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Modellbasierte Software in the Loop Simulation von Werkzeugmaschinen
Zur Erschließung des bisher ungenutzten Potenzials im Rahmen der auftragsspezifischen Erstellung sowie der möglichst fehlerfreien Inbetriebnahme von Steuerungssoftware an einer realen Maschine oder Anlage sind ein ganz¬heitliches Umdenken und der Einsatz moderner Softwaremethoden unumgänglich. Insbesondere für die virtuellen Inbetriebnahme von Werk-zeugmaschinen setzt dies beispielsweise voraus, dass nur eine vollständige Integration der virtuellen Steuerung, welche aus virtueller NC-, virtueller Logiksteuerung, virtuellem Human Machine Interface, virtueller Maschinensteuertafel sowie einem Verhaltensmodell besteht, einen tatsächlichen Inbetriebnahmevorteil bietet. Diese virtuellen Steuerungs¬komponenten können heute im Wesentlichen bereits mit Projektierungswerkzeugen parametriert und pro-grammiert werden, die auch an der realen Anlage Verwendung finden. Damit wird eine aufwändige Anpassung der steuerungstechnischen Programme grundsätz-lich vermieden, was weitere Zeit- und Qualitätsvorteile mit sich bringt. Trotz der viel¬versprechenden Möglichkeiten zur signifikanten Rationalisierung bisheriger Anlauf- und Ein-fahrprozesse, wirkt sich die Umsetzung dieser Software in the Loop Simulationen (SiLS), die damit verbundene Komplexität der Emulations- und Simulations¬systeme und die hohen An-schaffungskosten nachteilig auf die Investitions¬bereitschaft der Unternehmen aus. Speziell auf die Einbindung der entwickelten Methoden in den Entwicklungsprozess beim Maschi-nenhersteller ist besonderes Augenmerk zu legen. Anhand eines prototypischen Realisierungsvorschlags wird im Rahmen dieser Arbeit ein ge-eigneter Lösungsweg zur Software in the Loop Simulation für Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus aufgezeigt, umfassend erprobt und bewertet. Darüber hinaus wird durch die umfangreichen disziplinübergreifenden Projektierungsschritte auf die Notwendigkeit eines modellbasierten mechatronischen Ansatzes zur Entwicklung und Verifikation von Maschinenfunktionen hingewiesen. Für den Anwendungsbereich der virtuel-len Inbetriebnahme werden die derzeitigen Defizite des funktionalen Engineerings beleuch-tet, ein geeignetes Metamodell zur domänenspezifischen Modellierung entwickelt und weite-re software¬technische Unterstützungswerkzeuge vorgestellt, die eine schnelle Konfiguration, einen „virtuellen Hochlauf“ einer steuerungstechnischen SiLS Simulation sowie einen frühzei-tigen Test von Maschinenfunktionen ermöglichen.
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