Use-Case 3: Segway

Der dritte Use-Case beschäftigt sich mit einem selbst-balancierenden Personentransporter, welcher umgangssprachlich meist als „Segway“ bezeichnet wird. Auch für den Segway wurde eine eigene Entwurfssprache im Ingenieurstool DC 43 entwickelt.
In diesem Use-Case werden ebenfalls verschiedene Domänen des Produktlebenszyklus digitalisiert und integriert:

Anforderungen

Anhand benutzergetriebener als auch gesetzlicher Anforderungen an den Segway wird das Produkt gemäß diesen Kriterien beeinflusst. Änderungen der Anforderungen manifestieren sich in Parameteränderungen, welche zu einer automatisierten Anpassung des Gesamtmodells des Segways führen. Manuelle Nacharbeit ist damit kaum noch notwendig. Somit können innerhalb kürzester Zeit zahlreiche Varianten durch Parameteränderungen berechnet und erzeugt werden. Damit kann beispielsweise eine optimale Lösung bezüglich der Kriterien Kosten, Qualität oder Design gefunden werden.

Geometrie

Dieser Use-Case zeigt anschaulich, wie durch Verwendung von einfachen geometrischen Formen, wie zum Beispiel Zylindern, Rechtecken oder Kugeln, ein geometrisches Modell eines Produktes erzeugt werden kann.

Kostenkalkulation

Im Use-Case Segway werden zum ersten Mal Kosten explizit im Detail betrachtet. Für die monetäre Bewertung eines Produktes wurde eine Bibliothek entwickelt, welche sich auch auf alle anderen Projekte in diesem Kontext anwenden lässt. Durch die Modellierung von Kosten im Entwurfsprozess können diese bereits zu einem frühen Zeitpunkt im Produktlebenszyklus eingeschätzt werden. Außerdem werden die Kosten damit transparenter dargestellt.
Die Siemens Software Teamcenter Product Cost Management kann mit der Kostenmodellierung im UML-Modell automatisiert eine umfangreiche Kostenkalkulation erstellen.

Stückliste

Ebenfalls bietet der Use-Case die Möglichkeit, eine Stückliste automatisiert zu generieren. Vor allem für die Montageplanung und die Produktion generell ist dies notwendig. Änderungen im Modell führen zu einer konsistenten Änderung der Stückliste.

Topologieoptimierung

Eine im Use-Case Multicopter entwickelte Bibliothek für die Topologieoptimierung wurde auch für den Segway verwendet. Damit ist eine topologieoptimierte Rahmenstruktur automatisiert erzeugt worden, welche mittels 3D-Druck gedruckt wurde.

Montagekonzeptplanung

Im UseCase Segway wird für eine ganzheitliche und umfassende Betrachtung des Produktlebenszyklus auch die Montagekonzeptplanung integriert. Dabei werden im Sinne der Digitalen Fabrik Bibliotheken für Prozesse und Ressourcen entwickelt. In die Ressourcen-Bibliothek ist eine statische Investitionsrechnung eingebunden. Basierend auf der generierten Stückliste können die Prozessketten mit den zugehörigen Ressourcen erzeugt werden. Abhängig von Anforderungen wie beispielsweise dem Automatisierungsgrad oder dem benötigten Produktionsoutput können Montagesysteme modelliert werden, die:

  • einen entsprechenden Arbeitsplan,
  • eine umfassende Wirtschaftlichkeitsberechnung
  • und weitere montagerelevante KPIs beinhalten.

Basierend auf diesen Informationen können weitere Entscheidungsprozesse digital modelliert werden, insbesondere mit Hilfe weiterer Softwarelösungen.

Energiebilanzierung

Mit der Software GaBi wird anhand des Segways eine Energiebilanzierung durchgeführt, welche ebenfalls ins Gesamtmodell integriert wird und damit die Energiebilanzierung für jegliche Produktvarianten automatisiert generiert. Damit ist es möglich, einzelne Bereiche des Produktlebenszyklus hinsichtlich der Energiebilanz zu bewerten und gegebenenfalls zu optimieren.

Lehrkonzept

Im Rahmen von Projekt- und Abschlussarbeiten sind mehrere Varianten von Segways sowohl digital als auch praktisch entstanden. Mehrere Vorlesungsreihen beschäftigen sich darüber hinaus mit dem Einsatz des Tools DC 43 und des digitalen Produktentwurfs. Hier dient der Segway als Einführungsbeispiel.