Verbundprojekt

VEMPRO

Eine integrierte Entwicklungsumgebung für die Verlässlichkeitsentwicklung multifunktionaler Produkte - VemPro

Kurzfassung:

Ziel des Verbundprojekts Ve.m.Pro war es, eine frühzeitige Absicherung der Verlässlichkeit von multifunktionalen Produkten zu ermöglichen. Hierzu wurde im Rahmen des Projektes ein ganzheitliches Konzept erarbeitet, dass rechnergestützt eine Virtualisierung von Produktkonzepten ermöglicht und eine wissensbasierte und regelgestützte Analyse der Verlässlichkeit unter Benutzung eines Inferenzsystems erlaubt. Mit dem Verbundprojekt sollten anwendungsnahe Forschungs- und Entwicklungsarbeiten technisch und methodisch umgesetzt sowie industriell eingeführt werden.

www: http://www.vempro.de/index.html.de

Projektdauer: 01.04.09 - 31.03.12

Ansprechpartner bei PTKA-PFT:

Dipl.-Ing. (FH) Dorothee Weisser
Tel.: +49 721 608-26150
E-Mail: dorothee.weisser@kit.edu

 

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Aufgrund der zunehmenden Komplexität und Heterogenität von multifunktionalen Produkten sowie deren Entwicklungsprozessen werden Unternehmen vor immer größere Herausforderungen bei der Durchführung einer frühzeitigen Verlässlichkeitsabsicherung ihrer Produkte gestellt. Allgemein gilt, dass Fehler schon frühzeitig während einer Entwicklung vermieden werden müssen, anstatt sie erst in späten Produktentwicklungsphasen zu entdecken und zu beheben. Dies ist insbesondere aus der Kosten- und Qualitätssicht erstrebenswert, da die Einflussmöglichkeiten eines Entwicklers auf sein Produkt in frühen Phasen noch relativ hoch sind und mit jeder Konkretisierung geringer ausfallen. Zudem steigen die Fehlerkosten mit jeder abgeschlossenen Entwicklungsphase stark an. Verlässlichkeit muss also frühzeitig in Produkte hinein konzipiert werden.
Geeignete Methoden und Werkzeuge, die dieses Vorgehen in frühen Phasen unterstützen, fehlen in Unternehmen meist oder sind sehr arbeits- und zeitintensiv und weisen eine mangelnde Rechnerunterstützung auf. Etablierte Methoden können häufig nicht eingesetzt werden, da das zu ihrer Durchführung benötigte Wissen im Unternehmen noch nicht vorliegt oder entsprechend aufbereitet wird. Für eine wissensbasierte, präventive Verlässlichkeitsabsicherung muss also zunächst eine Wissensbasis geschaffen werden, mit der Wissen akquiriert, verarbeitet und bereitgestellt werden kann. Bislang wird diese Art der Verlässlichkeitsentwicklung in frühen Phasen nur sehr rudimentär unterstützt und stellt die Unternehmen noch vor große Probleme.

Zielsetzung
Ziel des Verbundvorhabens war die Erstellung eines ganzheitlichen Konzeptes zur Steigerung und Absicherung der Verlässlichkeit von multifunktionalen Produkten. Diese Absicherung sollte durch eine modellbasierte und methodenorientierte Analyse der Produktkonzepte erfolgen. Dabei wird der Entwickler durch rechnergestützte Systeme mit angekoppelten Wissensbasen unterstützt.
Die Modellierung der multifunktionalen Produkte erfolgte in einer rechnerbasierten Umgebung, in der zusätzlich zum Produktkonzept auch Fehler, Störelemente und Schwachstellen abgebildet werden können. Parallel zur Modellierung fand eine Akquirierung von verlässlichkeitsrelevantem Wissen statt, das mit Hilfe von Ontologien abgebildet und anschließend zur Analyse der erzeugten Produktkonzepte genutzt wurde. Somit kann anhand der Festlegung von Regeln und der Anwendung von Algorithmen die Verlässlichkeit eines Produktkonzeptes erfasst und angezeigt werden.
Daraus lassen sich anschließend nachhaltig wirkende Maßnahmen und Strategien ableiten, um die Verlässlichkeit zu erhöhen. Unterstützend werden generische Vorgehensmodelle zur Nutzung von etablierten Qualitätssicherungsmaßnahmen angeboten. Bestandteil der Wissens- und Methodenintegration ist z.B. die Berücksichtigung von Prinzipien des Verlässlichkeitsmanagements, wie Fehlerprävention, kontinuierliche Verbesserung oder das Simultaneous Engineering. Im Bereich der Prozessintegration können die erarbeiteten Verlässlichkeitsmodelle phasenübergreifend genutzt werden. Die Werkzeuge sind hierbei effektiv und effizient in die Prozesse eingebunden und verkürzen so die bisher benötigte Entwicklungszeit.

Vorgehensweise
Für die Erfüllung der beschriebenen Ziele ist ein Projektkonsortium zusammengestellt worden, bestehend aus drei Sachgüter produzierenden Unternehmen, zwei Softwarehäusern und einem Hochschulinstitut.
Gemeinsam wird die integrierte Entwicklungsumgebu
ng entsprechend zuvor definierter Referenzprodukte und -prozesse entwickelt, umgesetzt und in den Pilotanwendungen eingesetzt und erprobt. Bei der integrierten Entwicklungsumgebung werden autonome Module entstehen, um die Einführung der Systeme in den Unternehmen zu vereinfachen.
Das eigentliche Vorgehen ist in vier Abschnitte gegliedert, die überlappend bearbeitet werden. Im ersten Abschnitt wird die Konzipierung eines multifunktionalen Werkzeuges untersucht, um Produktkonzepte in frühen Phasen virtualisieren zu können. Das zur Verlässlichkeitsabsicherung benötigte Wissen wird im zweiten Schritt eingehend betrachtet, einen Schwerpunkt stellt dabei dessen Modellierung, Repräsentation und Virtualisierung dar. Die Bildung der Wissensbasen und die Repräsentation von Wissen auf Basis von Ontologien stehen im dritten Arbeitspaket im Vordergrund. Abschließend wird die Integration eines Inferenzsystems betrachtet, mit dem unter Zuhilfenahme von Algorithmen eine regelbasierte Auswertung von Produktkonzepten hinsichtlich ihrer Verlässlichkeit ermöglicht werden soll.

Anwendungspotenzial
Die beteiligten Produktionsunternehmen erwarten einen hohen wirtschaftlichen Nutzen durch den systema-tischen Einsatz virtueller Techniken, die Früherkennung von potenziellen Fehlern und Schwachstellen sowie die Beseitigung der Ursachen, bevor Störungen und Ausfälle eintreten, wobei hier von einem ¿Front-loading¿ der Verlässlichkeit im Entwicklungsprozess ausgegangen wird. Die involvierten Softwareunternehmen sehen erhebliche Vorteile in der Kombination und Integration neuester Technologien im Anlagen- und Maschinenbau.
Das Forschungsinstitut und die beteiligten Softwareunternehmen werden die Systeme und Technologien, Leitfäden und Ontologien auch über das Projekt hinaus weiterentwickeln, auf verwandte Forschungsfelder anpassen und aktiv vertreiben. Für die entwickelten Konzepte und Systeme werden Beratungen und Schulungen angeboten. Hierdurch wird eine Verbreitung der Ergebnisse in die Industrie sichergestellt. Die Multiplikation der Projektergebnisse erfolgt durch eine systematische Außendarstellung des Projektes. Der direkte Kontakt zu weiteren Unternehmen wird durch die Ausrichtung von Informations- und Vortragsveranstaltungen, Workshops, Sitzungen und Treffen von Industriearbeitskreisen sichergestellt. Ergebnisse werden in Fachzeitschriften veröffentlicht sowie bei Messeauftritten vorgestellt.

Zusammenarbeit von Unternehmen

Mensch und wandlungsfähiges Unternehmen

 

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