Mechatronik

Mechatronik ist ein Begriff, der den interdisziplinären Zusammenhang von Elementen und somit deren Abhängigkeit beschreibt. Diese Elemente sind im Maschinen- und Anlagenbau die für deren Funktionen notwendigen Geräte. Der interdisziplinäre Zusammenhang ist die Tatsache, dass diese Geräte in den unterschiedlichen Konstruktionen der einzelnen Disziplinen verwendet und benannt werden.

Was bedeutet dies für die Konstruktion im Maschinen- und Anlagenbau?

Idealerweise gibt es Menschen, die in einem System die gesamte Konstruktion, sei es mechanische Zeichnungen und Modell, Fließbilder der Verfahrenstechnik, Elektro- und Fluidschaltpläne, die notwendige Software und deren Visualisierung, die Bedienung- und Wartungsanleitungen und die notwendigen Listen wie Stücklisten, Kabellisten, Gerätelisten, usw. erstellen. Doch es gibt einen Haken. Es gibt zu wenige Menschen, die das Know-How besitzen, diese Aufgaben umzusetzen und kein System, in dem alle notwendigen Konstruktionsunterlagen abgelegt und zuverlässig vernetzt sind. Um mit gegebenen Mitteln dem Ideal möglichst nahe zu kommen, müssen in den Unternehmen neue Prozesse etabliert werden. Da diese neuen Prozesse in vielen Unternehmen zu teilweise extremen Änderungen in den Abläufen führen werden, kann hier von einem Kulturwandel in der Konstruktion gesprochen werden.

Wie geht der Kulturwandel vonstatten?

Der Wandel beginnt beim Menschen. Die Konstrukteure müssen sich im Klaren sein, dass jeder nur eine Teilaufgabe in einem Gesamtprojekt übernimmt und dass die Entscheidungen, die jemand trifft, andere Konstrukteure und deren Teilaufgabe tangiert. Dies ist schon ein entscheidender Schritt und lässt manche Königreiche, die sich evtl. in Unternehmen gebildet haben, zusammenbrechen. Als nächste Stufe ist es sinnvoll, dass die Konstrukteure der einzelnen Disziplinen verstehen, worin die einzelnen Teilaufgaben unterscheiden, dass jede Disziplin ihren eigenen Regeln und Anforderungen folgen muss und sich daraus die Abläufe der Konstruktion ergeben. Die wichtigste Anforderung an Mechatronik ist jedoch, dass eine Kommunikationsplattform geschaffen wird, damit die Konstrukteure und die Systeme miteinander kommunizieren können, ohne die disziplinspezifischen Besonderheiten in deren Abläufen kennen zu müssen.

Wie wird die gemeinsame Kommunikation zwischen den Disziplinen umgesetzt?

Im Jahre 1996 wurde eine Norm entwickelt, die Strukturierungsprinzipien und deren Benennungen von Maschinen und Anlagen regelt. Das Besondere dieser Norm ist, dass sie nicht auf einer führenden Disziplin beruht, sondern disziplinübergreifend angewendet wird und somit das Konzept der Mechatronik perfekt unterstützt. Sie beschreibt, wie die Elemente einer Maschine oder Anlage in verschiedenen Sichten beschrieben werden. Es gibt 3 Grundsichten, die beschrieben sind. Weitere Sichten können, wenn notwendig, erweitert werden. Es wird hinterfragt welche Aufgabe oder Funktion erfüllt das Element in der Maschine oder Anlage, das ist der Funktionsaspekt, der Ort des Elementes gibt an, wo sich das Element geografisch befindet, also wo es verbaut ist, das ist der Ortsaspekt. Welches Material verwendet wird definiert den Produktaspekt. Aus der funktionalen Sicht der Elemente wird eine Struktur erstellt, um die Abhängigkeiten der Elemente voneinander auszudrücken. Ist diese erstellt und jede Disziplin kann ihre technischen Realisierungen den Funktionen zuordnen, ergibt sich automatisch eine gemeinsame Kommunikationsgrundlage, auf der alle Disziplinen aufsetzen können. Diese Norm ist die IEC 81346 (Teil 1).

Wo liegt die Grenze zwischen disziplinübergreifend und disziplinspezifisch?

Die Funktion eines Elements ist immer disziplinübergreifend, deren technische Ausprägung ist immer disziplinspezifisch. Besitzt ein Element mehrere technische Ausprägungen in unterschiedlichen Disziplinen, so handelt es sich um ein mechatronisches Element. Um solche mechatronischen Elemente in den unterschiedlichen Konstruktionssysteme zu verifizieren ist eine gemeinsame Benennung notwendig, welche ebenfalls in der Norm beschrieben ist. Dies führt jedoch gegebenenfalls zu notwendigen Änderungen in den konstruktiven Abläufen der einzelnen Disziplinen.