Bei den Automobilherstellern ist der Einsatz virtueller Techniken in der Produktentwicklung schon seit Jahren gang und gäbe. Weil diese Technologien sich weiterentwickeln, ergeben sich für die Anwender immer neue Einsatzfelder. Die Möglichkeiten gehen mittlerweile über die Fahrsimulation weit hinaus.
Die Automobilbranche war neben dem Flugzeugbau eine der ersten Branchen, in der Techniken der virtuellen Produktentwicklung eingesetzt wurden. Virtuelle Prototypen, Fahrsimulatoren und Co. werden im Automobilbau künftig noch wichtiger werden. Das liegt einerseits an dem anhaltenden Trend zur Ausdifferenzierung, steigenden Variantenzahlen und nicht zuletzt wachsender Komplexität der technischen Systeme. Andererseits bringen technikseitige Entwicklungen weitere Einsatzgebiete Virtueller Techniken hervor: Leistungsfähige Hardware lässt sich auch von Endanwendern einfach bedienen, sodass verschiedene Hersteller schon jetzt auf Virtuelle Realität als Marketinginstrument setzen. Dank immer schnellerer Datenverbindungen werden virtuelle Zusammenarbeit und verteilte Kooperation in globalen Teams einfacher. Auch Training, Dokumentation und Assistenz in der Produktion erfolgen zunehmend virtuell.
Virtuelle Prototypen ermöglichen die frühzeitige Fehlererkennung und senken damit die Kosten potenzieller Fehler und derer Folgen. Fahrzeuge oder einzelne Komponenten werden dazu als digitale Substitute entworfen, die vor oder zeitgleich zu realen Prototypen zum Einsatz kommen und diese zumindest teilweise ersetzen. Dadurch lassen sich die Kosten für das klassische Prototyping senken. Virtuelle Prototypen werden vornehmlich im Styling verschiedener Merkmale von Fahrzeugen genutzt. Bei Premiumherstellern ist beispielsweise die Haptik von Oberflächen, Griffen und Schaltern ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Die Bedienung dieser Elemente wird durch die Hersteller in dieser Hinsicht optimiert. Virtuelle haptische Untersuchungen führen gleichzeitig zu neuen Erkenntnissen für das ergonomische Design von Elementen, beispielsweise indem der Einfluss von Knopfgröße, -gewicht, -form und -materialität auf das jeweilige Bedienverhalten getestet wird. So lässt sich beispielsweise mit einem Heckklappensimulator das Kraft-Weg-Verhalten programmieren. Auch die Akustik unterliegt umfangreichen Designentscheidungen: Viele Hersteller analysieren und optimieren etwa Motorengeräusche oder Schließgeräusche von Türen, Schiebedächern und Klappen, um einen entsprechenden ‘Markensound’ durch Acoustic Engineering zu erreichen. In Großprojektionsanlagen mit 3D-Soundprojektion oder in Hörlaboren werden hierzu realistische Bedingungen geschaffen. Auch die Kontrolle der Einhaltung von Geräuschniveaus ist eine sinnvolle Anwendung.
Für die moderne Fertigung ist der Ausbau zur Industrie 4.0 von hoher Relevanz. Vernetzte Prozesse und verfügbare Daten erhöhen Resilienz und Flexibilität. Die Fähigkeit, Prozesse schnell anzupassen und effektiv auf unerwartete Gegebenheiten reagieren zu können, gilt als wesentlicher Wettbewerbsfaktor in der Fertigung – und das nicht nur in Krisenzeiten.‣ weiterlesen
Um die Funktionstauglichkeit der Fahrzeuge zu optimieren, setzen Hersteller sogenannte Virtual Mock-Ups (VMUs) ein, virtuelle Gesamtmodelle des Fahrzeugs. In einem VMU werden je nach Bedarf verschiedene Planungsgewerke vereint, wie etwa Karosserie, Antriebsstrang oder Elektronik. Diese Modelle bieten sich zur Darstellung in der Virtuellen Realität beispielsweise für Design Reviews auf Power Walls an. Die Bandbreite der möglichen interaktiven Untersuchungen mithilfe von VMUs ist vielfältig: Doppelbelegungen von Bauraum können hier beispielsweise ausgeschlossen werden, Mindestabstände und die Positionierung flexibler Bauteile wie Kabel oder Schläuche können über eine isolierte Darstellung im VMU optimiert werden. VMUs liefern die Grundlagen für Untersuchungen zu Fertigbarkeit oder Baubarkeit (zum Beispiel Montage, Ein-Ausbau-Untersuchungen). Die Wartbarkeit und Reparierbarkeit von Modellen wird in VMUs unter Verwendung digitaler 3D-Menschmodelle analysiert, die auf empirischen Anthropometriedaten beruhen und realitätsnah menschliche Bewegungen simulieren. Eine wichtige Rolle spielen im Automobilbau struktur- und strömungsmechanische Untersuchungen. Ergebnisse der Computersimulationen aus dem Post-Processing der Finite-Elements-Methode (FEM) und der Computational Fluid Dynamics (CFD) werden in der Virtuellen Realität visualisiert und interpretiert. Ergänzend kommt Augmented Reality (AR) bei Vergleichen von Modell und Versuch zum Einsatz. Die vermutlich bekannteste Anwendung Virtueller Techniken im Automobilbau ist die Fahrsimulation. Hier gibt es zahlreiche Möglichkeiten für Automobilhersteller, die Funktionstauglichkeit künftiger Fahrzeuge auf der Basis der virtuellen Prototypen zu testen, beispielsweise im Hinblick auf deren Fahrverhalten oder weitere technische Aspekte wie Lichtsimulation, Fahrzeugakustik und die Fahrwerksauslegung. Neuere Anwendungen der Fahrsimulation betrachten die Car-to-Car- und Car-to-X-Kommunikation sowie Mensch-Maschine-Schnittstellen, Assistenz- und Infotainment-Systeme oder Head-Up-Displays. Bei ergonomischen Untersuchungen wird in Fahrsimulatoren die Erreichbarkeit und Sichtbarkeit von Bedienelementen überprüft.
Neben den Untersuchungen, die Hersteller im Produktentwicklungsprozess durchführen, lassen sich bereits heute erste TÜV-Abnahmen und Zertifizierungen neuer Modelle im Virtuellen Raum vornehmen. So kann die Prüfung von Radien und Kanten im Außenbereich des Fahrzeugs (nach ECE-R26 der Wirtschaftskommission der Vereinigten Nationen für Europa) virtuell erfolgen. Weiter sind Überprüfungen der Radabdeckungen (Richtlinie EG 78/549) und des Abstands zwischen Kennzeichenschild und Fahrbahn sowie der Neigung (Richtlinie 70/222 EWG) möglich. Ein großer deutscher Automobilhersteller setzt beispielsweise seit 2009 auf diese Methode und sieht auch künftig noch große Potentiale. Verbunden sind Fragen der Dokumentation in der Automobilentwicklung, wo sich 3D-Modelle als zentrale Plattformen anbieten. Über mobile Endgeräte – etwa Kameras oder Sensoren – kann neues Wissen digitalisiert und im Modell ergänzt werden. Wird diese Datenbasis etwa als Werkstattinformationssystem verfügbar gemacht, so bietet sich über Werkzeuge, die auf AR-Technologien basieren, das Einblenden von Anmerkungen und zusätzlichen Informationen an.
Diese Tools finden in Service, Wartung und Reparatur Service schon heute häufig Anwendung. Wertvolle Vorteile lassen sich auch in der Fertigung und Fertigungsplanung realisieren. So beispielsweise in der Fabrikplanung, die angelehnt an die VDI-Richtlinie 5200 als Prozess mit acht Phasen verstanden wird: Zielfestlegung, Grundlagenermittlung, Konzept und Detailplanung, Realisierungsvorbereitung und überwachung, Hochlaufbetreuung und Projektabschluss. Das Laserscanning etwa ist bei der Grundlagenermittlung in Brown-Field-Projekten besonders nützlich. Dabei werden dreidimensionale Punktewolken etwa der vorhandenen Fabrikanlagen erhoben, die zu 3D-Modellen und VMUs weiterverarbeitet werden können. In der Phase der Konzeptplanung sorgen virtuelle Begehungen für eine bessere Bewertbarkeit verschiedener Planungsvarianten. Auch in der Detailplanung sind virtuelle Techniken hilfreich, wenn sie zur Absicherung von Fördertechnik, Montage, Automatisierungstechnik und Fertigungsverfahren durch Visualisierung und Simulation genutzt werden. Die Validierung der Arbeitsschutzplanung und die Vorbereitung des Hochlaufs durch virtuelle Inbetriebnahme sind weitere Anwendungsmöglichkeiten.
Wer den Planungsprozess digitalisieren will, sucht oft direkt nach einer Softwarelösung. Doch so werden weder die Unternehmensziele noch die bestehenden Gegebenheiten ausreichend berücksichtigt. Statt der Software sollte daher der Planungsprozess selbst ins Zentrum der Überlegungen gerückt werden.‣ weiterlesen
Der Autor Dr.-Ing. Christoph Runde ist Geschäftsführer des Virtual Dimension Center (VDC).
Virtuelles Training ist im Bereich der Produktion insbesondere für Werker und Servicepersonal hilfreich. Diese können in spezifischen Arbeitssequenzen geschult werden, die über Virtual-Reality-Systeme dargestellt werden. Der Trainingseffekt lässt sich mit immersiven Systemen gegenüber anderen digitalen Trainingsmethoden verbessern. Als Assistenzsysteme in der Produktion werden Smart Glasses, Smart Watches und Tablet-PCs immer beliebter. Sie unterstützen durch die ortsrichtige Anzeige von Arbeitsfolgen und Werkzeugen. Bei Montagen und Inspektionen finden Laser-Aufprojektionen Anwendung. Nicht zuletzt lassen sich in vielen Teilaufgaben der klassischen Marketing-Prozesskette sinnvolle Einsatzmöglichkeiten von VR, 3D-Modellierung und 3D-Visualisierung entdecken: Eyetracking-Untersuchungen in virtuellen Umgebungen, virtuelle Benchmarks mit Wettbewerbsprodukten, die Werbung am Point of Sale, Virtuelle Stores, 3D-Visualisierungen, Web-Konfiguratoren und weitere. Häufig liegt ein großes Potential von 3D-Visualisierung oder Virtueller Realität darin, dass 3D-Daten aus digitalen Prozessketten der Produktentwicklung als Datenlieferanten für das Marketing verwendet werden können.
Kontron hat seine KI-Plattform auch als Kbox-PC auf Basis eines Intel-Atom-x7-E3950-Prozessors ins Programm genommen. Die KBox ist sofort einsatzbereit, um in bestehenden X86-Landschaften Anwendungsszenarien rund um Machine Learning zu unterstützen. Dazu gehören Bild- und Videodatenverarbeitung für visuelle Inspektion, Qualitätssicherung, Predictive Maintenance, Sortierung oder Objekterkennung, als stand-alone Gerät oder Gateway.‣ weiterlesen
Die Digitalisierung von Unternehmensprozessen birgt viel Potenzial, nur muss dieses auch umgesetzt werden. Ein Beispiel dafür ist der Purchase-to-Pay-Prozess, also der Prozess vom Einkauf bis zur Bezahlung. Dieser lässt sich durch den Einsatz einer Enterprise-Information-Management-Lösung beschleunigen.‣ weiterlesen
Worst Case bei einer Sonderanfertigung ist es, wenn der Erlös am Ende die Produktionskosten nicht deckt. Die Rentabilitätsberechnung muss daher gerade im Maschinen- und Anlagenbau viele verschiedene Faktoren berücksichtigen. Integrierte Prozesse und Systeme sorgen dafür, dass die Angebote trotzdem schnell an die Interessenten verschickt werden.‣ weiterlesen
Insbesondere Automotive-Zulieferer und Logistikdienstleister nutzen seit Jahren das JIS-System von Nemetris, um Anforderungen der OEMs umzusetzen. Jetzt bietet das Unternehmen aus dem schwäbischen Bisingen seine Technologie auch als Software-as-a-Service-Modell an.‣ weiterlesen
Künstliche Intelligenz gilt als Schlüsseltechnologie. Doch durch den alleinigen Einsatz lösen sich nicht alle Probleme automatisch in Luft auf. Denn der Algorithmus ist nur so intelligent, wie es die Daten, aus denen er lernt, zulassen. Am Ende ist nicht der Einsatz der Technologie, sondern der Prozess entscheidend.‣ weiterlesen
Transition Technologies PSC eröffnet als Spezialist im Bereich der digitalen Transformation einen Firmensitz in Deutschland. Die Leitung übernimmt Stefan Zeiler.‣ weiterlesen
Studierende und Auszubildende im Bereich Werkzeug- und Formenbau lernen mit einem Kartenspiel spielerisch die Grundlagen ihres Fachs.‣ weiterlesen
Aus verschiedenen Gründen werden Fertigungen komplexer. Das strahlt auf die Planungssysteme ab, die dies flexibel auffangen sollen. Aber auf welche Funktionen kommt es dabei an - und wann stößt ein Standardsystem an Grenzen?‣ weiterlesen
Um alle Potenziale eines MES umfassend ausnutzen zu können, beleuchten unsere Autoren in der Serie von MES Wissen Kompakt die erfolgskritischen Faktoren, um Fertigungsunternehmen präventiv zu steuern. Darüber hinaus präsentiert MES Wissen Kompakt ein breites Spektrum an Firmenportraits, Produkt- neuheiten und Dienst- leistungen im MES-Umfeld.
Ein Unternehmen, das sich mit der Auswahl eines ERP- Systems befasst, muss sich gleichsam mit einem viel- schichtigen Software-Markt und unklaren Interessen- lagen an interne Abwick- lungsprozesse auseinander- setzen. Guter Rat bei der Investitionsentscheidung ist teuer. ERP/CRM Wissen Kompakt unterstützt Sie bei der gezielten Investition in die IT-Infrastruktur.
Immer mehr Anbieter von Maschinen, Automatisierungstechnik und Industriesoftware integrieren künstliche Intelligenz in ihre Produkte. Das ganze Potenzial spielen selbstlernende Systeme aber erst aus, wenn sie passgenau auf ihren Einsatz in Fertigung und Büro zugeschnitten wurden. Über beide Möglichkeiten, als Fertiger die Vorzüge von industrieller KI zu nutzen, geht es im regelmäßig aktualisierten Themenheft Künstliche Intelligenz.
Das Internet of Things verändert Produktwelten und die Vernetzung in der Fertigung gleichermaßen. Entstehende Ökosysteme laden zur einer neuen Form der Zusammenarbeit ein. Die Spezialausgabe IoT Wissen Kompakt informiert über die Technologie, Projektierung und Anbieter für die eigene Applikation, in- und außerhalb der Fabrik.
Mittelständische Unternehmen investieren selbst in schwierigen Zeiten in Microsoft-Technologien, weil sie überzeugt sind, dass ihre Mitarbeiterproduktivität steigt und sich ihre Kostenstruktur bessert. Microsoft hat mit dem Microsoft-Partner-Network ein Netzwerk aufgebaut, das ein Forum für den Aufbau von Partnerschaften, Zugang zu Ressourcen und einen Rahmen für Dialoge und Kooperationen bietet. Für unsere Leser gibt die Microsoft-Partnerübersicht in Ausgabe Juli/August der IT&Production Tipps für die Suche nach einer geeigneten Branchen- oder Speziallösung im Bereich des produzierenden Gewerbes.
Auf der Suche nach Innovation, nach neuen Lösungen und der Abgrenzung zum Mitbewerb vernetzen sich zunehmend mehr Unternehmen mit externen Experten und Partnern. SAP hat mit dem SAP-Ecosystem ein Netzwerk aufgebaut, das ein Forum für den Aufbau von Partnerschaften, Zugang zu Ressourcen und einen Rahmen für Dialoge und Kooperationen bietet. In der Maiausgabe der Fachzeitschrift IT&Production erhalten unsere Leser einen aktuellen Überblick zum SAP-Ecosystem im Bereich des produzierenden Gewerbes.
