Mechatronics Concept Designer
Unsterstützung für Maschinenentwickler
Siemens PLM Software, eine Business Unit der Siemens-Division Industry Automation und weltweit tätiger Anbieter von Software und Services für das Product Lifecycle Management (PLM), bringt eine neue integrierte Lösung für den Maschinen- und Anlagenbau auf den Markt und liefert damit einen bedeutenden Mehrwert für Unternehmen, die Werkzeugmaschinen sowie Produktionsmaschinen herstellen und vermarkten.
Der Mechatronics Concept Designer steht für einen Paradigmenwechsel in der Branche. Mit seinem Systems Engineering-Ansatz umfasst er Kundenfeedback wie erste Anforderungen und ermöglicht eine parallele Definition und Simulation der komplexen mechanischen und elektronischen Komponenten sowie der softwaregetriebenen Automatisierung. Dies ist gerade bei den immer komplexer werdenden Werkzeugmaschinen entscheidend. Der Mechatronics Concept Designer beinhaltet leicht anzuwendende, interaktive Simulations-Funktionen, die Technologien der Gaming-Industrie nutzen. Mit dem Mechatronics Concept Designer lässt sich so die Entwicklungsdauer verkürzen und gleichzeitig die Qualität im Maschinen- und Anlagenbau steigern.
Der Mechatronics Concept Designer basiert auf der CAD-Software NX, dem Kernprodukt von Siemens PLM Software, und arbeitet mit der Teamcenter Software zusammen. Die neue Lösung wurde jetzt im Rahmen der International Manufacturing Technology Show (IMTS) in Chicago präsentiert. Auf dieser Messe stellte Siemens auch weitere Produkte für den Maschinenbau vor, etwa die Virtual Machine, ein Toolkit zur Maschinensimulation, das Teil der Tecnomatix Software-Suite für digitale Produktionsanwendungen ist. Mit der Virtual Machine können OEMs eine virtuelle Version einer Werkzeugmaschine in einer Softwareumgebung erstellen, mit der sich die produktive Arbeitszeit der realen Werkzeuge ihrer Kunden maximieren lässt.
"Durch den Mechatronics Concept Designer von Siemens PLM Software kann unser gesamtes Entwicklungsteam eng zusammenarbeiten und den Maschinenentwicklungs-Prozess von Beginn an effektiv steuern. So lassen sich auftretende Schwierigkeiten frühzeitig feststellen und leicht beheben, bevor sie zu teuren Problemen während der Fertigungsphase oder im Kundeneinsatz werden", erklärt Dr.-Ing. Siegfried Schmalzried, Managing Director MAG Schweiz, MAG Industrial Automation Systems. "Die Lösung ermöglicht die Erfassung und Verfolgung der Anforderungen und unterstützt uns durch eine hervorragende Physik-basierte Simulationstechnologie. Daher sind wir sehr zuversichtlich, dass wir auch künftig sehr hochwertige Produkte anbieten und damit die Erwartungen unserer Kunden vollständig erfüllen können. Darin besteht ein entscheidender Wettbewerbsvorteil."
Integrierter End-to-End Systems Engineering-Ansatz
Für die Engineering-Prozesse im Maschinenbau wie zum Beispiel bei Werkzeugmaschinen sind Experten aus den verschiedenen Disziplinen, wie etwa Mechanik, Elektrik und Softwareentwicklung, unentbehrlich, da nur so die Herstellung komplexer Maschinen, die den spezifischen Ansprüchen jedes einzelnen Kunden entsprechen, sichergestellt werden kann. Die traditionellen Software-Tools sind hingegen nicht auf derartige Ansprüche wie zum Beispiel das Anforderungsmanagement ausgerichtet. Da zudem eine "gemeinsame Sprache" fehlt, können sich diese Disziplinen nur schwer über den gesamten Entwicklungsverlauf hinweg aufeinander abstimmen und bewirken somit am Ende des Prozesses während der späten Integrationsphase zusätzliche Kosten und Zeitaufwände. Aufgrund dieser zergliederten Palette an Entwicklungssoftware - gepaart mit der Komplexität der Maschinen - ist es praktisch unmöglich, die unterschiedlichen Designkonzepte frühzeitig zu simulieren und zu bewerten. Damit ist eine schnelle und effektive Entscheidungsfindung bei der Produktentwicklung denkbar schwierig.
Der Mechatronic Concept Designer von Siemens PLM Software ermöglicht eine parallele Arbeitsweise der Detaildisziplinen, wie Mechanik, Elektrik, Elektronik und Software. Dabei bietet er alle mechanischen Konstruktionsfunktionen von NX. Weiterhin kann der Benutzer schnell und einfach Sensoren und Aktoren auswählen und positionieren. Damit ist die Basis für Elektroingenieure gelegt, einen Layout-Plan zu erzeugen. Darüber hinaus wird eine effizientere Softwareentwicklung dadurch garantiert, dass die Ablaufsequenzen der Maschinen in einem in der Branche gängigen Standardformat verfügbar sind.
Durch die Zusammenarbeit mit Teamcenter, dem weltweit meist genutzten PLM-System, bietet der Mechatronics Concept Designer eine End-to-End Maschinenentwicklungs-Lösung mit einem integrierten Systems Engineering-Ansatz. Zu Beginn der Entwurfsphase können Konstrukteure die Funktionen von Teamcenter für das Anforderungsmanagement und das Systems Engineering verwenden, um ein funktionsorientiertes Modell zu entwickeln, das die vielschichtigen Anforderungen berücksichtigt.
"Die Hauptaufgabe für die Hersteller von Werkzeugmaschinen besteht darin, die Entwicklungsmethoden von der konzeptionellen bis hin zur detaillierten Konstruktion zu optimieren", so Sal Spada, Research Director, ARC Advisory Group. "Konkret verstehen wir darunter Entwicklungsmethoden, die die Konzeptionierung eines Systems in einer frühen Phase des Designprozesses ermöglichen und mit denen funktionale Anforderungen nachverfolgt werden können. Damit kann die Entwicklungsdauer verkürzt, die Markteinführung beschleunigt und die Kundenerwartungen erfüllt werden."
Videospiel-Technologie liefert optimale Simulation
Die Mechatronics Concept Designer-Lösung bietet innovative Modellierungs- und Simulations-Funktionen, die auf der NVIDIA PhysX-Technologie basieren. Diese Engine wurde auf der Basis des PhysX SDK von NVIDIA entwickelt und nutzt Softwaretechnologie, die in vielen modernen Videospielen zum Tragen kommt. Mit diesem Simulationsansatz lassen sich schnell und einfach alternative Konstruktionskonzepte entwerfen und interaktiv validieren. Der Nutzer kann selbst das digitale Maschinenmodell steuern während die Simulation läuft. So lassen sich die Auswirkungen von verschiedenen Inputs in Echtzeit testen. Mit dieser Simulationstechnologie kann das reale physikalische Verhalten virtuell abgebildet werden. So können verschiedene Konzepte frühzeitig auf Schwachstellen überprüft, Fehler gefunden und beseitigt werden, ohne große Kosten und Mühen investieren zu müssen.
"Wir suchen kontinuierlich nach neuen Möglichkeiten, die unseren Kunden einen Mehrwert verschaffen. Dabei konzentrieren wir uns auf deren individuellen Bedürfnisse und entwickeln Lösungen, die ebendiesen Ansprüchen genügen", so Joan Hirsch, Vice President of Product Design Solutions bei Siemens PLM Software. "Der Mechatronics Concept Designer ist ein perfektes Beispiel dafür, wie sehr wir uns engagieren und worauf wir unser Augenmerk legen. Durch die Integration der Lösung mit NX und Teamcenter liefern wir die weltweit umfassendste Lösung im Bereich der Maschinenentwicklung. Da sich komplette Konzepte in einer virtuellen Umgebung simulieren und validieren lassen, können unsere Kunden Maschinen nicht nur schneller entwickeln. Sie können den Konstruktionsprozess auch mit mehr Planungssicherheit und einem noch höheren Qualitätsanspruch angehen."
Wichtige Funktionen und Vorteile
Ein Integrierter, durchgängiger Systems-Engineering-Ansatz bietet eine „gemeinsame Sprache“ für alle Entwicklungsabteilungen und ermöglicht eine parallele Arbeitsweise der Detaildisziplinen wie Mechanik, Elektrik, Elektronik, Fluidtechnik und Software. Die funktionalen und logischen Aspekte der mechatronischen Anforderungen werden erfasst und unterstützen den Entwicklungsprozess. Dieser Ansatz erlaubt die Nachverfolgung der Anforderungen von ersten Kundengesprächen bis zur Detailkonstruktion.
Die Physik-basierte Simulationstechnologie schafft eine performante Umgebung in der schnell und einfach auch von sporadischen Anwendern Mehrkörpermodelle aufgebaut und überprüft werden können inkl. der Möglichkeit während des Simulationsablaufs interaktiv und in Echtzeit einzugreifen.
Funktionale Einheiten und mechatronische Objekte unterstützen eine erhöhte Wiederverwendung von kompletten und validierten Objekten, deren Verhalten über die rein mechanische Beschreibung hinausgeht. Diese Einheiten können Daten aus verschiedenen Detaildisziplinen wie Sensoren, Aktoren, Kurvenscheiben und Ablaufverhalten enthalten und bilden so „intelligente“ Objekte ab.
Durch offene Schnittstellen zu anderen Disziplinen über PLC Open XML und XML (BOMs, Sensor-Aktor-Listen) bewirken, dass der Mechatronics Concept Designer mit bestehenden Systemen für ECAD und Automation Design zusammenarbeiten kann. Ergänzend dazu können Daten verschiedener CAD-Systeme über eine Vielzahl von Standard- oder Direktschnittstellen importiert werden. Das macht die Einbindung von Mechatronics Concept Designer auch in bestehende komplexe IT-Landschaften möglich.
