FORSCHUNG

Folio1

Forschungsaktivitäten

Mechatronisches Engineering in der Industrie 4.0

 

Die Problemstellung

Der Markt des Maschinen- und Anlagenbaus fordert in immer kürzer werdenden Entwicklungszeiten flexible auf den jeweiligen Einsatz zugeschnittene Lösungen. Diesen Anforderungen begegnen die Hersteller durch die Entwicklung innovativer und hochintegrierter mechatronischer Systeme, deren Komplexität gerade im Vergleich zu bestehenden mechanik-orientierten Systemen in der Regel deutlich gestiegen ist. Unter den Schlagworten Industrie 4.0 und Cyber Physical Systems fordern zudem heute Trends eine zunehmende Vernetzung intelligenter Systeme. Die Bedeutung der Software mechatronischer Systeme nimmt dabei weiter zu.

Die dafür erforderliche disziplinübergreifende Zusammenarbeit führt zu einer weiteren Komplexitätssteigerung der Entwicklungsprozesse. Diese zu beherrschen ist für die Zukunft des Innovations- und Produktionsstandorts Deutschland existentiell und nur mit Hilfe anwendungsgerechter Vorgehensweisen, Methoden und Werkzeuge möglich.

„Wenn die Software dominant wird, warum sollten wir die Konstruktionsmethoden aus der Mechanik verwenden?“

Prof. Dr.-Ing. Martin Eigner, TU Kaiserslautern

Die Methode

Heute etablierte Vorgehensweisen zur Entwicklung komplexer mechatronischer Systeme stoßen oft an ihre Grenzen. Mit dem Ziel, der gestiegenen Bedeutung der disziplinübergreifenden Entwicklung gerecht zu werden, ist ITQ seit 1997 aktiv in eine Vielzahl von Forschungsaktivitäten eingebunden. Auf Basis etablierter Standards in Maschinenbau und Softwareentwicklung wurde ein Vorgehen zur disziplinübergreifenden Entwicklung entworfen. Im Rahmen weiterer Projekte konnte dieses Modell kontinuierlich vervollständigt und aktualisiert werden.

Anhand der Normen „IEEE 830: Anforderungsspezifikation“ und „IEEE829: Testspezifikation“ wurden in Kooperation mit dem VDMA Leitfäden für die Entwicklung Mechatronischer Systeme entworfen. Den Kern des Leitfadens

„Softwarequalitätssicherung“ bildet dabei das Quality-Gate-Modell, welches die Elemente eines „gesunden Entwicklungsprozesses“ beschreibt. Aufbauend darauf wurde mit der VDMA-Vorlage „Systemspezifikation“ eine Methode zur disziplinübergreifenden Spezifikation mechatronischer Systeme entworfen.

Mit dem Forschungsprojekt ProMiS wurden die Bestandteile der VDMA-Leitfäden integriert und für die prototypische Umsetzung einer einfachen Werkzeugunterstützung eingesetzt. Mit dem Projekt BESTVOR wurde das Quality-Gate-Modell um weitere Elemente etablierter Prozess- und Reifegradmodelle (z.B. V-Modell XT, CMMI) erweitert und detailliert. Die detaillierte Darstellung von Aktivitäten eines mechatronischen Engineerings stellt dabei eine umfassende und validierte Beschreibung für ein durchgehendes, mechatronisches Systems-Engineering dar.