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Systems Engineering mit CATIA V6 Systems

Die Gesellschaft für Systems Engineering GfSE beschreibt Systems Engineering als eine umfassende Ingenieurtätigkeit, die zur Entwicklung komplexer Produkte notwendig ist. Die Aufgaben im Systems Engineering sind vielfältig und beginnen bei der Systemanalyse und Anforderungsermittlung über die Systementwicklung bis hin zur Absicherung und zum Test. Insbesondere durch die Vielzahl an Disziplinen wie Mechanik, Elektrik/Elektronik und Software in heutigen innovativen Produkten wird die Beherrschung des Systems Engineering zunehmend zu einem echten Wettbewerbsvorteil für das Unternehmen. Eine konkurrenzfähige Entwicklung mechatronischer Produkte ist ohne die Einführung einer Systems Engineering Methode nicht umsetzbar.

Die Herausforderung

Gerade im Systems Engineering ist es entscheidend, die Vielzahl von Funktionen unterschiedlicher Disziplinen in einem komplexen System zu beschreiben und integriert zu behandeln. Bisherige IT-Systeme konnten die Methoden des Systems Engineering, wie z.B. auch im Standard ISO 10303 AP 233 „Systems Engineering" gefordert, nicht umsetzen, da ein integriertes Datenmodell über die Produktentwicklungsphasen und Disziplinen fehlte. Systems Engineering wurde so häufig zur reinen Verhaltenssimulation auf Blockschaltbildniveau reduziert.

Die Lösung mit CATIA V6 Systems

Mit CATIA V6 Systems und der Integration mit ENOVIA V6 kann nun erstmals der geforderte integrative Ansatz des Systems Engineering mit verfügbaren IT-Systemen unterstützt werden. Dazu bietet CATIA V6 Systems einen integrierten RFLP-Ansatz zur Entwicklung mechatronischer Produkte. Das CATIA RFLP-Modell basiert auf dem V-Modell des Systems Engineering angelehnt an die VDI-Richtlinie 2206 „Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme". RFLP steht für:
  • Requirement – Anforderungsmodell
  • Functional – Funktionsmodell
  • Logical – Logisches Modell
  • Physical – Physikalische Modell entspricht „3D-Modell"
Das Anforderungsmodell wird in der V6 Umgebung in enger Synchronisation mit ENOVIA V6 erstellt. Die Anforderungen können dabei auch aus z.B. Microsoft Word direkt nach ENOVIA importiert werden. Über die bidirektionale Schnittstelle werden diese Anforderungen dann mit dem RFLP-Modell von CATIA V6 synchronisiert. In der Workbench Functional Logical Editor ist es dann möglich die Anforderungsstruktur mit der Funktionsstruktur und der logischen Struktur zu verknüpfen und in einem 2D-Graph in Form von logischen Bausteinen mit „Haupt- und Unterfunktionen" visuell darzustellen und zu strukturieren. Durch die Integration von Dymola in CATIA V6 Systems besteht die Möglichkeit das logische Modell mit der offenen Sprache Modelica zu simulieren. Modelica ist eine objektorientierte Modellierungssprache zur Modellierung und Simulation technischer Systeme und physikalischer Modelle. Im letzten Schritt der RFLP-Methode kann das logische Modell dann mit der physikalischen Repräsentation in Form eines 3D-Modells verknüpft werden.

Mechatronische Entwicklung durch ein integriertes Produktmodell

Das Novum in CATIA V6 Systems ist, dass alle vier Bereiche auf ein integriertes Datenmodell zugreifen und somit beliebige Verknüpfungen zwischen den Entwicklungsphasen erstellt werden können. Durch die durchgängige Nutzung der datenbankbasierten ENOVIA V6 Plattform ist es möglich, ohne Schnittstellen und Medienbrüche ein gemeinsames Produktmodell für alle Disziplinen zu nutzen und die verschiedenen Sichten und Teilmodelle zu verknüpfen. Mit CATIA V6 Systems kann das V-Modell zur Entwicklung technischer Produkte vom Anforderungs-Management über die funktionale Analyse, der logischen Architektur bis hin zum physikalischen Design visuell, strukturiert und 3-Dimensional beschrieben werden. Der Ingenieur erkennt somit auf einen Blick auf Basis welcher Anforderungen welches logische Verhalten implementiert wurde und welchen Einfluss dieses auf die 3D-Geometrie hat. Durch die Verknüpfungen der einzelnen RFLP-Bereiche innerhalb der einzelnen RFLP-Modelle ist eine ständige Validierung und Verifikation gewährleistet. Mit den integrierten Simulationsmöglichkeiten können das Verhaltensmodell und das 3D-Modell gemeinsam simuliert werden. So ist es möglich Wechselwirkungen der Disziplinen in der jeweilig anderen zu berücksichtigen. Beispielsweise führt eine Kollision an einem Anschlag im 3D-Modell zu einer Änderung des Verhaltens im logischen Modell. Das nachfolgenden Video zeigt die Verhaltenssimulation am Bespiel einer Kompensationswaage, die mit CATIA V6 Systems und der RFLP-Methode durchgängig abgebildet wurde.

Projektmanagement und Systems Engineering gehen dabei Hand-in-Hand, da es eine wesentliche Leistung des Systems Engineering ist, dem Projektmanager belastbare Planungsgrundlagen an die Hand zu geben. Durch die Integration von CATIA V6 und ENOVIA V6 ist dies leicht möglich. So können aktuelle Informationen über den Produktentwicklungsfortschritt direkt in ENOVIA V6 verfolgt werden. Ferner ist auch das komplette Konfigurations- und Variantenmanagement von ENOVIA V6 in CATIA V6 Systems vorhanden. Untersuchungen des Produktverhaltens in Abhängigkeit unterschiedlicher Produktvarianten sind somit „auf Knopfdruck" möglich.

Unsere Leistungen

Die :em AG ist seit Jahren im Bereich Systems Engineering tätig. Als für die V6 Lösungen von Dassault Systèmes akkreditierter Partner entwickelt die :em AG einen flexibel einsetzbaren Methoden- und Modulbaukasten für CATIA Systems. Dieser Baukasten deckt unter Anderem die folgenden Themenbereiche ab:

  • Auswahl der notwendigen CATIA V6 Lizenzen, Module und Workbenches auf Basis ihres Produktspektrums (siehe auch Übersicht der Module).
  • Installation, Wartung, Support Ihrer ENOVIA und CATIA V6 Umgebung.
  • Systemanalyse und Anforderungsmodellierung ihres Produktes mit allen beteiligten Disziplinen.
  • Abbildung der Produkteigenschaften gemäß RFLP-Methode und CATIA V6 Systems.
  • Anpassung der Methode auf ihre Randbedingungen.
  • Unterstützung beim Aufbau der Verhaltensmodelle mit CATIA V6 Systems und Modelica.
  • 3D-CAD Modellierung mit CATIA V6.
  • Schulung der Anwender zur Nutzung von CATIA V6 Systems.

Unser Ziel ist es, gemeinsam mit Ihnen und Ihrem Wissen über das Produkt ein vollständig digitales Abbild im Sinne des Systems Engineering zu erstellen. Mit Ihrer Produktkenntnis und unserem Methoden Know-how ist die Repräsentation des Produktverhaltens und der Produktgestalt in kurzer Zeit realisierbar.

Im Rahmen unserer Leistungen starten wir mit Workshops zur Analyse der bestehenden Optimierungspotentiale, entwickeln gemeinsam mit Ihnen Lösungsansätze die dann im Rahmen des Baukastens implementiert werden. Mit den weiteren Dassault Systèmes Werkzeugen aus den SIMULIA und DELMIA Portfolios kann die Durchgängigkeit des Produktmodells und der Datenverwaltung über die Simulation bis zur Fertigungsvorbereitung, Fertigungsplanung und Produktionssteuerung fortgeführt werden.

Ihr Nutzen

Mit den von der :em AG entwickelten Konzepten und Lösungen auf Basis von CATIA V6 Systems erreichen Sie:

  • Durchgängige Nachvollziehbarkeit und Transparenz des Produktentwicklungsprozesses von den Anforderungen bis zur virtuellen Testumgebung.
  • Skalierbare und effiziente Lösungen durch Nutzung vorhandener, flexibel einsetzbarer Software-Module mit CATIA V6 Systems.
  • Deutlich schnellere Anpassung an sich verändernde Prozesse und Kundenanforderungen durch direkte Verhaltenssimulation im integrierten Produktmodell.
  • Schnelle Reaktionszeiten bei Konfigurationsuntersuchungen.
  • Höhere Produktqualität durch frühzeitige Verhaltensabsicherung.
  • Wettbewerbsvorteile durch integrierte Produktentwicklungsprozesse, erhöhte Innovationsfähigkeit und somit Reduktion der Time-to-Market.

Ihr Ansprechpartner

Dr. Sven Kleiner
+49 (0)6151. 950 54 20