Aufbauend auf den Möglichkeiten, die im Zuge der Digitalisierung entstehen, wird in diesem Kapitel die Entwicklersicht eingenommen, um die Weiterentwicklung mechatronischer Systeme unter Einbeziehung des Produktentwicklungsprozesses zu erarbeiten.
Zunächst werden im Abschnitt 3.2.1 Cyber-physische Systeme (CPS) vorgestellt und die wesentlichen Begriffe sowie eine Referenzarchitektur erläutert. In diesem Zusammenhang erfolgt eine Darstellung der Leistungsstufen der CPS zur Einordnung des Betrachtungsgegenstandes. Im Abschnitt 3.2.3 soll der Einfluss von Software auf CPS untersucht werden, um die Möglichkeit der Rekonfiguration näher zu analysieren. Die Fokussierung des Kundennutzens führt zu stärker ausgeprägten Dienstleistungen in CPS und ist Bestandteil des Abschnitts 3.2.4. Im Rahmen der Darstellung solcher Systeme wird ein Entwicklungsansatz hinzugezogen, um besondere Merkmale derselben aufzuzeigen.
Konventionelle mechatronische Systeme haben im Laufe der Jahre mehrere Evolutionsstufen durchlaufen, deren Grenzen fließend waren.247 Durch die Entwicklung von Informations- und Kommunikationstechnik entstehen aus mechatronischen Systemen intelligente mechatronische Systeme248, Cyber-physische Systeme und smarte Produkte. Obwohl eine Vielzahl unscharfer Termini – wie zum Beispiel intelligente Objekte, intelligente Systeme oder kognitive Systeme – existieren, wird in dieser Masterarbeit der Begriff „Cyber-physisches System“ als Synonym verwendet.249 Abbildung 5 stellt die Evolution von mechatronischen Systemen zu smarten Produkten dar. Die Grundlage bilden mechatronische Komponenten, auf denen die nachfolgenden Systeme basieren.250
Intelligente mechatronische Produkte (IMP) bilden die erste Evolutionsstufe und sind durch eine inhärente Teilintelligenz, Robustheit252 und Adaptivität gekennzeichnet. Zudem kooperieren und kommunizieren intelligente mechatronische Systeme untereinander. 253 Ein Beispiel dafür ist das Stabilitätsprogramm (ESP) im Fahrzeug.254 Diese Systeme werden in dieser Masterarbeit nicht behandelt, da sie nicht alle Möglichkeiten der Digitalisierung aufweisen.
Cyber-physische Systeme (CPS) befinden sich auf der zweiten Stufe der Evolution von mechatronischen Produkten. Die Verschmelzung der virtuellen mit der physikalischen Welt auf Grundlage von vernetzten IMP ist Kennzeichen der CPS.255 Der Abstandskontrollassistent, der in einigen Fahrzeugen schon verbaut wird, ist solch ein CPS.256
Sind CPS mit intelligenten, internetbasierten Diensten verknüpft, wird von intelligent en Produkten gesprochen. Ebenso werden unter dem Begriff Produkt-Service-Systeme257 (PSS) intelligente Produkte mit materiellen als auch immateriellen Komponenten (smart Services siehe 3.2.4) zusammengefasst. Als Beispiel ist hier ein intelligentes Fahrzeug, das über Car-Sharing genutzt werden kann, zu nennen.258
Die Digitalisierung verändert mechatronische Produkte durch eine hohe Anzahl an Technologien, die in Kombination miteinander zu neuartigen Fähigkeiten der CPS führen. Einige dieser Technologien sind nicht verfügbar oder sind noch unzureichend erforscht. Daher ist eine Betrachtung in dieser Masterarbeit nur eingeschränkt möglich. Nachfolgend wird auf die besonderen Eigenschaften Cyber-physischer Systeme, die die Basis für Produkt-Service-Systeme bilden, eingegangen.
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