Startseite | Projekte | Entwicklung einer innovativen Lösung für das Advanced Systems Engineering der computergestützten Prozessplanung der Zukunft (CAM2030)
Forschungsziel:
Das Forschungsprojekt CAM2030 hat daher das Ziel, den Nutzer durch die anwenderzentrierte Anreicherung der sozio-technischen Arbeitsumgebung mit neuartigen digitalen Optimierungswerkzeugen in die Lage zu versetzen, die computergestützte Prozessplanung, insbesondere für hochkomplexe Bauteile, auch zukünftig schnell, effizient und sicher durchführen zu können. Resultat ist eine neue Generation von CAM-Systemen, welche durch einen geringeren Planungsaufwand, eine technologieoptimierte Prozessplanung und einen langfristigen Wissensaufbau bzw. -erhalt gekennzeichnet sind.
Problemstellung
In vielen Schlüsselindustrien Deutschlands erfolgt die Prozessplanung zur Herstellung komplexer Bauteile mit Hilfe von Computer-Aided Manufacturing (CAM). CAM-Systeme ermöglichen die Auslegung von Bearbeitungsprozessen, welche auf manuellem Wege nicht oder nur unter großem Aufwand erstellt werden könnten. Steigender Wettbewerb, kürzere Innovationszyklen und eine stärkere Produktindividualisierung im Zuge von Industrie 4.0 führen jedoch nicht nur zu einer rasant steigenden Komplexität von Produkten, sondern auch von CAM-Systemen. Dies stellt selbst erfahrene Anwender vor große Herausforderungen in der Handhabung derartiger Systeme.
Projektziel
Das Forschungsprojekt CAM2030 hat daher das Ziel, den Nutzer durch die anwenderzentrierte Anreicherung der sozio-technischen Arbeitsumgebung mit neuartigen digitalen Optimierungswerkzeugen in die Lage zu versetzen, die computergestützte Prozessplanung, insbesondere für hochkomplexe Bauteile, auch zukünftig schnell, effizient und sicher durchführen zu können. Resultat ist eine neue Generation von CAM-Systemen, welche durch einen geringeren Planungsaufwand, eine technologieoptimierte Prozessplanung und einen langfristigen Wissensaufbau bzw. -erhalt gekennzeichnet sind.
Vorgehensweise
Der Fokus von CAM2030 liegt auf der Integration und Kopplung umfangreicher Simulationsmodelle in das CAM-System sowie der sinnvollen Anbindung von evolutionärer Algorithmik, Cloud-Computing und künstlicher Intelligenz (EA, CC, KI). Hierdurch sollen eine deutliche Beschleunigung der Berechnungszeiten, eine verringerte Anzahl an Iterationsschleifen und eine erhöhte Qualität der Prozessplanung erreicht werden. Gleichermaßen soll die Mensch-Maschine-Interaktion mit derartigen digitalen Unterstützungswerkzeugen innerhalb des CAM-Systems mit dem Ziel der Nutzerentlastung erforscht werden. Des Weiteren werden arbeitswissenschaftliche Analysen zur Entwicklung, Einführung und Nutzung zukünftiger CAM-Systeme sowie eine fortlaufende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Teil der Untersuchungen sein. Ergebnis ist ein CAM-System-Demonstrator, welcher im Sinne des Advanced Systems Engineering in einem interdisziplinären Team aus Informatik, Ingenieurwissenschaften, Arbeitswissenschaft, Soziologie und Betriebswirtschaft entwickelt wurde und sämtliche genannten Aspekte und Vorteile in sich vereint.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Aktuelle Markteinschätzungen gehen bis zum Jahr 2023 von einem Wachstum des weltweiten CAM-Markts von 2,3 Mrd. US-Dollar (2018) auf 3,4 Mrd. US-Dollar bei einer jährlichen Wachstumsrate von mehr als 7 Prozent aus. Durch die erstmalige Integration von EA, CC und KI wird das kommerzielle CAM-System zu einem service-orientierten Produkt transformiert. Auf diese Weise können CAM-Systemhersteller ihre Marktposition festigen sowie weitere KMU mit Hilfe digitaler Geschäftsmodelle am CAM-Markt beteiligt werden. Die exemplarische Implementierung innerhalb eines der marktführenden CAM-Module bildet eine ideale Ausgangsbasis für die Sicherstellung einer breiten Nutzung der F&E-Ergebnisse.
Projektpartner
3 WIN Maschinenbau GmbH
EXAPT Systemtechnik GmbH
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
KEX Knowledge Exchange AG
Merantix Labs GmbH
ModuleWorks GmbH
RWTH Aachen
Publikationen
Titel:
Partizipative Erhebung und Modellierung eines CAM- (CAM2030)
Akronym:
CAM2030
Autor:
Burgert, F. L. B.; Schirmer, M. M.; Harlacher, M.; Mütze-Niewöhner, S.
Herausgeber:
Florens L. Burgert, Marisa Schirmer, Markus Harlacher, Susanne Mütze-Niewöhner
Dieser Arbeitsbericht ist im Forschungsverbundprojekt „Entwicklung einer innovativen Lösung für das Advanced Systems Engineering der computergestützten Prozessplanung der Zukunft“, im Folgenden kurz CAM2030, entstanden. Ziel des Projekts war es, in einem interdisziplinären Konsortium aus Forschungseinrichtungen sowie Entwicklungs- und Anwendungspartnern aus der Industrie, die Computerunterstützung bei der Prozessplanung zu innovieren. Dazu sollten bestehende CAM-Systeme durch intelligente Technologien und Optimierungswerkzeuge angereichert werden. Um die Auswirkungen auf die Systemanwender*innen untersuchen zu können, wurden vom Institut für Arbeitswissenschaft der RWTH Aachen University Arbeits- und Prozessanalysen durchgeführt. In der vorliegenden Publikation werden die unter Beteiligung von CAM-Planer*innen und CAM-Systementwickler*innen durchgeführte Prozesserhebung und die daraus hervorgegangenen Prozessmodelle vorgestellt
Titel:
CAM2030_Expertenvideos zu "Advanced Systems Engineering" im YouTube-Kanal des Fraunhofer IEM
Akronym:
CAM2030
Autor:
Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM
Eine neue Perspektive für die Wertschöpfung von morgen. In den Forschungsprojekten der Fördermaßnahme „Beherrschung der Komplexität soziotechnischer Systeme – Ein Beitrag zum Advanced Systems Engineering für die Wertschöpfung von morgen (PDA_ASE)“ wird das zukünftige Engineering durch eine Vernetzung und Unterstützung der Aktivitäten des Advanced Systems Engineering (ASE) in Wissenschaft und Wirtschaft erforscht und gestaltet. Advanced Systems Engineering ist ein breites Themenfeld, in dem Technologien, Methoden und Kompetenzen aus verschiedenen Domänen zusammengeführt werden müssen.
In mehreren Videos sehen Sie, was unsere Experten dazu sagen. Die Themen:
- Advanced Systems Engineering: Auswirkungen auf Organisation und Mensch
- Advanced Systems Engineering: einfach erklärt
- Advanced Systems Engineering: Ein Leitbild für das Enineering für morgen
- Advanced Systems : Engineering neu denken
- Advanced Systems: Marktleistungen von morgen
- Systems Engineering: Komplexität managen
Titel:
CAM2030_Advanced Systems Engineering - neue Videos aus den geförderten Verbundprojekten
Informieren Sie sich über neueste Erkenntnisse aus den Verbundprojekten der Förderrichtlinie "Advanced Systems Engineering" und vernetzen Sie sich auf der ASE Community Plattform.
Die Kurzvideos aus den geförderten Verbundprojekten informieren über aktuelle Themen des "Advanced Systems Engineering".
Titel:
CAM2030_Strategie Advanced Systems Engineering
Am Standort Deutschland müssen Unternehmen komplexe technische und soziotechnische Systeme professionell entwickeln und schnell zum nachhaltigen Markterfolg bringen können. Dazu braucht es eine strategische Neuausrichtung des Engineerings. In der Strategie wird gezeigt, wie diese Neuausrichtung von Politik, Unternehmen und Wissenschaft eingeleitet werden kann.
Titel:
CAM2030_Erfolgsgeschichten im Advanced Systems Engineering
Akronym:
CAM2030
Autor:
Steglich, S.; Tekaat, J. (Autoren) / Albers, A.; Dumitrescu, R.; Gausemeier, J.; Lindow, K.; Riedel, O. (Hrsg.)
Die herunterladbare Broschüre will interessierten Unternehmen die Einführung einiger Methoden und Werkzeuge für ASE beispielhaft nahebringen. Damit richtet sie sich insbesondere an Fachleute und Führungskräfte aus der Wirtschaft, die sich für ASE interessieren und sich zukünftig damit befassen möchten.
Sie enthält elf Erfolgsgeschichten von Unternehmen aus verschiedenen in der Fördermaßnahme "Beherrschung der Komplexität soziotechnischer Systeme – Ein Beitrag zum Advanced Systems Engineering für die Wertschöpfung von morgen" vom BMBF geförderten Verbundprojekten.
Diese zeigen, welche Wege mit ASE beschritten worden sind und wie die, Unternehmen davon profitieren konnten. Gemeinsam ist den Unternehmen, dass sie ihre Herangehensweise im Engineering deutlich verbessern und damit innovative Systeme mit einem zunehmenden Grad an Komplexität effizient entwickeln konnten. Einige Unternehmen konnten so erstmalig ein digitales Produkt- Service-System (beziehungsweise Advanced System) entwickeln. Die Voraussetzungen der vorgestellten Unternehmen waren also höchst unterschiedlich: Das Spektrum reicht vom Handwerksbetrieb ohne jede Digitalisierungserfahrung bis zum technologisch führenden Großunternehmen. Die einzelnen Praxisbeispiele zielen daher nicht auf die Darstellung eines vollumfassend umgesetzten ASE-Leitbilds oder eines vollständigen Engineering-Prozesses (siehe Bild 1) innovativer Marktleistungen ab. Vielmehr handelt es sich dabei um eine Auswahl, die zeigen soll, welche ASE-Methoden und Tools dazu beitragen können, das Engineering in verschiedenen Unternehmenstypen zu verbessern und was dabei zu beachten ist.
Die Originalfassung der Publikation ist verfügbar auf der Plattform www.advanced-systems-engineering.de
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