mechatronisches, E/E-geprägtes Bauteil

Ein mechanisches Bauteil wird vor allem durch 2D/3D-Konstruktionsdaten beschrieben.

Ein mechatronisches Bauteil hat darüber hinaus, neben den Konstruktionsdaten, ein sehr komplexes „Innenleben“, d.h. eine Vielzahl von Bestandteilen: Platine, Softwaretypen, Stecker, Pins, Signale, etc. (siehe Abbildung). Zudem ist das einzelne mechatronische Bauteil im Gesamtprodukt u.a. über Bussysteme vernetzt.

Ergebnis:
Das PLM für ein mechatronisches Bauteil ist geprägt durch eine sehr hohe Komplexität aufgrund der Vielzahl von zu dokumentierenden Informationen, welche sinnvoll abgebildet, sowie „schlank“ und wirtschaftlich verwaltet werden sollten.

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Hardware (Gehäuse):

Physikalischer Schutz der innenliegenden Bestandteilen vor äußeren Einflüssen wie Staub, Feuchtigkeit, Hitze o.a.
Muss überdies Anforderungen an die Einbaubarkeit in das Gesamtprodukt erfüllen. Bei direkter Sichtbarkeit für den Kunden ist es zudem design-relevant.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Sachnummer
- Versionsbezeichnung

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Hardware (Platine):

Beherbergt elektronische Bauteile und -Schaltungen und kann bei komplexer Ausprägung durch Software bespielt werden.
Außerdem bietet die Hardware oftmals Steckeranschlüsse, über die ein Bauteil mit weiteren Bauteilen oder Versorgern verbunden werden kann.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Sachnummer
- Versionsbezeichnung

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CPU:

Zentraler Baustein moderner mechatronischer Bauteile, in welchem Datenverarbeitung durchgeführt wird.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Prozessor
- Prozessortyp

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Watchdog:

Ist ein Bestandteil innerhalb eines mechatronischen Bauteils, welches die Funktion des Bauteils überwacht und im Fehlerfall Maßnahmen ergreift, die einen Totalausffall des überwachten Bauteils verhindern soll.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Watchdog-Name
- Watchdog-Typ

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Speicher:

Dient der Speicherung von Daten in einem mechatronischen Bauteil.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Speichergröße
- Speicher-Typ

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Netzwerk-Controller:

Überwacht die Einhaltung der vorgegeben Protokolle und Prioritäten.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Controller-Anbindung
- Oszillatorfrequenz

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Netzwerk-Transceiver:

Verwaltet eingehende Nachrichten des Netzwerks und leitet diese an die enstprechenden Empfänger weiter. Kann als zentraler Kreuzungspunkt innerhalb eines Netzwerks verstanden werden.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Hersteller
- ESD-Schutzbeschaltung vorhanden?

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Stecker:

Beschreibt die reversible und kraftschlüssige Anschlußmöglichkeit zwischen Bauteil und Verbindungskabel.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Schutzklasse
- Anzahl Pins

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Bootloader:

Ist ein spezieller Teil der Software, der u.a. das Flashen ermöglicht.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Stand
- Sicherheitsklasse

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Funktionssoftware:

Zentraler Teil der Software, der für den Normalbetrieb und die Standarabläufe verantwortlich ist.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Sachnummer
- Compiler

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Datensoftware:

Beinhaltet produkatausprägungsspezifische Datenvarianten, die dafür sorgen , dass eine Funktionssoftware in unterschiedlichen "Ausprägungen" ausgeführt werden kann.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Sachnummer
- Stand

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Beziehung Software-Hardware:

Diese Beziehung stellt sicher, dass Hardware und Software auch zueinander passen, also kompatibel zueinander sind.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Auslastung der Hardware in %

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Codierdaten:

Ein mechatronisches Bauteil kann mehrere Funktionalitäten über die Funktions-Software beinhalten. Mit der Codierung wird festgelegt, welche Funktionen einer Funktions-Software aktiv geschaltet werden. Z.B. die codierte Anzeige von Meilen oder Kilometern im Kombiinstrument eines Fahrzeugs

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Nr. der zugrundeliegenden Codiertabelle

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Diagnosedaten:

Diagnosedaten ermöglichen die Verknüpfung von Auffälligkeiten/Fehlfunktionen zu Ursachen an einem mechatronischen Bauteil.
Diagnosedaten dienen daher zur Interpretation der vom mechatronischen Bauteil gelieferten Daten (Meßwerte, Fehlercodes, Umgebungsdaten u.ä.) sowie zum Zusammenstellen von Nachrichten an das mechatronische Bauteil.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Verwendetes Diagnoseprotokoll

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PIN:

Ist ein Bestandteil des bauteilseitigen Steckers und stellt die physikalische Verbindung zwischen Bauteil und Anschlusskabel sicher.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Kontaktform
- Kontaktoberfläche

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Kabel:

Herstellung der Verbindung zwischen den einzelnen Bauteilen des Gesamtprodukts mit entsprechender Signalübertragung. Bildet gesamtheitlich den Kabelsatz/Kabelbaum.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Leitungsart
- Leitungsquerschnitt

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Signal:

Durch das Signal (kabelgebunden oder via Luftübertragung) werden Informationen zwischen Bauteilen ausgetauscht.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Signalname
- Eingebunden in Netzwerk

Hinweis: alternativ kann über einen Pin auch die Spannungsversorgung laufen, die ebenfalls durch entsprechende PLM-relevante Informationen beschrieben wird.

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Vernetzung:

Stellt die Kommunikation zwischen verschiedenen Bauteilen her und lässt die Übertragung teils erheblicher Datenmengen zu.

PLM-relevante Informationen (u.a.):
- Name
- Typ

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Weitere Komplexitätsebenen

Abhängigkeiten

Welche Version eines mechatronischen Bauteils läuft nur mit genau einer Version eines anderen, benachbarten mechatronischen Bauteils etc.?

Aufwärts-/ Abwärtskompatibilitäten

Welche Software-Version darf auf welche Hardware-Vorgängerversion geflasht werden etc.?

Versionierungsmanagement

Welche Details einer mechatronischen Komponente sollen explizit und welche implizit versionierbar sein?

Vorteile der Versionierbarkeit: gezieltes Einfrieren und Wiederverwenden von einzelnen Entwicklungsständen einzelner Bestandteile einer mechatronisches Bauteils.

Nachteile: steigende Komplexität und Intransparenz für den Anwender etc.

Funktionsbeiträge

Eine mechatronische Komponente hat nicht nur physikalische Bestandteile - sondern führt vor allem Funktionen innerhalb des Gesamtproduktes aus.

Diese Funktionsbeiträge sind elementare Bestandteile eines mechatronischen Bauteils und müssen transparent verwaltet werden.

Verblockung

Ein mechatronisches Bauteil ist oft in verschiedenen Produkten gleichzeitig verbaut ("verblockt"). Diese verschiedenen Produkte haben oft unterschiedliche und zeitlich versetzte Entwicklungszyklen. Diese gilt es gesamtheitlich zu berücksichtigen.

Verantwortlichkeiten

Ein mechanisches Bauteil (z.B. Kotflügel) hat zumeist genau einen Entwickler. Ein mechatronisches Bauteil hat oft mindestens drei Verantwortliche: einen Gehäuseentwickler, einen Platinenentwickler und einen Softwareentwickler. Alle drei zusammen müssen aber gemeinsam bewerkstelligen, dass die Freigabe- und Änderungsmanagementprozesse einwandfrei für "ihr" Bauteil ablaufen. Dies bedeutet hohen Abstimmungsaufwand.

Logistische Zusammengehörigkeiten

Welche Bestandteile eines mechatronischen Bauteils werden zusammengehörig bestellt und geliefert? Wird ein Steuergerät z.B. vorgeflasht geliefert oder nicht?
Davon abhängig ist oft, welche Bestandteile eine eigene Teilenummer erhalten. Davon ist wiederum u.a. der Freigabeprozess betroffen, etc.

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