Simulationsframework fluidtechnischer Komponenten für ein integriertes und durchgängiges Engineering
Die große Bandbreite möglicher Schaltungskonzepte und Komponenten, sowie eine noch unzureichende Industrie 4.0-konforme Projektierung, sind Hindernisse auf dem Weg zu Industrie 4.0-konformen fluidtechnischen Systemen. Das Ziel von BaSys4FluidSim ist es, die Industrie 4.0-konforme Projektierung fluidtechnischer Systeme zu verbessern. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der Berücksichtigung der spezifischen Charakteristika der Fluidtechnikbranche, bei denen das meiste Know-how, detaillierte Modelle, Daten und Parameter üblicherweise bei den Herstellern der Komponenten liegt.
| Nutzen | Vorgehen |
|---|---|
| Einheitliche, herstellerübergreifende Aufbereitung von Komponentenmerkmalen | Definition von standardisierten Merkmalen |
| Automatische Abfrage von Komponentenmerkmalen | Verwaltungsschale mit auslegungsrelevanten Komponentenmerkmalen |
| Effiziente Parametrisierung von Simulationsmodellen | Verwaltungsschale mit Modellbeschreibung für simulationsrelevante Daten |
| Rückführung betriebsrelevanter Eigenschaften für Analyse und Support | Eine BaSys-konforme Möglichkeit zur Anpassung der Simulation |
Simulationsframework fluidtechnischer Komponenten für ein integriertes und durchgängiges Engineering
Aufgrund ihrer hohen Kräfte und Dynamiken bei gleichzeitig geringen Abmessungen sind fluidtechnische Systeme auch zukünftig elementare Bestandteile von flexiblen Industrie 4.0-konformen Produktionssystemen. Zur Auslegung der fluidtechnischen Systeme werden häufig Simulationsmodelle verwendet. Die Erstellung der Simulationsmodelle und somit die Auslegung der fluidtechnischen Systeme ist gegenwärtig durch einen hohen Aufwand gekennzeichnet. Der Aufwand begründet sich durch eine hohe Anzahl möglicher Schaltungskonzepte sowie einer hohen Anzahl potenziell verfügbarer fluidtechnischer Komponenten zu deren Realisierung. Daher sollen im Projekt die Konzepte des Basissystems Industrie 4.0 (BaSys4.0) angewendet und weiterentwickelt werden. Infolgedessen soll die interoperable Verfügbarkeit, die digitale Integrationsfähigkeit sowie die Durchgängigkeit von Product-Lifecycle-Management-Daten für komponentenbasierte fluidtechnische Simulationsmodelle gesteigert werden.
In BaSys4FluidSim wird hierzu eine SimI4Komp eingeführt, welche aus einer Verwaltungsschale und einem Simulationsmodell besteht. Die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell, kurz AAS), stellt die virtuelle Repräsentanz sowie die Funktionalität eines Gegenstands (z. B. einer fluidtechnischen Komponente) dar und fungiert als eine standardisierte Schnittstelle. Das Simulationsmodell (SimAsset) verfügt nach außen über Schnittstellen mit definierten Merkmalen, wobei das Innere des Simulationsmodells nicht weiter festgelegt ist und als Functional Mock-up Unit (FMU) realisiert werden soll. Die in der Verwaltungsschale der SimI4Komp definierten Dienste sollen zum einen dem Zugriff und der Interaktion mit den zugrundeliegenden Simulationsmodellen und zum anderen zur Interaktion mit den Verwaltungsschalen realer Komponenten (Typ oder Instanz) dienen. Die Interaktion findet über die interoperablen Merkmals- bzw. Serviceendpunkte der Verwaltungsschalen statt. Diese werden mit einem der BaSyx Software Development Kits implementiert.
Die im Projekt anvisierten Ziele werden am Beispiel einer servohydraulischen Presse der Firma Parker validiert. Durch die konkrete Umsetzung aller relevanten Aspekte und deren Validierung am praxisnahen Demonstrator entsteht eine Blaupause für zukünftige Anwendungen von BaSys-Konzepten in der Industrie.
Danksagung
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Projektträger für dieses Vorhaben ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR). Das ifas bedankt sich herzlich bei allen Projektteilnehmern.