VDI/VDE-Fachbereich Autonome Systeme & Mechatronik

Nicht erst im Zuge der Digitalen Transformation unterliegt insbesondere die Produktentstehung einem massiven Wandel. Die Veränderungen erhielten mit dem Einzug der Informations- und Kommunikationstechnologien in den Entwicklungsprozess, in die Produkte selbst und ihre Produktion vollkommen neue Aspekte, die in dem bisher häufig verwendeten, aus der Softwareentwicklung stammenden V-Modell, nicht genügend Berücksichtigung fanden. Diesen muss Rechnung getragen werden, insbesondere bei einer integralen Betrachtungsweise der Produktentstehung, zu der die strategische Produktplanung, das Innovationsmanagement, die Entwicklung und die Produktionsvorbereitung gehören.

 Im Fachausschuss werden die Veränderungen hin zu einer intelligenten, vernetzten Vorgehensweise in der Produktentstehung aufgenommen, um unter anderem in die Überarbeitung der VDI 2206 "Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme" einzufließen. Anhand konkreter Beispiele aus Unternehmen werden die Produktentstehungsprozesse validiert. Ziel ist, eine Richtlinie zu entwickeln, die Unternehmen Unterstützung bietet, Produkte zu entwickeln, die mechanische, elektronische und informatorische Bausteine vereinen und Cyber Physische Systeme darstellen oder Teile davon sind. Die Produktentstehung in interdisziplinären Teams, die geprägt sind durch zunehmende Kooperation von Herstellern und Zulieferern sowie die Vorgehensweise auf Basis digitaler Modelle, sind wichtige Teile dieser Betrachtungen ebenso wie die Integration des Lebenszyklus der Produkte mit den Aspekten Nachhaltigkeit und Recycling.

Der fachliche Schwerpunkte des Fachausschusses liegt in der Ausführung von Stellgeräten und ihrer Anwendung und dem Einsatz von Stellgeräten in der Praxis. Im Fachausschuss werden Richtlinien zum austauschbaren Anbau von Stellungsreglern, Richtlinien zu Strömungstechnischen Kennwerten von Hub- und Schwenkarmaturen sowie Richtlinien zu den strömungstechnscihen Kennwerten von Hub- und Schwenkarmaturen sowie Richtlinien zur Auslegung von Antrieben für Regel- und Absperrarmaturen. 

Darüber hinaus liegt der Fokus auf der nationalen und internationalen Normung von Stellgeräten und ihrem Zubehör. Es werden Erklärungen für den Anwender über die Hintergründe und die Zusammenhänge erarbeitet, die die internationale Normung (EN, IEC) nicht bieten können.

Das Ziel der Arbeiten des Fachausschusses ist, über die Erarbeitung von Standards hinaus, der Erfahrungsaustausch der Mitglieder. Dabei versteht sich der Ausschuss als Verbindungsstelle zwischen Anwendern und Herstellern und bietet ein neutrales Fachgremium zum Erarbeiten von Veröffentlichungen und Richtlinien und zur Kommunikation mit anderen Fachgremien. 

Zudem wird die europäische Druckgeräterichtlinie, speziell für Stellgeräte, umgesetzt. Außerdem werden aktuelle Normungaktivitäten verfolgt und auf diese Einfluss genommen. Zum Teil werden diese Normungsaktivitäten durch Richtlinien ergänzt.

Die zunehmende Komplexität und Heterogenität zukünftiger Innovationen erfordern Methoden, Werkzeuge und Vorgehensweise zur Entwicklung mechatronischer Systeme. Kern des Fachausschusses sind daher die Methoden- und Werkzeugkompetenz zur modellbasierten Entwicklung mechatronischer Systeme. Diese finden internationale Anerkennung. 

Der Fachausschuss dient in erster Linie dem Austausch von Personen, die aufkommende neue Technologien in die Mechatronik einbinden können. Es besteht daher ein reger Austausch mit anderen anwendungsorientierten Fachausschüssen wie AUTOREG, AUTOMED oder dem "Systemhaus" der FVDI-Fchgesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung, von denen regelmäßig Vortragende in den Fachausschuss eingeladen werden. 
Zielbranchen sind sowohl national als auch international groß, hinzukommt der demografische Wandel, der von mechatronischen Systemen begleitet wird (z.B. Automobil, Luftfahrt, Produktionstechnik, Robotik, Medizintechnik).

Wesentliches Produkt des Fachausschusses sind die halbjährlichen Sitzungen mit Wissens- sowie Erfahrungsaustausch und Anregungen aus der Wirtschaft in Richtung Wissenschaft. Die aktuelllen Trends, die hier betrachtet werden, reichen von der Vernetzung mechatronischer Systeme und Nutzung von externen Daten und Diensten und der Entwicklung mechatronischer Systeme in der Virtual und Augmented Reality über den Einsatz von maschinellem Lernen, um z.B. Erfahrungen für mechatronische Systeme nutzbar zu machenIntensive Mensch-Maschine-Kollaboration, Aufhebung der Trennung von Arbeiträumen bis hin zur Mensch-Maschine-Kollaboration, Aufhebung der Trennung von Arbeiträumen. 

Die neuen Systeme in der Industrie sollen kompakt und energieeffizient, agil, flexibel, adaptiv und multifunktional sein! Eine Utopie? Keineswegs! Steuerbare Materialien oder Smart Materials sind in der Industrie angekommen. In Zusammenarbeit mit dem deutschen Formgedächtnislegierungsnetzwerk (www.FGL-netzwerk.de) veranstaltet der GMA-Fachausschuss 4.16 „Funktionsmaterialien für Mechatronische Systeme“ alle zwei Jahre das VDI Expertenforum Smart Materials. 

Smarte Materialien haben in den letzten Jahren rasant an Bedeutung gewonnen und stehen vielfach bereits in oder unmittelbar vor der industriellen Anwendung. Sie bieten die Besonderheit des „Self-Sensing“, das heißt, sie besitzen neben aktorischen gleichzeitig auch sensorische Eigenschaften. Sie kommen daher ohne externe Sensorik aus und bieten darüber hinaus die Möglichkeit zur Zustandsüberwachung („Self-Monitoring“). So lassen sich extrem kompakte und intelligente Lösungen aufbauen, die sich speziell für mechatronische Systeme eignen. Weiterhin bieten sie oft Vorteile in Bezug auf Energieeffizienz, Bauraum und Kosten und stellen somit eine innovative Alternative zu konventionellen Antrieben wie Elektromotoren, Hydraulik oder Pneumatik dar. 

Im Fachausschuss tauschen sich Experten und junge Wissenschaftler über die Smarten Materialien u.a. im Automobil- und Luftfahrtbereich, in der Medizintechnik oder in der industriellen Automatisierungstechnik, wo sie speziell für zukünftige Industrie 4.0-Anwendungen von großem Interesse sind, aus. 

Die fachlichen Schwerpunkte des Fachausschusses reichen vom dynamischen Verhalten von Synchronmaschinen, Erregereinrichtungen und Spannungsreglern bis zur Simulation von Synchronmaschinen.

Ziele der Arbeiten des Fachausschusses sind Gesprächsforum zwischen EVU, Industrie und Hochschulen sowie der Erfahrungsaustausch der Mitglieder. Ein wichtiger Schwerpunkt ist die Erarbeitung von Richtlinien auf dem Gebiet der Regelung von Synchronmaschinen.

Die Zielstellung des Ausschusses folgt aus den für zukünftige Kraftfahrzeuge und Motoren in zunehmendem Maße notwendigen Methoden der Mess-, Regelungstechnik und Mechatronik.  

Die behandelten Themen und Vorträge liegen auf dem Gebiet der Dynamik und Regelung von Fahrzeugen und Motoren. Hier stehen insbesondere die Methoden und Tools der Modellbildung und Simulation und ihr Einsatz zum Entwurf von Steuerungen und Regelungen und Diagnosesystemen im Vordergrund. 

Auf der Seite der Fahrzeuge liegen die Themenschwerpunkte z. B. bei aktiven Fahrwerken, Fahrdynamik-Regelungen, Drive-by-wire-Systemen, Bordnetz-Management und der elektronischen Vernetzung der verschiedenen Steuergeräte.

Bei den Verbrennungsmotoren werden z. B. Vermessungsstrategien für Motorenprüfstände, die Steuerung und Regelung von Hochdruck-Einspritzsystemen, Verbrennungs-, Turbolader-, Abgasrückführ- und Abgasnachbehandlungs-Regelungen sowie Diagnosemethoden behandelt.

Es werden ferner Regelungen von Brennstoffzellen-, Elektro- und Hybridantrieben betrachtet. Besondere Berücksichtigung finden die Betrachtung von Kraftfahrzeugen als mechatronisches Gesamtsystem, der systematische Einsatz moderner Entwurfs-Methoden und Software-Tools und Fahrzeugsystem-Architekturen.Der Ausschuss trifft sich etwa halbjährlich mit jeweils drei Vorträgen. Die Sitzungen finden in Frankfurt am Main statt.