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Die bekannte und immer stärker in den Fokus aktueller Betrachtungen rückende Herausforderung, die Qualität der Planung von industriellen Produktionssystemen in immer kürzeren Planungszeiten zu erhöhen, ist Ausgangspunkt dieser Arbeit. Um einen Beitrag zur Lösung dieser Herausforderungen zu liefern, fokussiert sich diese Arbeit auf zwei Ansatzpunkte, zum einen auf die mechatronische Betrachtungsweise von Produktionssystemen und der zur Beschreibung dieser benötigten Informationen und zum anderen auf den metamodellbasierten Austausch von Daten zur Verhaltensbeschreibung dieser mechatronischen Systeme. Ausgehend von existierenden Konzepten zur Beschreibung von mechatronischen Einheiten wird dazu in der vorliegenden Arbeit ein mechatronik-orientiertes Modell zur Definition von mechatronischen Planungsobjekten entwickelt. Die Definition geht hierbei über die reine Betrachtung der abzubildenden Information und benötigten Schnittstellen hinaus, sondern definiert zusätzlich, welche Sichten auf diese für die einzelnen im Planungsprozess beteiligten Gewerke bereitgestellt werden müssen. Anhand der Ergebnisse dieser Analyse werden weiterhin generische Werkzeugkonzepte erarbeitet, die für den effizienten Umgang mit mechatronischen Planungsobjekten benötigt werden. Zusätzlich werden, ausgehend vom erarbeiten Modell eines mechatronischen Planungsmodells, aktuelle in der Planung von Produktionssystemen eingesetzter Engineering-Prozesse und der Datenfluss zwischen den einzelnen Prozessphasen untersucht um existierende Brüche in der Datendurchgängigkeit bei der Weitergabe von Verhaltensbeschreibungen in der Planung aufzudecken. Aufbauend auf den Ergebnissen des ersten Teiles der vorliegenden Arbeit wird im wissenschaftlichen Kern des zweiten Teiles ein Metamodell zur Definition eines Austauschformates für Verhaltensbeschreibungen definiert und prototypisch implementiert. Das Ergebnis der Implementierung wird anschließend anhand von ausgewählten praxisrelevanten Anwendungsfällen validiert und hinsichtlich der Möglichkeiten, mit Hilfe der Lösung Lücken in bestehenden Werkzeugketten zu schließen, diskutiert und anderen aus dem wissenschaftlichen Umfeld stammenden Ansätzen zur Verbesserung der Engineering-Qualität gegenübergestellt. Insgesamt erbringt die vorliegende Arbeit einen Beitrag zur effizienteren Gestaltung von Entwurfsprozessen für Produktionssysteme und deren Automatisierungssystemen sowie zur Verbesserung des technischen Informationsflusses in diesem Prozess.
The known and more and more focused challenge to improve the engineering quality of industrial production systems by decreasing the planning time is the starting point of this work. The thesis focuses on delivering a contribution to solve this challenge. On the one hand the mechatronical view on production systems and the required information for such an approach are discussed. On the other hand the meta-model based data exchange for such systems is examined. Based on existing description concepts of mechatronical units the work develops a model for definition of mechatronical information objects. This definition includes not only the description of all necessary information and interfaces. It additionally defines all views on the information objects that are required for the engineering disciplines involved in the process. Furthermore generic tool concepts that are needed for the efficient use of mechatronical information objects are developed with the help of the results of this analysis. In a second step the information flow between the different engineering phases of state of the art engineering processes is examined to determine gaps within the data exchange of behavior models during the engineering. Based on the results of the first part of this thesis, the scientific core of the second part is a meta-model for defining an exchange format for behavior description of automation systems and the prototypically implementation of it. The result of the implementation is validated with the help of selected practice-relevant use cases and discussed concerning the possibilities to close the gaps in existing tool chains. The approach has been contrasted with other approaches originated from the scientific community to improve engineering quality. In total the present work provides a contribution to a more efficient design of engineering processes for production systems and their automation systems and to an improvement of the technical information flow within this process.