Requirement-to-Development Digital Twin (R2D2-Twin)

Entwicklung eines neuartigen Werkzeugs und zugehörige Methoden für die Nutzung von 3D Simulation in der Anforderungsphase von Maschinen und Anlagen sowie deren Überführung in die Entwicklung

Projektförderung

Hintergrund

Im Rahmen des ZIM-Projektes „Entwicklung einer durchgängigen simulationsbasierten Entwicklungsplattform (CoSBE, engl. „Continuous Simulation Based Engineering platform“)“ (Förderkennzeichen: ZF4331503LF8) wurde eine durchgängige Entwicklungsplattform entwickelt, welche verschiedene spezialisierte Simulationsmethoden (Model-in-the-Loop (MIL), Software-in-the-Loop (SIL) und Hardware-in-the-Loop (HIL)) erstmals durchgängig für den Maschinen- und Anlagenbau verknüpft. Dies ermöglicht es, ein „mitwachsendes“ Simulationsmodell über den Engineeringprozess hinweg zu nutzen. Die Anforderungs- und Konzeptphase ist dabei jedoch ohne Anknüpfungspunkt zu den aktuell bekannten MIL , SIL , und HIL Simulationen. Hier setzt das Projekt R2D2-Twin an.

Problemstellung

Das aktuelle Vorgehen im Rahmen der Anforderungs- und Konzeptphase ist der bilaterale Austausch zwischen Kunde (produzierendes KMU) und Anlagenhersteller (oder Maschinenhersteller), um eine individuelle Lösung für den Kunden zu finden. Der Stand der Technik ist dabei der Einsatz von Dokumentationssoftware, wie PowerPoint, Excel oder Word und/oder das Verwenden von Modellierungssprachen wie UML bzw. SysML. Beide Parteien müssen dabei viel Transferleistungen aufbringen: Der Anlagenhersteller kennt aus Erfahrung die Grenzen des technisch machbaren, muss diese dem Kunden jedoch verständlich erklären und in die entsprechenden Dokumente überführen. Der Kunde kennt alle - auch impliziten - Anforderungen an die Lösung und muss diese dem Anlagenhersteller so korrekt und vollständig wie möglich vermitteln. Nachträgliche Änderungen durch technische Grenzen oder Missverständnisse führen zu aufwendigen Iterationen zwischen den beiden Parteien – diese reichen bis in die Betriebsphase der Produktion und verursachen hohe Zeit- und Kostenaufwände. Möglichst viele Fehler in der Anforderungsphase zu verhindern ist ein wichtiger Kostenfaktor und nicht zuletzt ein Wettbewerbsvorteil, wenn bei der gelieferten Anlage die Qualität, Zeit- sowie Kostenplanung eingehalten werden können.

Zielsetzung/Ergebnisse

Gegenstand des Projekts ist es ein neues Werkzeug und zugehörige Methoden für die Nutzung von 3D Simulation in der Anforderungsphase zu entwickeln und diese 3D-Simulation in die Entwicklung der Maschine oder Anlage zu überführen: Requirement-to-Development Digital Twin (R2D2-Twin). Mittels R2D2-Twin soll die Kommunikation zwischen Kunde und Maschinen-/Anlagenhersteller in der Anforderungsphase durch eine Werkzeug-gestützte Erstellung des Pflichtenhefts und eine unmittelbare Visualisierung der aktuellsten Version in einem neuen Maßstab ermöglicht werden und sich von den konventionellen, zeitaufwändigen Anforderungserstellungen abheben. Die Werkzeugunterstützung durch R2D2-Twin kann als intelligentes Assistenzsystem verstanden werden, welches folgende Funktionen zum Ziel hat:

  1. Wissen über die Produkte des Herstellers vorhalten und zur Verfügung stellen
  2. Alle Anforderungen automatisiert auf Vollständigkeit, Widerspruchsfreiheit und Realisierbarkeit zu überprüfen
  3. Anforderungen in eine verständliche und anschauliche Form in Gestalt von 3D-Simulationsmodellen zu übersetzen
  4. Varianten bestehender Simulationsmodelle generieren, um sie den Betrachtern, Kunde und Hersteller, zur Diskussion und Anforderungsreflektion bereit zu stellen Durch die Informationsüberführung in die Konstruktionsphase wird der neue R2D2-Twin der Maschine oder Anlage zum „dynamischen Pflichtenheft“, welches den Lebenszyklus von der Anforderungsphase, über die Konstruktionsphase bis in die Phase der Virtuellen Inbetriebnahme ermöglicht.

Ihr Ansprechpartner

Dieses Bild zeigt  Erik-Felix Tinsel
M.Sc.

Erik-Felix Tinsel

Wissenschaftlicher Mitarbeiter "Virtuelle Methoden in der Produktionstechnik"

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