Virtuelles Nutzfahrzeug: VDC-Whitepaper

© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC

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Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Anwendungen, Herausforderungen, Ergebnisse

von:

http://www.lumo.de/

http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_maschinenwesen/ifvlv/baumaschinen

http://www.visenso.de/

http://www.ve.iao.fraunhofer.de/

http://www.kve-rhein-neckar.de/

http://www.lauer-weiss.de/

http://www.icido.de/de/Maerkte/Baumaschinen/


http://www.hlrs.de/organization/av/vis/research/vr/

http://www.ciros-engineering.com/

http://www.cv-cluster.com/


Training Teleoperations Übersicht

VDC-Whitepaper

Virtuelles Nutzfahrzeug

Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung

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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

Grundlagen

Bild: LumoGraphics



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Anwendungsgebiete

Virtuelle Entwicklung

- Styling, Design, Interieur

- Berechnungsvisualisierung

- Ergonomie

- Erprobung Assistenzsysteme und

Mensch-Maschine-Schnittstelle

- DMU und Servicablility

Virtuelle Fertigung

- Fabrikplanung

- Montageplanung

- Fertigungsprozesse

Grundlagen

Training

- Fahren und Bedienung

- Service

Marketing & Vertrieb

- Variantenmanagement

- Vertriebskonfiguratoren

Tele-Anwendungen

Unterhaltung



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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




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Design Reviews

Bild: Hochschule Mannheim

Designreview Landmaschine

John Deere in einer 4-Seiten-CAVE




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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

Bild: HLRS

Belastungsrechnung

Verschraubung Getriebe

LKW mit AR-Marker

LKW mit übergeblendeter

Strömungsvisualisierung




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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




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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: TU Dresden

Bild: TU Dresden

Sicht im

Fahrsimulator

Bedienung

Betonspritzmaschine

Informationsschnittstelle

im Schaufelradbagger




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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 Montier-

und Servicebarkeit

Flexible Bauteile (Schläuche, Kabel,

etc.) berücksichtigbar

Bild: Lauer & Weiss

Bild: Jaguar-Landrover


Review E-Maschine,

Getriebe, Getriebehalter

DMU-Review

in CAVE

Prüfung Schlauch-

Verhalten bei

Demontage Tank




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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: HS Mannheim

Bild: HS Mannheim

Virtual Service Review

am Daimler-VRSC, Brühl

Virtual Walkthrough

Landmaschine

Check Servicability

vor Powerwall





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DMU-Review an Powerwall,

Untersuchung Ein-/Ausbau Batterie




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Montageplanung

Überprüfung De-/Montierbarkeit

Test und Evaluation von Montagehilfen

(Führungslinien, abgekantete Ecken,

etc.) für manuelle Montage

Festlegung Montagereihenfolgen

Kollisionsanzeige akustisch, graphisch

oder haptisch



Bild: Haption

Virtuelle Montage-

Prüfung Tank vor der

Powerwall

Ein-/Ausbauuntersuchung

beidhändig vor der

Powerwall mit taktilem

Feedback

Demontageuntersuchung

mit Force-Feedback

Virtuelle Fertigung



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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

Bild: Visenso

Blick in 3D-Modell

Rohbaumontage

Logistik:

AR-Einplanung neuer

Fördertechnik in Bestand

Fertigungsverfahren:

Druckgusswerkzeug

Virtuelle Fertigung



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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

Training



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Training – Simulatoren

spezielle Fahrzeugkinematiken

spezielles Fahrzeugverhalten

große Fahrzeuge, hohe Sitzpositionen

unübersichtliche Fahrzeugbereiche

Analyse von Fahrerhaltungen und -sicht

Bild: GlobalSim.com

Bild: TU Dresden

Bild: RIF

Blick auf Arbeitsplatz

Kransimulator

Blick auf Bagger

auf Rampe

Training

Holzvollernter

Training



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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



Interaktives 3D-Modell

Holzvollernter

Kran: Unterschreitung

Mindestabstand führt

zu visueller Warnung

Kran: Person im

Gefahrenbereich

Training



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Bild: TU Dresden

Blick in Fahrsimulator

an der TU Dresden

Training

Bild: TU Dresden

Blick auf Fahrsimulator



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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: 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

Training



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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




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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




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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



Projektion in Leitzentrale

bei Rio Tinto

Warnschild automatisierte

Mine in Westaustralien

Fahrerlose LKWs in Mine

in Westaustralien

Teleoperations



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Tele-Anwendungen

Bild: VDC

Perspektiven des

Planungstisches

für Baustellenleitstand:

2D-Draufsicht (für Tisch, links)

und 3D-Perspektive aus

Bagger (rechts oben) und aus

drittem Fahrzeug heraus

(rechts unten)

Teleoperations



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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

Bilder: John Deere/Caterpillar

Einblenden von

Informationen

in Windschutzscheibe

Interaktion / Eingabe

über Windschutzscheibe

Spiele laden zur

Beschäftigung mit

virtuellen

Nutzfahrzeugen ein

Unterhaltung



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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

Zusammenfassung



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VDC-Mitglieder und -Partner im Thema Virtuelles Nutzfahrzeug

Zusammenfassung

http://www.lumo.de/

http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_maschinenwesen/ifvlv/baumaschinen

http://www.visenso.de/

http://www.ve.iao.fraunhofer.de/

http://www.kve-rhein-neckar.de/

http://www.lauer-weiss.de/



http://www.hlrs.de/organization/av/vis/research/vr/

http://www.ciros-engineering.com/

http://www.cv-cluster.com/


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