Virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen und Fabriken
Virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen und Fabriken
Virtuelle Inbetriebnahme von Maschinen und Fabriken
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Proseminar Technische Informationssysteme<br />
<strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong><br />
<strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong><br />
Stephan Becker<br />
Dresden, den 14.01.2010
<strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong><br />
<strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong><br />
1. Begriffserklärung<br />
2. Vorteile <strong>und</strong> Grenzen<br />
3. Werkzeuge <strong>und</strong> Anwendungsbeispiele<br />
4. Forschungsaktivitäten<br />
5. Zusammenfassung<br />
Stephan Becker <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong> Seite 2
Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
Begriffserklärung:<br />
Klassisch: Prototypenentwicklung sequentiell<br />
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Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
Hardware-in-the-Loop (HiL)<br />
ermöglicht Steuerungsinbetriebnahme<br />
am virtuellen<br />
<strong>Maschinen</strong>modell<br />
Software-in-the-Loop (z.B.<br />
durch C-Code)<br />
Model-in-the-Loop (z.B.<br />
durch MATLAB)<br />
HiL-Realisierungsvariante<br />
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Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
Vorteile:<br />
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Parallele Entwicklung <strong>von</strong> Software <strong>und</strong> Mechatronik<br />
Validierung der Steuerung <strong>und</strong> Benutzerschnittstellen<br />
vor dem ersten Prototyp<br />
Schnelle Erprobung vieler Bedingungen <strong>und</strong> Szenarien<br />
auch bei komplexen Abläufen<br />
Integrations- <strong>und</strong> Migrationstests<br />
Test <strong>von</strong> Störfällen (an der realen Maschine meist gar<br />
nicht möglich oder risikobehaftet)<br />
Optimierungen sonst aufgeschoben oder ganz<br />
unterlassen<br />
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Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
Probleme <strong>und</strong> Grenzen:<br />
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Komplexität der Ein-/Ausgangssignale<br />
(OPC, PROFIBUS/PROFINET, Ethernet, …)<br />
Einarbeitungsaufwand nicht zu unterschätzen (Fehler<br />
durch fehlerhafte/ungenügende Simulation?)<br />
(Automatisierung <strong>von</strong> Testfällen, Durchlauf<br />
möglicher fehlerhafter Nutzereingaben, ...)<br />
Aufwand für Verhaltensmodell<br />
(Wiederverwendung <strong>von</strong> Konstruktionsplänen,<br />
fertige Bibliotheken, …)<br />
Nicht modellierbare Störungen/Faktoren<br />
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Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
ISG-virtuos<br />
http://www.isg-stuttgart.de/virtuos.html<br />
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<br />
<br />
Importfunktion für<br />
lineare Matlab/Simulink-<br />
Modelle<br />
Zustandsgraph<br />
Oszilloskopfunktion<br />
Steuer- <strong>und</strong> Anzeigetafel<br />
(eigene Bibliothek)<br />
Online testing<br />
3D-Visualisierung mit<br />
Importfunktion (CAD)<br />
Kollisionserkennung mit<br />
Abstandsanzeige<br />
Sonst nur primitive<br />
Geometrien verfügbar<br />
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Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
<br />
<br />
<br />
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<br />
iCon-L<br />
(intelligent Control-Language)<br />
HiL-Simulationssoftware<br />
Kein kinematisches Modell<br />
Simulation durch modulares<br />
Verhaltensmodell (iCon-MFB)<br />
Visuelles Programmiersystem:<br />
Keine Programmierkenntnisse<br />
vorausgesetzt (iCon-IDE)<br />
Einbettung <strong>von</strong> Benutzeroberflächen<br />
(z.B. virtueller<br />
Knopfdruck öffnet ein in iCon-<br />
MFB spezifiziertes Programm)<br />
Bsp.:<br />
Testanlage für Integration <strong>von</strong><br />
Komponenten eines Flugzeug-<br />
Elektronik-Systems<br />
www.pro-sign.de<br />
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Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
WinMOD<br />
®<br />
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<br />
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<br />
3D-Kinematik-Modell (WinMOD-3D-<br />
View)<br />
WinMOD-3D-Assistent zur nahezu<br />
automatischen Parametrierung<br />
Verhaltens- <strong>und</strong> Kinematikmodell<br />
auf 2 PCs verteilbar<br />
WinMOD-Force-Machine<br />
zur Fehler ‐ <strong>und</strong> Störsimulation<br />
(manuell/script-basierend)<br />
WinMOD-Recorder zur Auswertung<br />
Betriebssystem Windows<br />
Bsp: Doppeltragwalzenroller<br />
www.mewes-partner.de<br />
Stephan Becker <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong> Seite 9
Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
Forschung <strong>und</strong> Entwicklung:<br />
<br />
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<br />
Anbindung <strong>von</strong> Steuerungsstrukturen an Simulatoren<br />
Kopplung aller Hard- <strong>und</strong> Software zur effizienten Steuerung der Tests<br />
Auswertung der Simulationsergebnisse mittels intelligenter Algorithmen<br />
(statistisches Lernen)<br />
Intuitive Spezifikation <strong>und</strong> automatische Generierung <strong>von</strong> Testfällen<br />
„<strong>Virtuelle</strong> <strong>und</strong> Erweiterte Realität für höchste Sicherheit <strong>und</strong> Zuverlässigkeit<br />
<strong>von</strong> Eingebetteten Systemen“<br />
<br />
<br />
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<br />
Modelle für Security <strong>und</strong> Safety<br />
Generierung qualitativ hochwertiger 3D-Organmodelle<br />
Sichere Datenhaltung in Eingebetteten Systemen<br />
Abhängikeiten <strong>von</strong> eingebetteten Systemen (Zusammenspielen <strong>von</strong><br />
unterschiedlichen funktionsbestimmenden Komponenten)<br />
Stephan Becker <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong> Seite 10
Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
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„<strong>Virtuelle</strong> Techniken werden weiterentwickelt <strong>und</strong> erforscht.“ Dr. Thomas<br />
Alt (Mitbegründer der METAIO GmbH)<br />
28 Unternehmen <strong>und</strong> Forschungseinrichtungen, darunter Volkswagen <strong>und</strong><br />
Siemens<br />
+<br />
„Angewandte <strong>Virtuelle</strong> Technologien mit Langfristfokus auf den Produkt<strong>und</strong><br />
Produktionsmittel-Lebenszyklus“<br />
Physikalisch korrekte Simulation <strong>von</strong> Objekteigenschaften<br />
Neuartige Eingabegeräte<br />
Robustes, markerloses Tracking<br />
Stephan Becker <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong> Seite 11
Begriff<br />
Begriff<br />
Pro / Kontra<br />
Pro / Kontra<br />
Anwendung<br />
Anwendung<br />
Forschung<br />
Forschung<br />
Resümee<br />
Resümee<br />
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<strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> bedient sich des HiL-<br />
Verfahrens<br />
Vorteile eines Prototypen vor eigentlicher Fertigung<br />
Aufwand <strong>und</strong> Grenzen<br />
iCon-L (ohne Kinematikmodell, portierbar)<br />
virtuos (Zustandsgraph, online testing)<br />
WinMOD (auf 2 PCs verteilbar)<br />
Forschung<br />
Stephan Becker <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong> Seite 12
Noch Fragen?<br />
Stephan Becker <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong> Seite 13
Stephan Becker <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong> Seite 14
Quellen:<br />
http://www.mewes‐partner.de/www/deu/presse/<strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> ‐ ein Beispiel aus der<br />
Praxis.pdf<br />
http://www.computer‐automation.de/nachrichten/steuerungsebene/steuernregeln/article/virtue<br />
lle_inbetriebnahme/5897/922a820e-b708-11dd-afd6-001ec9efd5b0<br />
http://books.google.de/books?id=704csCgjDuIC&lpg=PA83&ots=1oeJQvu59H&dq=virtuelle<br />
%20inbetriebnahme%20feldstudie&pg=PA83#v=onepage&q=&f=true<br />
http://www.vivera.org/ViERforES/technologie.html<br />
Stephan Becker <strong>Virtuelle</strong> <strong>Inbetriebnahme</strong> <strong>von</strong> <strong>Maschinen</strong> <strong>und</strong> <strong>Fabriken</strong> Seite 15
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