Teilprojekt A6: Assistenzsystem zur Unterstützung des Zyklenmanagements über die Entwicklungs- und Nutzungsphase von PSS-Innovationsprozessen hinweg durch Self-Maintenance mechatronischer Module

Ziel des Teilprojekts A6 ist es, PSS-Innovationsprozesse besser zu beherrschen, indem das Wissen von (IT-) Änderungszyklen während der Nutzungsphase zur Verbesserung der in der Entwicklungsphase erstellten Modelle und Dokumente genutzt wird. Hierdurch stehen den Entwicklern optimierte, auf den Lebenszyklus angepasste Modulmodelle zur Verfügung, welche eine beschleunigte Entwicklung und geringere Zahl an nötigen Änderungen ermöglichen. Teilprojekt A6 entwickelt dazu ein Assistenzsystem, welches bei Änderungszyklen in der Nutzungsphase die Modulmodelle synchronisiert, bei Identifikation einer Änderung (semi-)automatisch anpasst (Self-Maintenance) und für die Entwicklung künftiger Projekte bereitstellt.

Motivation

  • Systemfunktionalitäten werden im Maschinen- und Anlagenbau zunehmend durch IT realisiert
  • starke Abhängigkeiten zwischen mechanischer Entwicklung, Elektrotechnik und Software 
  • Verschiedene Frequenzen von Änderungszyklen 
  • Disziplinübergreifende Beeinflussung zahlreicher Komponenten bei Änderung  
  • Übergreifende Zielsetzungen des Teilprojekts
    • Verstehen relevanter IT-Zyklen, Trigger und Hemmer
    • Disziplinübergreifende Modellierung des Systems und Analyse von Änderungsauswirkungen
    • Gestaltung durch Self-Maintenance der Modelle in der Entwicklungs- und Nutzungsphase

Ergebnisse der Förderperiode 2

  • SysML4Mechatronics
    • Integrative disziplinspezifische / -übergreifende Strukturmodellierung mechatronischer Systeme aus Sicht der IT
    • Abbildung der Abhängigkeiten und Interaktionen der Komponenten der verschiedenen Disziplinen (Mechanik, Elektrotechnik und Software)
    • Bildung funktionaler disziplinübergreifender mechatronischer Module und Integration in einer Modulbibliothek, um Wiederverwendung in der Entwicklung zu ermöglichen
    • Definition von Merkmalen in den verschiedenen Disziplinen zur Beschreibung der strukturellen Kompatibilität von Komponenten und Modulen
    • Prototypische Implementierung in Modellierungseditor zur Anwendung und Evaluation des Modellierungsansatzes
    • Integration mit anderen Modellen der Entwicklung (Kooperation mit Teilprojekten A4, C2 und Anschubfinanzierung zu Teilprojekt D1 zur Identifikation von Inkonsistenzen) 
  • Analyse von Änderungsauswirkungen
    • Überprüfung der Kompatibilität geänderter Komponenten / Module zur Abschätzung von Änderungsauswirkungen
    • Verknüpfung von semi-formaler Modellierungssprache und Kompatibilitätsontologie
    • Definition inhärenter und anwendungsspezifischer Kompatibilitätsregeln
    • Analyse unterschiedlicher Lösungsalternativen bezüglich Auswirkungen auf das System und den Lebenszyklus (Kooperation mit Teilprojekt B1) 

Ergebniserwartung der dritten Förderperiode

  • Beherrschung und Gestaltung der Innovationsprozesse von PSS
    • Verbesserung der Modelle aus der Entwicklung durch Einbindung des Wissens über Änderungszyklen (der IT) in der Nutzungsphase
    • Beschleunigte Entwicklung und geringere Zahl an nötigen Änderungen während der späteren Nutzungsphase durch optimierte Modelle 
  • Synchronisation von Entwicklungs- und Nutzungsinformationen mechatronischer PSS
    • Rückspielen der Änderungen aus der Nutzungsphase in Modelle und Dokumente
    • Modellanpassung für künftige Entwicklungen
    • Integration in Assistenzsystem zur Unterstützung der Stakeholder

Ausgewählte Publikationen

  • G. Koltun, M. Basirati, M. Hammeed, M. Böhm, H. Krcmar and B. Vogel-Heuser. "Reverse Engineering on changed Functional Specification Documents for Model-Based Requirements Engineering," in ICPS 2019 : IEEE International Conference on Industrial Cyber-Physical Systems, IEEE, May. 2019, pp. 687-692.
  • J. Gammel, G. Koltun, J. Buchholz, T. Drewlani, J. Wissel, C. Hollauer, K. Kugler, M. Zaggl and B. Vogel-Heuser. "A Framework Integrating Technical, Social, and Managerial Aspects of Effective Knowledge Management," in 20th European Conference on Knowledge Management (ECKM), Academic Conferences and Publishing International, Sep. 2019. 
  • G. Koltun, C. Romero Viturro, J. Buchholz, J. Wissel, M. Zaggl, F. Ocker and B. Vogel-Heuser. "Effective Innovation Implementation of Mechatronic Product-Service Systems considering Socio-Technical Aspects," in International Conference on Engineering Design (ICED), The Design Society, Aug. 2019, pp. 3051-3060.
    K. Kernschmidt, S. Feldmann and B. Vogel-Heuser. "A model-based framework for increasing the interdisciplinary design of mechatronic production systems," Journal of Engineering Design, vol. 29, no. 11, pp. 617-643, Sep. 2018.
  • Koltun, Gennadiy D.; Mäurer, Franziska; Knoll, Adrian; Trunzer, Emanuel; Vogel-Heuser, Birgit: Information Retrieval from redlined Circuit Diagrams and Its Model-Based Representation for Automated Engineering. 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON), 2018
  • Koltun, Gennadiy D.; Neumann, Eva-Maria; Kattner, Niklas; Bauer, Harald; Lindemann, Udo; Reinhart, Gunther; Vogel-Heuser, Birgit: Cyclic Management of Innovative PSS Changes: An Integrated and Interdisciplinary Engineering View. 4th IEEE International Symposium on Systems Engineering (ISSE) 2018, 2018
  • Koltun, Gennadiy D.; Kolter, Moritz; Vogel-Heuser, Birgit: Automated Generation of Modular PLC Control Software from P&ID Diagrams in Process Industry. 4th IEEE International Symposium on Systems Engineering (ISSE) 2018, 2018
  • Loch, Frieder; Koltun, Gennadiy D.; Karaseva, Victoria; Pantförder, Dorothea; Vogel-Heuser, Birgit: Model-based training of manual procedures in automated production systems. Mechatronics
  • Reif, Julia; Koltun, Gennadiy D.; Drewlani, Tobias; Zaggl, Michael; Kattner, Niklas; Dengler, Christian; Basirati, Mohammad; Bauer, Harald ; Krcmar, Helmut; Kugler, Katharina; Lohmann, Boris; Meyer, Uli; Reinhart, Gunther; Vogel-Heuser, Birgit: Modeling as the Basis for Innovation Cycle Management of PSS: Making Use of Interdisciplinary Models. IEEE International Symposium on Systems Engineering (ISSE) 2017.
  • Gennadiy D. Koltun; Stefan Feldmann; Daniel Schütz; Birgit Vogel-Heuser: Model-Document Coupling in aPS Engineering: Challenges and Requirements Engineering Use Case. Proceedings of the 2017 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), 2017
  • A. Kellner, K. Kernschmidt, M. Ahrens, M. Friedl, P. Hehenberger, L. Weingartner, S. Feldmann, K. Zeman and B. Vogel-Heuser. "Challenges in Integrating Requirements in Model Based Development Processes in the Machinery and Plant Building Industry," in IEEE International Symposium on Systems Engineering, ISSE 2016, IEEE, Oct. 2016, p. 6
  • Kernschmidt, K.; Behncke, F. G. H.; Chucholowski, N.; Wickel, M. C.; Bayrak, G.; Lindemann, U.; Vogel-Heuser, B.: An integrated approach to analyze change-situations in the development of production systems. In: CIRP Conference on Manufacturing Systems, 2014, Windsor (Kanada).
  • Feldmann, S.; Kernschmidt, K.; Vogel-Heuser, B.: Combining a SysML-based modeling approach and semantic technologies for analyzing change influences in manufacturing plant models. In: CIRP Conference on Manufacturing Systems, 2014, Windsor (Kanada).
  • Kernschmidt, K.; Vogel-Heuser, B.: An interdisciplinary SysML based modeling approach for an-alyzing change influences in production plants to support the engineering. In: IEEE International Conference on Automation Science and Engineering, 2013, Madison (USA), S. 1113-1118.

Teilprojektleitung

Prof. Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser
Sprecherin des SFB 768
Teilprojekte A6, D1, D2, T3, T5 und Z
Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme
vogel-heuser@tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 16400

Teilprojektbearbeitung

Dipl. -Ing. Gennadiy Koltun
Teilprojekt A6
Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme
gennadiy.koltun@tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 16451