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Moderne Produkte, wie etwa Automobile oder Maschinen, werden infolge der zunehmenden Digitalisierung komplexer. Neben mechanischen Bauteilen umfassen sie zahlreiche mechatronische, elektronische und elektrische Bauteile. Um unterschiedliche Kundenbedürfnisse, länderspezifische Charakteristiken oder gesetzliche Anforderungen bedienen zu können, muss für diese Produkte eine hohe Variabilität ermöglicht werden. Die Produktentwicklung erfolgt üblicherweise system- und komponentenorientiert und wird mit Methoden des Concurrent Engineering realisiert. Unterschiedliche Anforderungen und Aufgaben der Produktentwickler führen zu einer autonomen, heterogenen IT-Systemlandschaft, die sowohl aus etablierten Informationssystemen, etwa Produktdatenmanagement-Systemen, aber auch aus fachbereichsspezifischen Lösungen besteht. Während zwischen den etablierten Informationssystemen häufig Austauschschnittstellen existieren, erfolgt der Abgleich von Produktdaten aus diesen Systemen mit fachbereichsspezifischen Lösungen häufig manuell oder gar nicht. Zusätzlich ist die IT-Systemlandschaft der Produktentwicklung einem ständigem Wandel unterworfen, so dass Austauschschnittstellen kontinuierlich angepasst und erweitert werden müssen. Während die unabhängige Entwicklung von Systemen und Komponenten die Entwicklungszeit reduziert, wird es zu verschiedenen Zeitpunkten während der Produktentwicklung notwendig, die autonomen, heterogenen Produktdaten zu synchronisieren. Fehlerhafte und inkonsistente Produktdaten in späten Entwicklungsphasen führen zu erheblichen Kosten, so dass die Kontrolle der Vollständigkeit und Konsistenz von Produktdaten möglichst früh sichergestellt werden sollte, um eine hohe Produktqualität zu gewährleisten. Gegenstand dieser Arbeit ist das PROactive Consistency for E/E product Data management (PROCEED)-Framework, dass die Integration autonomer, heterogener Produktdaten ermöglicht. PROCEED unterstützt den gesamten Lebenszyklus der Integration von Produktdaten, beginnend mit der initialen Integration, über die Steuerung und Überwachung des Integrationsprozesses sowie die Unterstützung von Schema- und Datenänderungen. Um die strukturelle Heterogenität von Produktdaten zu überwinden, werden Informationssysteme in sog. Produktontologien abstrahiert. Die Produktontologien werden anschließend mit Hilfe von Abbildungsregeln und -aktionen in eine gemeinsame Sicht überführt. Auf Basis dieses Modells werden Qualitätsmetriken der Integration, wie z.B. die Konsistenz und Vollständigkeit definiert. Zusätzlich wird das dynamische Verhalten bei Änderungen von Schema und Daten der Produktontologien erläutert. Schließlich wir das PROCEED-Rahmenwerk prototypisch realisiert und in einer Fallstudie angewandt.

Concurrent Engineering (CE) and Model Based Systems Engineering (MBSE) have increased the efficiency of spacecraft, and satellite design in particular. Early design of satellites in Concurrent Engineering Centers (CEC) has almost become business as usual. However, such progress has still to be achieved for the design of launchers. Applying the same approaches as used for satellites has not led to the same amount of improvement, yet. To address this, DLR initiated the project Concurrent Launch Vehicle Analysis (CLAVA) to investigate the shortcomings and to improve the efficiency of conceptual launcher design and analysis. From an MBSE point of view, investigations show that concurrent modelling requires new Conceptual Data Models. In contrast to designing satellites, they are focused on a much more physical abstraction rather than a functional one. Regarding simulations, it has become clear that the conceptual design phase of launchers requires far more computationally intense simulations in a sequential order. With this knowledge, it is possible to outline a new process for CE studies allowing for concurrent design phases and sequential simulation phases. For this, an adjusted architecture of tools is required as well. The data model used for satellite studies within DLR's Concurrent Engineering Facility (CEF) does not fit to the requirements of launcher design and has been adapted. Additionally, DLR's aeronautics divisions have already made substantial progress in increasing the efficiency of their simulations. They employ automated simulation workflows using a parametric model for information exchange between integrated tools. This approach has been adopted and integrated. This paper outlines how this approach is combined with CE and MBSE concepts used for satellites and addresses the specific requirements of launcher design. It provides details about the database used during CE sessions, and how its information is transferred into the parametric data model used to run the required simulations. The conceptual data model of this database has been adapted to the physical representation of launchers; these changes will also be discussed. Furthermore, the general idea of the workflow and the design of the parametric model will be presented. The paper concludes by providing an outlook of how DLR intends to continue on this work, and further refine the developed tools and processes into daily CE and CEF application.

The Concurrent Design is a powerful way to harmonize the work of many specialists in an iterative manner, especially in the early phases of a development project. Several agencies and industry in the space sector as well as related academic institutions are applying this Systems Engineering methodology increasingly for the last two decades. Concurrent Design is a customer-oriented, result-driven approach which facilitates both creativity and structured processes by continuously guided and highly-interactive working sessions. It is a serious business in which efficiency and effectiveness are given high priority in order to reduce time and cost of the design activity. All of this is true. However, what happens when you put between 15 and 30 very well educated people in one room? What happens when mechanical engineers instantly have to use a model-based systems engineering tool although their last software course was Fortran and took place about 20 years ago? How does it end if four different nationalities discuss in a fifth language (i.e. English) the various applicable methods for option selection- and decision making processes in a study. And can you imagine what happens if scientists talk to engineers (and vice versa) about the minimum required and maximum desired scientific output of an exploration mission? It could go into chaos. But it does not need to. The present paper describes a set of e.g. technical, infrastructural, social and cultural issues, which may rise and rose already in Concurrent Design studies. It points out the major important steps of how to handle them in general, based on experiences. Special attention is given to the fact, that with such a diverse set-up of experts, using various (new) tools within a complex multi-media environment, the key is a good atmosphere amongst the people and the awareness that the dark side of concurrent engineering could appear everywhere and should be turned into: fun.

When confronting the design of a new space science mission the ideal situation would be one where a team of scientists would set the scientific goals and define a model payload. Subsequently, an engineering team would define the constraints this payload imposes on the mission analysis, spacecraft design and ground segments. But this is much more complex since limitations imposed by system-related elements have also an impact on the payload design. Because of this, both the scientific and engineering teams must work together and be capable of redefining scientific requirements so as to obtain a feasible design that does not compromise the essential objectives of the mission. For this process to be seamless, members of the scientific team should have some understanding of the technical issues, and members of the technical team should have a knowledge base that allowed them to understand the critical science issues. In reality, the fact that in a (e.g. concurrent) design study there are rarely payload developers present in either group tends to create a situation where the science team focuses on maximizing functionality, whereas the engineers target a robust system, and neither are able to size and define the payload and its impact on the system in a rapid and realistic way. To aggravate the situation, there are presently no tools, nor any known rules or relations between objectives and instruments that can help in the preliminary modelling of multiple payload sets. A study at the DLR Institute of Space Systems is currently ongoing to unearth said relations if they exist, with a long term goal of developing system engineering tools which can help in the preliminary design process for scientific exploration missions. The present paper recalls the problems and processes during the preparation of a science mission, especially in the European environment. It outlines how information from past missions could lead to a more robust preliminary system design through the use of dedicated analyses tools which propose potential instrument combinations, and can increase mutual understanding between scientists and engineers. This paper describes the steps of DLR’s attempt to better organize such activities, and presents some preliminary results about instrument evolutions, trends and relations, based on the initial historical data gathering phase. These constantly evolving results will be later used to create tools for e.g. model payload proposals and system requirement derivation.

An effective and self-sustainable artificial habitat design is essential for human spaceflight and expansion of mankind into orbit or towards other celestial bodies. To successfully establish a future habitat, it is imperative to reach a high degree of self-reliance and sustainability. Various products like higher plants (e.g. vegetables, fruits, crops), animal husbandry (e.g. fishery, insects), fuel gases (e.g. Hydrogen, Oxygen), building materials (e.g. structural and isolation materials), but also consumables (e.g. clothes) as well as base maintaining services (e.g. water or waste recycling) and power supply will be provided and where applicable recycled in such a system. To draft an initial system concept of a terrestrial Facility of Laboratories for Sustainable Habitation (FLaSH) a habitat design workshop has been held in DLR’s Concurrent Engineering Facility (CEF) at the Institute of Space Systems. The closed-loop approach for a habitat is the most critical issue causing a complex interrelation between the overall system and components design. Therefore tracking the balance of material fluxes by the help of a material trade matrix has been one focus of the system domain during the FLaSH study. In this paper it is described how the matrix has been used to adjust material fluxes in a consistent manner by adding up the individual fluxes of each domain into a complete sum. Furthermore the process of communicating necessary design changes during the study based on the matrix like on a stock exchange floor is elaborated.

The process of CFRP structure development with its specific interdependencies is shown and illustrated by examples, which makes clear, that in contrary to metal the CFRP material requires a cuncurrent development process with all involved disciplines.

Mechatronische Systeme und deren Entwurf gewinnen in vielen Bereichen der Technik zunehmend an Bedeutung. Aufgrund des multidisziplinären Charakters der Mechatronik gibt es jedoch bis heute weder eine allgemeingültige Methodik noch einheitliche Werkzeuge für die Konstruktion und Entwicklung. Von entscheidender Bedeutung ist es, die jeweilige CAx-Software entsprechend ihrem Anwendungsschwerpunkt einzusetzen. Im Gemeinschaftsprojekt "Concurrent Engineering" des Bayerischen Kompetenznetzwerks für Mechatronik (BKM) wird institutsübergreifend an der engen Kopplung der einzelnen, parallel verlaufenden Entwicklungsphasen gearbeitet, um eine praxistaugliche Methodik für die Entwicklung mechatronischer Systeme zu kreieren.

In Analogie zum Concurrent Engineering in der Produktentwicklung steht auch eine Reorganisation der Logistikplanung an. In diesem Kontext müssen sich in einem Unternehmen die Organisation, die Arbeitsabläufe sowie die Kommunikations- und Systemtechnik einer Umstrukturierung und Adaption, ja sogar Neuausrichtung, unterziehen. Unternehmensgrenzen stellen hierbei - bedingt durch den Einsatz von E-Business und E-Commerce - keine Einschränkung bei der Prozessgestaltung und -umsetzung dar. Zwar liegen an dieser Stelle schon einige tragfähige kommunikationstechnische Lösungen als Intranet-, Extranet- oder auch Internet-Umsetzung vor, jedoch wird der IT-Einsatz im Hinblick auf die tatsächliche Unterstützung des Anwenders, seiner Prozesse und seiner Aufgaben eher vernachlässigt. Neue Modellierungs- und Visualisierungsverfahren, die den Planungsprozess durchgängig unterstützen und der Sprache des Anwenders Rechnung tragen, sind die Ausgangsbasis für die Neugestaltung unternehmensinterner und -übergreifender Planungsprozesse.

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Der Beitrag zeigt am Beispiel von AutoCAD, wie ein kommerzielles CAD-System um die Möglichkeit erweitert werden kann, Designkonferenzen zu unterstützen. Der gewählte Ansatz bietet eine hohe Flexibilität in Bezug auf den Grad der Kopplung und stellt minimale Anforderungen an die Bandbreite des verwendeten Netzwerks.

Collaboration support in the field of product realization and CAD is an important topic of the ZGDV department CAD & Teleservices. Former and ongoing research projects aim for applying groupware technologies to this important business sector. The focus lies on tools that are easy to use for the engineers and affordable even for small and medium sized enterprises. This implies an approach with minimal bandwidth requirements. Research efforts concentrated on using actual standards for the communication protocol and data exchange. The second generation of the collaborative modeler uses CORBA as a middleware for object oriented client server communication in heterogeneous environments. It can be used to connect an arbitrary number of distributed users in a design conference where 3D data can jointly be visualized and modified. Unix workstations as well as Windows PCs are supported in a common session. The ongoing TOBACO project aims towards the development of tools for the integration of cooperation support in the field of CAD. These CORBA-based object oriented components should be useful in two ways: the implementation of new CSCW capable applications and the extension of existing systems. Recent results of ZGDV's TOBACO project are two synchronous groupware solutions on top of AutoCAD (a shared whiteboard and a conference plugin to connect two or more AutoCAD instances). There we find the collaboration support seamlessly integrated with the traditional working environment. The AutoCAD-based conferencing tools are actually used in a field trial in the shipbuilding industry to support distributed engineering. There we will receive valuable feedback from the users concerning functionality and usability of the tools.

Mit dem HP Shared 3D Viewer wird Konstruktions- und Entwicklungsabteilungen in den Bereichen Maschinen- und Anlagenbau, sowie Automobilbau und Luftfahrttechnik eine Anwendung zur Verfügung gestellt, die den Informationsfluss bei der Produktentwicklung effizeinter gestaltet. Da heutzutage Produkte zunehmend von oertlich verteilten Arbeitsgruppen entworfen werden, führt dies zu einem deutlich erhoehten Abstimmungs- und Kommunikationsbedarf. Hier realisiert der HP Shared 3D Viewer Funktionalitaeten, die sowohl synchrone Kommunikation in einer Telekonferenz als auch asynchrone Kommentierung von Entwürfen im off-line Betrieb ermoeglichen.

CoConut (Computer Support for Concurrent Design using STEP) ist eine integrierte, verteilte Systemumgebung, die am Fraunhofer-Institut fuer Graphische Datenverarbeitung, Darmstadt entwickelt wurde. Sie erlaubt zeitgleiches und zeitversetztes Arbeiten mehrerer Konstrukteure am gleichen Produkt innerhalb einer oertlich verteilten Arbeitsgruppe. Das System verbessert einerseits die Kommunikation und die Kooperation zwischen Konstrukteuren und Projektverantwortlichen und gewaehrleistet andererseits die Konsistenz der zu bearbeitenden Daten durch eine system unabhaengige STEP-basierte Datenhaltung.

Unter Konstruktionstechnik wird heute die Rechnerunterstützung des Fabrikbereichs verstanden, in dem alle Aspekte des Produktlebenszyklus, zukünftig verstärkt auch im Sinne von Simultaneous Engineering, bearbeitet und zur Produktentwicklung herangezogen werden. Hierbei kommt es insbesondere darauf an, Produktentwicklungsprozesse zu gestalten. Die durchgeführten Aufgaben liegen in den Schwerpunkten Konstruktionssystematik, Systemergonomie, Geometrieverarbeitung und Arbeitsplanung. Eine exemplarische Auswahl wird im folgenden gegeben.

Die gegenwärtigen branchenübergreifenden konjunkturellen Einbrüche machen vielen Unternehmen deutlich, daß eine Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit nur über eine dauerhafte und tiefgreifende Neugestaltung des Entwicklungs- und Produktionsmanagements erreichbar ist. Dieses Ziel läßt sich mit Konzepten erreichen, welche die einzelnen Aufgaben und Prozesse im Unternehmen in ihrem Gesamtzusammenhang betrachten. In vielen Wirtschaftzweigen ist einer kürzeren Produktentwiclungszeit unternehmensstrategische Bedeutung beizumessen.

Angesichts neuer Schlagworte wie Lean Production oder Concurrent Engineering herrscht in immer mehr Produktionsunternehmen Unklarheit über die künftige Strategie. CIM Management nahm diese Situation zum Anlaß, den Standpunkt der führenden deutschen CIM-Forscher zu erfragen: Welche Zukunft räumen namhafte deutsche Wissenschaftler dem CIM-Ansatz im Vergleich zu Lean Production, Concurrent Engineering und der Fraktalen Fabrik ein und wo der größte Nachholbedarf nach zehn Jahren CIM-Diskussion liegt.