Der Entwicklungsprozess automatisierter Mikromobile : ein mechatronischer Ansatz

Abstract

Mikromobilität ist eine Alternative zur Entlastung der Innenstädte vom Überfluss der verbrennungsmotorisch angetriebenen Personenkraftwagen. Durch die Verwendung von elektrischen Antrieben sowie Brems- und Lenksystemen können auf einem Mikromobil Funktionalitäten implementiert werden, die eine Automatisierung der Fahraufgaben er- möglichen. Dafür muss im ersten Schritt der rechtliche Rahmen abgesteckt werden und adäquate Komponenten zur Automatisierung identifiziert werden. Im nächsten Schritt werden die Methodik und die mathematischen Modelle zur Entwicklung automatisierter Mikromobile und den zugehörigen Automatisierungsfunktionen vorgestellt. Die Metho- dik umfasst ein adaptiertes Vorgehensmodell mit allen Prozessschritten zur Entwicklung automatisierter Mikromobile auf mechatronischer Ebene. Es werden zwei Fallbeispiele mit unterschiedlichem Automatisierungsgrad vorgestellt, anhand derer die einzelnen Pro- zessschritte anschaulich erläutert werden. Die Entwicklung beginnt mit dem Teilprozess Anforderungsanalyse, aus der ein Lastenheft mit den festgehaltenen und kategorisierten Anforderungen an das automatisierte Mikromobil hervor geht. Auf Basis der Anforderungen folgt die Entwurfsphase mit den Kernthemen Modellierung und Funktionsentwurf. Auf Grundlage von Simulationen können geeignete Hardwarekomponenten für die Automatisie- rungsfunktionalität identifiziert werden. Im nächsten Teilprozess werden die Hardware und die Funktionalitäten in das Mikromobil integriert und statische und dynamische Parameter ermittelt, um das Gesamtsystem automatisiertes Mikromobil in Betrieb zu nehmen. In der Finalisierungsphase werden die erreichten Funktionen mit den Anforderungen abgeglichen und durch Optimierungen angepasst. Das vorgestellte Vorgehensmodell zur Automati- sierung von Mikromobilen bildet eine logisch aufeinander aufbauende Reihenfolge der Prozessschritte ab, um als Orientierungshilfe einen strukturierten Entwicklungsprozess zu ermöglichen.

Micromobility is an alternative to relieving city centers from the plenty of combustion engine-powered passenger cars. By using electric drives as well as braking and steering sys- tems, functionalities can be implemented on a micromobile that enable driving tasks to be automated. In the first step, the legal framework must be defined and adequate components for automation must be identified. In the next step, the methodology and mathematical models for the development of automated micromobiles and the associated automation functions will be presented. The methodology includes an adapted process model with all process steps for the development of automated micromobiles on a mechatronic level. Two case studies with different degrees of automation are presented, which are used to nearly explain the individual process steps. Development begins with the requirements analysis sub-process, which produces a specifications document with the recorded and categorized requirements for the automated micromobile. Based on the requirements, the design phase follows with the core topics of modeling and functional design. Based on simulations, suitable hardware components for the automation functionality can be identified. In the next subprocess, the hardware and functionalities are integrated into the micromobile and static and dynamic parameters are determined in order to put the entire automated micromobile system into operation. In the finalization phase, the achieved functions are compared with the requirements and adjusted through optimizations. The presented process model for the automation of micromobiles represents a logical sequence of process steps in order to enable a structured development process as a guide.