Эта статья была впервые опубликована на рынке машин MM в июле 2017 года
Автомобиль сегодня - это не просто корпус из листового металла, мобильный телефон - это не просто портативный телефон. Напротив: эти и многие другие продукты сочетают в себе механический дизайн с электроникой и программными компонентами. Как потребитель, вы принимаете это и просто ожидаете, что все эти компоненты работают вместе. Но как? Например, в течение длительного времени производители автомобилей, а также производители машин были ориентированы на компоненты, то есть механическое проектирование и программное обеспечение были отдельными отделами. Развитие системы - это настоящая проблема.
Дополнительная информация о линии крыши Краткий проект совместного проекта BMBF Mecpro²
Совместный проект Mecpro² - основанный на модели процесс разработки продуктов и производственных систем кибер-электроники - является сложным и непростым для понимания. Вот почему мы объясняем в двух словах, что это такое:
- Что такое Mecpro²? Mecpro² - это совместный проект меры финансирования «Интеллектуальные сети в производстве - вклад в будущий проект« Индустрия 4.0 »» концепции BMBF «Исследования для производства завтрашнего дня».
- Кто был вовлечен в этот проект? Промышленными партнерами проекта являются Contact Software, Continental, Daimler, инженерные методы, Schaeffler Technologies, Siemens, Siemens PLM Software и Unity. Кроме того, TU Kaiserslautern с кафедрами FBK (кафедра технологий производства и организации бизнеса), KIMA (конструирование в машиностроении и конструировании оборудования) и VPE (разработка виртуальных продуктов), а также TU Berlin с отделением KFZB (автомобили) участвуют в проекте как партнеры университета.
- Какова была цель проекта? Цель совместного проекта - дать возможность компаниям эффективно разрабатывать кибер-электронные системы, используя подходящие процессы, методы и инструменты. Одним из результатов проекта станет основа для процесса разработки кибертронных систем, которая поддерживает компании в совместной разработке продукта и соответствующей производственной системы.
- Что было создано? Результатом стал эталонный процесс разработки кибертронного продукта, единая система описания в SysML, которая должна быть включена в международную стандартизацию, и два демонстратора.
- Как финансировался проект? Mecpro² - это совместный проект меры финансирования "Интеллектуальные сети в производстве - вклад в будущее" Индустрия 4.0 "Рамочной концепции BMBF" Исследования для производства завтра ". Объем финансирования Федерального министерства образования и исследований (BMBF) составил 2,503 млн. Евро, общий объем проекта составил 4 364 млн евро.
Здесь находится исследовательский проект «Mecpro 2».«Который был завершен в конце 2016 года и представлен на итоговой конференции. Представьте себе инженеров-программистов, инженеров-электриков и механиков, желающих совместно разработать так называемые «умные продукты» - например, смартфон или сенсорный подшипник, такой как Variosense от Schaeffler, - и все говорят только на своем (техническом) языке. Никто на самом деле не поймет другого, все будут работать с разными системами, продукты, вероятно, будут соответственно неисправны, и работа в сети в смысле Industry 4.0 будет невозможна. Итак, пришло время определить курс - так же увидели участники проекта. Профессор Мартин Эйгнер, руководитель отдела разработки виртуальных продуктов в Университете Кайзерслаутерна и научный руководитель совместного проекта Mecpro 2: «Мы должны были что-то сделать, чтобы объединить дисциплины. Нам нужно уважение и минимальное понимание программного обеспечения, механики и электрики.
Основанная на моделях разработка стимулирует междисциплинарное сотрудничество
Пришло время начать что-то - может быть, новую философию или образ мышления. Из-за оцифровки изменились многие продукты - как потребительские, так и промышленные. Доля программного обеспечения в продуктах увеличивается и выступает в качестве промышленного двигателя инноваций. Так что не удивительно, что доктор Удо Джудашке из Continental Teves и Эльмар Вайсшух из Daimler представляют в своей лекции, что от 50 до 80% инноваций уже основаны на программном обеспечении. Это означает, что программное обеспечение превращает мехатронные продукты в кибертронные, увеличивая сложность.
Это создает серьезную проблему для компаний и их партнеров: как вообще можно производить такие продукты - в партии 1, без длительного времени разработки? С разными дисциплинами? «Чего не хватает, так это комплексного подхода к разработке, при котором разные дисциплины говорят на одном и том же техническом языке», - объясняет Патрик Мюллер, менеджер по продуктам PLM в Contact Software. Путь, который исследовательский проект Mecpro 2показывает, что это: от документального подхода к разработке на основе модели. Все дисциплины должны сближаться с SysML (System Modeling Language) в качестве ссылки. Целью проекта была разработка методов, процессов и инструментов, с помощью которых компании могут эффективно разрабатывать такие кибертронные системы. В отличие от других проектов, которые рассматривают тему Industry 4.0 почти исключительно с точки зрения производства, Mecpro² занимает позицию разработки продукта и производственной системы и рассматривает начальные этапы в отношении жизненного цикла.
Дополнительная информация по теме глоссария линии крыши: технические термины, относящиеся к разработке на основе моделей
Чтобы лучше понять статью и проект Mecpro², мы постарались сделать технические термины понятными.
- ОСАГО = продукты Cybertronic: см. Системы Cybertronic
- Кибертронные системы: системы, которые также интегрируют программное обеспечение в дополнение к механике и электротехнике (= мехатроника).
- MBSE = Основанная на моделях системная инженерия: «MBSE - это проектирование и спецификация сложных систем с использованием моделей. (…) В MBSE все аспекты системы записываются с помощью элементов модели и связей между этими элементами модели ». [Тим Вейлкиенс; Подробнее здесь]
- PEP = процесс разработки продукта: совокупность всех этапов процесса от идеи продукта (художественной литературы) до готового физического продукта.
- PLM = управление жизненным циклом продукта: PLM - это комплексный, общекорпоративный менеджмент и контроль всех данных и процессов продукта в течение всего жизненного цикла.
- Одновременное проектирование: сегодня многие области работают над продуктами во время разработки продукта. Это не происходит последовательно, но одновременно текущий статус разработки должен постоянно синхронизироваться.
- SysLM = Управление жизненным циклом системы: Как и PLM, SysLM - это концепция для определения сложной системы на протяжении всего жизненного цикла. Это управление информацией является PLM, расширенным моделями системы.
- SysML = System Modeling Language: графический стандартизированный язык моделирования используется в системной инженерии для описания сложных систем. Он основан на UML.
- Системная инженерия: Системная инженерия используется для построения междисциплинарных сложных систем. Это выходит за рамки строительства и требует полного понимания системы.
- UML = Unified Modeling Language: язык графического моделирования, который в основном используется для моделирования программных систем. Описывает приложение и вытекающие из него требования.
- V-модель: Это не означает V-модель для разработки программного обеспечения, но для мехатронных систем в соответствии с руководящими принципами VDI 2206. Она описывает процедуру, которая первоначально определяет требования от общего (системы) к компонентам
Даже сегодня продукт и связанная с ним производственная система больше не развиваются последовательно. Однако сегодня взаимодействие характеризуется перерывами в средствах массовой информации, недопониманием и необходимостью для инженеров интерпретировать информацию, полученную при разработке продукта, и включать ее в разработку производственной системы. В будущем информация должна храниться в машиночитаемом, полностью цифровом и отслеживаемом виде с самого начала.
Сохранить дату: встреча пользователей для проектирования машин Учитывая растущую оцифровку и создание сетей машин и систем, возникает вопрос, актуальны ли классические технологии в эпоху Индустрии 4.0 и где можно найти новые концепции машин. Ответы и вспомогательные средства для принятия решений по выбору наиболее подходящих методов и компонентов доступны на Совещании пользователей по проектированию машин 21 мая 2019 года.
Дополнительная информация: Совещание пользователей по проектированию машин
Основанный на модели процесс разработки для кибертронных продуктов
Но что на самом деле означает «Mecpro 2 »? За довольно непрозрачным названием стоит не менее громоздкое название «процесс разработки кибертронных продуктов и производственных систем на основе моделей». Кибертронные системы - это мехатронные системы, которые расширены, чтобы включить свойства "кибер-физических систем". Эти функции включают в себя сети, связь, сотрудничество и системные границы, которые меняются во время работы.
Картинная галерея
Картинная галерея с 10 картинками
В ходе проекта была разработана основа для процесса разработки таких кибертронных систем. Методы системного проектирования на основе моделей (MBSE) используются для описания кибертронных систем. Сотрудничество в процессе разработки стало возможным благодаря интеграции в управление жизненным циклом продукта (PLM).
SysML использовался в качестве системы описания для моделирования кибертронных систем, с помощью которых структура и поведение любой реальной или абстрактной системы могут быть описаны в принципе. SysML был расширен с помощью механизма профилирования в соответствии с информацией, сгенерированной в процессе разработки ссылок. В принципе, теперь есть инструкция о том, как использовать элементы SysML для описания продуктов и производственных линий.
По словам партнеров проекта, эта модель позволяет компаниям использовать в случае изменений возможность очень быстро анализировать, где и как эти изменения влияют на структуру или поведение. Такой анализ влияния по дисциплинам и жизненному циклу пока вряд ли возможен. Свен-Олаф Шульце, председатель Общества системного инжиниринга, уверен, что будущее принадлежит этому основанному на моделях подходу: «Основанное на моделях - это то, что нам нужно, чтобы вообще иметь возможность отображать мир мысли. Кроме того, продукты сегодня слишком сложны, чтобы понять, где на них влияют изменения ».
Модельно-ориентированное развитие на практике
На заключительной конференции совместного проекта два демонстранта из Contact Software и Siemens PLM Software продемонстрировали, как новый подход к разработке может быть реализован на практике. Для решения PLM База данных CIM в сотрудничестве с em Engineering Methods AG была разработана прямая интеграция инструмента моделирования SysML «Cameo Systems Modeler», с помощью которого теперь можно управлять моделями SysML вплоть до уровня элементов.
Сценарий применения для разработки производственных систем Cybertronic в цепочке инструментов Siemens PLM показывает, как абстрактное описание производственных систем от Siemens Teamcenter может использоваться для очень раннего моделирования потока материала в Tecnomatix Plant Simulation. Для этого информация о разработке продукта также должна быть специально доступна и использована. Изменения в продукте теперь можно отследить непосредственно до потенциального изменения в производственной системе.
Оба демонстратора показали, что междисциплинарное проектирование системы возможно на ранней стадии разработки - с SysML в качестве общего языка. Расширенный PLM может отображать методологию Mecpro² и реализовывать модели SysML. Кроме того, разработка на основе моделей позволяет осуществлять раннее моделирование для обеспечения безопасности продуктов и производственных систем как можно раньше на этапе разработки.
Файлы статей и ссылки на статьи
Ссылка: на результаты проекта Mecpro²
Ссылка: «Mecpro²: Импульс для технологии PLM» М. Венденбурга
Ссылка: Лекция: PLSE-поддерживаемый процесс MBSE для разработки продуктов для кибертроники
Ссылка: Подсказка к книге: Процесс разработки кибертронных систем на основе моделей: поддерживаемый PLM процесс разработки эталонных продуктов и производственных систем
Ссылка: Системная инженерия в Fraunhofer IPK