aufbau




ECAD

Hochintegrative
Lösung mit
Schnittstellen zu
allen
Erzeugersystemen



Keine
Gesamtstruktur

Aufbau mit Platzhaltern

PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Übersicht
Beschreibung

Vorteile

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Manueller Aufbau

• Manueller Strukturaufbau direkt
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• Hoch-flexible
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Aufbau mit
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• PDM weist Platzhalter für
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Hochintegrative
Lösung mit
Schnittstellen zu
allen
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gekoppelt
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PDM und wird an das ERP
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Lösung mit
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Gesamtstruktur

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jeweiligen Erzeugersystemen
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die Produktstruktur
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Einflussfaktoren


Folgende Faktoren haben einen Einfluss auf das Konzept einer
„mechatronischen“ Gesamtstruktur











Produkttyp (MTS, ATO, MTO, ETO)
Organisation Unternehmen
Produkt: Einbau/ Geometrie
Produkt: hoch integrativ/ modular
interdisziplinäre Simulation
Eigenentwicklung/ Einkauf
Prozesse
Library/ Systeme

PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Zusammenfassung


Abhängigkeiten klären







Mechatronische Gesamtstruktur






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Prozesse
Tools
Einflussfaktoren
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



Änderungswesen (z.B. durch Platzhalter in der Struktur)
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INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
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PLM Open Hours - Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik)

  • 1. INTELLIACT PLM OPEN HOURS Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) Martin Probst, 02.12.2013 Intelliact AG Siewerdtstrasse 8 CH-8050 Zürich Tel. +41 (44) 315 67 40 Mail mail@intelliact.ch Web http://www.intelliact.ch
  • 2. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Systemkomplexität: Waschmaschine Dyson Contrarotator 2000 Mechatronisierungsgrad Waschmaschine aus dem Jahr 1912 Kugelwaschmaschine der Firma Scando 1925 Waschbrett Kaum veränderte Variante der Waschmaschine (1862) PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 3. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Systemkomplexität: Bremse Brake by wire (SIEMENS) [VDI 2206] PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 4. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Inhalt  Integrierte Systeme (Mechatronik)         Definition Fragestellungen Arbeitsweisen Herausforderungen Prozesse Herausforderung Sprache Mechatronische Gesamtstruktur Zusammenfassung und Empfehlungen PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 5. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Integrierte Systeme (Mechatronik) [Wikipedia] PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 6. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Typische Fragestellungen der integrierten Systementwicklung       Gibt es einen Gesamtprozess für ein Projekt? Wer behält den Überblick? Der „Mechatroniker“? Produktmanager? Kann die im Produkt eingesetzte Software-Version zurückverfolgt werden? Sind die Komponentenlisten von Elektrotechnik und Konstruktion synchronisiert? Wie kann das „mechatronische“ Produkt abgebildet (für alle verständlich geplant) werden? Wie werden Änderungen intern (und interdisziplinär) kommuniziert? PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 7. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Heutige Arbeitweisen    Dominanz Mechanik: Fokus auf mechanisches Funktionsprinzip teils sequentielle Arbeitsweise, insbesondere zwischen den Fachbereichen individuelle Arbeitsweise  verschiedene Anforderungen an Strukturen, Prozesse und Tools  Entwicklungsprozesse entsprechen nicht den Anforderungen der Entwicklung „mechatronischer“ Produkte  Arbeitsweise entspricht oft nicht den Herstellungskosten [Ehrlenspiel] PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 8. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Prozesse Review Mechanik Elektronik Logik R1 R2 R1 R2 R3 Elektronik Layout R4 R1 R5 R2 P0 Verkabelung R1 V1 V2 V3 … P1 R2 V4 … R3 R6 … R7 R3 R4 Produkt Software Review V5 P2 … R3 V6 V7 … V8 … [basierend auf einer Darstellung von Siemens] PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 9. Mechanik INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Entwicklungsprozess (Elektro) Konzept Planung Elektrotechnik Entwicklung • Spezifikation Fertigung Arbeit teils in isolierten Teams je nach Spezialaufgabe Subsysteme Entwurf Logik Auswahl Komponenten Schaltungsanalyse Simulation • Systemdefinition • Segmentierung in Subsysteme • Abhängigkeiten der Subsysteme mit der Software und Mechanik klären Bauraum Phys. Randbed. Physisches Design  Abgleich der unterschiedlichen Bauteilbibliotheken  Verknüpfung Bauteile mit Lieferantendaten  Kennzeichnung von freigegebenen logischen und physischen Bauteilen Fertigungsdaten Prototyp PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013 Wartung
  • 10. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Herausforderungen   Unterschiedliche Sichten oder Sprachen in den Domänen Verschiedene Systeme und Arbeitsweisen       teilweise ohne Integrationen und Schnittstellen Insellösungen Projektleitung häufig dominiert von der Mechanik Unterschiedliche Entwicklungszyklen in den Domänen Undefinierter Kommunikationsfluss  Kaffee-Ecke, Büronachbar? Fehlende oder unzureichende Standards PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 11. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Herausforderung „Sprache“   Wesentlichstes Element in einer interdisziplinären Zusammenarbeit  Kommunikation Basis für eine effiziente Kommunikation beruht auf einer „gemeinsamen Sprache“ und einem einheitlichen Verständnis für       Begriffe, Definitionen Prozesse Schnittstellen Zuständigkeitsgrenzen/ Kompetenzen Identifikation von Objekten (Begriffs-/ Inhaltsabgrenzung: z.B. Artikelnummer, BMK, Seriennummer) Kommunikation wird definiert/unterstützt durch:    Unternehmensphilosophie Prozesse/ Methoden/ Organisation/ Verantwortlichkeiten Systeme (Workflows, Benachrichtigungen, Datenverknüpfungen) PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 12. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN „Mechatronische“ Gesamtstruktur  MCAD Manueller Aufbau   ECAD Hochintegrative Lösung mit Schnittstellen zu allen Erzeugersystemen  Keine Gesamtstruktur Aufbau mit Platzhaltern PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 13. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Übersicht Beschreibung Vorteile Nachteile Manueller Aufbau • Manueller Strukturaufbau direkt im ERP gemäss Anforderungen • Keine Schnittstellen/Integration vorhanden • Hoch-flexible Lösung • Prädestiniert für ETO-Produkte • Keine Systemintegration • Gefahr des Auseinanderlaufens der Strukturen zwischen Erzeugersystemen und ERP (insb. bei Änderungen) Aufbau mit Platzhaltern • PDM weist Platzhalter für Strukturelemente auf, welche in Umsystemen erzeugt werden • Der Strukturabgleich findet im ERP statt • Struktur auf der obersten Ebene im PDM bekannt • Keine Details Hochintegrative Lösung mit Schnittstellen zu allen Erzeugersystemen • Die Erzeugersysteme sind direkt über Schnittstellen an das PDM gekoppelt • Die Gesamtstruktur entsteht im PDM und wird an das ERP übergeben • Komfortable Lösung mit automatischem Abgleich • Durchgängigkeit bei Änderungen • Komplexe und oft zahlreiche Schnittstellen: aufwändigere Wartung Keine Gesamtstruktur • Die Strukturen sind nur in den jeweiligen Erzeugersystemen vorhanden und es existiert keine übergeordnete Gesamtstruktur • Niedrige SystemKomplexität • Keine zentrale Sicht auf die Produktstruktur
  • 14. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Einflussfaktoren  Folgende Faktoren haben einen Einfluss auf das Konzept einer „mechatronischen“ Gesamtstruktur         Produkttyp (MTS, ATO, MTO, ETO) Organisation Unternehmen Produkt: Einbau/ Geometrie Produkt: hoch integrativ/ modular interdisziplinäre Simulation Eigenentwicklung/ Einkauf Prozesse Library/ Systeme PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 15. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Zusammenfassung  Abhängigkeiten klären     Mechatronische Gesamtstruktur     Produkt Prozesse Tools Einflussfaktoren Aufwand versus Nutzen Organisation des Unternehmens Zwischenschritte   Änderungswesen (z.B. durch Platzhalter in der Struktur) Kommunikation PLM Open Hours _ Integrierte Entwicklung von Systemen (Mechatronik) _ 02.12.2013
  • 16. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN Fragen