Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Anwendungen, Herausforderungen, Ergebnisse

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1 Whitepaper Anwendungen, Herausforderungen, Ergebnisse von: 1

2 Grundlagen Umfeld des Virtuellen Nutzfahrzeugs variierende Gesetze, Regeln, Umweltauflagen lange Planungsfristen, wechselnde Anforderungen und Wünsche Bedienung Weltmärkte, Sprach- und Kulturbarrieren sehr hohe Komplexität: Entwicklung, Produktion Bedienung, Service z. T. enorme Baugrößen kleinere Stückzahlen (als etwa PKW) schwankende Stückzahlen sehr viele Varianten stark wechselnde Varianten und Produkttypen variierende Montageumfänge und -vorgänge Bild: LumoGraphics 2

3 Grundlagen Anwendungsgebiete Virtuelle Entwicklung - Styling, Design, Interieur - Berechnungsvisualisierung - Ergonomie - Erprobung Assistenzsysteme und Mensch-Maschine-Schnittstelle - DMU und Servicablility Virtuelle Fertigung - Fabrikplanung - Montageplanung - Fertigungsprozesse Training - Fahren und Bedienung - Service Marketing & Vertrieb - Variantenmanagement - Vertriebskonfiguratoren Tele-Anwendungen Unterhaltung 3

4 Styling, Design, Interieur: Design Reviews fotorealistische Abbildungen Entwicklung alternativer Produktkonzepte Betonung früher Entwicklungsphasen frühes Ergebnisfeedback schnelle Entwicklungszyklen als aktives Prozesselement Spezifikation des Produkts entscheiden realistische 1:1-Präsentation: echte Abmessungen Vergleichsmöglichkeit Realfahrzeug virtueller Prototyp Bild: LumoGraphics Bild: Volvo Bild: Volvo realistische Designvisualisierung große Powerwall zur 1:1-Visualisierung Halle mit Möglichkeit zum Einfahren von NKW 4

5 Design Reviews Designreview Landmaschine John Deere in einer 4-Seiten-CAVE Bild: Hochschule Mannheim 5

6 Berechnungsvisualisierung Darstellung und interaktive Analyse der Ergebnisse der Simulation von CFD (Computational Fluid Dynamics)- und von FEM (Finite Elemente Methode)-Daten über VR verbesserte räumliche Darstellungs- und Interaktionsmöglichkeit Diskussionsplattform für interdisziplinäre Zusammenarbeit direkte Anzeige der Daten auf physischen Prototypen/Produkten: Erweiterte Realität (Augmented Reality AR) Bild: Lauer & Weiss Bild: HLRS Belastungsrechnung Verschraubung Getriebe LKW mit AR-Marker Bild: HLRS LKW mit übergeblendeter Strömungsvisualisierung 6

7 Ergonomie Frühe Überprüfung der Erreich- und Sichtbarkeit von Bedienelementen Absicherung Sichtbarkeit sicherheitsrelevanter Bedien- und Display- Elemente. Virtuelle Prüfung des Komforts Betrachtung der ergonomischen Aspekte für Altersklassen, Perzentile, Somatotypen (Absicherung Produktfunktionalität für großen Bevölkerungsteil) Betrachtung des Menschen als physische Einflussgröße Bild: HS Mannheim Bild: ESI IC.IDO Bild: Fraunhofer IAO Untersuchung mit digitalem Menschmodell plus Motion Capturing Prüfung Sicht- und Erreichbarkeit mit Sitzkiste vor der Powerwall Überprüfung Bewegungsfreiheit rechter Arm am Modell 7

8 Erprobung Assistenzsysteme und Mensch-Maschine-Schnittstelle gefahrloses Ausprobieren und Optimieren von Assistenzsystemen (etwa Bremsassistent) Test neuartiger Mensch-Maschine-Schnittstellen Bedienerschnittstelle: Fahrerverhalten, Fahrverhalten, Maschinensimulation, Umweltsimulation Design Informationsschnittstelle Bild: ESI IC.IDO Bild: TU Dresden Sicht im Fahrsimulator Bedienung Betonspritzmaschine Bild: TU Dresden Informationsschnittstelle im Schaufelradbagger 8

9 Digital Mock-Up (DMU) und Servicability Konstruktionsvisualisierung geometrisches Gesamtmodell inklusive aller Teilgewerke (etwa Elektrik, Hydraulik..) Prüfung auf Servicebarkeit und Vermeidung von Spezialwerkzeugen Bauraumoptimierung und gleichzeitiger Prüfung der Montierund Servicebarkeit Flexible Bauteile (Schläuche, Kabel, etc.) berücksichtigbar Bild: Lauer & Weiss Bild: Jaguar-Landrover Bild: ESI IC.IDO Review E-Maschine, Getriebe, Getriebehalter DMU-Review in CAVE Prüfung Schlauch- Verhalten bei Demontage Tank 9

10 Digital Mock-Up (DMU) und Servicability Service Engineering: Überprüfung Zugänglichkeit visuell und manuell Überprüfung Zugänglichkeit Baugruppen, Verbindungselemente, Schmiernippel, etc. - visuell, - mit Händen und - Werkzeug alle Varianten untersuchbar alle Perspektiven und Positionen berücksichtigbar Bild: ESI IC.IDO Bild: HS Mannheim Virtual Service Review am Daimler-VRSC, Brühl Virtual Walkthrough Landmaschine Bild: HS Mannheim Check Servicability vor Powerwall 10

11 Digital Mock-Up (DMU) und Servicability Bild: ESI IC.IDO DMU-Review an Powerwall, Untersuchung Ein-/Ausbau Batterie 11

12 Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Montageplanung Überprüfung De-/Montierbarkeit Test und Evaluation von Montagehilfen (Führungslinien, abgekantete Ecken, etc.) für manuelle Montage Festlegung Montagereihenfolgen Kollisionsanzeige akustisch, graphisch oder haptisch Bild: ESI IC.IDO Bild: ESI IC.IDO Virtuelle Montage- Prüfung Tank vor der Powerwall Ein-/Ausbauuntersuchung beidhändig vor der Powerwall mit taktilem Feedback Bild: Haption Demontageuntersuchung mit Force-Feedback 12

13 Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Fabrikplanung und Fertigungsprozesse geometrische Einplanung aller Gewerke in ein Gesamtfabrikmodell Simulation und Animation Concurrent Engineering Virtual Walkthrough innerbetriebliche Logistik: weiteres VDC-Whitepaper Fertigungsverfahren: weiteres VDC-Whitepaper Bild: Fraunhofer IPA Bild: TU München Blick in 3D-Modell Rohbaumontage Logistik: AR-Einplanung neuer Fördertechnik in Bestand Bild: Visenso Fertigungsverfahren: Druckgusswerkzeug 13

14 Training Wissensmanagement Wissensarten in Virtuellen Umgebungen: Positionswissen: was ist wo? Strukturwissen: wie hängt was zusammen? Verhaltenswissen: wie verhält sich das System? Wie verhalte ich mich? Prozedurwissen: welche Abläufe bewirken was? Möglichkeiten des Lernens in Virtuellen Umgebungen: räumliches Explorieren konzeptuelles Lernen Erlernen motorischer Fähigkeiten prozedurales Lernen Bild: HS Mannheim Bild: HS Mannheim Bild: HS Mannheim Training Feuerwehr am virtuellen Einsatzfahrzeug Training Feuerwehr am virtuellen Einsatzfahrzeug Explorieren Cockpit Landmaschine, Software ESI IC.IDO 14

15 Training Simulatoren spezielle Fahrzeugkinematiken spezielles Fahrzeugverhalten große Fahrzeuge, hohe Sitzpositionen unübersichtliche Fahrzeugbereiche Analyse von Fahrerhaltungen und -sicht Bild: GlobalSim.com Blick auf Arbeitsplatz Kransimulator Bild: TU Dresden Blick auf Bagger auf Rampe Bild: RIF Training Holzvollernter 15

16 Training Simulatoren Trainingsaufgaben - Bewältigung Trainingsparcour - Erkennen Gefahrensituationen - korrekte Kommunikation mit gefährdeten Personen Abfangen pendelnder Last, Anschlaggefahr Aufenthalt von Personen im Gefahrenbereich Überraschender Eintritt von Personen in Verfahrweg Bild: RIF Bild: Fraunhofer IAO Interaktives 3D-Modell Holzvollernter Kran: Unterschreitung Mindestabstand führt zu visueller Warnung Bild: Fraunhofer IAO Kran: Person im Gefahrenbereich 16

17 Training Simulatoren Blick in Fahrsimulator an der TU Dresden Blick auf Fahrsimulator Bild: TU Dresden Bild: TU Dresden 17

18 Training Service Wartung, Instandhaltung Reparatur, Instandsetzung Zugänglichkeiten Werkzeugeinsatz Abläufe, Prozesswissen, Beschädigungsgefahren alle Varianten, alle Perspektiven Lernkonzepte: Vorführen Begleiten Prüfen online-assistenten (z. B. mit AR) Bild: ESI IC.IDO Bild: BMW/Arvika Bild: BMW/Arvika Ausbau Motor aus Gabelstapler AR-Blick auf Demontage- Szenario: Baugruppen und Werkzeug AR-Blick auf Demontage- Szenario: Baugruppen und Werkzeug 18

19 Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Variantenmanagement lange Planungszeiten schnelle Technologieentwicklung verschiedene Lebenszyklen von Produktteilen inkrementelle und iterative Entwicklung spontane Anforderungsänderungen riesige Kombinationsmöglichkeiten Kombinationsverbote systematisches Variantenmanagement sehr wichtig: unsystematisches Variantenmanagement funktioniert oft anfänglich, lässt sich aber nicht skalieren Bild: LumoGraphics Bild: LumoGraphics Bild: Volvo Darstellung Varianten NKW Darstellung Varianten NKW Variantenvergleich vor Powerwall 19

20 Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Vertriebskonfiguratoren frühe, unter Umständen anonyme Einbeziehung des Kunden Aufnahme Kundenwunsch Steigerung Kundenbindung in frühen Phasen ausschließlich mögliche Produkte werden auch angeboten frühe Aussage zur Lieferbarkeit und Lieferzeitpunkt frühe Aussage zu Preis, Angebotsunterstützung Bild: LumoGraphics Bild: LumoGraphics Bild: LumoGraphics Konfigurator: Außenansicht Konfigurator: Innenansicht Konfigurator-Menü 20

21 Tele-Anwendungen Verfolgung der Fahrzeuge in Leitzentrale Logistik, Baustellenleitstand Abgleich Arbeitsfortschritt Fernsteuerung: Einsatz dort, wo Kameras aufgrund von Umweltbedingungen oder Signallaufzeiten nicht möglich sind Projektionswand oder bei 2D-3D-Aufgabe (Grundriss + Perspektive): Planungstisch Bild: Financial Times Bild: Financial Times Projektion in Leitzentrale bei Rio Tinto Warnschild automatisierte Mine in Westaustralien Bild: Financial Times Fahrerlose LKWs in Mine in Westaustralien 21

22 Tele-Anwendungen Perspektiven des Planungstisches für Baustellenleitstand: 2D-Draufsicht (für Tisch, links) und 3D-Perspektive aus Bagger (rechts oben) und aus drittem Fahrzeug heraus (rechts unten) Bild: VDC 22

23 Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Entertainment erste Tests zum Einsatz von Erweiterter Realität (Augmented Reality AR) in der Windschutzscheibe für Infotainment (auch Kontext-sensitiv) Verwendung Scheibe als Touch Screen Spiele wecken erstes Interesse an Nutzfahrzeugen Bild: Daimler Bild: Aeon Project Einblenden von Informationen in Windschutzscheibe Interaktion / Eingabe über Windschutzscheibe Bilder: John Deere/Caterpillar Spiele laden zur Beschäftigung mit virtuellen Nutzfahrzeugen ein 23

24 Zusammenfassung viele Anwendungsmöglichkeiten entlang der gesamten Entwicklungsprozesskette viele Nutzenpotenziale Prozessintegration essentiell Mehrfachverwendung 3D-Daten essentiell häufig Ausweitung des Einsatzes von VR/VE auf mehr Anwendungsgebiete möglich Bild: HLRS 24

25 VDC-Mitglieder und -Partner im Thema 25

26 Das Thema interessiert Sie und Sie suchen nach Umsetzungspartnern? Sprechen Sie mit uns. VDC. Netzwerk für Virtual Engineering. Virtual Dimension Center (VDC) Auberlenstr Fellbach Tel.: 0711 / info@vdc-fellbach.de 26