Eugen G. Leuze Verlag KG
×
 x 

Warenkorb leer.
Warenkorb - Warenkorb leer.

Newsletter

Auf dem Laufenden bleiben? Jetzt unsere Newsletter auswählen und alle 14 Tage die neuesten Nachrichten in Ihrem E-Mail Postfach erhalten:

Bitte JavaScript aktivieren, um das Formular zu senden

Onlineartikel Suche

Artikel Text

Autoren

Ausgabe

Jahr

Kategorie

Freitag, 28 Mai 2021 11:59

Ganzheitliche Entwicklung für E/E-Systeme

von
Geschätzte Lesezeit: 4 - 7 Minuten
Abb. 1: Prognosen einer 2014 von der Deutschen Bank durchgeführten Studie unterschätzten den tatsächlichen Zuwachs von SLOC und Netzwerksignalen Abb. 1: Prognosen einer 2014 von der Deutschen Bank durchgeführten Studie unterschätzten den tatsächlichen Zuwachs von SLOC und Netzwerksignalen

Integration von elektrischen und elektronischen Systemen ist komplex – wie der Antriebsstrang von Fahrzeugen zeigt: Es geht nicht nur um elektrische Antriebstechnik und beteiligte Leistungselektronik, sondern auch um zugehörige Software. Die Entwicklung bedarf ganzheitlicher Ansätze.

Branchenübergreifende Trends stellen traditionelle Methoden zur Entwicklung von Produkten im Fahrzeug- und Maschinenbau in Frage. Die Elektrifizierung von Fahrzeugen gewinnt in der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrt Industrie sowie im Schwermaschinenbau aufgrund konsequenter Weiterentwicklungen im elektrischen Antriebsstrang sowie der sich abzeichnenden Einschränkungen durch neue Umweltvorschriften zügig an Bedeutung. Gleichzeitig werden die Produkte in allen Branchen durch die Integration hochentwickelter elektronischer Komponenten und eingebetteter Software intelligenter und vernetzter.

Diese Trends führen zu einer deutlichen Zunahme der Bedeutung und Komplexität von Elektrik-/Elektronik-Systemen (E/E) in einer großen Bandbreite von Produkten, von Personenkraftwagen und Flugzeugen bis hin zu Seeschiffen und modernsten Maschinen für die Industrie. In der Tat hat der schnelle Zuwachs an Komplexität die Vorhersagen übertroffen. Eine Studie der Deutschen Bank aus dem Jahr 2014 prognostizierte, dass 2020 ein Fahrzeug durchschnittlich 30 Mio. Zeilen Softwarecode (Software-Code-Lines – SLOC) und 10 000 Netzwerksignale enthalten werde. Tatsächlich enthalten die heutigen Fahrzeuge jedoch oft 150 Mio. SLOC und mehr als 20 000 Netzwerksignale (Titelbild).

Die zunehmende Komplexität eines E/E-Systems ist nicht nur eine Folge von mehr Elektrik, Elektronik oder Software in den jeweiligen Produkten. Jedes enthaltene Subsystem muss eine vielfältige Kombination von unterschiedlichen Disziplinen integrieren, um die gewünschte Produktfunktionalität zu ermöglichen. Ingenieure müssen Tausende von Komponenten und Funktionen disziplinübergreifend unter Kontrolle behalten, um die Entwicklung, Simulation und Validierung von elektrischen Anlagen, Elektronik-Steuergeräten (ECUs), Softwareanwendungen und weiterem mehr zu koordinieren. Abb. 2: Fahrzeug- und Maschinenhersteller müssen eine Methode anwenden, welche die Grenzen zwischen Entwicklungsdisziplinen auflöst und eine ganzheitliche Datenkontinuität unterstütztAbb. 2: Fahrzeug- und Maschinenhersteller müssen eine Methode anwenden, welche die Grenzen zwischen Entwicklungsdisziplinen auflöst und eine ganzheitliche Datenkontinuität unterstützt

Die traditionelle Trennung einzelner Disziplinen – man spricht von ,Silos' – führt häufig zu einer inkonsistenten Umsetzung der Anforderungen bei der Konstruktion untergeordneter Systeme, mangelnder Kommunikation zwischen den einzelnen Disziplinen und unzureichender Rückverfolgbarkeit von Konstruktionsschritten. Daraus resultierende Fehlinterpretationen oder Inkonsistenzen werden erst sichtbar, wenn verschiedene untergeordnete Systeme in ein gemeinsames, übergeordnetes System integriert werden. Die Kosten für die Lösung solcher Probleme zu diesem späten Entwicklungszeitpunkt sind dann erheblich höher. Unternehmen aller Branchen unterliegen jedoch einem zunehmenden Wettbewerb und der Erwartung, Produkte immer schneller in den Markt einzuführen. Dies erfordert eine Verkürzung der Entwicklungszyklen. Unternehmen streben den Einsatz neuer Technologien und innovativer Konstruktionen an und müssen dies aufgrund der Marktbedingungen schneller umsetzen, als je zuvor.

Durchgängige Prozesskette: Entwicklung auf höherem Niveau

Heute und in der Zukunft besteht die Notwendigkeit darin, disziplinübergreifende Integrationen zu unterstützen und die Grenzen zwischen den getrennten Entwicklungsdisziplinen (,Silos') aufzulösen, um eine dauerhafte Datenkontinuität im Zuge des gesamten Konstruktionsprozesses sowie bei der Herstellung und der Instandhaltung von E/E-Systemen zu gewährleisten (Abb. 2). Mit diesem Ansatz treiben Unternehmen aus der E/E-Systemarchitektur heraus die Konstruktion von Elektrik, Elektronik, Netzwerken und eingebetteter Softwarearchitektur voran. Eine nachgelagerte Unterstützung für die Bereiche Kabelbaumherstellung und Fahrzeugwartung vervollständigt die ganzheitliche Entwicklungsumgebung für E/E-Systeme.

Diese umfassende Entwicklungsumgebung bietet Unternehmen, die Produkte der nächsten Generation entwickeln wollen, eine Reihe von Vorteilen. Die wichtigsten davon sind Beschleunigung der Markteinführung, Reduzierung des Programmrisikos, Steigerung der Produktqualität, Optimierung der Zusammenarbeit und ein stärkerer Fokus auf Innovation.

Schnellere Markteinführung

Die von einer umfassenden E/E-Entwicklungsumgebung unterstützten Integrationen bewirken eine drastische Vereinfachung des Austauschs wichtiger Daten zwischen Entwicklungsteams und Disziplinen. Mit direkten Verbindungen zu Mechanik-CAD, PLM, ALM, Simulationswerkzeugen und einem integrierten Portfolio zur Konstruktion und Fertigung von E/E-Systemen können Ingenieure den Informationsaustausch direkt über ihre jeweiligen Tools vornehmen, was den zusätzlichen Vorteil der Rückverfolgbarkeit von Änderungen und Duplizierungen der Konstruktionsarbeiten bietet. Damit reduzieren sich die Ausfallzeiten während der Datenübergabe und Fehler, die bei der manuellen Dateneingabe entstehen können, werden so ausgeschlossen.

Eine leistungsstarke Automatisierungstechnologie kann die Entwicklung von E/E-Architekturen, Kabelbäumen (EDS) oder Netzwerken sowie die Erstellung von Berichten und Dokumentationen für Fertigung oder Wartung weiter beschleunigen. Regelbasierte Automatisierungsfunktionen können Funktionen vorhandene Komponenten innerhalb einer E/E-Architektur zuweisen, die Verkabelung synthetisieren und Berichte und Dokumentationen basierend auf den von Ingenieuren definierten Regeln und Einschränkungen erstellen. Das Ergebnis ist eine schnelle, wiederholbare und exakte Konstruktionserstellung, bei der sich Ingenieure auf das Ermitteln der optimalen Lösung konzentrieren können, anstatt arbeitsintensive manuelle Aufgaben zu erledigen.

Geringeres Programmrisiko und verbesserte Produktqualität

In den aktuellen wettbewerbsintensiven Märkten herrscht ständiger Innovationsbedarf, der das Risiko für neue Entwicklungsprogramme erhöht. Die zunehmende Komplexität der Konstruktionen, neue Vorschriften und neue Mitbewerber auf dem Markt machen die Bewertung des Programmrisikos für Unternehmen nur noch dringlicher.

Durch Umstellung auf einen integrierten, digitalisierten Ansatz werden Hersteller jederzeit in die Lage versetzt, unter Nutzung des aktuellen Wissensstands über Produkt und Produktionsprozess in Form von umfassend verfügbaren digitalen Zwillingen, einen viel besseren Ausgleich zwischen Innovation und Risiko zu erreichen. Eine robuste Rückverfolgbarkeit gewährleistet die Entwicklung von Produkten gemäß den internen und regulatorischen Anforderungen und Einschränkungen. Sie ermöglicht vor allem einen überprüfbaren Entwicklungsprozess, um Fehler oder Irrtümer frühzeitig aufzudecken.

Erweiterte Funktionen für Simulation und Validierung tragen nicht nur dazu bei, das mit der Entwicklung komplexer Produkte verbundene Risiko zu senken, sondern können ebenso zur Verbesserung der Produktqualität vor der Markteinführung beitragen. Durch die Möglichkeit einer Verschiebung der Validierung hin zu einem früheren Zeitpunkt im Entwicklungsprozess werden Ingenieure in die Lage versetzt, Funktionalität und Leistungsfähigkeit des Produkts und seiner untergeordneten Systeme früher in der Entwicklung zu überprüfen und zu validieren. In Echtzeit erfasste Metriken ermöglichen auch eine sofortige Rückmeldung zu Konstruktionsentscheidungen, so dass Ingenieure rasch ,Was-wäre-wenn' Analysen und Iterationen durchführen können, um damit eine optimale Umsetzung zu erzielen.

Optimierte Kollaboration

Abb. 3: Notizen und Kommentare in der Konstruktion gewährleisten eine strukturierte und konsistente Kommunikation zwischen den Ingenieuren. Hier beschreibt die Antwort auf einen Kommentar die erfolgreiche Ausführung einer erforderlichen ÄnderungAbb. 3: Notizen und Kommentare in der Konstruktion gewährleisten eine strukturierte und konsistente Kommunikation zwischen den Ingenieuren. Hier beschreibt die Antwort auf einen Kommentar die erfolgreiche Ausführung einer erforderlichen ÄnderungDie zunehmende Komplexität von Fahrzeugen und Systemen erfordert auch eine klar strukturierte und regelmäßige Kommunikation zwischen den Ingenieuren, um effiziente und exakte Konstruktionen zu ermöglichen. Die heute gängigen Kommunikationsmethoden (E-Mail, Telefonate usw.) sind unorganisiert, fehleranfällig und für eine spätere Rückverfolgung ungeeignet. Anfragen zu Überprüfungen, Aktualisierungen und sonstige Mitteilungen gehen leicht in der Masse zahlreicher anderer E-Mails und Besprechungen unter und verzögern so den Fortschritt der Konstruktionsarbeit.

Moderne E/E-Entwicklungssysteme stellen Lösungen bereit, die bei der Optimierung der Kommunikation zwischen den beteiligten Ingenieuren helfen. So können sie ihre Notizen und Kommentare schon während der Systementwicklung einbringen. Solche Notizen helfen Ingenieuren, Entwürfe untereinander abzustimmen. Sie lassen sich bestimmten Komponenten zuordnen, was das Auffinden von Informationen erleichtert (Abb. 3). Durch die Antwort auf einen Kommentar wird ein roter Faden für die weitere Kommunikation erzeugt. Integrierte Checklisten-Funktionen unterstützen die Ingenieure dabei zu verfolgen, welche Aufgaben bereits abgeschlossen wurden und welche noch unerledigt sind. Schließlich unterstützt die moderne Entwicklungssoftware für E/E-Systeme unter anderem konfigurierbare E-Mail-Benachrichtigungen für Aktualisierungen der Konstruktion sowie eine Antwortfunktion, damit der Anwender über die Entwicklungsaktivitäten auf dem Laufenden bleibt.

Integrierte E/E-Lösung löst Herausforderungen von morgen

Gemeinsame Trends in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie, im Bau- und Landwirtschaftsmaschinenbau sowie ähnlichen Industrien führen zu dramatischen Veränderungen in der Produktentwicklung und den sich daraus ergebenden Herausforderungen. Die Komplexität von Produkten nimmt rasant zu, was hauptsächlich auf neue, von E/E-Systemen unterstützte, Funktionen und Leistungsmerkmale zurückzuführen ist. Gleichzeitig verkürzen sich die Entwicklungszyklen, um mit dem sich beschleunigenden Tempo des Wandels und der Innovation Schritt zu halten. Unternehmen, die für neue Produktgenerationen ihre Produktentwicklung nicht beschleunigen können, fallen zurück.

Eine integrierte, allumfassende Entwicklungsumgebung für E/E-Systeme unterstützt Unternehmen in ihrem Bestreben, Komplexität zu überwinden und die Markteinführung zu beschleunigen. Capital von Siemens Digital Industries Software bietet eine beispiellose Bandbreite, um die Entwicklung von Elektrik-Verteilersystemen, Netzwerken und eingebetteter Software voranzutreiben und die Bereitstellung von Ergebnissen für die Fertigung und den Produktservice aus der E/E-Architektur heraus zu ermöglichen.

In einem Whitepaper (über den Link unten zu finden) stellt Siemens seine enge Integration von Lösungen aus Mechanik, PLM, Simulations- und Fertigungsplanung als Bestandteil des Siemens Xcelerator Portfolios vor. Damit sollen in der Entwicklung von E/E-Systemen die Prinzipien einer modellbasierten Konstruktion von Systemen unterstützt werden, was zur Bildung eines ganzheitlichen digitalen Zwillings der Produkt- und Fertigungsmethodik beiträgt.

 

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 5
  • Jahr: 2021
  • Autoren: Volker Tisken

Ähnliche Artikel

Mehr in dieser Kategorie:

Der Leuze Verlag ist die Quelle für fundierte Fachinformationen.
Geschrieben von Fachleuten für Fachleute. Fachzeitschriften und Fachbücher
rund um Galvano- und Oberflächentechnik sowie Aufbau- und Verbindungstechnik in der Elektronik –
seit 119 Jahren professionelle Informationen und Fachwissen aus erster Hand.

UNTERNEHMEN

ZAHLARTEN

Paypal Alternative2Invoice
MaestroMastercard Alternate
American ExpressVisa

Zahlarten z.T. in Vorbereitung.

KONTAKT

Eugen G. Leuze Verlag KG
Karlstraße 4
88348 Bad Saulgau

Tel.: 07581 4801-0
Fax: 07581 4801-10

E-Mail: info@leuze-verlag.de oder
E-Mail: mail@leuze-verlag.de