2/2012. magazin. Visualisierung Simulation Interaktion Animation

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1 Euro 6,50 Eine Publikation der WIN-Verlag GmbH & Co. KG ISSN /2012 magazin Visualisierung Simulation Interaktion Animation Anzeige Bild: transtec AG Aktuell High Performance Computing auf der ISC 12 prozesse VR-Szenarien in der betrieblichen Logistik Forschung Redirected Walking in der virtuellen Welt

2 TAROX Workstation M7240XP Für Sie individuell konfiguriert mit Intel Core i7 Prozessor Q U A L I T Y C O M P U T I N G MONATE GARANTIE 3.0 USB 3.0 HIGHLIGHTS:» TAROX geräuscharme Profi Workstation» Microsoft Windows 7 Professional 64 bit inkl. XP Mode» Intel Core i7 3930K (6 Kerne/12 Threads)» 16 GB Quad Channel DDR3» NVIDIA Quadro 4000 mit 2048 MB GDDR5» TAROX Pro Stream XT Tastatur und Pro Lasermaus» 36 Monate Garantie Ihr Performance-Kick am Arbeitsplatz TAROX Workstation M7240XP i7 Quadro 4000 Prozessor Intel Core i7 3930K mit 3.20 GHz Gehäusetyp / Netzteil TAROX Performance Tower, 500 W 80+ Chipsatz RAM (ist / max) RAM-Steckpl.: belegt / max Festplatte Grafik Laufwerk LAN Sound Tastatur Maus Betriebssystem Anschlüsse Vorderseite Anschlüsse Rückseite Garantie Intel X79 Express 16 GB DDR3 PC1600 (max. 64 GB) 4/8 (Quad Channel) 2000 GB, SATA-III, 7200 U/min NVIDIA Quadro 4000, 2048 MB DVD+-R/RW Dual Layer, TAROX Cardreader Intel Gigabit (PXE, WOL) Realtek 8-Kanal HD Audio ALC898 TAROX Pro Stream XT TAROX Pro Lasermaus Microsoft Windows 7 Professional 64 bit inkl. XP Mode 1 x USB 3.0, 2 x USB 2.0, Audio 4 x USB 3.0, 6 x USB 2.0, 2 x esata, 1 x RJ45, 1 x S/PDIF opt., 6 x Audio, 2 x Displayport, 1 x DVI-I 36 Monate Garantie HEK EUR 2.485, * Best.-Nr.: * HEK incl. gesetzlicher MwSt. ggf. zuzüglich Versandkosten. Auslieferung erfolgt über den TAROX Fachhandel. Solange Vorrat reicht. Technische Änderungen und Irrtümer vorbehalten. TAROX Systems & Services GmbH Stellenbachstr Lünen Telefon: +49 (0) 231/ Celeron, Celeron Inside, Core Inside, Intel, Intel Logo, Intel Atom, Intel Atom Inside, Intel Core, Intel Inside, Intel Inside Logo, Intel vpro, Itanium, Itanium Inside, Pentium, Pentium Inside, vpro Inside, Xeon, und Xeon Inside sind Marken der Intel Corporation in den USA und anderen Ländern.

3 Editorial Zum 27. Mal schon trifft sich in diesem Jahr die Elite des High Performance Computing in Hamburg. Und wie jedes Jahr wird mit großer Spannung die Präsentation der Top-500-Liste der leistungsfähigsten Rechner erwartet. Deutsche Rechenzentren sind mit ihren Supercomputern auch wieder mit von der Partie und im Gauss Centre für Supercomputing arbeiteten drei renommierte Institutionen zusammen, die hier zu den vielversprechenden Kandidaten gehören dürften: das Jülich Supercomputing Centre, das Leibniz-Rechenzentrum in München und das Höchstleistungsrechenzentrum in Stuttgart. Letzteres hat kürzlich Europas schnellstes ziviles Rechnersystem eingeweiht. Dabei handelt es sich nicht nur um einen Numbercruncher in höchster Vollendung, der der Grundlagenforschung dient. Die Anwesenheit von Prof. Dr. Annette Schavan, Bundesministerin für Bildung und Forschung und des baden-württembergischen Ministerpräsidenten Winfried Kretschmann macht schon deutlich, dass dieser Rechner auch ein wichtiger Faktor im Wettbewerb der Industriestandorte sein wird. Auch mittelständische Unternehmen werden in den Genuss der Rechenleistung kommen, ohne dass sie sich selbst die teure Infrastruktur anschaffen müssen. Es gibt aber auch andere Wege, dem Mittelstand einen Weg zum High Performance Computing zu bahnen. Einer davon besteht darin, schnelle und leistungsfähige Standardkomponenten in bürotauglichen Gehäusen zu komprimieren und preisgünstig anzubieten, der andere liegt in der Anwendung des Cloud Computing, das ebenfalls teure Investitionen in die Hardware und vor allem auch die Software zu vermeiden verspricht. Die Tendenz zu erschwinglicheren, der industriellen Praxis angemessenen und vor allem auch skalierbaren Lösungen wird auf der ISC in Vorträgen, Tutorials und der Ausstellung deutlich werden. Mehr noch: Eine separate ISC-Veranstaltung wird sich im September in Mannheim ganz dem Thema Cloud Computing verschreiben. Wir halten Sie auf dem Laufenden. Andreas Müller, Leitender Redakteur magazin 2/2012 3

4 Inhalt HIGH PERFORMANCE COMPUTING: Im Februar wurde der derzeit schnellste Supercomputer Deutschlands im Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) eingeweiht. Hermit, so der Name des Rechners, wird dazu beitragen, anspruchsvolle komplexe Aufgaben in Anwendungsbereichen wie den Ingenieurswissenschaften, der Medizin, der Mobilität oder der Umwelt schneller zu lösen, als es bisher möglich war. Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c. Michael Resch, Direktor des HLRS, erklärt, wie Wissenschaft und Wirtschaft von Hermits enormer Rechenleistung profitieren werden. Bild: HLRS AKTUELL 5 Menschen und Märkte: Neues aus der VR-Welt 7 höchst berechnend: Vorschau auf die International Supercomputing Conference ISC in Hamburg 9 supercomputing unterm Schreibtisch: transtec erweitert HPC-Portfolio 10 rechner für Benutzer: Prof. Dr. Michael Resch vom Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart spricht über den neuen Supercomputer Hermit produktion & PROZESSE 12 transparenz im Güterstrom: Virtual Reality in der betrieblichen Logistik VR IN DER LOGISTIK: Anwendungen von Virtual Reality (VR) in der Logistik erweisen sich im Normalfall dann als sinnvoll, wenn es darum geht, komplexe räumliche Fragestellungen unter Einbezug des Menschen zu zeigen und zu bearbeiten. Anwendungen in der betrieblichen Logistik liegen damit nicht unmittelbar auf der Hand. Dennoch gibt es eine Reihe sinnvoller Einsatzszenarien. Bild: FML TU München 16 nur fahren ist schöner Virtuelle Prototypen in der Automobilindustrie 18 der Handschuh der Erkenntnis: Mehr Sicherheit in intralogistischen Prozessen design & ENGINEERING 19 dimensionen des Sozialen: 3D-Experience-Plattform von Dassault Systèmes FORSCHUNG & TECHNIK HARDWARE: Die Götter setzen ihren Kampf gegen die Titanen fort: Mit dem neuen Actionfilm Zorn der Titanen bringen die Bandito Brothers (Scott Waugh und Mike McCoy) am 29. März 2012 die Fortsetzung des ersten Teils Kampf der Titanen in die deutschen Kinosäle. Für die spektakulären Kampfszenen und fantastischen Bilderwelten des Blockbusters wurden die Profi-Workstation HP Z800 sowie mobile HP EliteBooks eingesetzt. Klaus Herbert, Area Category Manager Workstations, informiert im Interview über Anwendungsmöglichkeiten und Techniktrends der Filmbranche. Bild: Hewlett Packard 20 das virtuelle Gehen: Überblick zum Redirected Walking hardware 24 ganz großes Kino: Klaus Herbert, Area Category Manager Workstations von Hewlett Packard, über den Einsatz von Workstations in Zorn der Titanen praxis 26 schlank lernen, schlank fertigen: Hochschule Offenburg eröffnet VR-Labor 28 ein Doppel macht Tempo: AMD und PTC arbeiten zusammen Titelbild: transtec AG Die NEXXUS-C-Reihe, ausgelegt und optimiert für anspruchsvolle Modellierung und Simulation sowie zur Lösung der komplexen Probleme von heute. Dieses revolutionäre Produkt stellt eine neue Dimension für extrem leistungsfähiges Rechnen dar, weil es die Leistungsfähigkeit eines Datenzentren-Clusters mit der Einfachheit und Nutzerfreundlichkeit eines Arbeitsplatz-PCs verbindet. Das bahnbrechende Design der NEXXUS-C-Reihe bietet bis zu 20 Prozessoren, 120 Kerne, 16 GP-GPU sowie fast 2TByte Arbeitsspeicher und ermöglicht damit unerreichte Performance. transtec AG Waldhörnlestraße Tübingen Tel.: 07071/ Fax: 07071/ Mail: 4 magazin 2/2012

5 Neues aus der VR-Welt AKTUELL Produktkonfiguration zu Ende gedacht Bisher waren Unternehmen an der Schnittstelle zwischen der technischen Variantenkonfiguration und dem visualisierungsorientierten Vertrieb in der Regel auf aufwändig selbstentwickelte Lösungen angewiesen. Im schlechtesten Fall verzichteten sie ganz auf die Visualisierung und erschwerten so den Verkauf ihrer Produkte. Dank der Standardsoftware LumoLogic von Lumo Graphics die aktuell in der Version 2.0 vorgestellt wurde können 3D-Visualisierungsdaten direkt mit den zugrunde liegenden Produktvarianten und Konfigurationen kombiniert werden. Für den Kunden wird damit sein Produkt in 3D sicht- und greifbar, die Kaufentscheidungen werden schneller getroffen und Fehler bei der Bestellung vermieden. Unternehmen, die Lösungen von Lumo Graphics einsetzen, wie Daimler Trucks oder ThyssenKrupp Aufzüge profitieren von effizienten Vertriebsprozessen, sinkenden Akquise- und Fehlerkosten und einer attraktiven Produktpräsentation in 3D. LumoLogic 2.0 wurde mit einem besonderen Fokus auf einfache Bedienbarkeit und eine hohe Integrationsfähigkeit entwickelt. Dank der Zusammenarbeit mit Autodesk integriert sich LumoLogic zum Beispiel in Autodesk Showcase. Auch mit den marktüblichen Konfigurationslösungen wie Acbis, BigMachines, Camos oder Encoway arbeitet LumoLogic direkt zusammen und kann etwa Konfigurationsregeln oder Varianten aus diesen Systemen überneh- Die Software LumoLogic kombiniert Produktkonfiguration mit 3D-Visualisierung für schnelle und sichere Vertriebserfolge. men. Die besondere Stärke von LumoLogic liegt in der unmittelbaren 3D-Darstellung der Konfigurationsergebnisse in unterschiedlichsten Kommunikationskanälen. LumoLogic 2.0 ist ab sofort verfügbar. Eine Testversion kann auf der Website des Herstellers (www.lumographics.de) heruntergeladen werden. VDC expandiert weiter: Festo, EST und InMediasP treten dem Netzwerk bei Augmented Reality: Funktionserweiterung für Wer liefert was? Auf der letzten Vorstandssitzung hat das Virtual Dimension Center (VDC) drei neue Mitglieder aufgenommen. Damit setzt das Fellbacher Kompetenzzentrum für virtuelle Techniken seinen Expansionskurs der letzten Jahre fort. Neben der Prozessberatung InMediasP und dem Virtual-Reality-Ausrüstungsspezialisten EST (Engineering Systems Technologies) kam jetzt auch das Esslinger Automatisierungsunternehmen Festo hinzu. Die neuen Mitglieder verstärken uns in den Bereichen Anforderungsdefinition für modernes Engineering, in der methodischen Produktentwicklung und im VR-Ausrüstungsbereich. Damit passen Sie hervorragend in unser Netzwerk, so Dr. Christoph Runde, Geschäftsführer des VDC: Gleichzeitig zeigt es, dass wir mit unserem Angebot richtig liegen und die Attraktivität des VDC weiter steigern konnten.. Das Ingenieur-Beratungsbüro InMediasP mit seiner Firmenzentrale in Berlin betreibt eine Niederlassung in Stuttgart. Die Experten von InMediasP unterstützen in der Optimierung von Produktentwicklungsprozessen und bringen dazu speziell viel IT-Know-how mit. EST in Kaiserslautern ist Europas führender Anbieter von Hardware und Software für virtuelle Realität, Augmented Reality und visuelle Simulation. Mit mehr als 20 Jahren Geschäftserfahrung versorgt EST über Kunden verschiedenster Branchen mit neuester VR-Ausrüstung. Festo ist eines der führenden Automatisierungsunternehmen weltweit. Bekannt für seine Fertigungsausrüstungen beispielsweise im Bereich Pneumatik, machte Festo auch immer wieder mit interessanten Projekten im VR-Bereich von sich reden. So stellte Festo auf der Hannover Messe 2012 einen mit Druckluft angetriebenen Datenhandschuh mit Kraftrückkopplung vor. Ab sofort bietet die Wer liefert was? -App noch mehr: Die Nutzer der Lieferantensuchmaschine können auf eine kostenlose und innovative Funktionserweiterung zurückgreifen. Die Suchergebnisse der Lieferantensuchmaschine werden auf dem Kamerabild des Nutzers eingeblendet und passen sich Position und Standort des mobilen Endgeräts an. Diese Form der erweiterten Wirklichkeit ( Augmented Reality ) eröffnet Anwendern die Möglichkeit, die mobile Lieferantensuche mit realen Orten und Umgebungen zu verbinden. Dadurch kann die Suche nach Herstellern, Händlern und Dienstleistern noch stärker auf individuelle Bedürfnisse zugeschnitten werden und es wird ein interaktiver Umgang mit den Suchergebnissen ermöglicht. Die erweiterte Wer liefert was? - App steht im Apple App Store unter itunes.apple.com/de/ app/wer-liefert-was/ id ?mt=8 zum kostenlosen Download bereit. Die Suchergebnisse der Lieferantensuchmaschine werden auf dem Kamerabild des Nutzers eingeblendet und passen sich Position und Standort des mobilen Endgeräts an. magazin 2/2012 5

6 AKTUELL Neues aus der VR-Welt Visualisierung: Albert Bauer Companies setzt Lyonheart K. in Szene Die STUDIOS des Hamburger Medienproduktionshauses Albert Bauer Companies und ihre Online-Tochter Albert Bauer DIGITAL haben für ihren Kunden Robert Palm (CEO von Classic Factory) den Webauftritt des britischen Luxus- Sportwagens Lyonheart K. entwickelt (http://www.lyonheart.com/). Im Zentrum der Web-Kreation steht die emotionale Darstellung des Fahrzeugs in Form eines 34-sekündigen Teaser-Videos. Die von Albert Bauer STUDIOS für den Webauftritt des Sportwagens geschaffenen Storyboards und abgestimmten Styleframes zeigen den faszinierenden Look & Feel des Sportwagens. Die gesamte Umsetzung erfolgte in 3D/CGI, virtuell im Rechner, basierend auf den gelieferten CAD-Daten des Fahrzeugs. Fahrzeug-Updates wurden noch in der laufenden Produktion mit eingearbeitet. Das Teaser-Video wurde von Albert Bauer studios in Full HD gefertigt und anschließend für das Internet komprimiert. Besonders beachtlich: Die gesamte Produktion des Webauftritts und des Videos haben die Albert Bauer STUDIOS in nur zwei Wochen realisiert. Wer sich hinter das Steuer des starken Boliden setzen will, muss sich noch ein einige Zeit gedulden. Der erste von A bis Z von Hand gefertigte Bolide wird in achtzehn Monaten auf die Straße rollen. Doch die Website bietet potenziellen Käufern mit dem nötigen Kleingeld bereits heute Die von Albert Bauer STUDI- OS für den Webauftritt des Sportwagens entwickelten Storyboards und abgestimmten Styleframes zeigen den faszinierenden Look & Feel des Sportwagens. die Chance, sich vorab mit einem Vorbestellungstool eines der nur in limitierter Stückzahl im englischen Coventry produzierten Fahrzeuge zu sichern. Nurcan Düman, Projektmanagerin Albert Bauer STUDIOS, zeigt sich begeistert von Auftritt und Wagen: Video- Produktionen für Fahrzeuge sind immer eine besonders hohe Herausforderung. Wir freuen uns daher sehr, dass wir den Online-Auftritt eines so einzigartigen Sportwagens umsetzen durften. Cloud Computing soll schneller werden Mit dem Startschuss zur GPU Technology Conference (GTC) präsentiert NVIDIA zum dritten Mal nach seiner Gründung vor 19 Jahren Innovationen, unter anderem die Beschleunigung von Cloud-Computing durch die enormen Computing-Kapazitäten mittels GPUs. Nach fünf Jahren an Entwicklungszeit basiert NVIDIAs Cloud-GPU-Technologie auf der neuen Kepler-GPU-Architektur und kommt in großen Rechenzentren zum Einsatz. Durch Virtualisierungstechnologie können mehrere Anwender gleichzeitig die GPUs nutzen. Ultraschnelle Streaming- Display-Möglichkeiten verhindern lästige Verzögerungszeiten und vermitteln das Gefühl, als würde das Rechenzentrum nur einen Steinwurf entfernt stehen. Dazu kommen ein effizienter Energieverbrauch sowie niedrige Kosten für Rechenzentren. NVIDIAs Vorstellung seiner Cloud- GPU-Technologie folgt auf die GPU-Erfindung aus dem Jahr 1999, die damals das visuelle Computing revolutionierte, und Bei der Implementierung der Kepler- Cloud-Technologie in Unternehmen mittels NVIDIA-VGX-Plattform werden virtuelle Desktops beschleunigt. auf die Entwicklung von CUDA im Jahr 2006, die eine massive Beschleunigung der Computing Performance durch parallele Berechnungen ermöglichte. Die Kepler-Cloud-GPU-Technologie katapultiert Cloud Computing in ein neues Zeitalter, so NVIDIA-CEO Jen-Hsun Huang. Die GPU ist unentbehrlich geworden. Sie ist von zentraler Bedeutung für Gamer und entscheidend für die Realisierung von Ideen digitaler Künstler. Sie ist für Endgeräte mit Touchfunktion essenziell, um anspruchsvolle Grafiken zu liefern, und jetzt sorgen wir mit der Cloud-GPU für eine unglaublich Erfahrung, egal ob jemand dabei via Fernzugriff arbeiten möchte oder als Gamer frei von PCs oder Konsolen spielen will. Bei der Implementierung der Kepler- Cloud-Technologie in Unternehmen mittels NVIDIA-VGX-Plattform werden virtuelle Desktops beschleunigt. Unternehmen wenden sie an, um per Fernzugriff anspruchsvolle Applikationen auf Notebooks oder mobile Endgeräte zu streamen. 6 magazin 02/2012

7 International Supercomputing Conference ISC 12 in Hamburg AKTUELL Höchst berechnend Für die High-Performance-Gemeinde ist die International Supercomputing Conference vom 17. bis 21. Juni in Hamburg einer der Fixpunkte im Terminkalender, und das nun schon seit 27 Jahren. In Vorträgen, Tutorials, Workshops und der Ausstellung können sich die Besucher über den aktuellen Stand der Technik und Trends informieren. Das straffe fünftägige Programm der International Supercomputing Conference umfasst zahlreiche Vorträge zu unterschiedlichen Themen. Die Besucher können sich zudem in der Ausstellung über die aktuellen Produkte und Lösungen von Anbietern und Forschungszentren informieren. Ergänzt wird das Programm von Tutorials, Workshops, der Präsentation der TOP-500 und einem neuen Format, der Hot-Seat- Session, die Vordenker aus Industrie und Forschung zusammenbringt. Mit geschätzten Besuchern wird die Konferenz auch in diesem Jahr wieder Wachstum verzeichnen können. Keynotes Einen traditionellen Tagesordnungspunkt auf der ISC bilden die Keynotes. Vier Keynote-Sprecher repräsentieren in diesem Jahr die Industrie, Forschungsinstitute und akademische Einrichtungen. Guus Dekkers, CIO von EADS und Airbus, wird am Montag, 18. Juni, darüber referieren, wie High Performance Computing die Flugzeugentwicklung zu virtualisieren hilft. Byungse So, Vice President und Head of Memory Product Planning & Application Engineering Team bei Samsung, wird am Dienstag über die Bedeutung von Speichertechnologien für das energieeffiziente High Per- Tutorial, Workshops und Sessions bringen das Publikum auf den neuesten Stand in Sachen High Performance Computing. Altair mit Anwendersoftware und Middleware Dr. Jochen Krebs, Director Enterprise Solutions Sales Altair Engineering GmbH VR Magazin: Was sind die Schwerpunkte des Auftritts von Altair auf der ISC? Dr. Jochen Krebs: Die Präsentation von Altairs umfassendem HPC-Portfolio: Altair entwickelt sowohl Anwendersoftware (HyperWorks CAE Suite) als auch Middleware (PBS Works) und setzt diese Werkzeuge selbst ein, um innovative Lösungen für seine Kunden zu erstellen (Projekt Development). Hohe Skalierbarkeit und Energieeffizienz zeichnet die PBS-basierte Workload-Management-Lösung für HPC- Plattformen aus. Zudem ist das neue Webportal Com pute Manager einer der Schwerpunkte. Der Compute Manager dient zur Steigerung der Anwenderproduktivität. Dank der einfach nutzbaren web-basierenden Schnittstelle können damit Jobs an PBS Professional Cluster geschickt und überwacht werden, dies ist auch über internetfähige Mobilgeräte möglich. Der Compute Manager ermöglicht Anwendern das Starten und Überwachen ihrer Simulationsaufgaben sowie die Ausführung komplexer Analysen, beispielsweise Crash-Analysen mit radioss, mit einigen wenigen Mausklicks. VR Magazin: Welche Anwender sollen mit den Lösungen besonders adressiert werden? Dr. Jochen Krebs: Wir adressieren HPC-Rechenzentren, die eine stabile, sichere und skalierbare Middleware-Lösung für ihre HPC-Plattformen suchen, sowie Industriekunden, die die Produktivität ihrer Anwender im CAE-Umfeld steigern möchten. VR Magazin: Was zeichnet die ISC Ihrer Meinung nach besonders aus? Dr. Jochen Krebs: Die ISC hat sich neben der Supercomputerkonferenz in den USA als zweiter international führender HPC-Event etabliert. Die Veranstaltung ist eine hervorragende Gelegenheit, bestehende Kundenbeziehungen zu pflegen, neue Kontakte zu knüpfen und einen Überblick über die neuesten Technologietrends im Bereich HPC zu bekommen. magazin 2/2012 7

8 AKTUELL International Supercomputing Conference ISC 12 in Hamburg Info: ISC 12 International Supercomputing Conference Wann: 17. bis 21. Juni Wo: CCH Congress Center Hamburg Am Dammtor / Marseiller Straße Hamburg Termine: Tutorials 17. Juni 2012, Konferenz 18. bis 21. Juni, Ausstellung 18. bis 20. Juni. Info: formance Computing sprechen. Die Auswirkungen der ständig wachsenden Speichergröße auf die Systemstabilität, die Leistung und die Energieeffizienz sei ein kritischer Faktor für das gesamte Rechnersystem geworden, sagt So. Thomas Sterling, Professor of Informatics and Computing an der Indiana University, wird am Mittwoch über den aktuellen Stand des High Performance Computings referieren. Besonders wichtig sei zum Beispiel die kurz bevorstehende Realisierung einer Systemleistung von 10 Petaflops. Am Donnerstag wird Arndt Bode, Direktor des Leibniz Rechenzentrums, einen Vortrag zum Thema Extreme Energy Efficiency with SuperMUC halten. Der Hochleistungsrechner SuperMUC beruht auf einem IBM Blade Center-System und enthält mehr als Intel-Sandybridge-Kerne mit mehr als 300 TByte Speicher und rund 3 Petaflops Spitzenleistung. Besonderes Augenmerk galt bei der Konfiguration des Rechners der extremen Energieeffizienz. Exascale Computing Die meisten Experten sind sich einig, dass Exascale-Computing in zehn Jahren Realität sein wird. Weniger einig sind sie sich allerdings darin, wie der Weg dorthin aussehen wird. Die aktuellen Entwicklungen und die Trends im Exascale-Computing werden wichtige Themen auf der ISC sein. So wird Gerhard Wellein vom Regionalen RechenZentrum Erlangen die Session zum Thema Application Performance: Lessons Learned from Petascale Computing am Montag, den 18. Juni, leiten. Zu den Referenten gehören Georg Hager, ebenfalls vom Regionalen RechenZentrum Erlangen, John Shalf vom Lawrence Berkeley National Laboratory, Jack Dongarra, University of Tennessee und Motoi Okuda von Fujitsu. Horst Simon, Lawrence Berkeley National Laboratory, wird Gastgeber eines Exascale Chats am 19. Juni Aussteller im Überblick Aussteller Stand Altair Engineering 613 AMD 220 Bull 420 Ciara Technologies 753 Clustervision 260 Comsol 832 Dell 340 Fluidyna 735 Fraunhofer SCAI 960 Fujitsu 630 Gauss Centre für Supercomputing 150 Hewlett Packard 640 Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart HLRS 150 Netapp 561 Nvidia 630 Rittal 402 Science + Computing 420 SGI 341 Supermicro 520 Transtec 321 sein. Am 20. Juni gibt Thomas Sterling von der Indiana University einen Überblick zum aktuellen Stand des Exascale-Computings. Weitere Vorträge werden sich den europäischen Projekten in diesem Segment des Supercomputings widmen. anm Dell zeigt Server, Storage und optimierte HPC-Umgebungen David Detweiler, EMEA Marketing Head of HPC Solutions Dell VR Magazin:Was sind die Schwerpunkte des Auftritts von Dell auf der ISC? David Detweiler: Dell ist seit Jahren ein führender Anbieter von Technologien im Bereich High Performance Computing (HPC). Auf der ISC 2012 werden wir drei Schwerpunkte setzen: Wir präsentieren erstens die Leistungsfähigkeit der neuen Server-Plattformen von Dell mit zusätzlichen Grafikprozessoren (GPUs). Ein weiteres Thema ist die große Herausforderung von HPC-Anwendern, riesige Datenmengen zu verwalten und die dafür passende Storage-Infrastruktur aufbauen zu müssen. Drittens konzentrieren wir uns auf die Optimierung von HPC-Umgebungen. Dazu gehören beispielsweise Cluster-Management, Code-Programmierung und komplexe Fabric-Lösungen. VR Magazin: Welche Anwender sollen mit den Lösungen besonders adressiert werden? David Detweiler: Das kommt auf die Anwendung an. Je nach Schwerpunkt können das CIOs von großen Unternehmen, Abteilungsleiter oder auch Forschungsabteilungen sein. Gerade Themen, die sich mit der Optimierung von HPC-Umgebungen beschäftigen, sind besonders für die Forschung interessant. Dabei ist es unerheblich, ob die Wissenschaftler in öffentlichen Einrichtungen oder in kommerziellen Unternehmen tätig sind. VR Magazin: Was zeichnet die ISC Ihrer Meinung nach besonders aus? David Detweiler: Die ISC ist das wichtigste Event auf dem HPC-Sektor und die ideale Plattform, um sich über die wirklich relevanten Entwicklungen informieren zu können. Wichtig ist für uns auch die Praxisorientierung der Veranstaltung. Die ISC ist zudem ein Forum, wo sich jeder Besucher ein Bild davon machen kann, zu welchen Höchstleistungen der Mensch mit Hilfe von Technologie fähig ist. 8 magazin 2/2012

9 transtec erweitert HPC-Portfolio AKTUELL Supercomputing unterm Schreibtisch Mit besonders leisen und kompakten High-End-Rechnern bringt transtec das Supercomputing ins Büro. Hochkomplexe Strömungssimulationen, FEM, CAD oder Renderings, die hohe Rechenleistung, viel Speicher und schnelle Schnittstellen erfordern, sind so mit weniger aufwendigen Installationen und Spezialistenwissen möglich. High Performance Computing kommt heute auch im schlichten PC-Gewand daher, nicht mehr verkörpert in Riesenschränken, die in eigens dafür geschaffene Räume verbannt werden müssen, sondern etwa in Form der KRONOS Workstations und der NEXXUS C Deskside Supercomputer von CIARA. Denn diese Systeme verfügen über eine geschlossene Wasserkühlung nach Industriestandard. Die KRONOS Workstations lassen sich somit gefahrlos übertakten, und die NEXXUS- C-Deskside-Supercomputer sind extrem leise und unter jedem Schreibtisch zu betreiben. transtec bietet damit hochoptimierte Lösungen für Kunden, die schreibtischfähige leistungsstarke Systeme für CAE-Simulationsanwendungen oder für CAD-Applikationen benötigen. Problemlos übertakten KRONOS Workstations sind für den Einsatz von komplexen Anwendungen wie CATIA, ANSYS, ProEngineer/CREO oder NCSIMUL konzipiert. Sie basieren auf Intel-Sandy-Bridge- beziehungsweise Westmere-Prozessoren, deren Leistung durch Übertaktung auf bis zu 5,2 GHz noch einmal deutlich gesteigert wird. KRONOS-Workstations basieren auf Intel-Sandy-Bridgebeziehungsweise Westmere-Prozessoren, deren Leistung durch Übertaktung auf bis zu 5,2 GHz noch einmal deutlich gesteigert wird. Bilder: transtec AG Auch die Geschwindigkeit des Arbeitsspeichers wird über die Nennwerte hinaus beschleunigt. Eine SSD-Festplatte, die für die Anforderungen von Engineering- und Multimedia-Arbeitsplätzen optimiert ist, und eine NVIDIA-Quadro-Grafikkarte ergänzen die auf Hochgeschwindigkeit ausgelegte Konfiguration dieser Rechner. Basis der Übertaktung ist die integrierte Wasserkühlung. transtec bietet die KRONOS-Systeme als Single- oder Dual-Core-Modelle sowie als Desktop- oder Rackmount-Systeme an. Der leise Supercomputer Ingenieure, Wissenschaftler und Forscher wissen, was für einen Unterschied High Performance Computing (HPC) ausmachen kann dank HPC lassen sich Projektmeilensteine ganze Stunden, Tage oder Wochen früher erreichen und Probleme lösen, die andernfalls unantastbar bleiben würden. Nur wenige Computerwissenschaftler und Ingenieure konnten bisher HPC nutzen. Meist wurden technische Probleme mit Desktop-Computern gelöst, mit negativen Folgen für die Produkteinführungszeit sowie für Kosten, Wettbewerbsfähigkeit und Qualität. CIARA will nun Demokratie in den Bereich HPC bringen durch den NEXXUS C mit seiner Leistungsfähigkeit, Erschwinglichkeit, Installations- und Nutzerfreundlichkeit. Der NEXXUS-C-Deskside-Cluster löst komplexe Anwendungen aus Bereichen wie Finanzdienstleistungen, Herstellung, digitale Medien, Biowissenschaften oder in der Energiebranche sowie traditionelle Anwendungen in staatlichen Sektoren, im Verteidigungssektor und im Hochschulwesen. Höchste Modularität Die NEXXUS-C-Reihe ist das einzige HPC-System in der Branche, das HPC- Komponenten (Prozessoren und/oder GP-GPU) sowie Arbeitsplatz-PC- und Speicherfähigkeiten in einem einzigen bürofähigen Gehäuse vereint. Die Modularität erlaubt eine flexible Nutzung. Zum Beispiel wird durch den Einsatz des optionalen integrierten technischen Arbeitsplatz-PCs häufig kein separates Grafiksystem mehr benötigt. Die Deskside-Supercomputer NEXXUS C arbeiten mit Intel-Sandy-Bridge-CPUs aus der Intel-Xeon-E5-2600er-Serie. Anwendungen wie Strömungssimulationen, FEM-Simulationen, CAD oder Renderings, die im Bereich Rechen-, Speicher- und I/O-Leistung höchste Anforderungen stellen, laufen mit den von transtec ausgewählten NEXXUS-C- Systemen deutlich schneller. Ein System kann bis zu 20 Prozessoren, 120 Rechenkerne, 16 GP-GPUs und nahezu zwei TByte Speicher zur Verfügung stellen eine außergewöhnliche Performanz für Deskside-Systeme. Das Industrial Grade Advanced High Performance Cooling System gewährleistet einen geräuscharmen Betrieb, auch bei Vollauslastung. Das Cable Management erfolgt über ein robustes Backplane, das für Ordnung sorgt. Die Einbindung über QDR InfiniBand Interconnect ist optional. anm Die NEXXUS-C- Reihe vereint HPC-Komponenten sowie Arbeitsplatz-PCund Speicherfähigkeiten in einem einzigen integrierten, bürofähigen Gehäuse. magazin 2/2012 9

10 AKTUELL Supercomputing in Stuttgart: Prof. Dr. Michael Resch vom HLRS im Gespräch Ein Rechner für Benutzer Im Februar wurde der derzeit schnellste Supercomputer Deutschlands im Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) eingeweiht. Hermit, so der Name des Rechners, wird dazu beitragen, anspruchsvolle komplexe Aufgaben in Anwendungsbereichen wie den Ingenieurswissenschaften, der Medizin, der Mobilität oder der Umwelt schneller zu lösen, als es bisher möglich war. Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c. Michael Resch, Direktor des HLRS, erklärt, wie Wissenschaft und Wirtschaft von der enormen Rechenleistung des Supercomputers profitieren werden. Speicherintensive, komplizierte Berechnungsaufgaben noch ein bisschen schneller zu erledigen, die großen offenen Fragen der Wissenschaft noch genauer zu beantworten, geologische oder klimatologische Trends präziser vorherzusagen solchen Erwartungen muss sich wohl jeder Supercomputer stellen, der irgendwo neu angeschafft wird. Viel versprechend, was das betrifft, sehen auch die technischen Daten des neuen Supercomputers Hermit im Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart aus: eine Million Petaflops/s und Rang 12 auf der TOP-500-Liste der Supercomputer. Aber schon die Tatsache, dass sich Prof. Dr. Annette Schavan, Bundesministerin für Bildung und Forschung, und der badenwürttembergische Ministerpräsident Winfried Kretschmann die Übergabe des Hochleistungsrechners in Stuttgart nicht entgehen ließen, zeigt, dass Hermit nicht nur ein Rechenwerkzeug ist, sondern auch eine Investition in die Zukunft des Industriestandorts. Prof. Dr. Michael Resch, Direktor des HLRS, erläutert im Gespräch mit dem VR Magazin die Hintergründe. VR Magazin: Was gab den Ausschlag dafür, den Supercomputer Hermit anzuschaffen? Prof. Dr. Michael Resch: Bei der Beschaffung der nächsten Rechnerstufe waren für das HLRS eine Reihe von Faktoren relevant. Von besonderer Bedeutung war die reale erzielbare Leistung des Systems für die Anwendungen unserer Benutzer. Dafür haben wir uns viel Zeit Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c. Michael Resch, Direktor des HLRS: Von besonderer Bedeutung war die real erzielbare Leistung des Systems für die Anwendungen unserer Benutzer. Dafür haben wir uns viel Zeit in der Vorbereitung genommen und dann die angebotenen Systeme sehr genau geprüft. Am Ende ist dieses System ein Rechner für Benutzer. in der Vorbereitung genommen und dann die angebotenen Systeme sehr genau unter die Lupe genommen. Am Ende ist dieses System ein Rechner für Benutzer. Im Vordergrund standen also nicht die maximale Spitzenleistung, sondern die Qualität der Technologie, die Qualität der Unterstützung durch die Firma und die erzielbare Leistung. VR Magazin: Welche Kriterien waren bei der Auswahl der Komponenten des Rechnersystems entscheidend? Prof. Dr. Michael Resch: Bei der Beschaffung eines Supercomputers spielen die Komponenten eine Rolle. Entscheidend ist aber die Qualität der Integration aller Komponenten. Im Wesentlichen gibt es heute nur noch ganz wenige unterschiedliche Komponenten und die Zahl der Prozessorhersteller um ein Beispiel zu nennen sinkt ständig. Man könnte also sagen: Zunächst kochen alle mit demselben Wasser. Die Frage ist, wie man diese Komponenten zu einem Gesamtsystem aus Hardware und Software kombiniert. VR Magazin: Wo liegen die Besonderheiten im Vergleich zu anderen Supercomputern? Prof. Dr. Michael Resch: Die Cray XE6 zeichnet sich dadurch aus, dass sie über ein spezielles Kommunikationsnetz und über ein sehr effizientes Kühlsystem verfügt. Das Kühlsystem ist wichtig, weil man so die Kosten für den Betrieb niedrig halten kann. Das Kommunikationsnetz ist wichtig für Anwendungen, die eng gekoppelt sind. 10 magazin 2/2012

11 Supercomputing in Stuttgart: Prof. Dr. Michael Resch vom HLRS im Gespräch AKTUELL VR Magazin: Für welche Einsatzgebiete wurde der Rechner speziell konfiguriert? Prof. Dr. Michael Resch: Anwendungen für eng gekoppelte Systeme kommen vor allem aus dem Bereich der klassischen Mechanik. Dazu gehört zum Beispiel die Strömungs- oder die Strukturmechanik. VR Magazin: Können Sie uns ein Beispiel für eine aktuelle Anwendung nennen? Prof. Dr. Michael Resch: Der aktuell größte Benutzer befasst sich mit Klimamodellen, die auf der Basis von Strömungsmodellen arbeiten. Weitere Benutzer kommen aus dem Bereich der Ingenieurwissenschaften. Dabei geht es dann um die Optimierung von Prozessen. Beispielsweise wird daran gearbeitet, die Turbulenzen oder den Lärm von Flugzeugen zu verringern. VR Magazin: Eine Stärke des Systems ist ja der Einsatz in industriellen Produktionsprozessen. Inwiefern können in diesem Zusammenhang zum Beispiel auch mittelständische Fertigungsunternehmen von der Rechenleistung profitieren? Prof. Dr. Michael Resch: Wir hatten schon bisher die Möglichkeit geschaffen, dass Firmen auf unsere Maschinen direkt zugreifen. Im Lauf der Zeit hat sich aber gezeigt, dass mittelständische Firmen sehr viel mehr Unterstützung bei der Nutzung der Maschine brauchen als unsere großen Benutzer wie Daimler oder Porsche. Wir haben daher im letzten Jahr gemeinsam mit dem KIT in Karlsruhe eine Firma gegründet, die sich speziell um den Mittelstand kümmern soll. VR Magazin: Was würde die Nutzung für die Unternehmen kosten? Prof. Dr. Michael Resch: Wir verrechnen die vollen Kosten des Rechners. Eine Stunde auf einem Knoten kostet derzeit etwa 70 Cent. Wenn man also die ganze Maschine für eine Stunde nutzen möchte, muss man mit Kosten von rund Euro rechnen. Diese Kosten sind relativ gering, verglichen mit den Softwarekosten, die den Benutzern entstehen. Auch hier arbeiten wir an Lösungen, um die hohen Lizenzkosten auf viele Benutzer umlegen zu können. VR Magazin: Inwiefern lässt sich der Rechner den wachsenden Anforderungen anpassen? Prof. Dr. Michael Resch: Zunächst kann der Rechner weiter ausgebaut werden, indem Knoten ergänzt werden. Das ist einer der Vorteile der modularen Bauweise solcher Systeme. Zum anderen gibt es eine Produktlinie, die wir in Zukunft am HLRS systematisch in Betrieb nehmen werden, sodass die Benutzer schrittweise höhere Leistung erwarten können. VR Magazin: Was bedeutet Ihrer Meinung nach die Installation eines solchen Rechners für den Industriestandort? Prof. Dr. Michael Resch: Für den Industriestandort ist die Rechnerinstallation ein kleiner Baustein der Infrastruktur, auf dessen Basis im internationalen Wettbewerb Innovation entstehen kann. In vielen Bereichen ist Innovation von Simulation direkt abhängig. Die Bedeutung der Supercomputer für einen Standort zeigt sich zum Beispiel darin, dass an Standorten wie Shanghai, Singapur oder in Taiwan Supercomputerzentren gezielt als Instrumente der Wirtschaftsförderung gegründet wurden. VR Magazin: Mit anderen Rechenzentren besteht eine Zusammenarbeit im Rahmen des Gauss Centre für Supercomputing. Wie würden Sie hier die Rolle des Höchstleistungsrechenzentrums Stuttgart beschreiben? Prof. Dr. Michael Resch: Innerhalb der Dreifaltigkeit aus Jülich, Garching und dem HLRS in Stuttgart übernehmen wir in Stuttgart die Verantwortung für die Simulation im Bereich der Ingenieurwissenschaften einerseits und die Rolle des Indus trieproviders andererseits. Das ist eine historisch gewachsene Rolle, die wir systematisch durch weitere Aktivitäten ausbauen. VR Magazin: Welche Trends und Herausforderungen sehen Sie im Supercomputing in den nächsten zwei, drei Jahren? Prof. Dr. Michael Resch: Der entscheidende Trend ist die Steigerung der Parallelität. Wir müssen in zwei bis drei Jahren auch in Stuttgart mit Systemen rechnen, die bis zu einer Million Prozessorkerne haben. Das ist eine enorme Herausforderung für die Programmierung. Das HLRS ist hier der einzige Standort in Deutschland, der mit Hilfe des Bundes und des Landes Baden-Württemberg ein gezieltes Softwareentwicklungsprogramm im Umfang von 30 Millionen Euro auf den Weg gebracht hat, um diesem Problem zu begegnen. VR Magazin: Herr Prof. Resch, vielen Dank für das Gespräch. Das Interview führte Andreas Müller. Hermit im Überblick Spitzenleistung Schränke Server Petaflop/s = 1,045 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde ( mal mehr als ein PC) 38 Schränke mit je 96 Servern Rechenknoten und 96 Serviceknoten Prozessortechnologie pro Rechenknoten 2 AMD Interlagos 2,3 GHz mit je 16 Rechenkernen Gesamtanzahl der Rechenkerne Arbeitsspeicher Festplattenkapazität Cray XE6 Hermit, Ansicht: industrielle Anwendungen. Bild: Boris Lehner für HLRS Verbindungsnetz zwischen den Rechenknoten Aufstellfläche Gesamtgewicht Durchschnittlicher Strombedarf Quelle: HLRS 126 TByte 2,7 Petabyte CRAY Gemini ( mal schneller als DSL) Gesamtplatzbedarf des Rechners und der Speichersysteme ist 17 m x 8 m = 136 m² etwa 60 Tonnen 1,55 MW magazin 2/

12 Produktion & Prozesse Virtual Reality in der betrieblichen Logistik Transparenz im Güterstrom Anwendungen von Virtual Reality (VR) in der Logistik erweisen sich im Normalfall dann als sinnvoll, wenn es darum geht, komplexe räumliche Fragestellungen unter Einbezug des Menschen zu zeigen und zu bearbeiten. Anwendungen in der betrieblichen Logistik liegen damit nicht unmittelbar auf der Hand. Dennoch gibt es eine Reihe sinnvoller Einsatzszenarien. Dieser Beitrag will dazu einen Überblick geben. Von Dr. Christoph Runde Die Logistik befasst sich mit Organisation, Steuerung, Bereitstellung und Optimierung von Prozessen der Güter-, Informations-, Energie-, Geld- und Personenströme entlang der Wertschöpfungs- und Lieferkette. Die Wurzeln des Begriffs Logistik weisen darauf hin, dass der Material- und Informationsfluss zwischen Quellen und Senken logisch geplant, durchgeführt und kontrolliert werden muss. Bild 1: 3D-Gesamtsicht auf Logistikzentrum. Planung logistischer Systeme Die enorme Bedeutung der innerbetrieblichen Logistik für die Kostenstruktur eines Unternehmens, für seine Transparenz, Reaktionsgeschwindigkeit und Fähigkeit, effektiv und effizient auf Kundenwünsche zu reagieren, ohne dabei zuviel totes Kapital zu horten, bedingen eine sehr gründliche und gewissenhafte Planung des logistischen Systems. VR kann so dabei unterstützen, ein integratives Geometrie-Gesamtmodell des Gebäudes mit der Gebäudetechnik, Betriebsmitteln, Lagerflächen, Transportwegen und weiten Logistikflächen, etwa für die Kommissionierung, zu entwerfen und zu evaluieren [3,4,9, Bild 1]. Virtuelle Durchläufe, so genannte Virtual Walkthroughs, erlauben eine Begehung Quelle: Fraunhofer IPA Bild 2: Fabrikplanungstisch. Quelle: Fraunhofer IPA des künftigen Gebäudes lange vor seiner physischen Realisierung, Großprojektionssysteme erweitern diese Möglichkeit auf Gruppenbegehungen. Moderne Simulationssysteme bieten sogar die Option, bei Relevanz auch noch Belüftung, Licht und Beschallung mit zu untersuchen. Die geplante Fördertechnik lässt sich ebenfalls in dieses Gesamtmodell integrieren. Damit werden die Einplanung und der digitale Test geometrisch-funktionaler Modelle der Fördertechnik ermöglicht. Zugehörige Simulatoren aus dem Themenfeld Materialfluss können hier für Ablaufdarstellungen eingesetzt werden. Hatte man zu Beginn der Planungen bereits Flächen mit dem prognostizierten Mengengerüst ausgelegt, so werden an dieser Stelle auch die Puffer und Lager dimensioniert. Eine interessante VR-Installation zur Bearbeitung kombinierter 2D-3D- Aufgaben ist der Fabrikplanungstisch 12 magazin 2/2012

13 Virtual Reality in der betrieblichen Logistik Produktion & Prozesse Bild 3: Güterströme überlagert auf Layout. Quelle: VDC Fellbach [3,4,9]. Gleichzeitig zeigt er den 2D- Grundriss als (Parallel-)Projektion auf einer Tischoberfläche und eine perspektivisch projizierte Sicht an einer (Lein-)Wand [Bild 2]. Die Planer, die um den Tisch herum versammelt sind, können so kooperativ das Layout ändern, gleichzeitig virtuell durch die geplante Fabrik spazieren oder beispielsweise Gabelstapler hindurchfahren lassen, um die Eignung der Transportwege zu bestätigen. Das Layout spielt weiterhin eine Rolle, wenn Güterströme graphisch überlagert werden: die Flussorientierung des Layouts lässt sich auf diese Weise schnell evaluieren [Bild 3]. Unterschiedliche Lebenszyklen von Produkten und Fabriken führen dazu, dass bestehende Gebäudestrukturen im Zeitverlauf neu und anders genutzt werden müssen. Damit kann es notwendig werden, Lager und Fördertechnik umzuplanen. Falls vorhandene Fördertechnik weiter genutzt werden soll, ist zu klären, ob sie neue Produktreihen problemlos verarbeiten kann. Die Kollisionsfreiheit ist also ebenfalls abzusichern. Vier Wege führen dabei zum Ziel: entweder existiert eine sehr gute Dokumentation aller Ein- und Umbauten, oder aber physische Platzmodelle (so genannte Mock-ups) werden anstelle des Produkts probeweise auf die Reise geschickt. Kommen sie unbeschädigt durch, kann die Antwort bereits gegeben werden. Als dritter Weg lässt sich der aktuelle Stand mittels Laser- Scanning erfassen. Dieses Verfahren ist zuverlässig und eröffnet die Möglichkeit, Lücken in der Dokumentation zu schließen. Natürlich ist mit der Laser-Scanning auch einiger Aufwand verbunden, der sich nach der Grundfläche und der Komplexität der Einbauten richtet: Komplexe Einbauten sorgen für viele Abschattungen, denen nur mit einer entsprechend höheren Anzahl an Scans beizukommen ist. Die vierte und letzte Option besteht schließlich darin, neue Gewerke in existierende Strukturen über Augmented Reality (AR, dt. erweiterte Realität) einzuplanen [8, Bild 4]. AR arbeitet mit der Überlagerung von Computergrafik über die natürliche Perspektive. Da das Display, das diese Computergrafik ausgibt, prinzipbedingt immer näher am Betrachter verortet ist als die Objekte der realen Welt dahinter, ist darauf zu achten, dass nicht diejenigen Bereiche der Computergraphik gezeigt werden, die (weil sich das darin geplante virtuelle Objekt eigentlich hinter dem physisch-realen Objekt befinden wird) aufgrund von Verdeckungen gar nicht sichtbar sein dürften. Meist umgeht man dieses grundsätzliche Problem damit, dass in AR lediglich Betrachtungen entlang der Störkanten durchgeführt werden: ragen Bereiche der Computergrafik gefährlich nah an reale Objekte, dann kann unter Umständen ein Problem vorliegen, das näher zu untersuchen ist. Virtuelle Abstandsmessungen (im Display) lassen sich mit AR ebenfalls auf Basis der echten Perspektive vornehmen. Die Planung der Logistikbereiche kann von den Gebäudestrukturen weiter hinuntergebrochen werden auf einzelne Logistikarbeitsplätze [7,8,13]. Realisierte Anwendungen zeigen Planung und Evaluation von Arbeitsplätzen im Blick auf ihre Ergonomie. Erreichbarkeitsanalysen werden durchgeführt, Abläufe wie Greifoperationen überprüft. AR-Technik wird in diesem Zusammenhang in zweierlei Hinsicht eingesetzt. Zum einen können virtuelle Werker mit ihrem Greifraum einem realen Arbeitsplatz grafisch überlagern. So werden beispielsweise sehr schnell Schüttgutbehälter erkannt, die sich sehr weit, unter Umständen zu weit, vom Werker weg befinden. Zum anderen kann AR-Technologie über sein Tracking Blick- und Arbeitsanalysen ermöglichen [Bild 5]. Häufige Orts- und Fokuswechsel sind so ebenfalls zügig auszumachen. Bild 4: AR-Einplanung neuer Fördertechnik. Quelle: FML TU München Bild 5: AR-basierte Arbeitsanalyse. Quelle: FML TU München magazin 2/

14 Produktion & Prozesse Virtual Reality in der betrieblichen Logistik Bild 6: VR-basiertes Training. Ein Forschungsthema ist derzeit noch die Wege- und Ablaufplanung mit so genannten Locomotion Interfaces [13]. Locomotion Interfaces, also Schnittstellen, die die Bewegung des Menschen versuchen abzubilden, sind zum Beispiel Laufbänder. Die Technische Universität München hat auf diese Weise das Abgehen der Wege berücksichtigt, gleichzeitig wurde die Entnahme, Einlagerung und EDV- Bedienung mit einbezogen. Quelle: FML TU München Training und Schulung Sind digitale Modelle des logistischen Systems aus der Planung vorhanden, so lassen sich diese anderweitig weiterverwenden, etwa zu Trainingszwecken [12,13, Bild 6]: Alle Einrichtungen werden vorab präsentiert und erläutert. Die Bedienung von EDV und Automatisierungstechnik kann ebenso gezeigt werden wie Operationen zur Reparatur, Wartung und Instandhaltung oder andere komplexe Arbeitsabläufe dargestellt werden können. Spezielle Trainingsumgebungen begnügen sich nicht mit dem im schlechten Fall relativ passiven Zeigen von Vorgängen und Abläufen. In den drei Lernstufen Präsentieren, Begleiten und Prüfen steigt die Eigenständigkeit des Trainees, und er muss sein Können unter Beweis stellen lange bevor die physische Fabrik operativ ist. Der Vorteil der virtuellen Trainingssysteme liegt darin, dass sich auch komplexe Gesamtsysteme realistisch abbilden lassen. Der intuitive Zugang bei hoher Interaktivität führt zu einem psychologisch hohen Einbezug der Trainierenden, was den Transfer beflügelt und die Trainingszeit reduziert. Die Ausbildung kann ohne Belegung des Realsystems erfolgen und ohne Gefahr für Mensch und Maschine. Auch noch nicht existente Prozesse werden trainiert und analysiert. Die Schwachpunkte virtuellen Trainings liegen in der Datenaufbereitung, den Investitionskosten in ein VR- System und der Gewöhnungszeit. Der Nutzen virtuellen Trainings ist insgesamt schwierig zu quantifizieren. Inbetriebnahme mit VR/AR Die Inbetriebnahme hochintegrierter komplexer Systeme ist vielfach eine schwierige Aufgabe, die jedoch zunehmend in digitalen Werkzeugen Unterstützung findet [11]. Dazu dient das schon in der Planungsphase erstellte integrale Gesamtmodell aus Fabrikgebäudemodell und Fördertechnik. Die Fördertechnik lässt sich animieren, Kollisionsprüfungen können vorgenommen werden. Mit Hilfe so genannter Hardware-in-the-Loop-Techniken wird reale Steuerungstechnik an ein digitales Modell gekoppelt. Dieses muss die Steuerungsbefehle an die Aktorik interpretieren können und gleichzeitig Sensorsignale generieren, die dann wiederum von der Steuerung interpretiert werden. Die Logik und Platzierung der Sensorik und Aktorik wird auf diese Weise evaluiert, der Steuerungscode getestet. Fehlerszenarien lassen sich durchspielen. Im Idealfall ist eine sehr schnelle Übertragung des Steuerungscodes auf echte Systeme im Shopfloor möglich. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Inbetriebnahme-Unterstützung ist die frühzeitige Ausbildung des Personals anhand virtueller Modelle. Dieser Punkt ist bereits im vorangegangenen Abschnitt näher diskutiert worden. Prozessunterstützung mit VR und AR Während der Betriebsphase wird die Schulungsumgebung umfunktioniert zur interaktiven Anleitung für Wartung, Instandhaltung und Reparatur. Techni- sche Dokumentation kann an 3D-Content angebunden werden; 3D-Content selbst kann wiederum Inhalt der technischen Dokumentation sein [Bild 7]. Die TU Clausthal hat Arbeiten veröffentlicht, in denen ein VR-basiertes Online-Monitoring der Lagerbestände skizziert wird: Lagerbereiche und im Lager befindliche Artikel werden in einer 3D-Umgebung farblich markiert [Bild 8]. Ausschlaggebend dafür sind logistische Kriterien wie Reichweite oder Lagerdauer. Die TU München zeigte im Rahmen des Pick-by-Vision - Projekts auf, wie AR als In-situ-Hilfe bei der Kommissionierung eingesetzt wird [6,7,8]. Im Testszenario wird ein Logistikarbeiter über ein Head Mounted Display (HMD) mit Anweisungen, Artikelinformationen, Auftragsinformationen, Richtung und Lage der an- Bild 7: Dokumentation in einem 3D-Modell. Quelle: Fraunhofer IPA Bild 8: VR-Monitoring in der Logistik. Quelle: TU Clausthal Bild 9: Blick durch AR-Brille. Quelle: TU München 14 magazin 2/2012

15 Virtual Reality in der betrieblichen Logistik Produktion & Prozesse zuwählenden Artikel versorgt [Bild 9]. Der Inhalt des HMD ist dabei kontextsensitiv, das heißt, er ist abhängig von der Blickrichtung und er passt zur gesehenen realen Umgebung. Ein Vorteil dieses technologischen Ansatzes: der Benutzer hat die Hände frei zum Arbeiten. Eine Sprachsteuerung unterstützt ihn zudem bei der Dateneingabe. Visual Analytics Visual Analytics ist eine vergleichbar junge Disziplin innerhalb der Computergrafik. Als interdisziplinäres Thema vereint sie Data Mining und Informationsvisualisierung. Visual Analytics treibt die Frage, wie sehr große und multidimensionale Datenmengen visualisiert und dem Betrachter interaktiv nutzbar gemacht werden können. Die interaktive Visualisierung und eine intelligente Komplexitätsreduktion stehen dabei im Fokus. Visual Analytics versucht, menschliche Kognition auf mehrere Arten zu unterstützen. Dazu werden beispielweise die Bildung von Mustern im Raum angeregt oder ein flexibles Darstellungsmedium gewählt, das die Exploration über einen wechselnden Parameterraum ermöglicht. Im Bereich Logistik lassen sich solche Techniken zum Beispiel für die Kubus-Analyse anwenden. Wählt man als Abszissenachse (x-achse) die Artikelbetrachtungen nach Umsatz (A-, B-, C-Artikel), als Ordinatenachse (y-achse), Artikelbetrachtungen nach Regelmäßigkeit des Abrufs (XYZ-Analyse für Materialbedarfsplanung, Lagerplanung, Kalkulation), als Applikate (z-achse), schließlich zeitliche Aspekte (zum Beispiel Umschlaghäufigkeit, Durchlaufzeit, Wiederbeschaffungszeit), so hat man diese logistische Sortieraufgabe sozusagen verräumlicht [Bild 10]. Die Artikel lassen sich dreidimensional darstellen, um beispielsweise vor Großprojektionen Ballungen, Muster und Ausreißer schnell identifizieren zu können. Artikel und Artikelgruppen lassen sich Logistikkonzepten (zum Beispiel Kanban für AX) zuweisen. Teilbereiche der Kubus-Analyse können weiterhin grafisch dem Fabriklayout überlagert werden. Materialströme werden dargestellt und in Relation zu Betriebsmitteln gesetzt. Die Flussorientierung des Layouts wird sichtbar. Weitere Kriterien wie finanzieller Wert, Regelmäßigkeit oder Durchlaufzeiten kommen hinzu. Zusammenfassung Obgleich die Verbindung logistischer Aufgabenstellungen mit Virtual-Reality-Techniken auf den ersten Blick nicht ins Auge fällt, zeigen sich in der Forschung und Praxis dennoch einige interessante Ansatzpunkte. Die Einsatzreife ist dabei durchaus unterschiedlich, ebenso die Nähe zu bereits existierenden VR-Einsatzgebieten. So ist die VRbasierte Logistikplanung relativ nahe an Fabrikplanungswendungen, die VRbasierte Kubus-Analyse hingegen eher eigenständig. Für Unternehmen, die VR bereits in der Fabrikplanung einsetzen, kann sich ein Blick in Richtung VR-basierter Logistikplanung also durchaus lohnen. Interessant sind die anderen Gebiete in jedem Fall. anm Literatur: 1. Bernhard, J.; Wenzel, S.: Eine Taxonomie für Visualisierungsverfahren zur Anwendung in der Simulation in Produktion und Logistik in: Schulze, T.; Schlechtweg, S.; Hinz, V. (Hrsg.): Proceedings zur Tagung Simulation und Visualisierung 2004, 4. bis 5. März 2004 Verlag: SCS, Erlangen 2004 S Dangelmaier, W.; Mueck, B.; Franke, W.: Mixed Reality in Lagerprozessen. In: Gausemeier, Jürgen; Grafe, Michael (Hrsg.): Augumented & Virtual Reality in der Produktentstehung. Paderborn: Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn, 2005 (HNI- Verlagsschriftenreihe), S Flaig, T.; Grefen, K.; Neuber, D.: Interactive Graphical Planning and Design of Spacious Logistic Environments. In: Bergamasco, M.; -ESPRIT-, Working Group 9122 (Hrsg.): Advances, Applications and Impact of Immersive Virtual Environments. Pisa/Italien, 1996, S Flaig, T.; Grefen, K.: Integrative Factory and Logistics Planning with Virtual Reality. In: Roller, D.: Simulation, Virtual Reality and Supercomputing Automotive Applications. Croydon/UK: ISATA, 1998, S Mueck, B.; Höwer, M.; Franke, W.; Dangelmaier, W.: Augmented Reality applications for Warehouse Logistics. In: Abraham, A. u.a. (Hrsg.): Advances in Soft Computing. Soft Computing as Transdisciplinary Sience and Technology - Proceedings of the fourth IEEE International Workshop WSTST 05, 25. bis 27. Mai 2005, Muroran/Japan. Berlin u.a.: Springer, 2005, S Reif, R.; Günthner, W. A.: Pick-by-Vision auf dem Weg in die Praxis. Logistik für Unternehmen 11/ , S Reif, Rupert: Einsatz der Augmented Reality in der Logistik. CeMAT, Campus Intralogistik, Reif, R.; Walch, D.: Augmented & Virtual Reality applications in the field of logistics. In: Vis Comput (2008) 24: , Spinger-Verlag, Schraft, R.D.; Neugebauer, J.-G.; Grefen, K.: Factory and Logistics Planning with Virtual Reality. In: Ahmad, M.M.; Sullivan, W.G. (Hrsg.) ; European Process Industries Competitiveness Centre, Middles brough: Flexible Automation and Intelligent Manufacturing. Proceedings of the Seventh International FAIM Conference. 25. bis 27. Juni 1997, Middesbrough/UK. Wallingford/UK: Begell House, 1997, S Schwerdtfeger, B.; Reif, R.; Frimor, T.; Klinker, G.: Neue Techniken zur Informationsbereitstellung in der Kommissionierung. In: Günthner, W. A.. (Hrsg.): Neue Wege in der Automobillogistik. Berlin: Springer, 2007, S Spath 2000 Spath, D.; Landwehr, R.: 3-D-Projektierung und Simulation von Ablaufsteuerungen. In: wt Werkstattstechnik online 90 (2000), Nr. 7/8, S Walch, D.: Augmented and Virtual Reality based Training in the Field of Logistics. CATE, Beijing, 10. September Wulz, J.R.: Menschintegrierte Simulation in der Logistik mit Hilfe der Virtuellen Realität, Dissertation, TU München, Bild 10: Visual Analytics in der Logistik. Quelle: VDC Fellbach magazin 2/

16 Produktion & Prozesse Virtuelle Prototypen in der Automobilindustrie Nur Fahren ist schöner VR-Technologie ist in der Automobilindustrie heutzutage nicht mehr wegzudenken. Große Automobilhersteller setzen immer häufiger auf innovative Softwarelösungen, um Kosten im Prototyping zu sparen und Prozessabläufe zu optimieren. So bedient etwa die PI-VR mit ihrer Software VRED Professional schon seit 2008 die komplexen Bedürfnisse der Design- und Engineering-Abteilungen und überzeugt vor allem mit herausragender Qualität, wenn es um Echtzeitvisualisierungen geht. Von Eva Marie Schütte Die Software VRED Professional ist ein leistungsstarkes Tool, wenn es darum geht, besonders hochwertige Visualisierungen von CAD-Modellen in Echtzeit zu erstellen. Die benutzerfreundliche Oberfläche, innovative Werkzeuge und die Verwendung neuer Technologien führen zu hervorragenden Ergebnissen. Fotorealistische Szenarien und interaktive Installationen können mithilfe von VRED Professional schnell und effektiv konzipiert, entwickelt und über etliche Ausgabegeräte zugänglich gemacht werden. Dies soll vor allem im Bereich Engineering neue Perspektiven in der Produktentwicklung eröffnen. Anwender Ist das 3D-Modell funktionstüchtig? Verhält sich das verwendete Material physikalisch korrekt? Wie ist das Licht- Die unterschiedlichen Phasen der Produktentwicklung reichen vom Design über das Engineering bis hin zum Marketing. Und alle sind auf eines angewiesen: High-End-Visualisierungen. und Reflektionsverhalten? Passen alle Bauteile zueinander? In der Automobilindustrie geht es bei der Entwicklung neuer Prototypen um Detailfragen. Die unterschiedlichen Phasen der Produktentwicklung reichen vom Design über das Engineering bis hin zum Marketing. Und alle sind auf eines angewiesen: High-End-Visualisierungen. Nur so lassen sich in frühen Entwicklungsstadien Fehler aufdecken oder Marketingkampagnen planen, bevor der erste reale Prototyp überhaupt erstellt wird. Vom Designer über den Ingenieur bis hin zum Marketingmanager arbeitet jeder in einem anderen, hochspezialisierten Fachgebiet. Um die zumeist recht unterschiedlichen Anforderungen bestmöglich abzudecken, ist VRED Professional modular aufgebaut. Nur so kann die Brücke zwischen unterschiedlichen Arbeitsabläufen geschlagen und jeder Prozess optimiert werden. Virtual Prototyping Um ein reibungsloses Arbeiten zu gewährleisten, kann VRED Professional in der Basiskonfiguration alle gängigen CAD- Daten und 3D-Modelle einlesen. Spezielle Datenformate sind optional lizenzierbar. Sobald der Konstruktionsdatensatz importiert wurde, lassen sich den Geometriekomponenten Materialien zuweisen. Auch vorab definierte Materialien können übernommen und im nächsten Schritt optimiert werden. Zudem lassen sich unterschiedliche Lichtquellen mit jeweils individuell einstellbarem beziehungsweise per IES-Preset vordefiniertem Abstrahlverhalten sowie diverse Kamerapositionen festlegen. Das Objekt ist somit aus unterschiedlichen Betrachtungswinkeln sowie in unterschiedlichen Lichtsituationen analysierbar. Um Modelle in einer Umgebung zu platzieren und besonders schnell Informationen über die vorherrschende Lichtsituation zu erhalten, lassen sich HDR-Bilder problemlos in die Software einlesen. Zentrale Lichtinformationen werden von VRED Professional erkannt und direkt abgebildet. Der User erhält dank der leistungsfähigen Render-Engine somit sofort ein visuelles Feedback und muss nicht lange Renderzeiten abwarten, bevor er ein Bild von seinem Modell bekommt. Der Szenengraph in VRED Professional sorgt dafür, dass die Nutzer den Überblick behalten. Alle im Datensatz vorhandenen Bauteile können sinnvoll gruppiert und betitelt und bei Bedarf (ab Version 6.0) auch mit geteiltem Szenegraph dargestellt werden. Besonders hervorzuheben ist das Analysemodul, das vor allem im Engineering eine große Rolle spielt. Es ermöglicht eine detaillierte Analyse von Oberflächen, indem etwa millimetergenaue Vermessungen direkt im virtuellen Setup durchgeführt werden können. Teil des Analysemoduls ist auch das Clipping Tool, mit dessen Hilfe Queroder Längsschnitte durch das Objekt gemacht werden, ohne die Geometrie selbst zu manipulieren. So kann die Konstruktion zu jeder Zeit bis hin 16 magazin 2/2012

17 Virtuelle Prototypen in der Automobilindustrie Produktion & Prozesse zum kleinsten Bauteil evaluiert werden. Wichtige Ansichten aus einzelnen Quer- oder Längsschnitten sind auch für spätere Analysen direkt im Datensatz abspeicherbar. Dabei erweist sich das Annotation-Modul ebenfalls als sehr hilfreich. Hiermit lassen sich Kommentare zu den Objekten in der Szene anlegen und abspeichern. Das Arbeiten zwischen unterschiedlichen Abteilungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten bleibt auf diese Weise unproblematisch. Um etwa das Reflektionsverhalten verschiedener Materialien zu überprüfen, kann die Umgebung oder auch die Geoemtrie selbst mit Hilfe des umfangreichen Animationstools animiert werden. Typische Effekte wie Tiefenunschärfe und Motion Blur oder spezielle Bewegungsabläufe werden nahezu realistisch abgebildet. Das ausgereifte Funktionspaket ermöglicht Keyframe- Animationen, die sich unabhängig von der globalen Zeitachse aktivieren und auch parallel ausführen lassen. Im Paket sind der ClipMaker, der Sequencer (Organisieren und sequenzielles Ausführen komplexer Batch-Prozesse) und das VariantenSetModul (Abspeichern unterschiedlicher Varianten eines Datensatzes) enthalten, die das Erstellen von komplexen und auch non-linearen Animationssträngen vereinfachen. Besonderheiten Neben dem auf polygonalen Daten basierenden Raytracing bietet VRED Professional als einzige Software auf dem Markt das native NURBS-Echtzeit- Raytracing. Somit können Oberflächen- Evaluierungen auf einem zuvor nicht erreichten Niveau durchgeführt werden. Die maximale Näherung an Oberflächen im 3D-Raum ist nicht mehr durch die Genauigkeit der Tesselierung von polygonalen Daten limitiert. Sämtliche Kurven werden zu 100 Prozent korrekt abgebildet und können exakt dargestellt werden. Für Vorstandspräsentationen oder zur Evaluierung aktueller Entwicklungsschritte unterstützt die Software natürlich auch das Ansteuern von Powerwall und Cave-Setups. Dank Cluster- Technologien mit intelligenter Lastverteilung kann dabei die zur Verfügung stehende Hardware optimal genutzt werden. Damit sind Echtzeitvisualisierungen von der Datenmenge her keine Grenzen mehr gesetzt. Auf der Hannover Messe 2012 präsentierte die PI-VR einen Datensatz einer Fabrikanlage mit rund 500 Millionen Polygonen auf einem 3D Cube, durch die die Besucher in Echtzeit navigieren konnten. Ganz neu ist auch die auf der Hannover Messe erstmals vorgestellte ipad- Steuerung, mit der selbst hochkomplexe Konstruktionsdatensätze angesteuert werden können. Das Verändern einzelner im Datensatz hinterlegter Komponenten wie Farbe, Umgebung oder verschiedener Bauteile wie Reifen und Felgen erfolgt über Varianten-Sets. Diese können ohne Weiteres auf dem ipad ausgewählt werden. Auch weitere zentrale Steuerungselemente wie Zoomen und Panning können über die ipad- Steuerung erfolgen. Künftige Entwicklungen Seit Beginn des Jahres bietet die PI- VR-Universitäten VRED Education kostenfrei an. VRED Education beinhaltet denselben Funktionsumfang wie VRED Professional und bietet Studierenden und Lehrkräften an Universitäten und Fachhochschulen weltweit die Möglichkeit, eigene Virtual-Prototyping- Projekte umzusetzen. Studenten sollen so bereits frühzeitig Skills für ihre berufliche Karriere erwerben und innovative Lösungen im Bereich Virtual Reality kennenlernen. Im Sommer 2012 veröffentlicht die PI-VR die neue VRED-Professional-Version 6.0. Neben einer überarbeiteten Materialbibliothek können sich Anwender auf eine 360-Grad-Spherical-Linse, Subsurface Scattering zur Simulation von transluszenten Objekten und 3D- Echtzeit-Displacement zur Verformung von Oberflächen freuen. Auch das neu integrierte Tageslicht-System wird Oberflächenanalysen auf ein neues Level bringen. Objekte können so in verschiedenen Tages- und Nachtsituationen simuliert werden. Renderzeiten sollen mithilfe des interaktiven 3D-Echtzeit-Renderpasses optimiert werden. Einen Eindruck davon erhält man derzeit auf dem Youtube-Kanal der PI-VR (VRED Pro Youtube Channel: com/user/vredpro?feature=mhee). Mit Visualisierungen, bevor der Prototyp erstellt ist, lassen sich bereits in frühen Entwicklungsphasen Fehler aufdecken und Marketingkampagnen planen. Fotorealistische Szenarien und interaktive Installationen können schnell und effektiv erstellt werden. Kunden Neben Kunden aus der Automobilbranche wie Volkswagen AG, KIA Motors und Skoda Auto GmbH erfüllt die PI-VR mit seiner Software VRED Professional auch die Anforderungen anderer Herstellerindustrien. Bosch Siemens Hausgeräte setzt VRED Professional beispielsweise im gesamten Produktentwicklungszyklus ein und die SMS Siemag AG baute bei der Visualisierung ihrer Datensätze auf der METEC 2011 ebenfalls auf die gute Zusammenarbeit mit PI-VR. Die Software verspricht Anwendern zahlreiche Features, Geschwindigkeit und Realitätsnähe. Das bedeutet jedoch auch, dass das Arbeiten mit der Applikation für manchen ein wenig Umdenken bedarf. Um den Einstieg zu erleichtern, bietet der Hersteller auch Schulungen an. Durch die Einsparungen, die sich durch den Einsatz von VRED Professional ergeben, sind die vergleichsweise hohen Anschaffungskosten relativ schnell gedeckt. Eine Investition in zukunftsweisende VR-Technologien und Softwarelösungen hat sich schon für viele Unternehmen auch außerhalb der Automobilindustrien als zweckmäßig erwiesen. anm magazin 2/

18 Produktion & Prozesse Mehr Sicherheit in intralogistischen Prozessen Der Handschuh der Erkenntnis Der RFID-Handschuh ermöglicht die mobile Item-Identifikation bei Kommissionierungs- oder Montagevorgängen. Foto: Dirk Mahler Digitale und reale Welt wachsen in der Fertigung immer mehr zusammen. Nicht nur die Produktionsprozesse, sondern auch die Produkte selbst werden intelligent und können Informationen weitergeben. Wie sich das und detailgenaue Visualisierungen der logistischen Abläufe auf die Produkt- und Prozessqualität auswirken, hat das Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF kürzlich auf der Messe Automatica in München gezeigt. Automatisierte Systeme sorgen auch in intralogistischen Prozessen für mehr Sicherheit und Qualität. Großen Anteil daran haben die wachsende Integration und Zuverlässigkeit von RFID-Lösungen und optischen Überwachungssystemen. Das Fraunhofer IFF hat auf der Automatica 2012 in München zwei solcher Anwendungen demonstriert, die dabei helfen, in der Produktionssteuerung und bei Betriebsprozessen den Überblick zu behalten. RFID-Handschuh für die manuelle Fertigung In der industriellen Produktion, insbesondere in der Massenfertigung, ist RFID mittlerweile zu einem wichtigen Element in der Qualitätssicherung geworden. In der manuellen Fertigung sind die Ansprüche an die Flexibilität, Zuverlässigkeit und Systemintegrierbarkeit von RFID-Anwendungen aber besonders hoch. Mobile Lesesysteme müssen diese Anforderungen problemlos erfüllen und dem Arbeiter zugleich volle Bewegungsfreiheit ermöglichen. Die Logistik-Experten des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF haben mit einem RFID-Handschuh zu diesem Zweck ein mobiles Reader-System für die RFID-basierte Objektidentifikation entwickelt. Die Technik nutzt standardisierte Funkschnittstellen zur Kommunikation mit zentralen Systemen, zum Beispiel Leitständen, ist hochperformant und lässt sich individuell an die Kundenbedürfnisse anpassen. Die RFID-Spezialisten haben dabei vor allem die Unterstützung bei manuellen Tätigkeiten, etwa bei der Warenkommissionierung oder der Produktion, im Blick. So lassen sich mit dem RFID- Handschuh unter anderem Bauteile im Montageprozess während des Greifens automatisch identifizieren und die korrekte Zusammenstellung von Baugruppen überprüfen. Virtuelle Draufsicht für Überwachung von Logistikflächen Für die Überwachung von Abläufen und Zuständen auf Logistikflächen stellen die Experten des Fraunhofer IFF zudem ein neues optisches Analysesystem vor. Die Virtuelle Draufsicht dient zur großflächigen Kontrolle und Sicherung von Betriebs- und Lagerflächen. Das System nutzt die verschiedenen Bilder stationärer Videokameras einer Anlage und verdichtet sie zu einem einzigen virtuellen Luftbild. In Echtzeit entsteht so ein eindrucksvoller Überblick über die Gesamtsituation der beobachteten Fläche. Das erleichtert deutlich beispielsweise die Analyse von Situationen auf den Verkehrs- und Bereitstellungsflächen im Logistiklager. Zur erweiterten Analyse ermöglicht das System die Lokalisierung von markierten Objekten wie Verkehrsmitteln sowie die Übertragung der gewonnenen Informationen in Augmented-Reality- Anwendungen. Abhängig von der jeweiligen Situation oder der Bewegung etwa von Betriebsmitteln auf einem Betriebsgelände lassen sich einzelne Flächen softwaregestützt auf dem Bildschirm individuell einfärben, was die Einschätzungen und Planungsprozesse in einem Leitstand vereinfacht. anm Die Virtuelle Draufsicht dient zur großflächigen Kontrolle und Sicherung von Betriebs- und Lagerflächen. Das System nutzt die verschiedenen Bilder stationärer Videokameras einer Anlage und verdichtet sie zu einem einzigen virtuellen Luftbild. In Echtzeit entsteht so ein eindrucksvoller Überblick über die Gesamtsituation der beobachteten Fläche. 18 magazin 2/2012

19 Dassault Systèmes: 3D-Experience-Plattform Design & Engineering Dimensionen des Sozialen Dassault Systèmes, ein Anbieter von Lösungen für das 3D-Design, dreidimensionale Prototypen und Product Lifecycle Management (PLM), verfolgt eine neue Strategie und setzt künftig auf eine 3D- Erlebnis-Plattform. Dank dieser soll sich die Art und Weise verändern, wie Unternehmen Mehrwert für ihre Endkunden schaffen, indem die Kundenerfahrung möglichst früh in die Produktentwicklung mit einfließt. Die 3D-Erlebnisplattform von Dassault Systèmes vernetzt Designer, Entwickler, Marketingmanager und Konsumenten zu einem neuartigen sozialen Unternehmen. Nach Ansicht von Bernhard Charlès, Präsident und CEO von Dassault Systèmes, hat 3DS eine 3D- Experience-Plattform für das soziale Unternehmen des 21. Jahrhunderts geschaffen und ist damit zu einem Pionier einer neuen technologischen Ära geworden. Grundlage dieser 3D-Erlebnis-Plattform ist die V6-Plattfom von Dassault Systèmes, die das Unternehmen gemeinsam mit seinen Kunden im Laufe der letzten Jahre kontinuierlich weiterentwickelt hat. So wurde beispielsweise eine intelligente, auf Datensuche basierende Technologie integriert. Möglich sind jetzt realistische, virtuelle 3D-Erfahrungen, und auch die soziale Innovationsfähigkeit wurde erhöht. Charlès ist überzeugt davon, dass die Menschen in diesem Jahrhundert mehr erfinden und mehr Neuerungen einführen werden, als jemals zuvor. Um Innovationen zu schaffen, die ökologisch verträglich und sozial erwünscht seien, bräuchten Unternehmen und Menschen laut Charlès ganzheitliche virtuelle 3D-Erfahrungen. Denn nur so könnten alle Beteiligten am Innovationsprozess teilnehmen und den Mehrwert für den Endverbraucher steigern. 3D-Erlebnisplattform: Möglich sind jetzt realistische, virtuelle 3D-Erfahrungen, und auch die soziale Innovationsfähigkeit wurde gesteigert. Dass sich die in- und externe Arbeitsweise der Unternehmen in den nächsten Jahren weiter und einschneidend verändern wird, davon ist Monica Menghini, Executive Vice President bei 3DS für die Bereiche Industrie, Marketing und Unternehmenskommunikation, überzeugt. Deshalb besteht unser Ziel darin, unseren Kunden eine leistungsfähige Plattform bereitzustellen, die die universelle Sprache 3D und das Web als Anwenderoberfläche nutzt und sie dabei unterstützt, den Wert ihrer Produkte für den Endverbraucher zu steigern. Veränderungen in der Arbeitsweise der Unternehmen sieht auch Bernard Charlès und führt als Beispiele Anwendungen für die virtuelle Ladengestaltung in 3D, für visuelle 3D-Logistik oder benutzerfreundliche, echtzeitorientierte Geschäfts-Dashboards an. Mit der Einführung der Marke 3DSwYm und der Übernahme von Internetunternehmen wie Exalead und Netvibes sieht sich Charlès hier gut aufgestellt: So tragen wir weiter zur Stärkung der sozialen Geschäftsanwendungen bei, die Teil unserer 3D-Experience-Plattform sind. Dass 3DS mit dieser Plattform eine Lösung für Unternehmen bereitstellt, steht für Monica Menghini außer Frage: Sind PDM, CAD oder Prozessmanagement die geschäftlichen Schwerpunkte unserer Kunden? Nein. Unsere Kunden möchten ganz einfach das sicherste, umweltfreundlichste und intelligenteste Fahrzeug entwickeln, aber auch die gewünschte, wertvolle Kundenerfahrung für jeden Marktbedarf bereitstellen. Wir wollen dazu beitragen, ihren Fokus von den Fahrzeugattributen weg und zum Fahrzeugerlebnis hin zu führen. Wir sehen die Welt mit ihren Augen. Die 3D-Experience-Plattform wird ihnen helfen, überzeugende Verbrauchererfahrungen zu gestalten. Im Finanzbericht zum vierten Quartal und zum Jahresabschluss 2011 erklärte Bernard Charlès, dass die hervorragenden Ergebnisse von 3DS stark mit den bisher ermöglichten 3D-Erfahrungen zusammenhängen. Die jahrelange Zusammenarbeit mit prestigeträchtigen Unternehmen wie Ford, Boeing, BMW, Guess, Honda, Airbus, Carrefour, Johnson & Johnson, P&G, Benetton und GE, um nur einige zu nennen, hat uns gelehrt, dass wir in der Lage sind, soziale Branchenerfahrungen auf Basis von 3D zu liefern. Es war an der Zeit, neue Horizonte zu eröffnen, betonte Bernard Charlès. anm magazin 2/

20 Forschung & Technik Ein Überblick über Redirected Walking Das virtuelle Gehen Wenn Menschen ihre Umwelt erkunden, stellt das Gehen ohne Frage eine der natürlichsten und intuitivsten Möglichkeiten dar zumindest in der realen Welt. In der virtuellen Welt hingegen spielt es derzeit noch keine große Rolle. Hauptsächlich wegen technischer Einschränkungen erstreckt es sich meist auf nur wenige Quadratmeter. Das sogenannte Redirected Walking kann diese Einschränkungen aufheben. Von Christian Neth Seit Tracking-Systeme das genaue Erfassen des Benutzers eines VR-Systems ermöglichen, ist Gehen in virtuellen Welten grundsätzlich möglich. Eine CAVE erlaubt das Gehen um Objekte herum und auch eine PowerWall ermöglicht eine wenn auch sehr beschränkte Bewegung vor der Leinwand. Die größte Bewegungsfreiheit haben jedoch Benutzer eines Head-Mounted Display (HMD). Der Raum, der auf diese Weisen Bild 1: Während der Benutzer vermeintlich geradeaus geht, wird er in der realen Welt abgelenkt. Quelle: Neth et al. [1], TVCG begangen werden kann, ist allerdings nicht sonderlich groß. Er ist hauptsächlich limitiert durch die Abdeckung des Tracking-Systems. Insofern spielt das Gehen in heutigen VR-Systemen eine untergeordnete Rolle. Eine Fortbewegung über größere Distanzen erfolgt in der Regel durch Interaktionsgeräte oder Lokomotionsmetaphern wie Walking in Place. Das Prinzip des Redirected Walking ( umgeleitetes Gehen ) versucht, diese räumlichen Beschränkungen aufzuheben. Hintergründe Zum Verständnis dieser Technik ist es wichtig zu wissen, wie wir Menschen uns im Raum zurechtfinden. Neben der körpereigenen Wahrnehmung (Propriozeption, hier vor allem Kinästhesie und vestibuläre Wahrnehmung) nutzen wir hauptsächlich unsere visuelle Wahrnehmung und integrieren die aufgenommenen Reize in einen gemeinsamen Status unserer Umgebung. Im Normalfall ergeben die wahrgenommenen Fragmente der Welt ein stimmiges Bild. Falls nicht, vertrauen wir unserem Sehsinn am meisten die visuelle Wahrnehmung scheint die übrigen Sinne bis zu einer gewissen Diskrepanz unbewusst zu überwiegen. Hier liegt der Ansatzpunkt des Redirected Walking: VR-Systeme bedienen sich fast ausschließlich der visuellen Wahrnehmung über computergenerierte Bilder, die dementsprechend einfach manipuliert werden können. Solch eine Manipulation bleibt bis zu einem gewissen Grad unbemerkt. Darüber hinaus können Symptome der Reise- beziehungsweise der so genannten Simulatorkrankheit auftreten. Funktionsweise Das Ziel des Redirected Walking besteht darin, den Benutzer eines VR-Systems durch Manipulation der Bildgenerierung unbewusst so auf einen Umweg umzuleiten, dass er stets in die gewünschte Richtung gehen kann. Die Umleitung soll sich hierbei 20 magazin 2/2012

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