Produkte sind heutzutage mehr und mehr durch hochintegrative Lösungen charakterisiert. Deren Entwicklung erfordert in erster Linie eine optimale Kommunikation zwischen den beteiligten Bereichen mechanische Konstruktion, Elektrotechnik und Softwareentwicklung. Da jeder dieser Bereiche aber unterschiedliche Methoden und Hilfsmittel einsetzt, gestaltet sich eine nachhaltige Zusammenführung als echte Herausforderung. Diese Open Hour erläutert die Spannungsfelder sowie Möglichkeiten und Grenzen von integrierten Produktstrukturen.

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)
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3. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Systemkomplexität: Bremse
Brake by wire (SIEMENS)
[VDI 2206]
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4. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Inhalt
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Integrierte Systeme (Mechatronik)
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Definition
Fragestellungen
Arbeitsweisen
Herausforderungen
Prozesse
Herausforderung Sprache
Mechatronische Gesamtstruktur
Zusammenfassung und Empfehlungen
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5. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Integrierte Systeme (Mechatronik)
[Wikipedia]
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6. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Typische Fragestellungen der integrierten Systementwicklung

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

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?
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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]
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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]
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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
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Wartung

10. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Herausforderungen
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
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
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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)
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12. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
„Mechatronische“ Gesamtstruktur

MCAD
Manueller Aufbau


ECAD
Hochintegrative
Lösung mit
Schnittstellen zu
allen
Erzeugersystemen

Keine
Gesamtstruktur
Aufbau mit Platzhaltern
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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
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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
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16. INTEGRIERTE ENTWICKLUNG VON SYSTEMEN
Fragen