Wie Sie aus der Gliederung sehen können,
nähern wir uns so langsam dem Ende der Lehrveranstaltung und tatsächlich fassen wir jetzt Dinge zusammen,
über die wir im Einzelnen schon vorangegangenen Kapiteln gesprochen haben.
Dieses Kapitel 10, Werkzeugintegration soll uns befähigen über Lösungen nachzudenken,
Modelle zusammenzuführen, mittels Werkzeugen. Ich möchte erinnern an die Werkzeugkategorien,
die wir weiter vorne früher schon besprochen haben und ich widme
dem Teil Herausforderungen und Ziele ein bisschen mehr Raum als den anderen Teilen,
um deutlich zu machen,
wofür braucht man das
Und bei den anderen Teilen muss ich sagen,
das fällt hier etwas, es fällt ziemlich kurz aus und knapp aus,
weil wir ein sehr stark dynamisches Umfeld erleben,
die Industrie bringt neue Standards hervor, Werkzeuge verändern sich,
andere stehen nicht mehr zur Verfügung.
Man muss immer sehr schauen, wie sieht das für die aktuelle Situation,
für diese aktuellen Projektziele, für die aktuelle,
für eine, die gegenwertvoll liegende Werkzeuglandschaft.
Was gibt es da für Möglichkeiten? Deswegen besprechen wir in
den Punkten 10, 2 bis 10, 5,
vor allen Dingen die grundlegenden Prinzipien ohne ganz konkret auf
einzelne Werkzeuge im Detail einzugehen
Lassen Sie uns starten mit verschiedenen Anwendungsgebieten. Wir kommen dann
auf die Fragen nochmal zurück. Ich möchte mal anfangen mit etwas
aus einem ganz konkreten Projekt und dann werde ich wieder etwas allgemeiner.
Digital Twin heißt digitaler Zwilling auf Deutsch und das ist ein Ansatz,
das man in der Initiative vier Industrie 4.0,
einem wesentlichen von Deutschen getriebene und dort von deutscher Industrieförderung,
Getriebene oder Initiative zur Digitalisierung,
dass man dort versucht,
verschiedene Daten zusammenzufassen
Als Beispiel, man möchte erreichen,
also ein Beispiel für die Ziele von Industrie 4.0,
möchte man erreichen, dass man maschinenflexibel steuert und diese Steuerung zusammenfasst.
Ja, also früher gab es also starre Abläufe einer Fließfertigung,
wo nach und nach verschiedene Arbeitsgänge gemacht waren.
Die waren sozusagen auf dem Hallenfußboden festgeschraubt,
die verschiedenen Maschinen mit festen Stand, Taktzeiten miteinander verbunden.
Das war, sagen wir mal,
die Technik zur Anfangszeit oder auch zu Hochzeiten der Automobilfertigung.
Heute geht man sehr viel flexibler vor. Jede Maschine versichert eine Steuerung und man versucht,
diese Flexibilität, die den einzelnen Steuerungen inne wohnt,
dass man die dazu nutzt, dass man bis dahin,
dass jedes Teil auf dieser Maschine an andere Eigenschaften haben kann.
Ja, da gibt es einen Haufen Begriffe. Ich möchte
sie weitgehend mit Begriffen verschonen. Die Vielfalt ist hier endlos.
Ein paar Begriffe werden hier fallen. Also auf jeden Fall
dieser Begriff digitaler Zwilling, den sollten sie in irgendeiner Form,
wenn auch nicht mit einer richtigen Definition, aber sie sollten ihnen erklären können.
Die Definition, die ich hier gebe,
ist der digitale Zwilling ist ein digitales Abbild des realen Systems.
Bei Abbild sollten bei ihnen schon welche Assoziationen wach werden tatsächlich.
Wir beschränken uns auf die Informationen, die wir brauchen.
Und damit ist das so eine Art Modell. Ja,
also der digitale Zwilling ist sozusagen ein Abbild, ein Modell des realen Systems.
Er trifft die Modelldefinitionen, die wir ganz so anfangen,
von Stachoviak hatten, die trifft hier zu.
Und die Zwecke sind vielfältig. Wir sprechen jetzt gleich über
die Zwecke. Ja, und zwar kann man diese Modelle,
die sollen so gestaltet sein, dass sie alle die Daten nehmen,
die ich für die Planung einer solchen Maschine habe.
Also wenn ich die Maschine bestelle, wenn ich die Maschine kaufe,
wenn ich sie aufbaue, die Teile zubaue,
wenn ich die Maschinenteile die ich noch nicht habe,
kann ich durch eine Simulation durchlaufen lassen.
Und ich kann auch an der laufenden Maschine probieren,
wie würde denn das aussehen,
wenn ich das so und so mache, ohne die Fertigung anzuhalten,
die da noch für andere Produktionsteile läuft.
Oder für die Steuerung des laufenden Systems. Wir gehen gleich
noch mal drauf ein. Ich habe hier mal ein Bildchen mitgebracht.
Das ist tatsächlich, ich sage gleich noch was zu dem Projekt.
Adam, das ist ein Frischungsprojekt, wo ich ihnen hier ein paar Details mitgebracht habe.
Hier geht es in diesem Beispiel darum, dass Blechteile geschnitten werden.
Also hier ist so ein Lager mit Blechteilen,
die Blechteile kommen vorher auf einem Einzelstapel, dann werden sie erst mal separiert,
dass sie hier einzeln sind, dass nicht mehrere aneinanderkleben,
die ja mehr immer so ein bisschen in Öl firmen,
dass sie nicht rosten.
Und dann werden die
hier durchgefahren
Und das sind Maschinen, die mit Leser oder Wasser,
Verzeihung mit Wasser schneiden, die da Teile rausschneiden, dann werden die Teile hier drin sortiert.
Und hier, es gibt so kleine Transportroboter,
werden die in die verschiedenen Kisten wegsortiert oder hier dann auch noch irgendwie weiterverarbeitet.
Blechteile, stellen Sie sich bitte vor,
von ganz einfachen Sachen wie ein Briefkasten, der aus gefaltdelteten,
gebogenen Blechteilen zusammengestellt wird, bis zu einem,
was weiß ich, einem Zigarettenautomat, einem Gärtautomat,
ganz viele Dinge gehören, sind heute aus Blechkisten hergestellt.
Also für solche Teile, also der Hersteller,
der der solche Blechteile herstellt, der zum Beispiel Briefkästen,
Kühlschränke, Waschmaschinen eben Geldautomaratten, was auch immer herstellt,
der würde so eine Anlage kaufen, ja,
und wir reden, unser Projekt unterstützt den Anlagenhersteller,
also den, der diese Anlage mit den verschiedenen Teilen zusammenbaut.
Ja, also die Fördersysteme baut die einzelnen Maschinen hier,
die am meisten nicht selbst baut,
die anbindet und alles von den Sachen ist gesteuert.
Gehen wir da ein bisschen genauer ran, es geht hier um Flexibilisierung der Fertigungstechnik.
Ja, die Schrift ist leider hier ein bisschen klein geraten,
sie können sie ja zum Glück reinzoomen, wenn sie wollen.
Also es geht hier darum, dass man verschiedene Ebenen und verschiedene Phasen hat. Ja,
also die kleinen Ebene, Einzelteile, die ich als solche Produkte kaufe,
zum Beispiel einen Wechselrichter, wem der Name nichts sagt,
diese Maschinen werden in der, also ein Elektromotor daran,
wird per Wechselstrom gesteuert und der Wechselstrom wird mit der Geschwindigkeit,
die Frequenz wird gesteuert, damit er langsam und schnell läuft.
Sie haben das auf jeden Fall schon mal gehört,
wenn Sie am Bahnhof neben so einer E-Log standen,
die summt dann auch aus dem ICE, der summt auf verschiedenen Tonhöhen,
wenn er dann anfährt und kriegt da unterschiedliche Frequenzen,
damit er unterschiedlich stark zieht.
Also dieses Teil, was diese Frequenzen macht, das nennt man Wechselrichter.
Der steuert einen Motor und der Motor ist ein Teil einer Antriebseinheit.
Zum Beispiel aus Wechselrichter, Motor und Getriebe. Und diese Antriebseinheit,
die steht dann hier, ist hier irgendwo drin,
um etwas zu fördern, anzutreiben,
zum Beispiel so ein Förderband oder eine Maschine oder so etwas.
Und das ist dann ein System oder ein Teilsystem. Ja,
und das Ganze, da muss man während der Entwicklung einer solchen Anlage,
muss man zunächst erstmal suchen, welche Teile passen,
dann die Teile zusammensetzen und da würde man viel,
wird man viel mit Modellen machen,
Früher hätte man nur ein Dattenblatt genommen, zu sagen,
wie groß ist denn das, passen die Anschlüsse dran,
kann das genug Masse tragen, an Blech teilen,
reicht die Geschwindigkeit aus.
Bis dahin macht es nicht zu viel Temperatur oder so etwas.
Ja, man bewertet simuliert verschiedene Lösungen,
baut das zusammen und dabei entstehen eine ganze Menge Daten.
Und diese Daten würde man in diesen digitalen Zwillingen nehmen.
Also Scholl, hören Sie sich nicht dran,
dass er so ganz viele Abkürzungen sind, die SDAS und so weiter,
diese Abkürzungen, die ignorieren wir bitte einfach.
Das ist hier nur ein Beispiel zur Illustration,
damit Sie sich ein bisschen mehr darunter vorstellen können.
Man würde also hier am Ende die Daten der verschiedenen Bestandteile,
also einzelne Komponenten, ganze Antriebslösung oder ganze Komponenten hier oder ganze Systeme,
würde man zusammenfassen, all diese Informationen auf verschiedenen Detailgraden dann zusammenfassen.
Und dann hat man insgesamt ein System mit all seinen Daten.
Man macht dazu, Cat ist eine Abkürzung,
Computer Edit Design, man entwirft das in einer 3D-Darstellung,
nicht mehr an einem Zeichentisch mit Tusche und Lineal,
wie das ganz früher mal war.
Also ich sag mal mal, vor 40 Jahren,
sondern man würfelt das an einem Computerarbeitsplatz,
wo man gleich noch zusätzlich zu der technischen Zeichnung
einen Fertigungsauftrag rausziehen kann oder Gewichtsberechnungen machen kann
Oder auch Belastungssimulationen. Also diese Simulationen gibt es schon
und gab es auch schon. Also der Witz bei dem
digitalen Zwilling und bei der Industrie 4.0 Initiative ist,
die verschiedenen Sachen, die es schon vorher gab,
zusammenzufassen zu einem Großen, zu sammeln für geführten Modell.
Und deswegen sind wir, behandeln wir das jetzt gerade bei Werkzeugintegration.
Man möchte verschiedene Werkzeuge zusammenfassen. Also wir haben diese Modellierungs- und,
das heißt ja, bei diesem Maschinenbau meistens nicht Entwurf,
sondern es heißt meistens Planung der Maschine.
Dann haben wir dieses Computer Edit Design.
PRC heißt Procramical Logic Control, das ist die Steuerung,
müssen sie sich auch nicht merken.
Also hier nur, das ist die,
ich schreibe vielleicht mal dran,
PLC ist die Steuerung, User Interface mit dieser Abkürzung können wir was anfangen.
Und dann gibt es noch so etwas für die Prüfung,
für virtuelle Inbetriebnahme. Im Betriebnahme ist der Arbeitsschritt,
wo man schrittweise die Einzelteile zusammenbaut, prüft,
ob alles läuft, so ähnlich wie der Integrationstest,
den sie von Softwareentwicklung kennen.
So, das Ganze möchte man mit den Daten machen,
die in diesem digitalen Zwilling sowieso schon vorliegen,
die darin zusammengeführt werden.
Und das ist für uns
dieses Beispiel für Werkzeugintegration
Ich möchte das noch ein bisschen konkreter machen, was für Daten wir da haben.
Wir haben auch Daten aus dem Betrieb tatsächlich, hier ist aus dieser Fertigungslinie für Blechteile so ein Sortierer. Ja,
dieser Sortierer sieht so aus von unten hier,
da gibt es eine ganze Reihe von Vakuumsaugfüßen,
hier so ein Blech, was geschnitten ist zu verschiedenen,
also vorher war es eine Blechtafel,
die sind ein Schneidwerkzeug reingegangen, was auch computergesteuert,
ein Leserstrahl oder ein Wasserstrahl zum Schneiden verwendet hat, das sind dann Einzelteile,
die liegen dann einfach so loser drin und dieses Teil,
diese Sortierer, der greift hier runter,
greift mit seinem Vakuum
Man spricht von einer Vakuum-Matrix, weil die Kreuzweise angeordnet sind.
So greift er irgendwie ein Teil oder mehrere Teile raus,
nimmt die hoch, legt sie zur Seite.
Also das ist hier beweglich auf dieser Schiene. Es geht auf dieser Schiene
beweglich und hier unten gibt es auch noch eine bewegliche Achse.
Ja, wir sehen das nochmal hier. Die eine bewegliche Achse,
die zweite bewegliche Achse und dann hier die Höhe.
Hier oben ist dieses drehbare Teil, das ist auch noch drehbar.
Hier sieht man es gerade gedreht. Und das ist dieser Teil
mit dem Vakuum sauger. Also das ist einfach nur eine Maschine,
die ist letztlich ein bisschen kompliziert aufgebaut, aber alles für sich ist einzeln.
Also hier gibt es einen Motor für hoch und quer,
hier gibt es einen Motor für das.
Hier gibt es ein Motor für das. Und hier gibt es
jetzt jeweils irgendwelche Entsteuerungen und Wu-Vakuum oder jedenfalls Unterdruck, so ein Gummifropfen hier.
Sie sehen das so ein bisschen wie so ein kleiner Gummifuß.
Ja, also mit den Füßen wird es auf die Platte
abgesetzt und dann gehen die runter und saugen da irgendwas hoch.
Es sollte natürlich nicht gerade so ein Loch erwischen.
Ja, das heißt, welche Sauger hier angesteuert werden,
das hängt ein bisschen davon ab, was ich für einen Teil greifen will.
Und die Maschine muss also wissen, die den Sauger halten,
muss wissen, wo sind hier unten die Löcher und welche Teile liegen wo.
Das bezeigt schon, dass Teile miteinander verbunden sein sollen,
während des Ablaufs solches Solche solcher Vorgänge.
Und dann haben wir hier noch eine ganze Reihe Sensoren.
Ich habe hier mal so ein Bild genommen,
wo hier überall so kleine Symbole dran sind,
um ihnen zu zeigen, überall dort gibt es,
da gibt es einen Sensor zum Beispiel, ich habe,
ja, ich habe aufgesetzt.
Oder ja, der Unterdruck-Vakuum liegt an. Oder ja,
ich bin jetzt im oberen Anschlag oder ich bin auf der und der Höhe,
damit das, damit das entsprechend gestört werden kann.
Das ist so an der richtigen Stelle ist.
All diese Signale liegen als elektrische Signale vor,
am Ende werden es Daten und der Steuercomputer bekommt diese Daten
und kann damit den Ablauf steuern
Ja, aber er kann eben auch feststellen, okay,
hier scheint das mit dem Unterdruck nicht zu gehen.
Vielleicht ist ja hier dieser Gummi, dieser Gummifropfen da,
der ist vielleicht defekt,
irgendwie eingerissen und macht keinen Richter Saug nicht mehr.
Da muss ich vielleicht mal eine Meldung abstatten.
Also da ist was kaputt. Bitte Monteur gehen wir da
hin und wechseln das aus. Also das soll,
um nur mal zu zeigen, wovon wir hier reden.
Ich gebe deine Ebene höher, mal zu sagen,
welche Dimensionen, welche Arten von Modellen sind denn hier zu verbinden?
Also wir sind immer noch bei Werkzeugintegration, aber eigentlich ist
es dahinter Modelleintegration. Ganz viele verschiedene Werkzeuge arbeiten zusammen,
der digitale Zwilling ist hierfür nur ein Beispiel,
ich nenne gleich
noch weitere
Welche Aspekte, welche Bereiche, welche Gebiete sind betroffen.
Ich habe hier mal den Begriff Fachdomänen genommen. Fachdomänen,
also weil Zuständigkeitsbereiche von Spezialisten. Also es gibt die
verschiedenen Arten von Wissen, die in Modellen dargestellt werden,
mit die ich in Modellen brauche.
Wir starten mal mit dem Aufbau. Ich muss wissen über
den Aufbau niederlegen in dem digitalen Zwilling. Ja,
ich muss also wissen, dass das Gesamtsystem besteht,
also was für Teilsystemen,
die bestehen aus welchen Komponenten Bauteilen und die
haben welche Elemente
Aber nicht nur so, wie das in der Objektorientierung ist,
wir haben Klassen, nein, wir brauchen Instanzen.
Wir müssen wissen, zum Beispiel dieser Gummisauberer ist jetzt schon zwei Jahre im Einsatz,
das könnte sein, dass da jetzt irgendwann seinen Geist aufgibt.
Ja, das heißt, wir haben überall Informationen über die Instanzen.
Wir haben bei jedem Motor irgendwie einen Wartungszyklus,
der muss alles halbe Jahr vielleicht mal geölt werden.
Ja, oder wir wissen, der und der hat die und
die Leistung oder hier gab es schon so und so viele Reparaturen dran.
Jedes dieser Teilsysteme hat Eigenschaften, die mit der Struktur,
also wir haben einerseits die Strukturinformationen und dann die anderen Informationen,
die daran gespeichert werden müssen
Kommen wir zu diesen anderen Informationen. Hier zum Beispiel Informationen
über die Systementwicklung. Das hatten wir schon zwei Folien.
Vorher kurz dargestellt. Ja, also ich möchte für jedes
dieser Teile wissen, was hat es denn für Eigenschaften?
Das sind Daten, die der Hersteller meistens in
so einem Art Datenblatt zur Verfügung stellt.
Aber man kann auch sagen, ein Katalog muss sie sich auswählen.
Der und der Motor hat die und die Größe,
die und die Leistungsfähigkeit drehen.
Moment, wie dick ist der Anschluss, die Anschlussachse?
Oder irgend sowas, was braucht der für elektrische Daten?
Und dann auch manchmal noch zur Historie bei vielen Gerätschaften kommt es darauf an,
nachzuweisen, dass sie sehr zuverlässig sind.
Und da muss sich
die Entwicklungshistorie wissen
Sie haben vielleicht irgendwann mal was gehört bei einem Flugzeugabsturz.
Da wurde dann ermittelt, was war denn die Ursache?
Ja, die ist ja Bolzen von der Turbine, ist gebrochen.
Dann kann man das aus den Fertigungsdaten zurückverfolgen. Bis dahin,
aus welchem Bauxit-Bergwerk ist denn mal das Bauxit gewonnen,
aus dem Aluminium gewonnen wurde, aus dem die noch Bolzen mal hergestellt wurde.
Und welche Prüfungen hat es davon gegeben?
Also diese ganzen Informationen aus der Systementwicklung und für die Systementwicklung
sind am Ende zusammen mit den Informationen für das Teilsystem gespeichert.
Und die, soweit wir sie brauchen,
liegen im digitalen Zwilling als Teil des Modells
Als nächstes habe ich hier aufgeführt, Betrieb, Benutzung, Einsatz.
Auch da brauchen wir, ich hatte schon davon gesprochen, es gibt bestimmte Wartungszyklen.
Nach so und so viel Zeit muss ein Bohrer gewechselt werden,
ein Fräser geschärft werden oder ein, was vielleicht etwas muss geprüft werden,
ein Leser und muss geprüft werden,
ist die Linse da noch richtig, richtig sauber oder so.
Ich bin da kein Experte. Oder vielleicht bei so einem Wasserschneidkopf,
wo das Stahl mit Wasser geschnitten wird,
das muss die Düse erneuert werden nach einer gewissen Zeit.
Ja, also es gibt da Betriebsdaten, es gibt Eigenschaften,
es gibt nur Nutzungsdaten. Es muss nicht einfach alles,
jedes Jahr, jeder Bohrer getauscht werden oder jeder Fräser,
sondern vielleicht danach, wie häufig ist denn der Fräser im Einsatz gewesen.
Das weiß die Maschine aufgrund der Fertigungsaufträge. Ich muss
die Informationen nur zusammenführen. Und das Zusammenführen ist wieder Thema
der Werkzeugintegration. Ja, Service und Wartung,
das sind die Dinge, die ich schon gerade nannte.
Ja, Verschleißdaten, was hat der Service wirklich getan?
Das ist so ähnlich, wie sich das von ihrem Auto kennen.
Ja, ein gut geführtes Wartungsbuch sagt genau,
welche Rebattouren hatte ich an diesem Auto.
Und wenn er mal ein Käufer später sagt,
na warum ist denn die Tür da ein bisschen?
Können Sie sagen, ja gut, hier,
hier vor drei Jahren hatte ich da diesen und diesen Blechschaden
Und da sehen sie, kann der Käufer dann sehen,
anhand der Werkzeugrechnung, was denn da wirklich alles gemacht worden ist.
Ob er das Auto dann vielleicht lieber nicht mehr möchte,
weil es schon einen Schaden hatte. Soweit zu den Daten,
die wir über den Lebenszyklus,
also über den Zyklus von Entwicklung, über Betrieb und Wartung,
vielleicht bis am Ende sogar mal zur Verschrottung, zur Demontage,
was man davon alles für Informationen sammeln möchte.
So, und diese Informationen sind wiederum für verschiedene Fachdomänen.
Diese Fachdomänen hatte ich eben schon im Bildschirm gerade darstellt.
Ich habe ich mal
ein paar genannt
Zum einen gibt es da Mechatronik. Mechatronik ist ein Kunstwort
aus Maschinenbau und Elektronik, also Mechanik und Elektronik, ganz genau genommen.
Das steht dafür, früher hätte man vielleicht noch vor wenigen
Jahren gesagt, das sind zwei Domänen.
Heute ist das sehr stark verbunden. Es gibt schon kaum Maschinenbauteile,
die nicht ohne Elektronik oder ohne Elektronik und plus Steuerung funktionieren.
Zum Beispiel dieses Antriebselement, was ich vorhin nannte,
was eben aus Wechselrichter und Motor und Getriebe besteht.
So, dann gibt es aber auch noch Dinge,
die mit der Steuerung zu tun haben. Automatisierungstechnik C,
Computer und Americ Controls, der heißt das CNC,
müssen sich aber auch nicht merken. Es geht hier um jedenfalls eine Steuerung,
wenn das passiert ist, mache das, wenn das passiert,
mache das und wenn das passiert ist, haltet das System ein,
weil das ist ein Fehlerzustand.
Ungefähr so, wie wir uns das vorstellen würden,
wie eine Waschmaschine oder ein Geschirrspüler funktioniert, ja, lasse Wasser ein,
bis eine bestimmte Höhe erreicht ist und ein Sensor meldet dann ja,
die Höhe ist ja im Wasserstand, ist erreicht,
dann macht das Wasser wieder zu.
Also es gibt dort Ereignisse und da gibt es Signale,
Steuerung, bestimmte Reihenfolgen. Ja, bestimmte Algorithmen,
die letztlich oder Steuer folgen, die aus solchen Ereignissen Für
solchen Ereignissen getriggert werden und bestimmte Handlungen auslösen.
Handlungen auslösen und Menschen wieder in dem Maschinenbauteile und Elektronikteile angesteuert werden.
Ich bewege den Motor, mache den Greifer zu oder stoppe das.
Mach einen Blick eine Bremse an oder so etwas.
So, das Ganze, das ist eine weitere Welt.
Also wir können auch direkt damit sagen, diese Fachdomänen haben jeweils ihre Spezialisten.
Da gibt es jemanden, der Mechatroniker, der oder Maschinenbauelektrotechniker,
der diese Systeme entwirft,
der diese Systeme pflegt,
der diese Systeme kennt und bauen
Für die Automatisierungstechnik genauso. Da gibt es den Menschen,
der die Steuerung entwickeln kann, der dann für Regelkreise zuständig ist.
Der hat wieder anderes Wissen. Tatsächlich ist das eine
separate Studienrichtung. Dann haben wir noch als weitere Domäle,
die ich hier nennen möchte, die Fertigungstechnik. Die Fertigungstechniker,
das sind am Ende die, die wissen zum Beispiel,
wenn sich so ein Blechteil schiebe,
biege für so ein, nach meinem Schaltkrank oder einen Briefkasten,
wie scharf darf es denn die Ecke sein?
Ja, da muss doch am Ende,
wenn sie es im Detail mal angucken,
eine kleine Rundung rein sein, damit das Blech nicht bricht.
Das ist eine Materialeigenschaft der Fertigungstechniker weiß das.
Oder vieles wird heute mit Kleben hergestellt
Aber wenn ich das zusammenklebe, welchen Unpressdruck brauche ich denn?
Deswegen habe ich das hier mal. Oder wie lange
muss das zusammengedrückt sein, bis es verklebt ist?
Das wäre eine Taktzeit der Maschine. Oder wenn ich etwas fräse oder bohre,
wie schnell darf sich denn der Bohrer in das Material hinein bewegen?
Der Name dafür wäre Vortriebsgeschwindigkeit. Es darf ja nicht zu
schnell gehen, sonst bricht der Bohrer ab. Ja,
also diese Sachen, diese Informationen, die werden am Ende
dem Automatisierenstechniker gegeben, der baut ihn in sein Steuerungsalgorithmus ein.
Und die Steuerung steuert am Ende den Antrieb,
zum Beispiel von so einer Pfräse,
von einem Bohrer oder von so einem Schlitten,
der das vorwärts bewegt
So, noch eine Ebene höher ist die Produktionsplanung. Da gibt es Produktionsaufträge,
die sagen, hier, das und das,
da muss das Loch dorthin, da muss das Loch dorthin,
das Ganze gehört zu dem und das muss vorher fertig sein,
damit das dort zusammengebaut werden kann.
Es gibt also Aufträge, es gibt Abhängigkeiten zwischen diesen Aufträgen,
insbesondere die Reihenfolge, aber auch sowas wie Maßtoleranzen oder so etwas.
Das sind Beispiele für vier Domänen, es gibt bestimmt noch
weitere, die man hier noch nennen könnte.
Wir könnten ja noch den Arbeitsschutz nennen oder bei manchen Geräten
kommt es darauf an, dass sie nicht so viel Energie verbrauchen.
Ich muss also Energiemanagement noch machen Sachen,
wo es sehr sauber sein muss, entweder gegen Stäube oder gegen Bakterien,
Verunreinigungen geschützt sein, gerade in der Lebensmittelindustrie zum Beispiel,
da muss ich dann noch andere Gebiete beherrschen, die hiermit einfließen.
Wichtig ist jedenfalls, wir haben immer eine Menge Daten,
wir haben eine Menge Informationen,
ich wollte in dem Beispiel hier das nur mal illustrieren,
die am Ende mit den verschiedenen Teilen des Systems oder einer solchen Anlage
verbunden werden müssen und erst aus der Summe der Zusammenfassung der Teile können wir dein Nutzen ziehen,
zum Beispiel für Planung,
für Simulation oder für die Steuerung des Verschleißes
Noch eine Ebene abstrakter, die Anforderungen besteht darin, Produkte über den Lebenszyklus hinaus zusammenzufassen.
Ja, ich habe hier mal ein Bild von Wikipedia genommen,
ja, vom Rohmaterial über die Herstellung, den Transport,
also welche Teile brauche ich denn wofür? Sie wissen heute,
dass Sie wissen,
dass heute zum Beispiel in der Automobilindustrie das sehr weiterentwickelt ist,
die haben da nicht ein großes Lager,
wo ganz viele Motoren liegen,
die haben gerade mal die Motoren für ein oder zwei Schichten da
als Vorrat und alle anderen werden dann entsprechend so bestellt,
wie sie die gerade brauchen und da kann sein,
jedes Auto auf dem Band
hat einen anderen Motor
Und die werden ja auch Motoren dann genauso bestellen. Das heißt,
ich muss aus dem, muss von denen danach,
von der Zusammenfassung hier ist werte Nutzung hier unten.
Also ich muss von der Fertigung dann die Information haben,
welchen Motor brauche ich denn, welcher gehörte, welches Auto.
Große Mengen von Daten von verschiedenen Dingen zusammenzufassen. Und das war
der Lebenszyklus für das Produkt. Aber auch der Lebenszyklus für
eine Anwendung, für eine Softwareanwendung, die da drin läuft.
Also zum Beispiel ein Steuerungsprogramm ist durchaus Software. Das sieht so aus,
dass wir zunächst erstmal die Anforderungen haben,
haben wir einen Entwurf, das kennen Sie alles, Wartung,
dass man fortgesetzt kontinuierlich weiterentwickelt, sich um Qualitätsfragen kümmert,
die auch durchaus eine Frage sind,
ob das weiter so übertrieben werden kann.
Und dann ist es irgendwann im Betrieb und aus dem Betrieb
resultieren weitere Anforderungen, die dann wieder einfließen in die Weiterentwicklung.
Das ist so ganz normal, iterative Entwicklung.
Nichts davon wird sie überraschen, aber wir haben das über
verschiedene Dimensionen hinweg Aspekte hinweg.
Ich gehe mal hier zwei zurück
Ja, wir brauchen das koordiniert für denjenigen,
der die Mechatronik entwickelt und denjenigen,
der die Steuerung entwickelt und denjenigen ja die Fertigungstechnik entwickelt,
für alle zusammen, muss das aufeinander abgestimmt sein.
Das macht die Sache komplex und komplex, bedeutet,
wir brauchen Modelle. Ja, also die Herausforderung besteht darin,
dass wir solche Dinge zusammenfassen müssen. Das ist für mich
der richtige Zeitpunkt, mal auf die Fragen zu schauen.
Wir haben hier in den Fragen Ziele der Werkzeugintegration und dann die Herausforderungen Und Beispiele.
Diese Beispiele haben wir jetzt schon zur Genüge aufgelistet.
Das wären also Beispiele, wie wir sie hier auf dieser Folie haben.
Oder hier gab es auch noch welche vorher. Moment,
jetzt ist hier was gesprungen. Wir waren hier zwei vorher.
Ja, also hier gab es auch noch so was,
die Welt der Komponentenantriebslösungen zu sehen.
Aber die Fully mit Rot zeigt das noch ein bisschen besser.
Ja, das wären, das wäre die Antwort auf die Frage 3.
Und nun vielleicht noch etwas zu zielen und Herausforderungen für
Frage 1 und
Zu den Zielen sagte uns die Folie 7 etwas.
Nein, das ist nicht sieben, sondern elf.
Hier steht etwas zu den Zielen im Sinne von Anforderungen.
Ich bin es durchaus noch dran schreiben, dass es ja auch so was wie Ziele sind.
Und damit Antwort auf die erste Frage. Ja,
es geht uns hier darum, dass wir Daten,
die wir in einer Fachdomäne haben,
zum Beispiel die wir in der Fertigung im Zusammenbau des Dings gewonnen haben,
in einer anderen Fertigungsdomäne, zum Beispiel beim Service,
also für Wartung, für wann muss das Ding geschmiert werden,
wann muss es ausgetauscht werden,
wie belastbar ist das,
dass wir es da verwenden können
Ja, dass wir die unterschiedlichen Sichtweisen abdecken,
dass es also in der einen Daten eingegeben werden können.
Ich habe hier geschrieben, Anreicherungen, Änderungen,
also wir können Daten hinzufügen, wir können Datendetails ergänzen,
die in Daten in der zum Beispiel von der Sicht des Maschinenbaus kommen Daten hinzu,
die es genau sagen,
wie ist die Reibung dort oder wie viel Wärme wird entwickelt,
wenn der Motor läuft.
Ja, und das können wir dann in einer anderen Fachdomäne zum Beispiel,
wenn es um Energieverbrauch geht oder wenn es um Abnutzung geht,
dann benutzen.
Das heißt, wir müssen übertragen die Daten aus einer in
die andere Domäne,
das sagen die ersten beiden Punkte
Diese Verfügbarkeit über verschiedene Domänen hinweg ist auch noch ein wichtiger Punkt.
Wir kommen gleich bei den weiteren Punkten, dass für
jede Domäne andere Werkzeuge sind, nicht nur andere Modelle.
Deswegen sprechen wir hier auch vor allem Werkzeugintegration in diesem Kapitel. Ja,
also wir wollen die Daten verfügbar machen aus verschiedenen Domänen,
zum Beispiel zur Kommunikation, also informativ oder zur Aufbewahrung für die Dokumentation.
Wir wollen solche Informationen, es ist ein weiteres Ziel,
für die Arbeitsabläufe und Prozessschritte bei der Nutzung,
also in der Operation,
im Betrieb solcher Maschinen haben
Und das wäre zum Beispiel, wir sagen hier,
was weiß ich, der Bohrer ist abgebrochen,
der Fräskopf hat schon 400 Betriebsstunden weg.
Oder das Kugellager macht irgendwelche Geräusche, die man mit Sensoren
eben erfassen konnte. Zusätzlich ist es wichtig, so etwas
wie Traysibility zu haben. Traysibility, sie erinnern sich,
dieses Trays, hatten wir schon bei Modellverfolgung von Anforderungen.
Da geht es also um Nachverfolgung von verschiedenen früheren Schritten.
Also dieses Beispiel, ich wechsel mal zu dem Beispiel mit
dem Kreis hier. Ja, also wenn wir wissen,
Bolzen vom Flugzeug, wo die Turbine abgefallen ist.
Da müssen wir also zurückverfolgen von der Benutzung des Flugzeugs über die Herstellung,
wo wurde denn dieser Bolzen hergestellt, wo wurde er geprüft,
wo wurde er, was für eine Zeichnung folgt er,
was für eine Anforderung war dort.
Und dann bis hin zum Rohmaterial,
aber meistens reicht es schon bis zur Fertigung,
um dann zu ermitteln, waren dann die Prüfungen damals genug,
um irgendwelche Haarrisse auszuschließen oder sowas.
Also dazu, dass es hier gemeint,
mit Traceability
das Rückverfolgen
Gleichzeitig müssen wir auch damit arbeiten, dass wir Zugriffsrechte beschränken.
Wenn wir heute in einer solchen Fertigungslinie sind, wo man verschiedene Abläufe hat,
ich gehe auch wieder mal zurück zu der gleichen Folie,
ja, also wir fertigen für verschiedene Anbieter.
Nehmen wir ein Beispiel, Automobilindustrie, da können sich
das vermutlich am besten vorstellen. Nehmen wir mal an,
wir sind ein weltweit führender Bremsenhersteller und wir stellen Bremsen für BMW,
Mercedes, fort und ja, keine Ahnung, wen noch alles her,
ja, und dann wollen wir will Volkswagen auf keinen Fall,
dass das Fort erfährt, wie will Bremsen von dem und dem Typ wir bestellt haben.
Das heißt, wir müssen die Volkfertigungsdaten, die eigentlich pro Maschine vorliegen,
also dann durchaus so auf dieser Ebene, ja,
wir haben hier pro Maschine für das Förderband, für die Antriebslösung,
da haben wir, haben wir Daten aus der Fertigung.
Diese Fertigung dürfen nicht für andere Hersteller,
die am Ende auch ihren Produktionsdaten einsehen wollen,
die wollen auch sehen,
wie weit ist da mein Fertigungsauftrag,
die dürfen dabei keinesfalls sehen,
dass auf der Maschine auch ein Fertigungsauftrag ihres Konkurrenten läuft und
der vielleicht so und so weit schon ist oder so und
so viel war die Summe
Das muss man jeweils dabei ausschließen. Also diese Zugriffsrechte ist auch etwas ganz Komplexes. Ganz abgesehen davon,
dass man häufig mit Unterauftragnehmern arbeitet, gerade in der Automobilindustrie,
ist das dann so, dass der Fertigung der Hersteller dieser Bremsensysteme,
der will nicht so viele Informationen in Audi geben,
nicht, dass Audi diese Informationen über die Tricks,
was weiß ich, wo ist die besondere Qualitätssicherung oder sowas,
dass er das dann ein Hersteller gibt,
der das bisher nicht konnte, aber der vielleicht verspricht,
ein Tick billiger zu sein.
Und dann müssen wir auch noch damit umgehen,
dass es für mehrere Bearbeiter gibt. Mehrere Bearbeiter,
die im Team sich austauschen, sich erwechseln,
die parallel arbeiten und da muss dann Versionierung,
also unterschiedliche Leute müssen unterschiedliche Versionen haben und wir müssen die Sachen auch zusammenführen.
Das kennen wir von Softwareentwicklung. Soweit also, das sind etwas
zu zielen und nur noch etwas zu den Herausforderungen bei einer solchen Werkzeugintegration.
Dazu brauchen wir ein neues Bild. Das machen wir hier
dahinter. Neue Seite einfügen, einmal Querformat. Und dann
so Herausforderungen bei Werkzeugintegration. Und diese Herausforderung besteht zunächst erstmal
darin, dass wir sehr verschiedenartige Daten und Werkzeuge haben.
Verschiedenartigkeit der Daten- und Werkzeuge. Das hatten wir hier von
in verschiedenen Bildern schon gesehen. Ich springe mal dahin zurück,
wo wir gesagt hatten, wie ist denn das hier?
Wie ist denn das hier? Wir haben also einerseits Daten aus der Planungsphase der Maschine,
wo hier aus dem Entwurf dieses Computer-Edit-Design-Cat, dann aus der Steuerungsentwicklung,
dann brauchen wir Daten für die Visualisierung und das jeweils für Komponenten oder zusammengefasst für ganze Antriebslösungen oder ganze Maschinen, wir da haben.
Kunstunterschiedliche Daten, die wir dastehen haben und jeweils sind hier,
hier sind auch tatsächlich diese Kästen stehen immer für verschiedene Maschinen,
nein, sorry, für verschiedene Tools,
die ich habe,
hier Tools eben zur Parametrierung solcher Systeme oder ja für den Entwurf Programmierung der Steuerung oder für die Darstellung in der virtuellen,
mit virtueller Realität oder so etwas.
So, das war zunächst erstmal diese Verschiedenartigkeit und das
können wir vielleicht noch sagen, je Domäne
Jede Domäne hat da ihre eigenen Werkzeuge,
hat ihre eigenen Daten, die sie benötigt.
Diese verschiedenen Daten müssen auch unterschiedlich dargestellt werden. Für diese
Darstellung haben wir schon vielfach in dieser Lehrveranstaltung drüber gesprochen.
Es gibt verschiedene Modellierungssprachen. Es gibt verschiedene Darstellungen,
die in den verschiedenen Disziplinen üblich sind. Sie wissen auf
jeden Fall, dass der Elektrotechniker mit so Schaltplänen arbeitet.
Jemand, der mit Steuerungen arbeitet,
arbeitet vielleicht mit etwas Ähnliches wie ein Zustandsmodell oder mit logischen Darstellungen,
während jemand der Softwareentwicklung macht, eben gern vielleicht OML verwendet.
Und wir müssen die Informationen immer in der Form darstellen,
die wir für den einzelnen Adressaten brauchen.
Hier schreibt mal hier noch dahinter,
zum Beispiel Süß-ML oder wir hatten dieses Stateflow.
So, das ist eine wichtige Herausforderung.
Diese verschiedenen Darstellungen müssen zueinander Konsistenz gehalten werden.
Also Widersprüche dürfen da nicht auftreten.
Zunächst natürlich auch, das ist erstmal,
dass die Daten zueinander nicht im Widerspruch stehen,
aber wir wollen die Daten auch miteinander austauschen zwischen verschiedenen Werken.
Das war falsch geschrieben, Daten, der Austausch soll das werden.
Datenaustausch wollen wir erreichen. Und wenn wir Daten austauschen und
da ändert sich etwas, müssen natürlich diese Änderungen auch synchronisiert werden.
Also wenn wir bei den Fertigungstechnik sagen,
da muss jetzt ein anderer Schritt dazwischen folgen,
dann muss das sich in irgendwelchen Steuerbefehlen der Automatisierungstechnik niederschlagen
Und das geht natürlich deswegen auch dieser Ansatzindustrie für null Digitalisierung,
wenn ich die Daten nur auf einem Gerät habe,
nur für eine Darstellung und ich muss sie dann von Hand übertragen,
also zum Beispiel im Steuerungsprogramm habe ich jetzt einen anderen Wert als Grenzwert,
dann muss ich den von Hand übertragen anders,
da besteht natürlich Fehlerquellen und wir müssen einerseits erreichen,
dass es konsistent bleibt wie Daten, zum anderen,
dass die maschinell austauschbar sind und gleichzeitig,
wenn eine Änderung ist,
die sich diese Änderung ausbreitet,
fortgeführt wird
Und gegebenenfalls müssen wir die Daten auch noch zusammenführen.
Ja, das muss auch noch passieren. Vielleicht schreiben wir
das hier mit noch dazu. Und dafür gibt es verschiedene Lösungsprinzipien,
die wir da nennen können, die uns helfen,
diese Herausforderungen zu erfüllen.
Doch das, was wir hier aufgeschrieben haben,
ist erstmal die Antwort auf die zweite Frage.
Herausforderungen bei der Werkzeugintegration. Ich möchte kurz noch über die
Prinzipien sprechen, die wir hier haben.
Das passt hier noch mit drauf
Wir sind also Beispiele für häufig angewandte Prinzipien,
wie wir es hier als lösen.
Diese Prinzipien finden wir jetzt gleich in den nachfolgenden Abschnitten wieder.
Zunächst erstmal wäre ein Prinzip,
dass wir die Daten synchronisieren zwischen verschiedenen Repositories
Das wäre ein Ansatz. Repository steht jetzt für Datenspeicher.
Sie können da auch gerne ein anderes Wort verwenden. Dann natürlich,
wie gäbe es die Möglichkeit, ein Reposit zu verwenden?
Und damit ist gemeint, dass die Daten von verschiedenen Werkzeugen zusammengeführt werden. Ein weiteres Möglichkeit,
diese Ziele, die wir hier oben,
diese Herausforderungen zu erfüllen, wäre jetzt,
dass wir die Artefakte von verschiedenen Repositories verbinden,
also die einzelnen,
zum Beispiel das Abbild eines Antriebs in dem einen Modell mit dem Abbild des Antriebs in einem anderen Modell.
Ein Artefakt ist damit sozusagen ein kleiner Ausschnitt der Abbildung aus
dem realen Welt.
Verbinden der Artefakte
verschiedene Repositories
Zum Beispiel auf der Basis einer serviceorientierten Architektur. So,
das wäre eine Möglichkeit, wie wir das machen,
dass wenn wir jetzt im Folgenden besprechen