Methode und Konzept für den Einsatz eines physikalischen Modells in der Entwicklung von Produktionsanlagen
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Michael Spitzweg
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Methode und Konzept für den Einsatz eines physikalischen Modells in der Entwicklung von Produktionsanlagen
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Herbert Utz Verlag
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9783831609314
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1
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CHF 33.70
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Naturwissenschaft
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German
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181
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DRM
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PC/MAC/eReader/Tablet
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PDF
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methode für die Erstellung von Physikmodellen zur Simulation von Maschinen und Anlagen im Rahmen eines integrierten Entwicklungs- und Konstruktionsprozesses. Das vorzustellende Konzept wird anschließend an einem Anwendungsbeispiel prototypisch umgesetzt. Hierbei wird gezeigt, wie der Materialfluss einer Anlage mithilfe einer Physiksimulation realitätsnah abgebildet und somit die Aussagekraft der Simulation gesteigert werden kann. Außerdem wird erläutert, wie Physikmodelle aus Datenmanagementsystemen exportiert und aufbereitet werden können, womit die Modellerstellung für einen integrierten Entwicklungs- und Konstruktionsprozess vereinfacht werden kann.
4 Anforderungsanalyse
(S. 314-315)
4.1 Allgemeines
In diesem Kapitel werden die Anforderungen, die an eine Simulationsumgebung mit Physikmodellen zu stellen sind, näher analysiert. Diese gliedern sich in methodische und technische Anforderungen, wobei methodische Anforderungen die Voraussetzungen im Bereich der Konstruktion und Entwicklung und die technischen Anforderungen die wesentlichen Funktionen der eigentlichen Simulationsumgebung beschreiben.
4.2 Methodische Anforderungen
Moderne Produktionsanlagen zeichnen sich durch den effizienten Einsatz verschiedener Technologien aus den Bereichen der Mechanik, der Elektrik und der Informatik aus. Die dadurch entstehende Komplexität stellt die Unternehmen vor die Herausforderung, die unterschiedlichen Fachrichtungen in einem strukturierten Entwicklungsprozess zu vereinen, um die anspruchsvollen Problemstellungen der Kunden optimal lösen zu können.
Eine wichtige Voraussetzung hierfür ist die Verwendung von Computer-Aided- Engineering (CAE)- und CAD-Softwaresystemen für das Management der anfallenden Konstruktionsdaten, um den beteiligten Konstrukteuren und Entwicklern zu jeder Zeit eine konsistente Datenbasis zur Verfügung stellen zu können. Andernfalls können wichtige Änderungen verloren gehen bzw. müssen manuell in gemeinsamen Besprechungen nachgepflegt werden. Der Einsatz von Physikmodellen zur Simulation von Produktionsanlagen hat neben der Steigerung der Aussagekraft das Ziel, die Modellerstellung zu automatisieren und so den Aufwand zu reduzieren.
Diese Automatisierung lässt sich nur umsetzen, wenn die erforderlichen Daten in digitaler Form (z. B. Geräteliste einer Produktionsanlage) vorliegen. Je größer der Anteil der digital verfügbaren Daten ist, desto leichter ist eine automatisierte Modellerstellung umzusetzen (siehe Abbildung 4-1). Recherchen im Rahmen von Studienarbeiten haben gezeigt, dass derzeit in den Unternehmen nur eine Teilautomatisierung möglich ist, weil die notwendigen Datenbanken oft noch nicht existieren bzw. sich gerade erst im Aufbau befinden.
Ein weiteres Problem beim Datenmanagement ist eine häufig heterogene Systemlandschaft in den Unternehmen, die über Jahrzehnte gewachsen ist. Für die Einführung einer automatisierten Modellerstellung müssen die verschiedenen Softwarewerkzeuge auf eine gemeinsame Datenbasis synchronisiert bzw. entsprechende Schnittstellen für den Datenaustausch definiert und umgesetzt werden.
Geleitwort der Herausgeber
8
Vorwort
10
Inhaltsverzeichnis
12
Abbildungsverzeichnis
18
Abkürzungsverzeichnis
22
1 Einleitung
26
1.1 Motivation
26
1.2 Zielsetzung der Arbeit
29
1.3 Vorgehensweise
30
2 Situationsanalyse
32
2.1 Begriffsbestimmung
32
2.2 Aufgaben und Ablauf der virtuellen Inbetriebnahme
36
2.3 Defizite und Handlungsfelder
38
3 Grundlagen und Stand der Technik
42
3.1 Allgemeines
42
3.2 Virtuelle Inbetriebnahme
42
3.3 Physiksimulation
48
3.4 Virtual-Reality-Technologie
75
3.5 Zusammenfassung der Grundlagen und des Stands der Technik
87
4 Anforderungsanalyse
88
4.1 Allgemeines
88
4.2 Methodische Anforderungen
88
4.3 Technische Anforderungen
90
4.4 Bewertung der Anforderungen
93
5 Konzept und Systementwurf
96
5.1 Allgemeines
96
5.2 Modellerstellung
96
5.3 Simulationsumgebung mit Physikmodellen
101
5.4 Eingabe
105
5.5 Ausgabe
107
5.6 Zusammenfassung
108
6 Umsetzung und beispielhafte Anwendung
110
6.1 Allgemeines
110
6.2 Gestaltung und Aufbau der Systemarchitektur
110
6.3 Eingabe
123
6.4 Ausgabe
126
6.5 Realisierung des Hardwareaufbaus
126
6.6 Exemplarische Anwendung
129
7 Nutzenpotenziale und Bewertung
144
7.1 Allgemeines
144
7.2 Nutzenpotenziale
144
7.3 Technologische Bewertung
146
7.4 Wirtschaftliche Bewertung
148
8 Zusammenfassung und Ausblick
152
9 Literatur
154
10 Anhang
164
10.1 Formelverzeichnis
164
10.2 Herstellerverzeichnis
165
