Archiv der Kategorie: Software & Testing Solutions

Know-how und Kapazität für E-Prüfprojekte

Prüfeinrichtungen

31. Oktober 2019 | Engineering Service, Featured Article

Prüfeinrichtungen

Im kommenden Jahr wird FEV zwei neue Batterieprüfzentren in Deutschland und Frankreich in Betrieb nehmen. Zusätzlich wurden in bestehende Prüfzentren von FEV und an Kundenstandorten modernste Prüfstände für E-Motoren und E-Achsen integriert. Diese massive Kapazitätserweiterung basiert auf der Grundlage langjähriger Erfahrung in der Planung, Konstruktion und im Betrieb eigener Prüfstände und Prüfzentren sowie in der Realisierung zahlreicher Kundenprojekte. Daraus resultierend bietet FEV eine effektive Methodik zur Lastenhefterstellung, zum Konzeptlayout und zur Planung sämtlicher Prüfeinrichtungen im Bereich der E-Mobilität. Diese umfasst die Hardware (Prüfausrüstung, technische Infrastruktur, Gebäude), die Software (Datenmanagement, Automatisierung, Simulation) sowie die Logistik und den Betrieb.

Der nachhaltige Erfolg beim Bau neuer Prüfzellen und -zentren hängt entscheidend von der Qualität und der Vollständigkeit der Spezifikationen und der Planung ab. Eine präzise Anforderungsanalyse, die Erstellung vollständiger Spezifikationen und eine gut durchdachte Konzept­entwicklung sind die Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche Realisierung hochkomplexer Projekte im Bereich der E-Mobilitätsprüfung. Dank des umfangreichen Erfahrungsschatzes von FEV können die beschriebenen Projektphasen in enger Zusammenarbeit mit den zukünftigen Anwendern/Kunden aktiv organisiert und geleitet werden, um die Entwicklung nachhaltiger und kosteneffektiver Lösungen sicherzustellen, die die zukünftigen Anforderungen in höchstem Maße erfüllen. Dazu wenden die Experten von FEV innovative Projektmanagement-Methodiken sowie in zahlreichen, weltweiten Projekten erprobte Berechnungs- und Simulationsinstrumente an, um unterschiedliche Szenarien bereits im Vorfeld zu simulieren. Abschließendes Ziel ist es, eine technische Lösung zu entwickeln, die Aspekte der Gebäudekonstruktion, Konzepte für die Prüfzellen und Prüfstände, die Labore, Werkstätten und die technische Infrastruktur einschließlich Versorgungsmedien und Energieversorgung sowie betriebliche und logistische Fragen abdeckt.

1: Fragen, die zu Beginn eines Neubauprojekts für ein Testzentrum zu stellen sind

Optimierung der Leistung des Prüfzentrums

In modernen Prüfzentren lassen sich die sichtbaren Teile wie Gebäude, Gebäudeinfrastruktur und die Prüfstände selbst nicht mehr von den unsichtbaren Teilen – dem umfassenden Informationssystem mit einem hohen Grad an Automation – getrennt betrachten. Dieses Informationssystem steuert sämtliche Arbeitsabläufe und die Anwendungsfälle des Batterieprüfzentrums. Beim Eingang von Batteriepack, Batteriemodul oder -zelle und der zugehörigen (Teil-)Komponenten wird zunächst ein Barcode erstellt, der den Prüfling (engl. Unit Under Test oder kurz UUT) durch den gesamten Workflow identifiziert. Der Prüfling wird einem sicheren Lagerraum entnommen und anschließend in einem Vorbereitungsbereich mit Sensoren und Messinstrumenten ausgestattet. Der Verfügbarkeits- und Instandhaltungsstatus der Ressourcen (Ausrüstung, Prüfstände, Bediener) wird in einer Datenbank dokumentiert, um eine effiziente und effektive Planung und Zuweisung von Prüflingen und Ressourcen zu gewährleisten. Nach der Montage des Prüflings auf dem Prüfstand wird das Prüfprogramm ausgeführt. Anschließend erfolgt die Nachbearbeitung der Messdaten, die über das Automatisierungssystem und weitere Messvorrichtungen erfasst wurden. Die Messdaten werden auf Plausibilität geprüft und schließlich in standardisierten Prüfberichten dokumentiert. Mithilfe des Informationssystems können die Daten zum Prüfling, zu den zugewiesenen Ressourcen, zum Prüfprogramm und zu den gemessenen Ergebnissen über den gesamten Prüfablauf logisch miteinander verknüpft werden.

Das oben beschriebene Informationssystem basiert auf der Software-Suite FEVFLEX™. Diese modulare, ebenenbasierte Software-Suite beinhaltet jeweils ­eigene Module für die Steuerung der wichtigsten Arbeitsabläufe in einem Prüfzent­rum – von den Prüfanforderungen bis hin zur abschließenden Berichterstellung.

  • Enterprise-Funktionalität auf der Ebene des gesamten Prüfzentrums:

FEVFLEX™ ermöglicht Versuche auf dem Gebiet der Simulation oder des Benchmarkings für Komponenten- und Systemprüfstände bis hin zur Prüfung ganzer Fahrzeugflotten. Auch Kombinationen aus diesen Bausteinen sind möglich. Auf dieser Ebene werden Daten aus den ERP- und MES-Systemen (z.B. Kunden- und Projektdaten, Kostenstellen) mit Informationen zum Prüfling, zum Prüfprogramm sowie zur Verfügbarkeit und zum Status der Ressourcen (Ausrüstung, Prüfstände, Bediener) kombiniert und daraus Arbeitsaufträge erstellt. Die einzelnen Aufgaben werden geplant und anschließend den Prüfständen und Ressourcen zugewiesen. Darüber hinaus ist es Mithilfe der FEVFLEX™-Software möglich, den Prüfling samt seiner (Teil-)Komponenten in einer Stückliste, die aus dem Benchmarking-Kontext bekannt ist, zu definieren und dadurch die Steuerung des Prüflingslebenszyklus zu erleichtern. In der letzten Phase des Workflows verarbeitet FEVFLEX™ die Prüfergebnisse aus der jeweiligen Quelle (Benchmarking- oder Simulationsdaten und die vom Automatisierungssystem und den Messinstrumenten erfassten Messdaten), welche anschließend zeitlich synchronisiert und an Tools zur Datenauswertung weitergeleitet werden.

  • Host-System-Funktionalität als Bindeglied zwischen Prüfzentrum und Prüfständen:

FLEX Lab™ übernimmt die allgemeine Datenverarbeitung und Parametrisierung des Automatisierungssystems MORPHEE® auf der Ebene von Komponenten- und Systemprüfständen. Auf dieser Ebene werden die FEVFLEX™-Arbeitsaufträge in die Vorbereitung des Automatisierungssystems umgesetzt, um eine Basisparametrisierung zu erhalten (einschließlich z.B. Messplan, Kanalgrenzen, Log-Listen, Integration der Messinstrumente, Prüfprogramm). Darüber hinaus unterstützt FLEX Lab™ die Verwaltung der MORPHEE®-Konfigurationen einschließlich Back-up und Versionierung. Der Start der Ausführung der Prüfprogramme am Prüfstand wird durch die Kommunikation zwischen dem Host-System FLEX Lab™ und dem Automatisierungssystem MORPHEE® sichergestellt. Abschließend leitet FLEX Lab™ die mithilfe des Automatisierungssystems erfassten Messdaten an Datenauswertungs-Tools wie beispielsweise UniPlot weiter.

2: Mit FEVFLEX™ gesteuerter Prozess in einem E-Mobility-Prüfzentrum

Und schließlich wird der Workflow in FEVFLEX™ durch SCADA-Fernüberwachung und Runtime-Statistik unterstützt:

  • Die Fernüberwachung ermöglicht sofortige Warnsignale und Eingriffe bei Zwischenfällen.
  • Die Runtime-Statistik unterstützt die Betriebsleiter bei der nachhaltigen Behebung von Schwachstellen im Arbeitsablauf.

Dank dieses umfassenden Informationssystems auf Basis von FEVFLEX™ wurde eine effektive Prüfstandauslastung von 95 Prozent in dem Batterie-Dauerlaufprüfzentrum von FEV erzielt.

FacebookTwitterXINGLinkedInWhatsAppBuffer

Antriebsprüffeld

Workflow-Orientiertes Informationsmanagement im Antriebsprüffeld

23. Oktober 2019 | Featured Article, Software & Testing Solutions

Workflow-Orientiertes Informationsmanagement im Antriebsprüffeld

Verglichen mit der Menge der Rohmessdaten, die zum Beispiel von einem autonom fahrenden Fahrzeug generiert und verarbeitet wird, ist die eines Antriebstests noch relativ gut beherrschbar. Die Vielfalt aller Informationen eines Antriebstests und deren Interaktion stellen jedoch hohe Anforderungen an die Werkzeuge zur Verarbeitung dieser Informationen. Ein effizient organisierter Prüfbetrieb erfordert daher eine sinnvolle Strukturierung und Standardisierung der Informationen sowie die intelligente Vernetzung von Informationsmanagementwerkzeugen. Nur so lassen sich die Informationsverarbeitung im Prüfprozess beschleunigen und der Erkenntnisgewinn maximieren.

Aufgrund dieser Informationsvielfalt ist es sinnvoll, eine Aufteilung in Informationsdomänen vorzunehmen (Abbildung 1), worauf aufbauend sich der Informationsfluss zwischen den Domänen und einer adäquaten Werkzeugkette spezifizieren und aufbauen lässt.

1: Informationsdomänen und Informationsfluss im Prüfprozess

FEVFLEX™ ermöglicht die Konfiguration von Projektstammdaten wie beispielsweise Teamdefinitionen und -verfügbarkeiten, Zeitkorridore und Budgetrandbedingungen sowie die Übertragung dieser Daten aus ERP- und Maschinendatenerfassungssystemen an die erste Informationsdomäne – die Prüfauftragsdatenbank. Die leistungsfähigen, grafischen Benutzeroberflächen in FEVFLEX™ ermöglichen dabei eine optimale Planung bzw. Kopplung von Prüfprogrammen und Ressourcen (Prüfstände, Messgeräte, Personal). Über ein angebundenes elektronisches Auftragsmanagement lassen sich zusammen mit den Stammdaten schriftlich gefasste Aufträge an Labore und Werkstätten erteilen, um frühzeitig die benötigten Messmittel vorzubereiten und den Prüfaufbau zu initiieren. Typischerweise werden Informationen zu Prüfobjekt und Prüfprogramm ebenso wie die Steuergeräte-Datensätze durch die jeweilige Fachabteilung beigesteuert.

Zuverlässig funktionierende Informationswerkzeuge optimieren auch die Zusammenarbeit und den Informationsaustausch zwischen den Prozesspartnern während der Prüfauftragsplanung, wodurch sie Informationen effizient und verlustfrei zusammenzuführen.

Dies geschieht bei FEV über das von Fachabteilung und Prüfbetrieb genutzte, identische Front-End der Prüfauftragsdatenbank (Abbildung 2).

2: Bedienoberflächen der Prüfauftrags- und Versuchsdatenbank

Die Prüfauftragsdaten werden automatisiert an die zweite Informationsdomäne vererbt. FLEX Lab™ erstellt dabei die Konfiguration der Prüfstandsautomatisierung MORPHEE (andere Automatisierungssysteme auf Anfrage) und bildet die Basisdaten für die Versuchsdurchführung. In der Versuchsdatenbank werden dann in Abhängigkeit der geforderten Testarten, einzelne Versuchsschritte definiert, beispielsweise eine einzelne Kennfeldvermessung, eine Vollastkurve oder ein Emissionszyklus (Abbildung 2). Aufgrund der Informationsvererbung müssen für nachfolgende Versuchsschritte und zur Dokumentation lediglich noch Abweichungen von den geplanten Versuchsvorgaben erfasst werden. Der Prüfstandbediener wählt am Automatisierungssystem nun über eine Schnittstelle den jeweiligen Versuchsschritt in der Versuchsdatenbank aus und stellt so die Verknüpfung zu den Messdaten her.

Durch Verknüpfung der Prüfauftragsdaten und zugehörigen Vorgaben, der im Versuch tatsächlich gefahrenen Sollwerte sowie der zeitsynchronen Messdaten aus den verschiedenen Messsystemen erhält man einen vollständigen Datenbestand für die Berechnung von Versuchsergebnissen und für weitere Analysen. Berechnungen werden dabei nutzungsgemäß durchgeführt. Regelabweichungen oder bedeutende Qualitätskriterien, beispielsweise die Messpunktstabilität, werden während der Messung in Echtzeit im Automatisierungssystem berechnet und nach ihrer dortigen Verarbeitung in die Datenbank übertragen. Weitere Berechnungen auf der Grundlage eines einheitlichen Formelkataloges werden nach Einlagerung der Messergebnisse in der Versuchsdatenbank durchgeführt und als Berechnungsergebnis separat gespeichert.

Mit Abschluss des einzelnen Versuchsschrittes steht damit ein aussagekräftiger Bestand an Versuchsdaten für die Qualitätssicherung durch den Prüfbetrieb oder für weitere, auch projektübergreifende Analysen durch die Fachabteilung zur Verfügung.

In der dritten Domäne, der Betriebsdatenbank, ermöglicht die Logbuch Funktionalität in FEVFLEX™ das Loggen von codebasierten Betriebszuständen und von Fehlermeldungen der Automatisierungssysteme und Messgeräte im Prüffeld. Hiermit stehen weitere Informationen zur Verfügung. Diese werden vom Prüfstandbediener durch Berichte zu den Fehlerbildern und -ursachen ergänzt. Ebenso werden im Bedarfsfall durch das Personal 8D-Reports erstellt (Abbildung 3), die über ein Messaging zur Weiterverfolgung unmittelbar an die verantwortlichen Werkstätten oder Labore geleitet werden.

3: Betriebsdatenbank und code-basiertes Loggen von Betriebszuständen und Fehlermeldungen

Damit ist die Betriebsdatenbank – neben der automatisierten Produktivitätsanalyse einzelner Projekte oder von gesamten Prüffeldern – ein wichtiges Instrument zur Betriebsunterstützung. In der Prüffeldorganisation wird dies durch Geräteverantwortliche gelöst, die jeweils Informationen über die ihnen zugeordneten Fehlercodes und über die darin berichteten Auffälligkeiten, Fehler und deren Ursachen erhalten. Sie werden über eine leistungsfähige Oberfläche umfassend informiert und können im Risikofall schnell und zielgerichtet eingreifen.

Durch die Weitervererbung von Prüfauftragsdaten sind alle Informationen aus den Versuchsschritten und aus den betrieblichen Informationen miteinander verknüpft. Alle Informationen bleiben zuordenbar und die Erstellung von Teilehistorien, also während der Versuchsphase erfahrene Lastkollektive, Messgrößen und Auffälligkeiten wird deutlich vereinfacht.

Qualitätssicherung durch Online-Plausibilisierung

Zur Prüfung und Plausibilisierung von Messergebnissen während der Versuchsdurchführung steht an der Schnittstelle zwischen Prüfstand und Versuchsdatenbank ein Datentransfer-Tool mit erweiterten Funktionen zur Verfügung (Abbildung 5). Dieses lagert die Rohmessdaten während der laufenden Messung schrittweise in die Versuchsdatenbank ein und führt in diesem Zuge automatisierte Analysen durch. Der Prüfstandbediener erhält über die Visualisierung fortlaufend Informationen zum Prüfungsergebnis (Abbildung 4) und kann gegebenenfalls manuell korrigierend eingreifen, sofern dies nicht bereits automatisiert erfolgt.

4: Bedienoberflächen und Visualisierung des Informationsmanagements, hier gezeigt an einem Bedienplatz in einer zentralen Leitwarte

Im Rahmen dieser Plausibilisierung werden neben der Treue zu den Versuchsvorgaben die Messergebnisse hinsichtlich ihrer Vollständigkeit geprüft und die Messwerte gegen einen zu erwartenden, aber noch nicht kritischen Wertebereich abgeglichen. Des Weiteren kann das Transfer-Tool bei Emissionsmessungen eine datengetriebene Analyse von Gaslaufzeiten und eine Regressionsanalyse durchführen, um zeitnah spezifische Emissionsgrößen berechnen und plausibilisieren zu können. Das Plausibilisierungsergebnis wird ebenfalls in der Versuchsdatenbank abgelegt. Die Online-Plausibilisierung während des Datenimports trägt so wesentlich zur Qualitätssicherung im Prüfbetrieb bei.

5: Online Plausibilisierung von Messdaten durch ein Datentransfer-Tool mit erweiterten Funktionen

Postprozess und Berichte

Eine maschinenlesbare Definition der Berichte, standardisierte Berichtsvorlagen und Namensgebung bilden die Basis für eine automatisierte Berichtserstellung. Eine typische Qualitätsmaßnahme in Prüffeldern ist die regelmäßige, zumeist tägliche Referenzvermessung auf Basis charakteristischer Betriebspunkte. Dabei werden der Datenstand des Prüflings und die Prüfrandbedingungen stets gleichgehalten. Hierüber sind Veränderungen oder driftende Größen über längere Versuchszeiträume oder nach Umbauten oder Reparaturen schnell zu erkennen. Über die im Datentransfer-Tool integrierte Analysefunktion wird die automatisierte Erstellung eines Berichtes im Auswerte-Tool UNIPLOT™ aufgerufen. Dort werden jeweils aktuell gemessene Daten um die seit Versuchsbeginn bereits eingelagerten Referenzmessungen ergänzt.

Zusätzlich zu den Qualitätsberichten werden weitere projektspezifische Versuchsberichte definiert, die durch eine automatisierte Verarbeitung der darzustellenden Versuchsergebnisse bereits kurz nach Abschluss eines jeden Versuches zur Verfügung stehen. Projektindividuelle Berechnungen werden als ergänzende Berechnungsvorschrift in die Datenbank zurückgeführt und ergänzen so den Inhalt der automatisierten Versuchsberichte.

Globale Vernetzung von Prüffeldern

Werden Prüfläufe standortübergreifend organisiert, beispielsweise wenn eine aufwändige Prüflings- und Teilelogistik vermieden werden soll, die Fachexpertise aber an einem anderen Standort verfügbar ist, ist ein schneller und sicherer Austausch der Informationen im globalen Unternehmensverbund erforderlich.

Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass sich die Datenbanken am gleichen Ort wie die Versuchsdurchführung oder die Fachbereiche befinden. Um einen effizienten Prüfbetrieb zu gewährleisten und gleichzeitig die Qualitätsstandards zu erfüllen, muss ein Teil der Versuchsergebnisse lokal nach kurzer Zeit bereitstehen. Möglich wird dies durch die Replikation des Datentransfer-Tools am lokalen Standort, welches dann die Online-Plausibilisierung durchführt und die Qualitätsberichte erstellt. Parallel dazu organisiert das lokale Datentransfer-Tool die Datenübertragung an die zentrale Datenbank und startet dort die weiteren Berechnungen und die Erstellung der Projektberichte (Abbildung 6). Im Prüffeld steht also nach wenigen Minuten ein umfassender Bericht zur Qualitätssicherung und Erstanalyse zur Verfügung.

6: Globale Vernetzung

Der direkte Zugriff auf die Prüfauftragsdatenbank und die Versuchsdatenbank erfolgt über eine virtuelle Desktop-Infrastruktur. Hierüber können vom Expertenteam neue Prüfaufträge oder einzelne Versuchsschritte definiert werden, die dem Prüfstandbediener in der zentralen Versuchsdatenbank als Auftragsbestand zur Verfügung stehen. Zur Unterstützung der Kommunikation und globalen Zusammenarbeit werden bei FEV zudem virtuelle Leitstände genutzt. Vergleichbar zur zentralen Leitwarte in einem Prüffeld (Abbildung 4) werden auch in der virtuellen Leitwarte Informationen zur Online-Plausibilisierung und der Status der Automatisierung und des Applikationswerkzeuges übertragen.

Über die Versuchsdatenbank können zwischen einem Expertenteam und einem fernen Prüfbetrieb kontinuierlich Versuchsschritte beauftragt und anschließend vollständige Prüfergebnisse zeitnah kommuniziert werden. In einer Reihe international organisierter Projekte, die bei FEV durchgeführt wurden, hat sich gezeigt, dass die globale Verfügbarkeit des vollständigen Versuchsergebnissatzes einschließlich aller automatisierten Berechnungen und Berichte für einen Versuchsschritt nach maximal 15 Minuten möglich ist.

Die gemeinsam genutzte Versuchsdatenbank der FEV bildet somit die zentrale Plattform für die global vernetzten Prüfaktivitäten innerhalb der Unternehmensgruppe.

Die notwendigen Standardisierungen und Informationsmanagementwerkzeuge wurden bei FEV entwickelt und werden kontinuierlich verfeinert. Auf dieser Grundlage steht auch für unsere Kunden ein attraktives Produkt-Portfolio vom Automatisierungssystem Morphee™ über das Datenmanagement in FEVFLEX™ und FLEX Lab™ bis hin zur Auswertung in UNIPLOT™ für das Informationsmanagement in Prüffeldern zur Verfügung.

FacebookTwitterXINGLinkedInWhatsApp