Integrierte Modellierung der Dynamik und der Verlässlichkeit komplexer mechatronischer Systeme

Die starke Integration von Sensorik, Aktorik, Hard- und Software stellt Herausforderungen an die Verlässlichkeit intelligenter mechatronischer Systeme dar. Diese Systeme verfügen aber auch über großes Potential zur Verbesserung ihrer Verlässlichkeit durch eine Anpassung des Systemverhaltens an den aktuellen Zustand. Um den Umfang der Systemmodelle zu reduzieren und die Anpassung des Systemverhaltens zu ermöglichen, sind fortschrittliche Modellierungsmethoden notwendig, mit denen die Verlässlichkeit in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses sichergestellt und evaluiert werden kann. Von den Attributen der Verlässlichkeit ist insbesondere die Zuverlässigkeit in hohem Maße von den auftretenden Belastungen an den Komponenten und damit vom dynamischen Systemverhalten abhängig. Bisherige Modellierungsansätze bilden diese Abhängigkeit nur unzureichend ab. Es wird daher ein Ansatz zur integrierten Modellierung mechatronischer Systeme vorgestellt. Dieser ist in der Lage, sowohl die Dynamik als auch die Zuverlässigkeit des Systems abzubilden. Die Transformation eines Modells des dynamischen Systemverhaltens generiert dabei ein Zuverlässigkeitsmodell. Für typischerweise konkurrierende Ziele können mit Hilfe von Mehrzieloptimierungsverfahren Betriebspunkte eines Systems bestimmt werden. Das integrierte Modell kann zur Erzeugung von Zielfunktionen für die Dynamik als auch für die Zuverlässigkeit genutzt werden. Die Ergebnisse ermöglichen eine Verhaltensanpassung durch Wahl eines paretooptimalen Betriebspunkts während des Betriebs. Das vorgeschlagene Konzept zur integrierten Modellierung mechatronischer Systeme bietet aufgrund des modellbasierten Entwicklungsansatzes und der automatisierten Transformation eines Verlässlichkeitsmodells eine Reduktion der Benutzereingaben und eine Entlastung des Benutzers. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von Benutzerfehlern gesenkt und die Verlässlichkeit bereits während der Entwicklung erhöht. Somit können Iterationsschleifen vermieden und die Entwicklungskosten gesenkt werden.