Modellbasierter Entwicklungsprozess cybertronischer Produkte und Produktionssysteme
Motivation & Forschungsziele
Das Ziel des Verbundprojekts ist eine Effizienzsteigerung in Entwicklungsprojekten von cybertronischen Systemen. Im Fokus des Projekts steht die Integration von Informationen und Daten aus allen beteiligten Entwicklungsdisziplinen.
Die Techniken des Model-based Systems Engineering (MBSE) werden für eine disziplinen- und phasenübergreifende Beschreibung der cybertronischen Systeme eingesetzt. Die Zusammenarbeit innerhalb des Entwicklungsprozesses wird durch die Integration in das Product Lifecycle Management (PLM) ermöglicht.
Die Betrachtung des physikalischen Grundsystems ist sowohl für die Entwicklung von Produkten als auch von Produktionssystemen, unabdinglich. Daher prägt das Projekt mecPro² die Begriffsbildung der cybertronischen Systeme, welche die konsequente Weiterentwicklung von mechatronischen Systemen im Kontext ihrer allgegenwärtigen Vernetzung in den Mittelpunkt stellt. Ein integrierter Entwicklungsprozess von cybertronischen Produkten und Produktionssystemen ermöglicht eine kooperative Entwicklung von Produkt, Produktion und zugehörigem Produktionssystem.
Das Projekt verfolgt einen Use-Case-orientierten Ansatz: Anhand von Anwendungsbeispielen werden Anforderungen an die Entwicklung cybertronischer Produkte und Produktionssysteme analysiert und ein Referenzentwicklungsprozess erstellt. Dies schließt die Betrachtung des Einsatzes von Modellen und zugehörigen IT-Werkzeugen zur Beschreibung dieser cybertronischen Systeme ein. Darauf aufbauend wird ein Konzept zur Modellverwaltung entwickelt, welches in die Spezifikation eines Datenmodells mündet. Begleitend wird eine Validierung des Ansatzes durch die Implementierung von Software-Demonstratoren durchgeführt, die sich auf kommerziell verwendete PLM-Software stützt.
Mit diesen Ergebnissen soll es möglich werden viele der Anforderungen im Umgang und der Umsetzung (siehe Umsetzungsempfehlung für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0) des Zukunftsprojekts Industrie 4.0 (siehe auch Plattform Industrie 4.0) zu erfüllen.
Projektverlauf
Im ersten Arbeitspaket (AP1) werden die theoretischen Grundlagen sowie der Stand der Technik im Bereich der modellbasierten Entwicklung mechatronischer Systeme erarbeitet. Das zweite Arbeitspaket (AP2) bildet die Basis für die zukünftigen Arbeitspakete, indem es vorhandene Entwicklungsprozesse bei den Anwendungspartnern analysiert, um Vorgehensmodelle aus der wissenschaftlichen und praxisnahen Literatur erweitert, einen ersten Referenzentwicklungsprozess und einen vorläufigen Vorschlag zur Beschreibung von cybertronischen Elementen und Systemen auf interdisziplinärer Ebene definiert, sowie Konzepte zur Modellverwaltung ermittelt. Die folgenden Arbeitspakete befassen sich mit den konkreten Anwendungsszenarien:
- AP3: Modellbasierte Entwicklung eines Cybertronischen Produkts.
- AP4: Modellbasierte Entwicklung eines Cybertronischen Produktionssystems.
- AP5: Modellbasierte Informationsübergabe zwischen Produktentwicklung und Produktionssystementwicklung.
Im (AP6) werden die erarbeiteten Ergebnisse in ein gemeinsames Daten- und Prozessmodell überführt. Das siebte Arbeitspaket (AP7) erarbeitet einen Demonstrator, der den Nutzbarkeit in einer beispielhaften Entwicklungsumgebung nachweisen soll. Hierzu werden Daten- und Prozessmodell in PLM-Lösungen integriert sowie disziplinspezifische Autorentools angepasst, und um MBSE-Funktionalitäten erweitert.
Interviewfilme
Fördermaßnahme:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF): 32. Bekanntmachung „Intelligente Vernetzung in der Produktion – Ein Beitrag zum Zukunftsprojekt ,Industrie 4.0’“
Projektlaufzeit:
01. November 2013 – 31. Dezember 2016 (3 Jahre, 2 Monate)
Konsortium
Das mecPro²-Konsortium setzt sich aus vier Kategorien von Partnern zusammen: Anwendungsunternehmen, Forschungsinstitute, Beratungsunternehmen und Systemanbieter.
Industrielle Partner
CONTACT Software GmbH
Continental AG
:em engineering methods AG
Daimler AG
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Siemens AG
Siemens Industry Software GmbH
Unity AG
Universitäre Partner
Fachgebiet Kraftfahrzeuge (TU Berlin)
Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation Kaiserslautern(RPTU Kaiserslautern)
Lehrstuhl für Konstruktion im Maschinen- und Apparatebau (RPTU Kaiserslautern)
Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung (RPTU Kaiserslautern)
Projektergebnisse
Das Buch „Modellbasierter Entwicklungsprozess cybertronischer Systeme – Der PLM-unterstützte Entwicklungsprozess für Produkte und Produktionssysteme“ fasst die Ziele und Ergebnisse des Projekts zusammen. Es ist im August 2017 im Springer Verlag erschienen.
ISBN:
- Print: 978-3-662-55123-3
- E-Book: 978-3-662-55124-0
Veröffentlichungen
Modellbasierter Entwicklungsprozess cybertronischer Systeme – Der PLM-unterstützte Entwicklungsprozess für Produkte und Produktionssysteme
Eigner M.; Koch, W.; Muggeo, C. (Hrsg.) – ISBN: Print: 978-3-662-55123-3, E-Book: 978-3-662-55124-0
2017
- Maschinenmarkt berichtet über die Ergebniskonferenz
Entwicklung cybertronischer Produkte – Neue Wege in der Produktentwicklung [>machienenmarkt.vogel.de] - K|E|M Konstruktion – Sonderausgabe Systems Engineering 01 2017
Ergebnisse des BMBF-Verbundprojekts mecPro² – Zukunft der Entwicklung ist modellbasiert [>contact-software.com]
2015
- ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Ausgabe 110
C. Aurich, C. Steimer, H. Meissner, C. Schindler, M. Cadet, J. Fischer: Entwicklungsprozess für cybertronische Produktionssysteme – Modularer Prozess zur integrierten Entwicklung cybertronischer Produkte und Produktionssysteme. ZWF – Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 110/7-8 (2015): S. 466-469. - wt Werkstatttechnik online Ausgabe 105
C. Aurich, C. Steimer, H. Meissner, N. Menck: Einfluss von Industrie 4.0 auf die Fabrikplanung. wt Werkstatttechnik online 105/4 (2015): S. 190-194. - Digital Engineering Magazin
Interview mit Dr.-Ing. Walter Koch (Schaeffler AG) und Dr.-Ing. Patrick Müller (Contact Software GmbH) zum Thema „Einfluss der Industrie 4.0 auf die Produktentwicklung“ [>digital-engineering-magazin.de] - Newsletter Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktentwicklung WiGeP Ausgabe 1/2015
Schindler, C.; Cadet, M.; Eigner, M.; Muggeo, C.: BMBF Verbundprojekt mecPro² – Modellbasierter Entwicklungsprozess cybertronischer Produkte und Produktionssysteme, In: Newsletter Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktentwicklung WiGeP, Ausgabe 1/2015, S. 15-16, ISSN 1613-5504
2014
- ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Ausgabe 109 (S.70 ff.)
Aurich, J.C.; Meissner, H.: Entwicklung cybertronischer Produktionssysteme. ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Ausgabe 109 (2014) 1-2: S. 70-73.
2013
- c´t Ausgabe 26/2013 (S.82 ff.)
Nur einen Monat nach Projektstart wird das Projekt mecPro² Im Industrie 4.0 Artikel „Losgröße 1“ unter den aktuellen Forschungsbemühungen genannt. Siehe auch [>heise.de] - PLM IT Report 3/2013
Das Projekt mecPro² im Teil 6 der Serie „Systems Engineering“ (Autor: Michael Wendenburg) [>contact-software.com]
2017
- Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung 2017, Stuttgart
Cadet, M.; Schulte, T.; Dickopf, T.; Stephan, N.; Eigner, M.: Modellbasierte Entwicklung cybertronischer Systeme in der frühen Phase des Entwicklungsprozesses – Ein Vergleich mit der klassischen Produktentwicklung. In: Binz, H.; Bertsche, B.; Bauer, W. et al. (Hrsg): Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2017. 1. Auflage, Stuttgart: Fraunhofer IAO, o.S., 2017.
2016
- Ergebniskonferenz mecPro², Herzogenaurach
Informationen zur Ergebniskonferenz erhalten Sie hier. - Tag des Systems Engineering 2016, Herzogenaurach
- Schulte, T.; Schneider, M.; Judaschke, U.; Batz, D.: „Systemmodelle verwalten mit ConfigML – Motive, Grundlagen und erste Konzepte einer Sprache für das modellbasierte Konfigurationsmanagement“, in: Schulze, S. et al. (Hrsg.): Tag des Systems Engineering, Hanser Verlag, München 2016, S. 323-332. – ISBN: 978-3-446-45126-1.
- Müller, P.; Kirsch, L.; Eigner, M.; Muggeo, C.: „SysML-Modellverwaltung im PDM/PLM Umfeld“, in: Schulze, S. et al. (Hrsg.): Tag des Systems Engineering, Hanser Verlag, München 2016, S. 333-342. – ISBN: 978-3-446-45126-1.
- Steimer, C.; Fischer, J.; Cadet, M.; Meissner, H.; Aurich, J.C.; Stephan, N.: „SysML-basierte Planung cybertronischer Produktionssysteme in frühen Entwicklungsphasen“, in: Schulze, S. et al. (Hrsg.): Tag des Systems Engineering, Hanser Verlag, München 2016, S. 365-374. – ISBN: 978-3-446-45126-1.
- Schulte, T.; Schneider, M.; Dickopf, T.; Mayerhofer, L.: „Weiterentwicklung des integrierten Konzepts aus Prozessrahmenwerk und Beschreibungssystematik von mecPro² um ein modellbasiertes Variantenmanagement“, in: Schulze, S. et al. (Hrsg.): Tag des Systems Engineering, Hanser Verlag, München 2016, S. 259-268. – ISBN: 978-3-446-45126-1.
- 49th CIRP Conference on Manufacturing Systems 2016, Stuttgart
Steimer, M. Cadet, J.C. Aurich, N. Stephan: Approach for an integrated planning of manufacturing systems based on early phases of product development. Procedia CIRP 57 – Proceedings of the 49th CIRP Conference on Manufacturing Systems (2016): S. 467-472. - 26th CIRP Design Conference 2016, Stockholm
Steimer, J.C. Aurich: Analysis of information interdependencies between product development and manufacturing system planning in early design phases. Procedia CIRP 50 – Proceedings of the 26th CIRP Design Conference (2016): S. 460–465.
2015
- Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung 2015, Stuttgart
Cadet, M.; Meissner, H.; Hornberg, O.; Schulte, T.; Stephan, N.; Schindler, C.; Aurich, J.: Modellbasierter Entwicklungsprozess cybertronischer Produkte und Produktionssysteme – Grundlagen, erste Ansätze und weiteres Vorgehen, In: Binz, H.; Bertsche, B.; Bauer, W.; Roth, D. (Hrsg.): Beiträge zum Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung (SSP2015), Fraunhofer IAO Stuttgart (2015), ISSN 2364-4885 - WGP Congress 2015
Weidig, C. Steimer, J.C. Aurich: Process planning and decentralized process control for cybertronic production systems. Applied Mechanics and Materials 794 – Proceedings of the WGP Congress 2015 – Progress in Production Engineering (2015): S.486-493. - Tag des Systems Engineering 2015, Ulm
Eigner, M.; Dickkopf, T.*; Schulte, T.; Schneider, M.: „mecPro² – Entwurf einer Beschreibungssystematik zur Entwicklung cybertronischer Systeme mit SysML“, in: Schulze, S.; Muggeo, C. (Hrsg.): Tag des Systems Engineering, Hanser Verlag, München 2015, S. 163-172. – ISBN: 978-3-446-44729-5. - ProSTEP iVip Symposium 2015, Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner (TU Kaiserslautern), Dr.-Ing. Oliver Hornberg (Unity AG) und Dr.-Ing. Marcus Krastel (:em AG): Workshop zum Thema „mecPro² – Modellbasierter Entwicklungsprozess cybertronischer Produkte und Produktionssysteme“
2014
- WGP Congress 2014
Meissner, H.; Cadet, M.; Stephan, N.; Bohr, C.: Model-Based Development Process of Cybertronic Products and Production Systems. Advanced Materials Research Vol. 1018 – Proceedings of the WGP Congress 2014 – Progress in Production Engineering, (2014): S. 539-546. - 58th Ilmenau Scientific Colloquium, Ilmenau
Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner, Thomas Dickopf, Karl-Gerhard Faisst, Christian Muggeo (TU Kaiserslautern): An Approach for a Model Based Development Process of Cybertronic Systems - ProSTEP iVip Symposium 2014, Berlin
- Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner (TU Kaiserslautern): Versionierung und Konfigurationmanagement von MBSE Objekten in einer TDM/PLM Architektur
- Dr.-Ing. Marcus Krastel (:em AG), Jürgen Rambo (Daimler AG): Methoden und Prozesse zur Unterstützung eines föderativen Systems Engineering Ansatzes
- Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner (TU Kaiserslautern), Andrea Denger (Virtual Vehicle Research Center) : Workshop zum Thema Model-Based System Lifecycle Management for Cybertronic Products and Systems
2016
- Tag des Systems Engineering 2016, Herzogenaurach
Das Forschungsprojekt beteiligt sich mit einem Informationsstand auf dem TdSE 2016 [>tdse.org ] - Hannover Messe 2016
Das BMBF-Projekt mecPro² war am Wissenschaftsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Hallo 2, Stand B40) vertreten.
2015
- Tag des Systems Engineering 2015, Ulm
Das Forschungsprojekt beteiligt sich mit einem Informationsstand auf dem TdSE 2015 [>tdse.org ] - Hannover Messe 2015
Das BMBF-Projekt mecPro² war am Wissenschaftsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Hallo 2, Stand B40) vertreten [>hannover-messe.de ].
2014
- Tag des Systems Engineering 2014, Bremen
Das BMBF-Projekt mecPro² ist mit einem Stand am TdSE2014 in Bremen vertreten [>tdse.org ] - Hannover Messe 2014
Siemens AG und Siemens Industry Software GmbH repräsentieren das BMBF-Projekt mecPro²
2013
- Hannover Messe 2013
Dr. Wolfgang Heuring, Head of Research and Technology Center, Siemens AG: Industrie 4.0 – The path from research to practice [>messe.de ]
2014
- SWR1: Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner im Interview
Herr Prof. Eigner wird in der SWR1 Sendung „Thema heute“ zum Thema Industrie 4.0 interviewt.