Digitaler und physikbasierter Prototypenbau

Die Software stellt in vielen Bereichen der Industrie den größten Innovationstreiber dar. Auch im Maschinen- und Anlagenbau steigt der Anteil an Steuerungs- und Softwarekomponenten Grundprinzip aus, werden elektronisch angetrieben und durch komplexe Software synchronisiert. Die daraus resultierenden Herausforderungen an den Entwicklungsprozess erfordern innovative Vorgehensweisen zur Beherrschung der Komplexität innerhalb der Steuerungsentwicklung. Zur Reduktion der Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeiten ist es daher zwingend notwendig, bereits während der Entwicklung einer automatisierten Maschine oder Anlage die Entwicklungsergebnisse interdisziplinär abzusichern. Die dargestellte Methode stützt sich im Kern auf zwei wesentliche Aspekte. Zum einen wird der schnelle Aufbau von mechatronischen Anlagenkonzepten durch funktionsorientierte Bibliotheksansätze unterstützt. Zum anderen wird der Modellierungsaufwand durch die Integration einer sogenannten Physik-Engine in die Simulationsumgebung reduziert, bei einer gleichzeitig gesteigerten Qualität und Aussagekraft der Modelle. Die im Bereich der Computergraphik entstandenen Physik-Engines stellen effiziente Berechnungsmethoden zur echtzeitfähigen Simulation physikalischer Effekte bereit, durch die der Modellbildungsaufwand stark reduziert und die Qualität der Simulationsmodelle gesteigert werden kann. Zusätzlich ist es dadurch erstmals möglich, große Anlagenmodelle inklusive eines intensiven Materialflusses echtzeitfähig zu simulieren. So können bereits in der Angebotsphase simulationsgestützt verschiedene Anlagenkonzepte modelliert, visualisiert und bewertet werden. Die dabei entstehenden mechatronischen Module werden in weiteren Iterationsschritten verfeinert und hinsichtlich ihrer mechanischen, elektro- und softwaretechnischen Bestanteile ausgearbeitet. Durch die Methoden des Rapid Development im Digitalen Engineering wird somit ein Grobmodell der Anlage erstellt. Die Weiterentwicklung hin zu einem Feinmodell und dem finalen Layout der Anlage erfolgt im Anschluss daran in den spezifischen Entwicklungsabteilungen. Die erarbeiteten Ergebnisse werden kontinuierlich im mechatronischen Simulationsmodell synchronisiert, wodurch neben der kontinuierlichen Validierung der Entwicklung eine interdisziplinäre Kommunikation unterstützt wird.