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Stiftung Industrieforschung fördert Simulationsforschung an der Universität Siegen

04.11.1999 - (idw) Universität Siegen

Die Stiftung Industrieforschung fördert am Institut für Prozeßdatenverarbeitung im Fachbereich Elektrotechnik und Informatik der Universität Siegen in den nächsten zwei Jahren mit insgesamt 280 TDM ein Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, das die Realisierung eines Simulationswerkzeuges zum Ziel hat, das insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen den kostengünstigen Zugang zur virtuellen Fabrik ermöglichen wird. Weitere 100 TDM investieren die beteiligten Pilotunternehmen.

Trotz offenkundiger ökonomischer Nutzeneffekte ist die Simulationstechnik in Deutschland im Vergleich zu anderen Industrieländern eher gering verbreitet. Lediglich in Großunternehmen, insbesondere in der Automobilindustrie, ist der Einsatz dieser Technologie selbstverständlich. In kleinen und mittleren Unternehmen (KMUs) ist dies bislang nicht der Fall. Kostendruck und ständig wachsende Forderungen nach mehr Flexibilität machen hier ein Umdenken dringend nötig, um auch den KMUs die Vorteile dieser Technik zu erschließen, im wesentlichen Sicherheitsgewinn in Planung und Investition, Reduzierung der Anlagenkosten durch einfachere Konzepte, besseres Systemverständnis durch gefahrloses Experimentieren und Schulen an der virtuellen Anlage, günstigere Prozeßführung durch Optimierung von Anlage und Abläufen.
Eine von Dr. Christian H. Fedrowitz (Inst. f. Prozeßdatenverabeitung Universität Siegen) mit Unterstützung des Arbeitgeberverbandes im Kreis Olpe bei KMUs durchgeführte Umfrage legt offen, daß KMUs oftmals die DV-technischen Voraussetzungen, um Simulationswerkzeuge effizient einsetzen zu können, fehlen. Auch 3D-CAD als Werkzeug zur Modellbildung in der virtuellen, digitalen Fabrik hat nur eine geringe Verbreitung. Mit der zunehmenden Leistungssteigerung kostengünstiger CAD-Systeme wie AutoCAD und CADdy im 3D-Bereich und der wachsenden Erkenntnis bei den Unternehmen über den Nutzen der 3D-Konstruktion wird hier jedoch mittelfristig ein Umdenken stattfinden.
Vor diesem Hintergrund fordern die Unternehmen KMU-gerechte Simulationswerkzeuge, d.h. Werkzeuge, die im wesentlichen folgende Leistungsmerkmale aufweisen: leistungsfähige Simulation, VR-fähige Animation, anschauliche Präsentation der Ergebnisse, einfache Bedienung, skalierbar gemäß individueller Anforderungsprofile, sanfte Integration in die vorhandene, zunehmend PC-orientierte DV-Struktur, Nutzung von Synergien, vergleichsweise niedrige Anschaffungs- und Betriebskosten. Eine von Dr. Fedrowitz durchgeführte Umfrage bei Anbietern von Simulations- und Offline-Programmier-(OLP)-Werkzeugen zeigt, daß die genannten Forderungen zur Zeit nicht befriedigt werden können.
In den Unternehmen fehlen in der Regel homogene DV-Konzepte. Die Anschaffung anwendungsspezifischer Systeme führt zu weiterer Vereinzelung in der DV-Landschaft und überfordert die DV-Leistungsreserven in KMUs. Es ist daher sinnvoll, vorhandene Resourcen zu nutzen, um neue Funktionalität zu integrieren. Um die DV-Komplexität in KMUs nicht weiter zu erhöhen, ist es notwendig, auf der PC-basierten Systembasis aufzusetzen, um einen für KMUs akzeptablen Simulator und Offline-Programmierer für Fertigungs- und Produktionsprozesse in der digitalen Fabrik zu schaffen.
In Übereinstimmung mit den Forderungen der KMUs ist daher das Ziel des Projekts die Entwicklung eines solchen kostengünstigen und zugleich leistungsfähigen Werkzeugs, Ropsus++ genannt, für KMUs, das sich neben hoher Leistungsfähigkeit (u.a. VR-fähig, automatische Kollisionserkennung und Bewegungsplanung, Gerätebibliotheken, branchenspezifische Toolboxen) bei gleichzeitig moderaten Investitions- und Betriebskosten (PC-basiert, integriert vorhandene CAD-Software, intuitiv, kurze Einarbeitungszeit) durch ein modernes Design auszeichnet. Es integriert Eigenschaften wie eingeführte Look-and-Feels, Produkte und Standards, Synergien durch Mehrfachverwendbarkeit, z.B. als Simulator und als vollwertiges 3D-CAD-System, Flexibilität, Modularität, Erweiterbarkeit. Es ist objekt-orientiert entworfen und implementiert.
Aufbauend auf den in den letzten beiden Jahren am Institut bereits geleisteten Vorarbeiten wird im Rahmen des Projekts ein produktreifer Prototyp von Ropsus++ entwickelt. Dabei werden u. a. folgende strukturelle und konzeptionelle Ziele verfolgt:
> die Schaffung eines auf Klassenbibliotheken basierenden Baukastensystems zur einfachen und flexiblen Anpassung des Simulators an kunden- und aufgabenspezifische Fragestellungen,
> die Realisierung von Ropsus++ als Framework mit integrierter Robotik-Basisfunktionalität, das die Integration von Zusatzfähigkeiten über solche Klassenbibliotheken stark vereinfacht,
> die Integration solcher Fähigkeiten z.B. über branchenspezifische Komponenten zur Unterstützung der Planungs- und Programmierarbeit mit Hilfe von Generatoren zur aufgabenbezogenen automatischen Erzeugung optimaler Roboterbewegungen,
> die Definition von Schnittstellen zur einfachen Integration von Kalibrier- und Sensorfunktionen.
Die von Dr. Fedrowitz durchgeführten Umfragen zur Situation auf dem Simulationsmarkt und bei den Anwendern zeigen bezüglich der markteingeführten Produkte eine deutliche Angebotslücke für KMUs. Ropsus++ wird diese Lücke durch ein für die Bedürfnisse von KMUs verbessertes Preis-/Leistungsverhältnis und durch die Nutzung von Synergien schließen und so auch dieser Unternehmensgruppe entscheidende Wettbewerbsvorteile durch den erfolgreichen Einstieg in die virtuelle Fabrik verschaffen. Denn leistungsfähige Komponenten zur Kollisionserkennung oder zur Lösung kinematischer und fertigungstechnischer Fragestellungen mit realistischem Steuerungs- und Bewegungsverhalten werden auch im Low-Cost-Bereich auf dem PC den Einsatz von Techniken wie Rapid Prototyping, Digital Mock-up, Kinematik- und Prozeßsimulation ermöglichen und zu einer größeren Verbreitung des Simulationseinsatzes auch in KMUs führen.
Projektpartner und Pilotunternehmen sind die Firmen CADsys Vertriebs- und Entwicklungsgesellschaft mbH in Chemnitz, ZIEGLER-Informatics GmbH in Mönchengladbach, DAIHEN (OTC) Deutschland GmbH in Mönchengladbach und LEWA GmbH in Attendorn. CADsys und Ziegler sind Software-Unternehmen, die zum Projekt das 3D-CAD-Werkzeug sowie die spezifischen Maschinenbaumodule beisteuern. Zu Test- und Optimierungszwecken erfolgt der Einsatz des Prototypen als Planungs- und Schulungswerkzeug in mittelständischen Unternehmen wie der Firma LEWA GmbH und der Firma DAIHEN (OTC) Deutschland GmbH sowie im Lehrbetrieb des Instituts. Darüberhinaus wird die Firma Ziegler Informatics GmbH den Vertrieb von Ropsus++ übernehmen. Dies stellt eine breite Präsentation des Systems auf dem Markt sicher und eröffnet dem System einen optimalen Markteinstieg. Für die weitere Entwicklung von Ropsus++ nach Projektabschluß ist die Gründung eines eigenständigen Unternehmens vorgesehen.
Informationen bei Dr. Fedrowitz unter der Telefonnummer 0271/7403317 oder 0170/8028103.

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