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Unter X-in-the-Loop-Technologien versteht man den Einsatz verschiedener modellbasierter Entwurfstechniken, um die Effizienz der Entwicklung mechatronischer Systeme zu steigern.

Hintergrund

Der Produktentstehungsprozess mechatronischer Produkte (siehe VDI 2206 unten) stellt einen Makrozyklus dar, welcher im Bereich der Entwicklung mechatronischer Systeme angewandt wird. Der Prozess wird in Form des sogenannten V-Modells beschrieben und beinhaltet verschiedene Phasen/Stationen.

Vorgehen des V-Modells

Prinzipiell lässt sich das V-Modell in drei Phasen einteilen. In der Systementwurfsphase wird ein auf zuvor festgelegten Anforderungen basierendes Lösungskonzept festgelegt, welches die Funktionalitäten des späteren Produktes erfüllt. Auf Basis dieses Lösungskonzeptes folgt in dem domänenspezifischen Entwurf die detaillierte Ausarbeitung der verschiedenen beteiligten Disziplinen. In der Systemintegrationsphase werden die Einzellösungen der verschiedenen Disziplinen zu einem Gesamtsystem zusammengeführt und deren Zusammenwirken getestet. Dieser Makrozyklus wird in realen Entwicklungen mehrfach durchlaufen, da auch Zwischenstände mit diesem Vorgehensmodell erarbeitet werden. Nach dem finalen Durchlauf erhält man schließlich das eigentliche Produkt.

Einordnung der XiL Techniken in die V Modellphasen

Die X-in-the-Loop-Techniken bezeichnen die Gesamtheit der Methoden im Bereich der modellbasierten Entwicklung. Dabei werden Systeme und/oder Komponenten zunächst rein virtuell, in Form sogenannter Model-in-the-Loop-Simulationen (kurz MiL) untersucht. Modelle, die das Verhalten eines Systems simulieren, werden mit Modellen der Steuerungssoftware gekoppelt und zusammen simuliert. Diese Modelle weisen in den frühen Phasen noch einen niedrigen Entwicklungsstand auf, es können hier jedoch bereits erste Untersuchungen durchgeführt werden. Darauf aufbauend werden erste Entwürfe der Steuerung dazu genutzt, um sie im Rahmen einer Rapid-Control-Prototyping-Anwendung (kurz RCP) an realen (Teil-)Komponenten zu testen. So können bereits Testreihen an Steuerungen durchgeführt werden, bevor diese überhaupt als Hardwarekomponente vorliegen. Ein weiterer Schritt, die Steuerungssoftware zu testen stellt die Software-in-the-Loop-Technik (kurz SiL) dar. Dabei wird der für die spätere Zielhardware von Steuerungen generierte Code getestet, indem er mit einem Verhaltensmodell gekoppelt und simuliert wird. Der finale Test der Steuerung wird dann in Form der Hardware-in-the-Loop-Technik (kurz HiL) durchgeführt . Hierbei wird die reale Steuerungshard- und -software mit dem Verhaltensmodell gekoppelt und getestet. Dies ermöglicht das automatisierte Testen; 24 Stunden/7 Tage.

Anmerkungen und Quellen

  1. VDI 2206: https://www.vdi.de/technik/fachthemen/produkt-und-prozessgestaltung/fachbereiche/produktentwicklung-und-mechatronik/themen/rilis-mechatronische-systeme/richtlinie-vdi-2206-entwicklungsmethodik-fuer-mechatronische-systeme/
  2. Fraunhofer-Einrichtung Entwurfstechnik Mechatronik IEM: https://www.iem.fraunhofer.de

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