GUSMA – Gekoppelte, unternehmensübergreifende Simulation mobiler Arbeitsmaschinen
Die zunehmende Automatisierung auf allen Systemebenen sowie die Tatsache, dass Fahrzeugentwicklungen heutzutage unternehmensübergreifend und in Entwicklungs- und Zuliefernetzwerken stattfinden, bedingen einen hoch effizienten Produktentstehungsprozess. Ein wichtiges Werkzeug hierfür stellt die Co-Simulation dar. Das Ziel des am KIT durchgeführten Verbundprojekts Gusma war es daher, die Co-Simulation für die unternehmensübergreifende Simulation in der Off-Road-Branche nutzbar zu machen.
Motivation
Bereits seit mehreren Jahrzehnten werden computergestützte Simulationen eingesetzt, um reale technische Systeme nachzubilden. Der Zweck liegt hierbei insbesondere darin, das Systemverständnis zu erhöhen, Optimierungen am System durchzuführen oder dessen Verhalten vorherzusagen. Dieser Mehrwert an Informationen soll im Produktentwicklungsprozess zu einer Reduktion von Entwicklungszeit und -kosten bei gleichzeitiger Steigerung der Produktqualität führen.
Um ein reales System in der Simulation computergerecht darzustellen, gilt es, dieses in einem Ersatzmodell abzubilden. Aus Sicht eines mechatronischen Gesamtsystems ergibt sich hieraus die Anforderung, die spezifischen Eigenschaften der jeweiligen Domänen Mechanik, Hydraulik, Steuerung etcetera entsprechend der Bedürfnisse des Benutzers zu modellieren.
Aufgrund der Übergabe von Simulationsmodellen über Unternehmensgrenzen hinweg, stellt der Schutz von Unternehmens-Know-How ein weiteres wichtiges Element im Projekt dar. Aus diesem Grund wird im Forschungsvorhaben die Möglichkeit des geschützten (Teil-)Modellexports geschaffen. Der Modellaustausch und die Kopplung sollen anhand einer standardisierten Vorgehensweise durchgeführt werden.
Lösung
Vor dem Hintergrund die Co-Simulation für den Zweck der unternehmensübergreifenden Simulation nutzbar zu machen, wurde im Projekt einer Methode zur gekoppelten Simulation eines Gesamtsystems aus Teilmodellen unterschiedlicher Fachdisziplinen (z.B. der Elektrik oder Elektronik, der Steuerungstechnik, der Mechanik oder der Hydraulik) entwickelt.
Die Teilmodelle können vom Benutzer per „Drag & Drop“ bearbeitet und parametriert werden. Dieser Modellierungsvorgang ist der physikalischen Modellierung von Multidomain-Softwaresystemen ähnlich. Der Aspekt, dass dies jedoch abteilungs- oder unternehmensübergreifend durch Bündelung der Expertise von Hersteller und Zulieferer möglich ist, ermöglicht einen wertvollen Zeit- und Kostenvorsprung im Entwicklungsprozess.
Der funktionelle Nachweis der Anwendbarkeit des erarbeiteten Lösungsansatzes wurde am Beispiel einer Traktorvorderachsfederung erbracht, wobei besonderes Augenmerk auf die Herausforderungen der stark mittelständisch geprägten Branche der mobilen Arbeitsmaschinen gelegt wurde.
Der erarbeitete Standard wurde als VDMA-Richtlinie veröffentlicht.
