The conceivable development of communication and information technology opens up more and more fascinating perspectives, which move far beyond current standards of mechatronics: mechatronic systems having inherent partial intelligence. We call these systems "Self-Optimizing Systems". Self-Optimizing Systems can react autonomously and flexibly on changing operation conditions: During the operation of the system an endogenous adjustment of its objectives and of the corresponding behavior takes place in a closed-loop process. With Self-Optimization tomorrow's mechatronic system can thus be made more reliable.In this contribution a method for the design of the system of objectives -the backbone of Self-Optimization -in the early engineering phase of the conceptual design is presented. Using the method objectives of the system, their relationships to each other and potential conflicts are identified based on the principal solution of the system. In particular, objectives are found, which may be in conflict with the objective "max. reliability" during the operation of the system. These are analyzed, recognized and mitigated and the system is made more reliable. Altogether the method supports developers by the design of the information processing of the system, which then realizes the Self-Optimization. The advantages of the method are shown in a case example from the field of railway technology -the autonomous railway vehicle RailCab.
Kurzfassung
Die zunehmende Produktkomplexität sowie die Notwendigkeit, die Entwicklungszeiten zu verkürzen, sind Herausforderungen für die Hersteller mechatronischer Produkte. Hinzu kommen steigende Ansprüche an die Qualität und Zuverlässigkeit der Produkte. Etablierte Methoden zur Sicherung der Zuverlässigkeit setzen einen detaillierten Systementwurf voraus; entsprechende Änderungen sind jedoch mit einem hohen Aufwand verbunden. Daher besteht ein Bedarf an Methoden, die bereits in den frühen Entwicklungsphasen auf der Basis der Prinziplösung eingesetzt werden können. Die Fehler- Möglichkeits- und Einfluss-Analyse (FMEA) zeigt dafür ein großes Potential. In diesem Beitrag wird eine neue Vorgehensweise vorgestellt, mit der die FMEA bereits in der Konzipierung durchgeführt werden kann. Resultate sind die optimierte Prinziplösung sowie eine Sammlung von Maßnahmen zum Abstellen potentieller Fehler im späteren Entwicklungsverlauf. Die in den frühen Phasen begonnene FMEA wird während des gesamten Entwicklungsprozesses konkretisiert und erweitert. An einem komplexen Beispiel aus der Bahntechnik wird gezeigt, dass es bereits in der Produktkonzipierung gut möglich ist, den Aspekt Zuverlässigkeit wirkungsvoll zu bearbeiten. Dies vermeidet hohe Kosten für Systemänderungen in der späten Phase des Entwicklungsprozesses.
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