Aufgabenorientierte Entwicklung mechatronischer Produktionssysteme

Die Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaues werden aufgrund der aktuellen Entwicklungstendenzen vor große Herausforderungen gestellt. Ursachen hierfür sind beispielsweise Megatrends wie Individualisierung oder Digitalisierung. Daher ist der aktuelle Anlagenentstehungsprozess in den Unternehmen einer stetigen Steigerung der Anforderungen und zugleich sich verschärfenden Rahmenbedingungen ausgesetzt. Neue Systeme, die sich zum einen aus standardisierten Komponenten oder Zukaufteilen und zum anderen aus Neuentwicklungen zusammensetzen, werden aktuell arbeitsteilig und iterativ von den Experten der einzelnen Fachdisziplinen entwickelt. Ausgehend von dem zu fertigenden Produkt bzw. der Entwicklungsaufgabe definieren die Maschinen- und Anlagenbauer einzelne Entwicklungsschritte und setzen diese in ein Anlagenkonzept um. Die Forderungen nach Verkürzung der Durchlaufzeiten und Senkung der Prozesskosten ziehen eine Steigerung der unternehmensinternen Prozesskomplexität nach sich. Dies hat wiederum zur Folge, dass versteckte Kostentreiber entstehen, Qualitätsmängel in den Produkten auftreten und sich die Prozesszeiten verlängern. Daher sind nur die Unternehmen, denen es möglich ist, die richtigen Produkte zur richtigen Zeit und zu konkurrenzfähigen Preisen anzubieten, langfristig erfolgreich. Um den genannten Herausforderungen zu begegnen, wurden in Forschung und Industrie bereits unterschiedliche Ansätze mit dem Ziel entwickelt, die Effizienz im Entwicklungsprozess zu steigern. In diesem Kontext ist beispielsweise der Trend zur Modularisierung zu nennen. Dennoch sind für die Erstellung und Bewertung von unterschiedlichen Anlagenkonfigurationen, ausgehend von einer initialen Idee bzw. Kundenanforderung, weiterhin große Anstrengungen seitens des Entwicklers nötig. Innerhalb des vorliegenden Beitrags werden daher neue Methoden zur aufgabenorientierten Planung mechatronischer Anlagen gezeigt. In einem ersten Schritt erfolgt die Identifikation und Analyse von Möglichkeiten, wie produktionstechnische Aufgaben systematisiert und beschrieben werden können. Basierend auf der ermittelten Aufgabe kann die logische und funktionale Struktur einer Anlage in einem iterativen Prozess erstellt werden. Innerhalb dieser Planungsschritte wird das Layout der Anlage sukzessive detailliert, indem der ermittelten Anlagenstruktur, die teilautomatisiert aus der gestellten Aufgabe abgeleitet wird, mechatronische Module aus einem bestehenden Baukasten zugeordnet werden. Die verwendeten Module enthalten neben einer Funktionsbeschreibung Entwicklungsdokumente bezüglich der beteiligten Disziplinen sowie definierte Schnittstellen zu anderen Systemkomponenten. Die Umsetzung des entwickelten Konzeptes anhand eines Entwicklungsprojekts aus der Verpackungstechnik rundet den Beitrag ab.