Steuerungsentwicklung mit SimulationX

Testen fern vom Prototypen – Der HiL-Prüfstand

Wie viele Teststunden am Prototypen haben Sie eigentlich bei Ihrer letzten Maschinenentwicklung investiert? Und wie hoch schätzen Sie die Kosten, die genau dafür angefallen sind? Palfinger Platforms, ESI ITI und HYDRIVE Engineering sehen hier ein hohes Einsparpotential. Gemeinsam haben die Partner Lösungen für eine smartere Entwicklung erarbeitet, die an drei Hebeln ansetzt. Der Schlüssel zur Optimierung lautet: Maschinenfunktionen effizient am HiL-Prüfstand testen. Für eine mobile Hubarbeitsbühne von Palfinger Platforms ist genau so ein Prüfstand entstanden.


Wenn Funktion und Sicherheit die Entwicklung antreiben

Auch Sie kennen mit Sicherheit dieses Spannungsfeld: In kürzester Zeit wollen Sie neue Maschinen entwickeln, die mehr Funktionalität bieten. Gleichzeitig ist es Ihr Anspruch, Preise fair und international wettbewerbsfähig zu gestalten.

Außerdem wissen Sie ebenso wie Gesetzgeber und Berufsgenossenschaften, dass die Nutzung jedweder Maschine ein Gefahrenpotential birgt. Daher sind möglichst effektive wie auch effiziente Maßnahmen zu ergreifen, um das Risiko von Sach- und Personenschäden zu minimieren. Vom Gesetzgeber wird innerhalb von Europa und Türkei dem Sicherheitsaspekt u.a. in Form der Richtlinie 2006/42/EG, besser bekannt als Maschinenrichtlinie, Rechnung getragen.

Die umrissenen Aspekte Funktionsvielfalt, Wettbewerbsfähigkeit und Sicherheit stellen komplexe Anforderungen an eine Maschine. Damit bedeuten sie zweifelsohne einen enormen Entwicklungsaufwand.

Die drei Hebel der Maschinenentwicklung

Aus diesem Grund sind innovative Methoden gefragt, damit Maschinenentwicklung dennoch rational stattfindet. Ein guter Ansatzpunkt ist diesbezüglich die Frage, was Entwicklung genau teuer macht.

Basierend auf dem „Magischen Dreieck“ des Projektmanagements, sind folgende drei Hebel für die Maschinenentwicklung zu identifizieren:

  • Entwicklungsdauer gemäß der Prämisse „Zeit ist Geld“
  • Anzahl der Prototypen /-tests und deren direkte Kapitalbindung
  • Personalaufwand – dieser lag 2009 für Unternehmen der Branche Maschinenbau deutschlandweit bei 25,6% im Verhältnis zur Gesamtleistung (siehe dazu hier).

Der langjährige Trend, insbesondere bei mobilen Maschinen, zu immer komplexeren Maschinensteuerungen erfordert leistungsfähige und effiziente Testprozesse, um Qualität sowie Zuverlässigkeit der Steuerungen sicherzustellen. Den Partnern ESI ITI, Palfinger Platforms und HYDRIVE Engineering ist bewusst, dass folglich auch einer großer Anteil der Gesamtentwicklung für eine Maschine dem Testen dieser Funktionen gewidmet wird. Deshalb haben sie sich zum Ziel gesetzt, die Testphase der Steuerungsentwicklung einer mobilen Hubarbeitsbühne noch besser zu gestalten. So wird optimal an den drei Hebeln der Maschinenentwicklung angesetzt.

Ein HiL-Prüfstand entsteht

Das Prinzip des HiL-Prüfstandes ist sehr einfach: originale Steuerungssoftware und originales Steuergerät werden zusammen mit bestimmten Komponenten der Maschine an ein Simulationsmodell der Maschine angeschlossen. Dabei bildet das Modell (u.a.) die Sensorik und das Bewegungsverhalten der Maschine ab. So kann die Reaktion der Software in typischen, aber auch kritischen Betriebssituationen nachvollzogen werden.

Im Fall der mobilen Hubarbeitsbühne besteht der HiL-Prüfstand aus folgenden Bestandteilen:

  • Maschinenmodell der Hubarbeitsbühne entwickelt mit der Software SimulationX®
  • reales Steuergerät mit eingesetzter Steuerungssoftware
  • dem bei Palfinger Platforms genutzten Bedienerpult (kurz: HMI)
  • Testmanagement-Software ECU-Test®

Auswirkungen von Änderungen in der Steuerungssoftware auf das Maschinenverhalten sind nunmehr direkt am Prüfstand ersichtlich. So können Maschinenfunktionen fern vom Prototypen und bereits in einem sehr frühen Stadium der gesamten Maschinenentwicklung getestet werden.

Kostentreiber aushebeln

In Bezug auf die drei Hebel der Maschinenentwicklung zeigt der Einsatz des HiL-Prüfstandes folgende Effekte:

Prototypen

Die Anzahl der notwendigen Prototypen, um die Steuerung der Hubarbeitsbühne zu testen, sinkt erheblich. Dadurch ergeben sich direkte Auswirkungen auf das hierfür gebundene Kapital. Indirekt entfallen so auch Kosten für Unterstellung, Wartung und Koordinationsaufgaben für die Belegung von Prototypen (Overhead).

Personalaufwand

Der genannte Overhead besteht zu einem hohen Anteil aus Personalkosten. Diese sinken unweigerlich mit der Reduzierung von Prototypen.

Im Entwicklungsprozess ist außerdem ein hoher Koordinationsaufwand nötig, um den Informationsfluss zwischen Testpersonen am Prototypen und Steuerungsentwicklung sicherzustellen. Auch dieser Koordinationsaufwand kann minimiert werden, wenn der HiL-Prüfstand gleichzeitig ein Testmanagement integriert und so die Kommunikation zwischen den Abteilungen vereinfacht.

Entwicklungsdauer

Während die Softwareentwicklung am HiL-Prüfstand testet, können parallel dazu andere Arbeiten am Prototypen erfolgen. Der Prüfstand kann außerdem jederzeit wetterunabhängig im Labor genutzt werden. So reduzieren sich auch witterungsbedingte Verzögerungen in der Entwicklungsarbeit.

Fazit

Die Vorteile von Funktionstests am HiL-Prüfstand liegen klar auf der Hand. Damit bildet dieser eine ideale Grundlage für die effiziente Entwicklung von Maschinen. Denn dieses Werkzeug hebt hohe Einsparpotentiale für die Maschinenentwicklung.

HYDRIVE Engineering freut sich, Ihre Fragen zu diesem Thema zu beantworten.