In der vorliegenden Arbeit wird eine Vorgehensweise zur modellbasierten Formalisierung von Entwicklungswissen für die Konfiguration von Produktstrukturen im Angebotsprozess vorgestellt. Hergeleitet wird die Notwendigkeit dieser Vorgehensweise aus der Analyse vorhandener Variantenmanagementansätze und den Eigenschaften funktional integraler, kundenindividueller Produkte. Der zugrundeliegende Lösungsansatz basiert auf der konsequenten Anwendung der Systemtheorie und der modellbasierten Systementwicklung. Dies ist durch die Dekomposition der Bauteilebene der Produktstruktur realisiert, wodurch abstrakte Produktbestandteile entstehen, die das Entwicklungswissen des Unternehmens darstellen. Die entwickelte Struktur ähnelt Referenzproduktstrukturen und ermöglicht die Wiederverwendung des Wissens trotz Kundenindividualität auf der Bauteilebene. Ebenfalls ermöglicht diese Subsystembildung die Verwendung von bekannten Konfigurationsmethoden. Durch den Ansatz der modellbasierten Systementwicklung (MBSE) wird Entwicklungswissen unterschiedlicher Fachabteilungen integriert, sodass eine frühzeitige technische und wirtschaftliche Validierung im Angebotsprozess erfolgen kann. Anhand eines Anwendungsbeispiels wird die modellbasierte Wissensbasis aufgebaut und exemplarisch für eine kundenindividuelle Produktkonfiguration angewendet.
Aktualisiert: 2023-05-02
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Das Ziel der Arbeit ist die Definition und Erläuterung einer einheitlichen, wiederverwendbaren, domänenübergreifenden Verwaltung von Informationen aus den Bereichen virtuelle bzw. erweiterte Realität sowie realitätsnahe Produktvisualisierung. Die damit verbundenen Informationen werden über den gesamten Lebenszyklus für verschiedene Systeme betrachtet und bieten damit einen übergreifenden Ansatzpunkt zur Untersuchung. Zudem werden Informationen benötigt, um Szenarien zu definieren und Evaluierungen durchführen zu können. Zur Erreichung der gestellten Forschungsziele wird in der vorliegenden Arbeit ein konzeptioneller Rahmen definiert und detailliert dargelegt. Hierzu werden vier primäre Bestandteile identifiziert, die die Generierung und Bereitstellung von Informationen (1), die prozessuale Umsetzung (2), die zentrale Verwaltung (3) und Verteilung (4) beleuchten. Als Basis dienen etablierte und aufkommende webbasierte Technologien, wie z.B. unter OSLC zu finden. Die beschriebenen Bestandteile werden als Grundlage zur Implementierung in produktive und prototypische datenerzeugende und verwaltende Systeme und zur weiteren Detailbetrachtung genutzt. Dabei wird bspw. die Bereitstellung von CAx-bezogenen Informationen ausführlich geschildert und Werkzeuge zur Bearbeitung bereitgestellt. In diesem Kontext werden Prozesse und Klassenstrukturen für den Austausch und die Verwaltung dieser Informationen adressiert. Dies umfasst zudem eine Möglichkeit zur Verwaltung von Visualisierungsmaterialien und die Verteilung der verbundenen Artefakte.
Die gewonnenen Ergebnisse können in weiteren Anwendungsfeldern oder zur Implementierung von Schnittstellen zu weiteren Autoren oder Verwaltungssysteme genutzt werden, um eine Vernetzung von Informationen im industriellen Umfeld voranzutreiben.
Aktualisiert: 2022-10-13
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Die Methodik zur Produktentwicklung verändert sich mit dem Model-Based Systems Engineering (MBSE) rapide, wodurch sich das Product Lifecycle Management (PLM) erweitert und zum sogenannten System Lifecycle Management (SysLM) erwächst. Diese Dissertation präsentiert den SysLM Backbone als Konzept und Implementierung, um den technologischen Fortschritt, der durch System Lifecycle Management entsteht, für Unternehmensprozesse und deren IT-Systemlandschaft optimal erschließen zu können. Der SysLM Backbone unterstützt Digitalisierung, Industrie 4.0, Vernetzung, Globalisierung, kürzere Entwicklungs- und Produktlebenszyklen, Kooperationen und flexible Lieferketten und die Agilität allgemein. Informationsverwaltung und Informationsaustausch werden zum Schlüssel für die Entwicklung moderner Produkte und Systeme. Deshalb unterstützt der SysLM Backbone das System Lifecycle Management durch Anpassbarkeit und Flexibilität bezüglich aller relevanten Aspekte. Dazu werden beispielhafte Implementierungen vorgestellt, die auf diese Kernaspekte abzielen. Die Notwendigkeit ergibt sich aus fehlenden Lösungen am Markt, der aktuell nur Teilaspekte abdeckt, sowohl prozessual als auch technologisch. Hier setzt das Konzept des SysLM Backbones an, um bestehende Architekturen und Lösungen zu kombinieren und die Lücken in der System- und Prozesslandschaft gezielt zu schließen. Dabei werden kleine, mittlere und große Unternehmen gleichermaßen angesprochen.
Aktualisiert: 2022-09-15
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Die Entwicklung technischer Produkte steht vor der Herausforderung, die Interessen einer steigenden Anzahl von Stakeholdern zu berücksichtigen. Zusätzlich entwickeln sich die Produkte von klassischen realen, oft mechatronischen Systemen, hin zu cyberphysikalischen Produkten, die sich im Laufe ihrer Lebenszyklen in ihrer Zusammensetzung verändern können. Während der Entwicklung dieser Produkte ist die Steuerung der Daten- und Inforationsflüsse eine der großen Herausforderungen, um sicherzustellen, dass konkurrenzfähige und zukunftssichere Produkte entstehen können.
Im Rahmen dieser Arbeit wird daher eine Möglichkeit untersucht, um die Steuerung dieser Daten- und Informationsflüsse mit Hilfe des Model-based Systems Engineering zu unterstützen. Dazu wird zunächst ein Einblick in den aktuellen Stand der Forschung und der Technik gegeben. Damit wird aufgezeigt, welchen Unterschied es zwischen der aktuellen Forschung und der Wahrnehmung einzelner Entwickler im industriellen Umfeld gibt. Aus dieser Abweichung wird der Handlungsbedarf zur Integration des Model-based Systems Engineering in bestehende Entwicklungsprozesse abgeleitet. Der Fokus liegt dabei auf der Unterstützung der Daten- und Informationsflüsse von konkreten Entwicklern innerhalb des Entwicklungsprozesses unter der Verwendung von Systemmodellen im Sinne des MBSE.
Aktualisiert: 2021-06-24
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Präsentiert wird ein zusammenfassender Überblick über das BMBF-geförderte Verbundprojekt mecPro², welches sich diesen Herausforderungen gestellt hat. Die Verbundpartner präsentieren die Ergebnisse aus drei Jahren Forschung aus den Bereichen: Interdisziplinäre Entwicklungsmethodik, MBSE, einen Referenzentwicklungsprozess für cybertronische Produkte und Produktionssysteme, die Modellierung auf Systemebene mit SysML-Modellen sowie deren Unterstützung und Verwaltung durch PLM-Systeme.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Aktualisiert: 2023-04-11
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Die Zielsetzung dieser Arbeit ist es, Produktentwicklung in sehr frühen Phasen des Produktentstehungsprozesses mit einem durchgängigen Datenmodell und einer Wissensbasis zu unterstützen. Die vorliegende Arbeit verknüpft dazu die Ansätze konstruktionsmethodischer Gestaltfindung mit softwarebasierten Autorenwerkzeugen. Darüber hinaus werden die erzeugten Daten so aufbereitet, dass sie für die weitere Nutzung im Produktlebenszyklus verfügbar sind. Dazu wird eine Vorgehensweise zur initialen Gestaltfindung von mechanischen Einzelteilen in einem übergeordneten Baugruppenverbund vorgestellt. Basierend auf dem diskursiven Ansatz der Wirkflächen und Leitstützstrukturen wird eine Strategie zur datenorientierten, geometrischen Gestaltfestlegung unter Einbezug des Ansatzes der modellbasierten Systementwicklung (MBSE) sowie einer verknüpften Datenmodellierung von der Anforderungsermittlung über die Gestaltdefinition bis hin zur Produktdatenverwaltung aufgezeigt. Dabei werden sowohl Erkenntnisse der konstruktionsmethodischen Grundlagenforschung zur Gestaltfindung, bestehende etablierte Vorgehensrichtlinien der Produktentwicklung sowie praxisrelevante Unterstützungs- und Hilfswerkzeuge in Form eines SysML-Modelers, eines 3D-CAD-Systems sowie eines PDM-Systems verwendet. Anhand von zwei Anwendungsbeispielen wird abschließend die praktische Umsetzung der Vorgehensweise demonstriert. Die Methodik der Modellierung mit Wirkflächen-Feature kombiniert den Ansatz der featurebasierten Konstruktion mit dem Modell der Wirkflächen und Leitstützstrukturen sowie Ansätzen der wissensbasierten Konstruktion auf der Basis physikalischer Zusammenhänge.
Aktualisiert: 2020-01-28
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Aktualisiert: 2023-04-03
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Kurzfassung
Auch muss für die Forderung der Industrie 4.0 Plattform nach „Durchgängigkeit im Engineering“ Interoperabilität zwischen einer Vielzahl von Anwendungen geschaffen werden.
Dies wird in der vorliegenden Arbeit primär durch die Schaffung von Rückverfolgbarkeit (englisch: Tracebility) und durch die Übertragung der Model-Driven Architecture (MDA) aus der Software- auf die virtuelle Produkt- und Systementwicklung erzielt.
Aktualisiert: 2023-01-27
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Der Übergang von einer funktionalen Systembeschreibung zu einem 3D-CAD-Modell war in der Domäne des Maschinenbaus bislang noch nicht modellbasiert möglich. Es stellt sich die Frage, wie stoffliche, energetische, informationstechnische, geometrische und organisatorische Systemschnittstellen möglichst frühzeitig berücksichtigt und konsistent gehalten werden können. Es wurde das SysML-basierte Skizzen-Port-Modell (SkiPo) entworfen. Das SkiPo ermöglicht es, dass System Engineer und Konstrukteur in einer gemeinsamen Modellsicht an der Systementwicklung und -konstruktion arbeiten können.
Als Basis des SkiPo dient eine im Morphologischen Kasten ermittelte Gesamtlösung für die funktionale Architektur eines Systems. Das im SkiPo inkludierte Portkonzept ermöglicht dabei auf Basis von SysML-Ports eine Beschreibung der Systemeingänge und -ausgänge in Bezug auf Stoff, Energie und Information. Diese Ports können dann durch einen Connector verbunden werden. Diese Verbindungen sind formal hinsichtlich ihrer Verträglichkeit als valide, möglich und unmöglich bewertbar. Ein konsistentes System enthält nur valide Verbindungen. Zur Berücksichtigung geometrischer Systembestandteile und geometrischer Schnittstellen inkludiert das SkiPo eine Skizziermethode. Diese sieht vor, dass Skizzen um konstruktiv wichtige Informationen semiformal ergänzt werden können. Die Informationen sind in Anforderungen, Funktionen, Geometrische Constraints und Attribute, Materialien, Verbindungstechnik sowie Kinematik kategoisiert. Zusätzlich sind Kommentare z.B. für offene Punkte und Fragen vorgesehen. Auf Basis der Skizzen und der dort hervorgehobenen Verbindungstechnik kann eine initiale Baustruktur für das System ermittelt werden, auf der wiederum das CAD-Modell geplant und erstellt werden kann.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Präsentiert wird ein zusammenfassender Überblick über das BMBF-geförderte Verbundprojekt mecPro², welches sich diesen Herausforderungen gestellt hat. Die Verbundpartner präsentieren die Ergebnisse aus drei Jahren Forschung aus den Bereichen: Interdisziplinäre Entwicklungsmethodik, MBSE, einen Referenzentwicklungsprozess für cybertronische Produkte und Produktionssysteme, die Modellierung auf Systemebene mit SysML-Modellen sowie deren Unterstützung und Verwaltung durch PLM-Systeme.
Aktualisiert: 2023-04-04
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