Kontinuierliche Synchronisation sichert erfolgreiches Engineering

16/01/2023

Entwicklung eng verzahnen

Der Entwicklungsprozess im heutigen Maschinen- und Anlagenbau ist größtenteils von sequenziellen Prozessen gekennzeichnet. Die Entwicklung startet mit der Konstruktion. Ist dies getan, folgt fügt die Elektrik Schaltplan, Kabel und weitere Anschlüsse hinzu. Am Ende muss der Automatisierer, der womöglich schon beim Kunden ist Übersee ist, die Steuerungen programmieren und die Anlage in Betrieb nehmen. Da in diesem Prozess alle Fehler aus der vorangegangenen Entwicklung zutage kommen, ist dies nicht nur eine nervenaufreibende Aufgabe mit vielen Änderungsschleifen, sondern treibt die Kosten in die Höhe. Der Kunde ist verärgert und der Lieferant muss auf sein Geld warten. Dieses Szenario lässt sich vermeiden, wenn bereits in frühen Phasen der Entwicklung alle Bereiche eng zusammenarbeiten. Aber wie kann das erfolgen?

Machineering hat mit dem Continuous Commissioning-Ansatz einen Weg gefunden, bei dem die Simulation als Bindeglied für alle Bereiche fungiert. Dabei arbeiten Mechanik, Elektrik und Software im nativen Umfeld. Durch die Simulation werden von Beginn die Entwicklung und alle kleinen Änderungen durch die Simulation verifiziert in einer Art Micro-V-Modell, also einer permanenten virtuellen Inbetriebnahme in Micro-Sequenzen (siehe V-Modell). Die jeweils aktuellen Entwicklungsstände werden anschließend im beispielsweise PDM gesichert.   

Entscheidend für den Entwicklungserfolg ist die Einteilung der komplexen machatronische Maschine oder Produkt in kleinere mechatronische Einheiten, die es zu entwickeln gilt. Denn die Arbeitsweise der Mechanik ist stark baugruppenorientiert wohingegen die Automatisierung funktionsorientiert entwickelt. Durch die Aufteilung in kleinere Einheiten kann trotz dieser Unterschiede eine gemeinsame und eng verzahnte Entwicklung stattfinden kann.

Die Firmen EPlan und Cideon verfolgen mit dem Syngineer (oder auch Haus der Mechatronik) einen ähnlichen Ansatz: die Synchronisierung der Engineering-Disziplinen. Dabei werden aus Anforderungen und Funktion einer Maschine bzw. eines Produktes eine mechatronische Produktstruktur aufgebaut. Durch die Verknüpfung der Autorensysteme wird eine Transparenz geschaffen, die allen Beteiligten Informationen zur Verfügung stellt und Änderungen leicht ersichtlich machen. Darüber hinaus kann der Syngineer als Kommunikationsplattform verwendet werden, die eine Abstimmung in Echtzeit ermöglicht. Das Ergebnis: Mit dieser Technologie wird nicht nur ein gemeinsames Verständnis geschaffen, sondern ein ständiger Abgleich der Entwicklungsschritte ermöglicht. Informationsverluste und zeitraubende Regelmeeting sind passee.

Neues Berufsbild notwendig

Die Mechtronikentwicklung von morgen erfordert trotz der Ansätze für ein synchrones Engineering ein neues Berufsbild, und zwar die des Mechatronik-Ingenieurs. Die unterschiedlichen Divisionen braucht es nicht mehr, wenn Ingenieure Kompetenzen in allen Bereichen aufweisen und mechatronische Einheiten autark entwickeln und Machbarkeiten verifizieren, bevor es zum virtuellen mechatronischen Zusammenbau kommt. Das kann aber nur funktionieren, wenn die Simulation einen festen Platz im Entwicklungsprozess einnimmt.  

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Closely meshed development

The development process in present-day machine and plant construction is largely distinguished by sequential processes. The development starts with the design. Once this is done, the electrical circuit diagram, cables and further connections are added. At the end of it all the automation engineer, who is possibly already overseas at the customer, has to program the controllers and commission the plant. Since all the errors from the preceding development come to the surface in this process, this task is not only nerve-wracking with many change loops, but also drives up the costs. The customer is annoyed and the supplier has to wait for his money. This scenario can be avoided if all areas cooperate closely right from the early phases of the development. But how can that be done?

With its Continuous Commissioning approach, machineering has found a way in which the simulation acts as a connecting link for all areas. Mechanical and electrical systems as well as software work in the native environment. The development and all small changes are verified right from the start by the simulation in a sort of micro-V model, i.e. continuous virtual commissioning in micro sequences (see V model). The respective current states of development are subsequently saved, for example in PDM.

Decisive for the success of the development is the division of the complex mechatronic machine or product into smaller mechatronic units that need to be developed, because the functional principle of the mechanical system is strongly unit-oriented, whereas the automation develops in a function-oriented manner. Through the division into smaller units a common and close-meshed development can take place despite these differences.

The EPlan and Cideon companies are taking a similar approach with the Syngineer (or House of Mechatronics): the synchronisation of the engineering discipline. This involves building a mechatronic product structure from the requirements and function of a machine or a product. Through the linking of the authoring systems a transparency is created that makes information available to all participants and makes changes easily visible. Moreover, the Syngineer can be used as a communication platform that enables real time coordination. The result: This technology not only enables a common understanding to be achieved, but also a constant comparison of the development steps. Losses of information and time-consuming regular meetings are consigned to the past.

New job profile necessary

Despite the approaches to synchronous engineering, tomorrow’s mechatronic development necessitates a new job profile – that of the mechatronic engineer. The different divisions are no longer required when engineers exhibit skills in all areas and autonomously develop mechatronic units and verify feasibilities prior to the virtual mechatronic assembly. However, this can only work if the simulation is a fixed part of the development process.

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