Vogel, Sven (2021)
Das Lastpfad und Knotenmodell - Eine Erweiterung des C&C²-Ansatzes zur Bewertung von Ersatzgrößen in der Produktentwicklung mechatronischer Systeme.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00017884
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die Motivation für diese Arbeit ergibt sich aus dem steigenden Bedarf an Daten, die für die Digitalisierung der Industrie genutzt werden können. Für viele EntwicklerIn-nen von technischen Systemen ist die Erfassung von Prozess- und Zustandsgrößen je-doch noch Neuland und die Integration von Sensoren wird von vielen Unternehmen als zu kostspielig bei zu geringem Mehrwert empfunden. Es fehlt an Erfahrung, mit welchen Ersatzgrößen die gewünschten Prozess- und Zustandsgrößen indirekt und kostengünstig gemessen werden können. Die bestehenden Hilfsmittel in Form von Katalogen sind für das Finden von Sensoren für die entsprechenden Messgrößen gedacht, unterstützen je-doch nicht bei der Auswahl der passenden Ersatzgrößen. Abhilfe kann durch Modelle und Methoden geschafft werden, die den Zusammenhang zwischen der bestehenden Gestalt und der Messbarkeit von Prozess- und Zustandsgrößen darstellen. Der Contact & Channel-Ansatz (C&C²-Ansatz) bietet sich als ein entsprechendes Metamodell für die Analyse von Systemen an. Jedoch können mittels C&C²-Ansatz ledig-lich Messgrößen gefunden werden, die an Gestaltelementen anzufinden sind, die direkt mit der Funktion der Leitung der Größe zusammenhängen. In dieser Forschungsarbeit wird der C&C²-Ansatz um die Elemente Wandlung und Umformung erweitert. Dies ermöglicht, gezielt Reaktionen zu identifizieren, die an Ge-staltelementen der sekundären Funktionen gemessen werden können. Es wird gezeigt, welche Besonderheiten beim Umformen, Wandeln und bei parallelen Lastpfaden berück-sichtigt werden müssen. Zusätzlich wird beschrieben, wie mögliche Störgrößen für den Vergleich verschiedener Ersatzgrößen genutzt werden können. Anhand dieser Ergebnisse wird das Lastpfad- und Knotenmodell als Weiterent-wicklung des C&C²-Ansatzes vorgestellt, das als Metamodell Regeln für die Bildung von Analysemodellen liefert, die bei der Suche nach Ersatzgrößen unterstützen. Die Abbildung mittels Lastpfad- und Knotenmodells wird anhand von zwei technischen Produkten gezeigt, indem aus der Literatur bekannte Ersatzgrößen für die gewünschten Prozessgrößen nachgebildet werden. Die Anwendbarkeit bzw. die Wirkung der Anwendung des Lastpfad- und Knoten-modells wird anhand einer Probandenstudie gezeigt. In dieser Probandenstudie wird die Auswahl der Ersatzgröße von ProbandInnen ohne Kenntnis des Lastpfad- und Knoten-modells mit der Auswahl von Ersatzgrößen von ProbandInnen mit Kenntnis des Last-pfad- und Knotenmodells verglichen. Eine statistisch signifikante Verbesserung in der Auswahl der Ersatzgrößen der ProbandInnen, die auf die Kenntnis des Lastpfad- und Knotenmodells zurückzuführen ist, zeigt, dass eine Verbesserung der sensorischen Wei-terentwicklung von technischen Produkten mithilfe des Lastpfad- und Knotenmodells erzielt werden kann.

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