Mechanik-Architektur modellieren

Wie erstellt man eine Architektur für eine Mechanik-Spezifikation? Diese Frage möchte ich in diesem Blog-Artikel beantworten. Ein System besteht aus verschiedenen Komponenten, die untereinander elektrisch, mechanisch, optisch oder pneumatisch verbunden sind. Doch wie kann man das in einer Spezifikation darstellen?

Bei meiner Arbeit als Systemarchitekt, spielt die Mechanik eine wichtige Rolle. Die Mechanik Architektur ist elementar wichtig für ein gutes Produkt. Daher lohnt es sich über die Mechanik Gedanken zu machen.
Die Mechanik modelliere ich in SysML mit Enterprise Architect. Anhand eines einfachen Beispiels (Nichtinvasives Blutdruck Messgerät –  NIBP) möchte ich vorstellen, wie ich vorgehe.

Mechanik Architektur

Zunächst definiere ich die notwendigen Komponenten und strukturiere diese. Im Beispiel ist ein einfaches Blutdruckmessgerät (NIBP) dargestellt, welches aus zwei Schalen mit interner Elektronik und Pneumatik besteht. Die Manschette wird von außen, an einer Buchse angeschlossen. Das Gerät verfügt über eine Bedienfolie mit Tasten zur Steuerung und ein Display zur Anzeige der Messwerte. Das Gerät hat einen internen Akku und kann von außen über ein Netzteil mit Strom versorgt werden. Über eine Druckausgleichsöffnung kann ein Druckausgleich zwischen dem Geräteinneren und der Umwelt hergestellt werden. Eine Gerätehalterung dient dazu, dass das Gerät befestigt werden kann.

Für die Modellierung nutze ich ein Component Diagramm. Darin werden die Komponenten durch die “Component”-Elemente modelliert. In diesen Elementen kann ich Informationen über die Komponenten ablegen, die dann in der Architekturspezifikation ausgeleitet werden. Um Schnittstellen zu modellieren, verwende ich “Interfaces”. Mit “Packaging Components” kann man Komponenten strukturiert zusammenfassen. Das ist in dem Beispiel für die Unterschale und Oberschale dargestellt. Schließlich werden die Komponenten miteinander durch einen Strich “Associate” verbunden. Dieser Verbindung weise ich einen Stereotyp zu. In dem Beispiel unterscheide ich mechanische, elektrische, optische und pneumatische Schnittstellen.

Was bringt diese Darstellung?

Durch diese Darstellung wird die Architektur der Mechanik, quasi das Blockschaltbild, veranschaulicht. Man erhält einen Überblick über die verwendeten Komponenten und den Schnittstellen zwischen diesen Komponenten. Diese Schnittstellen können auch sehr gute Dienste leisten, wenn man eine Mechanik-FMEA durchführen möchte.

Weitere Hinweise

Die hier vorgestellte Architektur ist nur eine Sicht auf die Mechanik. In eine Mechanik Spezifikation gehören auch weitere Darstellungen. So ist es z.B. wichtig, die Anordnung der Komponenten in 3D zu spezifizieren. Zudem sind die Designvorgaben an das Produkt darzustellen. Damit kann man sich leicht ein Bild darüber machen, wie das Produkt aussehen soll.

Falls Sie Fragen haben oder sich mit mir austauschen möchten, stehe ich gerne mit Rat und Tat zur Verfügung.

Ich freue mich über Feedback und wenn Sie mit mir in Kontakt treten. Sie können gerne auch einen Kommentar zu dem Artikel abgeben. Falls Sie jemanden kennen, für den der Blog ebenfalls interessant sein könnte, freue ich mich auch sehr über eine Weiterempfehlung.

Viele Grüße
Goran Madzar

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Links

Blog: Sprechen Sie SysML?

Blog: System Architektur – aber wie?

Goran Madzar

Seit Mai 2007 bin ich zusammen mit meinem Kollegen Martin Bosch selbständig. Wir haben ein Ingenieurbüro im Innovations- und Gründerzentrum in Erlangen aufgebaut. Hier entwickeln wir für Kunden in der Medizintechnik mit unseren Mitarbeitern Lösungen für die Produkte von Morgen.

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