Digital Engineering

Auszug aus dem Vortrag von Dipl.-Ing. Jens Schüffler

Unter dem Begriff Digital Engineering sind digitale Methoden und Werkzeuge zusammengefasst, die beim Produktentstehungs- und Produktionsprozess verwendet werden können. Durch den Einsatz digitaler Werkzeuge in der Entwicklung und Planung ist zu einem früheren Zeitpunkt mehr abgesichertes Wissen über Funktionen, Prozesse und Kosten verfügbar. Nach der Philosophie: "So viel wie nötig und so wenig wie möglich!" zielen die digitalen Werkzeuge, die von Corway PLM Solutions entwickelt und angewandt werden auf die Integration der Kerngeschäftsprozesse REM - PDM - SCM - MES ab. Im Vortrag wurde zum einen ein digiales Werkzeug des Informationsmanagements, das iPDF, zum anderen die Anwendung von 3D Visualisierung entlang aller Geschäftsprozesse dargestellt.

Requirements-Management-Tools

Abbildung 1: Einsatz von IT-Lösungen im Requirements Management (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Sie verwalten Anforderungen Top-Down in einer Datenbank. Anforderungen können verlinkt werden (Abhängigkeiten). Attribute können hinzugefügt werden (Erhebung). Änderungsstände können verfolgt werden (Lebenszyklus der Anforderung).
Es bestehen zwei grundlegende Philosophien, die Datenbank-Orientierte (Softwaresystementwicklung) und die Dokument-Orientierte (bevorzugt Ingenieurswesen).
Mit zunehmender Verbreitung und Anwendung von Product Data Management (PDM) Systemen wird Requirements Management Bestandteil von PDM-Systemen.

Requirements Management (dt. Anforderungsmanagement)

Gemeint ist eine Managementaufgabe für die effiziente und fehlerarme Entwicklung komplexer Systeme. Es umfasst alle Maßnahmen zur Steuerung, Kontrolle und Verwaltung von Anforderungen. Prozesse sollen definiert und implementiert werden, in dem die Anforderungsdokumentation während des gesamten Projektverlaufs aktualisiert wird.

Gutes Requirements Engineering

Generiert eine kontinuierliche Wissensdatenbank über den gesamten Produktlebenszyklus
Reduziert Kosten
Vereinfacht die Überwachung komplexer Projekte
Verbessert die Kommunikation innerhalb der Teams

Aktuelle Herausforderungen im Geschäftsprozess

Ständig wachsende Flut an Informationen.
Anzahl der Systeme, mit denen interagiert wird, nimmt zu.
Informationen müssen schneller allen Betroffenen zur Verfügung stehen (aktuell, zeitnah, redundanzfrei).
Erhöhung der Reichweite der Informationen - globale Informationsbereitstellung.
Schutz geistigen Eigentums und verstärktes Compliance Requirements.

Hemmnisse in der Kommunikation und Interaktion

Unterschiedliche 2D/3D-CAD-Formate müssen berücksichtigt werden.
Anwender müssen mit verschiedener Unternehmenssoftware interagieren (SAP, PDM-System, MS Office).
Medienbrüche zwischen elektronischen Daten und Papier sind die Regel.
Elektronische Daten müssen vor Missbrauch geschützt.
Aktualität der Daten bzw. verschiedene Revisionsstände sind im Umlauf.

3D PDF

Abbildung 2: Möglichkeiten von 3D PDF-Formularen (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Teilautomatisierung eines bisher manuellen Prozesses

Verbesserungen mit iPDF

Abbildung 3: SOLL – Anfrageprozess mit iPDF (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Reduzierung des Aufwandes zum Bereitstellen der 2D- und 3DCAD-Informationen
Minimierung der manuellen Eingaben (Vermeidung von Eingabefehlern)
Verringerung der bereitzustellenden Dokumente
Reduzierung der Rückfragen seitens der Zulieferer
Schutz geistigen Eigentums, Zeit- und nutzerorientierte Dokumentberechtigung
Qualitative hochwertige Anfrageunterlagen bzw. -anwendung

Virtual Ergonimics

Virtual Reality und Digitales Engineering

Durch den Einsatz von Virtual Reality in den unterschiedlichsten Geschäftsprozessen können zeitkritische und kostenintensive Aufgaben durch 3D Visualisierung beschleunigt und Ausgaben für teure Prototype und Mockups vermieden werden. In der Kommunikation mit dem Endkunden kann der Vertrieb und das Marketing neue Wege gehen und Varianten und Optionen 1:1 in Echtdarstellung präsentieren, wodurch sich die Verkaufszyklen deutlich reduzieren lassen.

Anwendungen von Virtual Reality beim

Product Design
Manufacturing Planning
Maintenance
Training

Simulation im Produkt-Design

Abbildung 4: Virtuelle Räume für den Produkttest (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Product Design

Während der Produktentwicklung sehen sich Unternehmen mit verschiedenen zentralen Herausforderungen in Bezug auf die physischen Eigenschaften und Verhaltensweisen des Menschen konfrontiert.

Training in der Simulation

Abbildung 5: Virtual Ergonomics – Training (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Training

Auch in Bezug auf Training und Ausbildung sind Unternehmen durch die menschlichen physischen Eigenschaften und Verhaltensweisen vor neue Aufgaben gestellt.

Ergonomics - Analyse-Datei

Abbildung 6: Verschiedene Menschen (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Virtual Reality mit Visual Decision Platform (VDP)

Im Standardmodus können nur die voreingestellten Populationen und Menschmodelle verwendet werden.
Im Expertenmodus besteht Zugriff auf alle Detailkonfigurationen der Menschmodelle von der Populationsvorlage bis zur Modifikation einzelner Gliedmaßen.

Menschmodell Discomfort

Abbildung 7: Menschmodell Discomfort (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Die Discomfortwerte werden bei den Menschmodellen farblich dargestellt. Discomfortwert 0-75% entspricht einer Farbskala von Dunkelgrün bis Hellgrün, 75-90% wird gelb dargestellt und 90- 100% rot.

Parameter Menschmodelle

BODYWEIGHT: Berechnetes Gewicht des Menschmodells aus den einzelnen Körperteilen auf der Erdoberfläche.
UIC POSITIONS: Postionsangaben des Menschmodells nach UIC Norm.
CharAT cinematic chain measurements: Die Abmessungen der aktuellen kinematischen Kette und die dazugehörigen Permutations-Winkelwerte.
CharAT bone positions: Anfangs- und Endposition der “Bones” im Weltkoordinatensystem.
CharAT joint rotation values: Die aktuellen Winkelwerte der einzelnen “Bones” nach Eulerwinkel-Definition.
Charat Static Physical Analysis: Physikalische Eigenschaften der Körperteile.
CharAT discomfort values: Discomfort - Gewichtungswerte,DW=Discomfort Weight, JROT= Ausgeführte Bewegung in Prozent, JResi= Gelenkpunktwiderstand und DConf= Discomfort in Prozent

Menschmodell Kollision

Abbildung 8: Menschmodell Kollision (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Virtuelle Simulationen in der Anwendung

Simulation Sehfeld

Abbildung 9: Simulation Sehfeld (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Viewing Angle Untersuchungen

Simulation zur Feststellung, ob der Betrachtungswinkel des Monitors ausreicht oder ein zusätzlicher Tilt-Mechanismus notwendig ist.
Dem Kunden kann schon ohne Hardware MockUp demonstriert werden, wie ein Passagier das Bild auf dem Monitor wahrnimmt.
Simulation auf verschiedene Recline Winkel und Körpergrößen anpassbar.

Virtuelle räumliche Orientierung

Abbildung 10: Virtuelle räumliche Orientierung (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Weitere Einsatzmöglichkeiten

Stowages: Überprüfung der Erreichbarkeit von Staufächern in verschiedenen Sitzpositionen
Reading Light: Simulation Leuchtkegel/ Optimierung Leuchtkegel und Position
Placards (für Werbung oder Sicherheitshinweise): Simulation verschiedener Designs und Layouts aus der Sicht der Passagiere
Simulation Kabine: Der Kunde kann virtuell die Kabine begehen. Erreichbarkeit der Over Head Bins über Steward Step.

Beispiele aus der Praxis

Abbildung 11: Anwendungen Virtueller Begutachtung (Zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Fazit

Vorteile von iPDF und virtuellen Simulationen

iPDF

Prozessverschlankung - mehr Anbieter können angefragt werden.
Interaktion der PDF-Dokumente mit unterschiedlichen Datenquellen.
3D-Daten können auf einfache Weise im Prozess benutzt werden.
Intelligente Dokumente ermöglichen eine elektronische Kommunikation entlang der Prozesskette intern wie extern.

Virtuelle Simulationen

Echzeit Produkt Simulation zeigt frühzeitig Fehlerquellen auf.
Direkte und intuitive Interaktion/Bedienung des Systems bringt auch “Nicht -Ingenieure” an den Tisch.
Weniger physische Prototypen sind notwendig.
Umfassende Einbeziehung in den Requirements Definition Process.

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