Jahresbericht 2001 1 - dik.tu-darmstadt.de · DiK Jahresbericht 2001 Fachgebiet Datenverarbeitung...

Technische Universität Darmstadt

Fachgebiet Datenverarbeitung

in der Konstruktion Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

JAHRESBERICHT 2001

DiK Jahresbericht 2001

Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Seite 3

Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl Technische Universität Darmstadt Petersenstraße 30, D-64287 Darmstadt Telefon: (0 61 51) 16-60 01 / Telefax: (0 61 51) 16-68 54 E-Mail: [email protected]

www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de

Jahresbericht 2001 DiK

Seite 4 Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion

INHALTSVERZEICHNIS / CONTENTS

Inhaltsverzeichnis / Contents ................................................................................................4

Vorwort ...................................................................................................................................6

Lehrangebot im Grundstudium............................................................................................8

Grundlagen der Datenverarbeitung..........................................................................................9 Programmiersprachen und -techniken...................................................................................10 Einführung in das rechnergestützte Konstruieren (CAD) .....................................................11

Lehrangebot im Hauptstudium...........................................................................................12

PDT A - CAD-Systeme und CAx-Prozessketten ..................................................................13 PDT B - Produktdatenmanagement .......................................................................................14 PDT C - Produkt- und Prozessmodellierung .........................................................................15 Seminar: Programmier- und Arbeitstechniken.....................................................................16 Praktikum zum Arbeiten mit 3D-CAD-Systemen................................................................17 DiK - Statistik Lehre 2001.....................................................................................................18

Forschung..............................................................................................................................19

iViP - Leitprojekt integrierte Virtuelle Produktentstehung ...................................................21 RTCN - Regional Training and Consulting Network ............................................................24 ENHANCE - ENHanced AeroNautical Concurrent Engineering .........................................25 SKIL - Sharing Knowledge Innovation and Leadership .......................................................27 Sonderforschungsbereich 392 - Entwicklung umweltgerechter Produkte...........................28

Teilprojekt B1 - Kooperative Informationsmodellierung für die Entwicklung umweltgerechter Produkte..................................................................................................28

Teilprojekt B5 - Produktentwicklungsumgebung für die rechnerunterstützte und kooperative Entwicklung umweltgerechter Produkte ........................................................30

Machbarkeitsstudie „STEP basiertes Simulationsdatenmanagement“.................................32 IGB - Integration von Produktentwicklungsmethoden über Gestaltungs-Berechnungs- Beziehungen ...................................................................................................35

eBridge - Entwicklung eines Portals zur Optimierung firmen- und abteilungsübergreifender Geschäftsprozesse .........................................................................37 Entwicklung eines Fachkonzepts zur systematischen Einführung des 3D-CAD-Systems SolidWorks und des PDM-Systems SmartTeam.....................................................39

MakoSi - Nachvollziehbares Management komplexer Sicherheitsmechanismen.................41 BMW - Studie zur automatischen Ähnlichkeitserkennung von Silhouetten.........................42 STEP Maintenance ................................................................................................................43 RAK 2 - Eine studentische Projektarbeit ...............................................................................44



Preface ...................................................................................................................................47

Courses offered in basic studies..........................................................................................49

Basics of Data Processing......................................................................................................50 Programming Languages and Techniques .............................................................................51 Introduction to computer based design (CAD)......................................................................52

Courses offered in the main course ....................................................................................53

PDT A - CAD Systems and CAx Process Chains .................................................................54 PDT B - Product Data Management ......................................................................................55 PDT C - Product and Process Modeling ................................................................................56 Programming and Working Techniques ...............................................................................57 3D-CAD Workshop ...............................................................................................................58 DiK - Statistics Study 2001 ...................................................................................................59

Research ................................................................................................................................60

iViP - Integrated Virtual Product Creation............................................................................62 RTCN - Regional Training and Consulting Network ............................................................65 ENHANCE - ENHanced AeroNautical Concurrent Engineering .........................................66 SKIL - Sharing Knowledge Innovation and Leadership ......................................................68 Research project SFB 392 - Development of Environmentally Sound Products .................69

Partial Project B1 - Co-operative information modelling for the development of environmentally sound products ........................................................................................69

Partial Project B5 - Design environment for the computer integrated co-operative development of environmentally sound products".............................................................71

Feasibility study „STEP based Simulation Data Management“...........................................73 IGB - Integration of Methods for Product Development using Constraints between Design and Computation .......................................................................................................75 eBridge - Development of an Internet Portal for Business and Department Spanning Business Processes ................................................................................................77

Development of a Concept for the Implementation of the 3D-CAD System SolidWorks and the PDM-System SmarTeam ......................................................................79

MakoSi - Comprehensible Management of Complex Security Mechanisms........................81 BMW - Study for Automatic Detection of Similar Silhouettes.............................................82 STEP Maintenance ................................................................................................................83 RAK 2 - A Collegiate Teamwork ..........................................................................................84

Dissertationen / Doctor Theses............................................................................................85

Veröffentlichungen / Publications .......................................................................................86

Mitarbeiter / Staff.................................................................................................................89



VORWORT

Das Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK) gehört zum Fachbereich Maschinenbau (FB 16) der Technischen Universität Darmstadt und leistet seinen Beitrag zur universitären Lehre und Forschung auf dem Gebiet der Informationsverarbeitung im Maschinenbau. Die Aktivitäten des DiK sind durch seine Aufgabenbereiche in

• der Lehre im Grund- und Hauptstudium und

• der grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung

repräsentiert.

In diesen Aufgabengebieten des DiK wird wissenschaftlich geforscht und gelehrt. Dazu wurden die drei attraktiven Kompetenzbereiche

• Methoden zur Informationsmodellierung,

• Virtuelle Produktentwicklung und

• Verteiltes und kooperatives Arbeiten

gebildet.

Der Kompetenzbereich „Methoden zur Informationsmodellierung“ entwickelt objektori-entierte Verfahren und Werkzeuge zur Informationsmodellierung für Anwendungen des Maschinenbaus. Die Schwerpunkte liegen dabei in der Entwicklung von Produktmodel-len wie z.B. die der internationalen Norm ISO 10303 (STEP) aber auch in der Evaluie-rung neuer Modellierungstechniken wie beispielsweise UML (Unified Modeling Langua-ge).

Im Kompetenzbereich „Virtuelle Produktentwicklung“ werden digitale Produktent-wicklungs- und Produktionsplanungsmethoden erforscht. Ziel ist es dabei, einmal be-schriebene Produktdaten durchgängig in Prozessketten weiter zu verarbeiten (CAX-Prozessketten). Dabei werden Lösungen zur Verwaltung (Produktdatenmanagement-Systeme), zur Visualisierung (Virtual Reality Techniken) und zur Steuerung (Workflow Management) der Produktdaten entwickelt. Ein Schwerpunkt liegt dabei insbesondere in der Erforschung und Anwendung von Feature-basierten, parametrischen 3D-CAD-Systemen für die interdisziplinäre Entwicklung von Produkten.

Im Forschungsbereich „Verteiltes und kooperatives Arbeiten“ wird untersucht, wie sich Produktentwicklungsprozesse örtlich und zeitlich verteilen lassen. Im Mittelpunkt der Forschung steht dabei die Verteilung von Produktentwicklungsaufgaben über Länder-grenzen und Zeitzonen hinweg, sowie die Untersuchung der damit verbundenen



Informationsflüsse und notwendigen Basistechnologien (beispielsweise XML (Extensible Markup Language). Zur Kommunikation in verteilter Umgebung werden Methoden aus den Gebieten (CSCW - Computer Supported Cooperative Work) hinsichtlich ihrer Ver-wendung im Produktentwicklungsprozess evaluiert.

Das Jahr 2001 war ein überaus erfolgreiches Jahr. In der Lehre wie auch in der Forschung wurden die angestrebten Meilensteine mehr als erreicht. Besonders hervorzuheben ist dabei der weitere Ausbau des Zentrums für Informationsverarbeitung im Maschinenbau (IiM) um 40 CAD-Clients, wodurch nun etwa 150 CAD-Clients zur Verfügung stehen. Nach jahrelanger, intensiver Forschungsarbeit und Beteiligung an der internationalen Normung wurde in diesem Jahr das Anwendungsprotokoll (AP) 214 „Core Data for Au-tomotive Mechanical Design Processes“ zur internationalen Norm und im Rahmen der Normenreihe ISO 10303 veröffentlicht. Besonders hervorheben möchte ich die erfolgrei-chen Promotionen der Herren Robert Gräb, Bernd Daum und Thomas Ott.

Mein besonderer Dank gilt allen Mitarbeitern des DiK, die mit ihrer Motivation und ih-rem engagierten Einsatz die Erfolge des Jahres 2001 ermöglichten.

Im Dezember 2001

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl



LEHRANGEBOT IM GRUNDSTUDIUM

Das Lehrangebot im Grundstudium umfasst, begleitet von intensiven Übungen, Vorle-sungen zur Einführung in die Methoden der Datenverarbeitung. Die Vorlesungen sind inhaltlich auf die Tätigkeitsfelder der zukünftigen Ingenieure ausgerichtet. Eingebunden ist das Lehrangebot in die ersten beiden Semester und besteht aus

1. Semester: Vorlesung "Grundlagen der elektronischen Datenverarbeitung (GEDV)“ Übung "Programmiersprachen und -techniken (PST)"

2. Semester: Vorlesung "Einführung in das rechnergestützte Konstruieren (CAD)" (mit begleitenden Übungen)

Die Lehrinhalte und Lernziele sind so ausgewählt, dass fundierte Kenntnisse zur Daten-verarbeitung im Maschinenbau vermittelt werden. Eine besondere Bedeutung besitzt da-bei das Arbeiten mit einem parametrischen 3D-CAD-System im 2. Semester. Dies erfolgt ausgerichtet auf die Prozesskette Konstruktion mit dem Ziel, alle einmal erzeugten Pro-duktdaten in späteren Prozessstadien effizient weiterverwenden zu können. Diese Ausbil-dung wird im 3. und 4. Semester im Fach Maschinenelemente fortgeführt.



GRUNDLAGEN DER DATEN-VERARBEITUNG GGGEEEDDDVVV In der Vorlesung werden die Grundlagen der Datenverarbeitung vermittelt. Der Inhalt und Lehrplan ist ausgelegt auf die Anforderungen des Maschinenbaus an die Datenverar-beitung. Die Grundlagen der Datenverarbeitung werden durch drei Themengebiete reprä-sentiert:

• die Einführung in die elektronische Datenverarbeitung (EDV),

• die Methoden der Programmierung und

• die methodische Anwendung der EDV.

Lernziele:

• Beherrschung der Grundlagen der EDV

• Verständnis der Programmentwicklung sowie Kenntnisse über Programmierspra-

chen und -techniken

• Fähigkeit zur Entwicklung von Datenstrukturen und Algorithmen

• Kenntnis der verschiedenen Anwendungssysteme

• Verständnis des Zusammenhangs zwischen Betriebssystemen und

Anwendungssoftware

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Claus Heeg [email protected]



PROGRAMMIERSPRACHEN UND -TECHNIKEN PPPSSSTTT In der vorlesungsbegleitenden Übung zur GEDV-Vorlesung wird der Stoff aus dem Themengebiet „Methoden der Programmierung“ in Form eines Programmierkurses ver-tieft. Es wird eine Einführung in eine Programmiersprache gegeben, hierbei stehen jedoch mehr die Methoden der Programmierung als die Feinheiten der Programmiersprache im Vordergrund. Es wird eine Anleitung in den Entwurf eigener Programme gegeben, dabei wird der Nutzung moderner elektronischer Informations- und Kommunikationsmittel und der Teamarbeit ein hohes Gewicht zugemessen. Die Ausbildung erfolgt in drei Elemen-ten: Theoretische Einführungen, betreute Übungen und freies Üben.

Als Programmiersprache wird seit dem WS97/98 erfolgreich JAVA eingesetzt. Damit verbunden ist die Vermittlung objektorientierter Sicht und objektorientierter Abbildung von Problemen und des objektorientierten Programmentwurfs von Anfang an.

Seit dem WS 96/97 werden - zusätzlich zu konventionellen Unterlagen - alle kursbeglei-tenden Informationen im WWW zur Verfügung gestellt.

( http://www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de/deutsch/lehre/prj_eder/pst/psttitel.html )

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Manfred Eder [email protected]



EINFÜHRUNG IN DAS RECHNER-GESTÜTZTE KONSTRUIEREN (CAD) CCCAAADDD In der Vorlesung und der zugehörigen Übung werden die Grundlagen des dreidimensio-nalen Konstruierens an CAD-Arbeitsplätzen vorgestellt und dessen Einordnung in den Ablauf zur Lösung von Konstruktionsaufgaben getroffen (s. Abbildung 1). Dabei werden im Rahmen der Lösungsfindung die dreidimensionale geometrische Bauteilbeschreibung, die Abbildung von Gestaltungsabsichten, die Bildung von Produktstrukturen sowie das Bestimmen und Suchen von Norm- und Zukaufteilen erlernt. Die teamorientierte Ar-beitsweise in der Übung wird durch den Einsatz eines Produktdatenmanagement-Systems unterstützt. Die gefundenen Lösungen müssen auf unterschiedliche Arten dargestellt und dokumentiert werden, z. B. durch das Ableiten von normgerechten Technischen Zeich-nungen aus dem 3D-CAD-Modell. Sämtliche Unterlagen zu Vorlesung und Übung wer-den digital bereitgestellt, wodurch die eigenständige Nutzung der Werkzeuge aus dem Bereich der Informationstechnologie gefördert wird.

Abbildung 1: CAD-Arbeitsplätze

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Lars Klug [email protected]

Dipl.-Ing. Jürgen Rambo [email protected]



LEHRANGEBOT IM HAUPTSTUDIUM

Das Lehrangebot für das Hauptstudium Maschinenbau ist so ausgelegt, dass es interes-sierten Studierenden die Möglichkeit bietet, die Themen der Datenverarbeitung im Pro-duktentwicklungsprozess weiter zu vertiefen und sich hierin zu qualifizieren. Dieses Lehrangebot spricht Studierende ab dem 5. Semester an und umfasst die folgenden The-men:

Vorlesungen: Produktdatentechnologie A (CAD-Systeme und CAx

Prozessketten)

Produktdatentechnologie B (Produktdatenmanagement)

Produktdatentechnologie C (Produkt- und Prozessmodellierung)

Seminar: Programmier- und Arbeitstechniken

Praktikum: Praktikum zum Arbeiten mit 3D-Systemen (UG und CATIA)

Der zentrale Ansatz dieses Lehrangebotes ist in der sog. Produktdatentechnologie veran-kert. Sie ist ein interdisziplinäres Fachgebiet, geprägt von den Grundlagen der Informatik und den Methoden der Ingenieurwissenschaften, insbesondere des Maschinenbaus. Das grundlegende Konzept basiert dabei auf einer durchgängigen Verarbeitung (ohne Me-dienbrüche, ohne Informationsverlust) digital repräsentierter Produktdaten über alle Pha-sen des Produktlebenszyklus hinweg. Die dafür eingesetzten DV-Systeme, das Integrierte Produktmodell (STEP) und die Methoden und Werkzeuge zum Management der Pro-duktdaten im Produktlebenszyklus sind Gegenstand dieses Lehrangebots.



PDT A - CAD-SYSTEME UND CAX-PROZESSKETTEN

PPPDDDTTTAAA In dieser Vorlesung wird eine grundlegende Einführung in die moderne Produktdaten-technologie gegeben. Hierbei stehen insbesondere der Produktmodellgedanke und die Handhabung der zur vollständigen Produktbeschreibung notwendigen Produktinformati-onen im Vordergrund. So werden u. a. die verschiedenen in CAD-Systemen gebräuchli-chen Geometriemodelle besprochen und die wichtigsten CAD-Prozessketten der Pro-duktentstehung von der Produktkonzeption bis hin zum Herstellungsprozess vorgestellt und anhand von repräsentativen Beispielen analysiert und diskutiert.

Lernziele sind zum einen das Verständnis der Zusammenhänge “Integriertes Produktmo-dell – Produktinformationen - CAD-Systeme - CAx-Prozessketten“, zum anderen Kennt-nisse über die unterschiedlichen Modelle der rechnerinternen Beschreibung von Produkt-informationen zu erlangen. Ebenso sollten hierbei Kenntnisse über rechnerunterstützte Methoden zur Konzeption, Konstruktion, Optimierung, Darstellung, Fertigungsvorberei-tung und Dokumentation von Produkten sowie das Verständnis des Zusammenwirkens der DV-Systeme innerhalb von Prozessketten verinnerlicht werden.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Tri-Ngoc Pham-Van [email protected]



PDT B - PRODUKTDATENMANAGEMENT PPPDDDTTTBBB Im Mittelpunkt dieser Vorlesung steht die Bedeutung des Produktdatenmanagements und seiner Funktionen. Dabei werden sowohl die Basistechnologien wie auch die grundlegen-den Rahmenbedingungen für Produktdatenmanagementsysteme diskutiert. Ebenso wer-den die organisatorischen Voraussetzungen für deren Einsatz vorgestellt. Darüber hinaus wird ein grober Überblick über die Architektur derartiger Systeme gegeben und verschie-dene Datenmodelle werden beispielhaft besprochen. Auch werden Workflow-Manage-mentsysteme hinsichtlich ihrer wachsenden Bedeutung eingehender betrachtet.

Lernziele:

• Verständnis der Bedeutung von Produktdatenmanagement systemen und der

Zusammenhänge zwischen diesen, dem Integrierten Produktmodell und

Workflow-Managementsystemen.

• Kenntnisse der Basistechnologien der Produktdatenmanagementsysteme.

• Verständnis der organisatorischen Voraussetzungen.

• Kenntnisse über die Struktur von Produktdatenmanagementsystemen.

Ansprechpartnerin: Dipl.-Ing. Regina Beuthel [email protected]



PDT C - PRODUKT- UND PROZESSMODELLIERUNG

PPPDDDTTTCCC Zentrales Ziel der Produktdatentechnologie ist es, die Entwicklung eines Produktes durch den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien hinsichtlich Qualität des Produktes, Kosten des Produktes und des Entwicklungsprozesses sowie der Effizienz des Entwicklungsprozesses zu optimieren. Dies führt zum verstärkten Einsatz von Soft-waresystemen in allen Teilprozessen der Produktentwicklung, wie beispielsweise der Verwendung von CAD- und PDM-Systemen im Rahmen der Detailkonstruktion.

In dieser Vorlesung werden verschiedene Prinzipien, Methoden und Werkzeuge für Pro-dukt- und Prozessmodellierungen vorgestellt. So werden z. B. die Prinzipien der System-technik, wie die hierarchische Strukturierung und Modellbildung, besprochen. Die Me-thoden des Modellentwurfs und seiner Spezifikation werden aufgezeigt und diskutiert. Die systematische Datenmodellbildung wird mit Blick auf ISO 10303 (allgemein bekannt als STEP "Standard for the Exchange of Product Model Data") unter Verwendung von SADT, EXPRESS and EXPRESS-G vorgestellt. Die Konzepte der Prozessmodellierung selbst werden anhand der Geschäftsprozessmodellierung erläutert. Hierbei wird beson-ders auf die Möglichkeiten zur Modellierung von Abläufen und Geschäftsprozessen mit UML sowie auf die integrative Methode ARIS eingegangen. Darüber hinaus werden XML-basierte Lösungsalternativen diskutiert.

Besonderer Wert wird innerhalb der Vorlesung darauf gelegt, dass die erworbenen, theo-retischen Kenntnisse anhand von praktischen Beispielen und kleineren Übungen vertieft werden.

Lernziele:

• Verständnis der Zusammenhänge zwischen Funktionen, Daten und Prozessmodel-

lierung

• Kenntnisse über den Nutzen der Modellierungstechniken für Geschäftsprozessop-

timierungen

• Kenntnisse über das Produktmodell, wie es in ISO 10303 (STEP) spezifiziert ist

• Kenntnisse über die Umsetzung von Produkt- und Prozessmodellen in industrielle

Anwendungen

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Regina Beuthel [email protected]



SEMINAR: PROGRAMMIER- UND ARBEITSTECHNIKEN PPPAAA Es wird eine Einführung in den objektorientierten Software-Entwurf auf der Basis der Programmiersprache JAVA gegeben. Im Vordergrund steht, die Methoden eines moder-nen objektorientierten Programmentwurfes anzuwenden und zu üben, und weniger die detaillierte Auseinandersetzung mit einer konkreten Programmiersprache. Darüber hinaus wird auf portable, in andere Sprachen transferierbare Lösungen und auf Teamarbeit be-sonderer Wert gelegt. Das Seminar teilt sich in drei Elemente: theoretische Einführung, betreute Übungen und freies Üben. Im Seminar wird ein Software-Entwicklungstool ein-gesetzt, welches einen Entwurf gemäß UML-Notation unterstützt. Alle seminarbegleiten-den Informationen werden im WWW zur Verfügung gestellt.

( http://www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de/deutsch/lehre/prj_eder/pa/pahome.html )

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Manfred Eder [email protected]



PRAKTIKUM ZUM ARBEITEN MIT 3D-CAD-SYSTEMEN CCCAAADDDPPP

Im Praktikum wird die Anwendung verschiedener Generierungsstrategien zur Erzeugung von komplexen Bau-teilen und Baugruppen mit einem parametrischen 3D-CAD-System vermittelt. Kooperative Arbeitstech-niken (rechnerunterstützte Teamar-beit) werden dabei unter Einsatz ei-nes Produktdatenmanagement-Sys-tems (PDM-System) angewandt. Es

erfolgt eine Einführung in das methodische Vorgehen zum Aufbau parametrischer 3D-Geometriemodelle mit den Zielen des Aufbaus digitaler Prototypen (digital mockups), der Variantenmodellierung und der Abbildung kinematischer Zusammenhänge. Weiter-hin wird das Ableiten technischer Dokumente aus der 3D-Repräsentation mit deren Ein-bindung in hypermediale Dokumente im Internet behandelt. Darüber hinaus wird die fortgeschrittene 3D-Modellierung mittels Freiformkurven und Freiformflächen erläutert.

Seit 2000 wird das Praktikum sowohl für das System Unigraphics als auch CATIAV5 angeboten.

Ansprechpartner:

UG: Dipl.-Ing. Regina Beuthel [email protected]

CATIAV5: Dipl.Wirtsch.-Ing. Katharina Kasper [email protected]



DIK - STATISTIK LEHRE 2001

Prüfungen Anzahl Prüfungen

Grundlagen der Datenverarbeitung 350

Programmiersprachen und -techniken 350

Produktdatentechnologie 105

Einführung in das rechnergestützte Konstruieren 384

Praktikum zum Arbeiten mit 3D-CAD-Systemen 68

Studien- und Diplomarbeiten, Konstruktive Entwürfe 48



FORSCHUNG

Hinter der heute eher konservativ anmutenden Fachgebietsbezeichnung „Datenverarbei-tung in der Konstruktion“ verbirgt sich ein oft auf den ersten Blick nicht in seinem vollen Umfang erkennbares Wissenschaftsgebiet, welches sich heute mit einem großen Spekt-rum vielfältiger Forschungsaufgaben rund um die rechnergestützte Produktentwicklung befasst.

Dabei schließt der Aspekt der Datenverarbeitung sowohl die Generierung, Speicherung und Archivierung von Produktdaten ein wie auch den Datenaustausch und -abgleich die-ser; und dies stets mit dem Ziel, alle jemals entstehenden Produktdaten eines Produkts durch den geschickten Einsatz elektronischer Datenverarbeitungsmethoden entlang seines gesamten Lebenszyklusses von seiner Idee bis hin zu seinem Recycling zu erfassen und zu verarbeiten.

Der Begriff der Konstruktion im Maschinenbau steht ferner heute für den Gesamtprozess der virtuellen Produktschöpfung, nicht nur mehr für das zeichnerische norm- und funkti-onsgerechte Abbilden der angestrebten Produktgestalt auf Papier, da es die modernen CAx-Technologien heute erlauben, durchgängig rechnergestützt Produkte von ihrem ers-ten Formgebungsvorschlag bis hin zu ihrem rechnergestützt getesteten virtuellen serien-reifen Prototyp zu entwickeln.

Aus dieser Sichtweise heraus haben sich in den vergangenen Jahren drei Forschungs-schwerpunkte am DiK ergeben: die Informationsmodellierung mit der Blickrichtung ge-zielt auf die Produktdatenabbildung, das verteilte und kooperative Arbeiten mit Gewicht auf den Arbeitstechniken sowie die virtuelle Produktentwicklung in ihren Grundlagen, so z. B. den Betrachtungen zu Einsatz, Handhabung und Nutzen von Softwarewerkzeugen im Entwicklungsprozess. Kompetenzen sind so vorhanden auf den Gebieten:

Informationsmodellierung

• Prozessanalyse und Prozessmodellierung

• Objektorientierte Modellierung

• ISO 10303 - Standard for the Exchange of Product Model Data (STEP)

Verteiltes und kooperatives Arbeiten

• Verteilte Produktentwicklung

• Kooperative Arbeitstechniken

• Geschäftsprozessoptimierung und -modellierung



• Verteiltes Prozess- und Produktmanagement

Virtuelle Produktentwicklung

• Computer Aided Design (CAD)

• Computer Aided Engineering/X (CAE/CAx) und Integration

• Produktdatenmanagement (PDM)

Im Nachfolgenden werden nun die einzelnen Projekte, welche am Fachgebiet im Kalen-derjahr 2001 bearbeitet worden sind, vorgestellt.



IVIP - LEITPROJEKT INTEGRIERTE VIRTUELLE PRODUKT-ENTSTEHUNG

P1.3: iViP-Client

Produktplanung Produktkonstruktion Produkterprobung Fertigungsvorbereitung

Produktdatenaufbereitung und -visualisierung für virtuelle ProdukteP2.1:

Kommunikations- und KooperationsdiensteP1.2:

P1.1: Adaptives Prozeßmanagement

P1.3 iViP-Plattform

Vernetzter Prozeßfluß für die Produktentstehung

Digitaler Master

P2.2: Plug-in-fähige PDM-Bausteine P2.3: Bausteine f. d. Datenintegration & -sicherheit

P3.x: InnovativeGestaltungs-werkzeuge

P1.3: Schnittstellenzu iViP-externenCAx-Systemen

P4.x: Validierungs-werkzeuge

P5.x: Werkzeugefür die Fertigungs-

erprobung

P1.3: iViP-Client

Produktplanung Produktkonstruktion Produkterprobung Fertigungsvorbereitung

Produktdatenaufbereitung und -visualisierung für virtuelle ProdukteP2.1:

Kommunikations- und KooperationsdiensteP1.2:

P1.1: Adaptives Prozeßmanagement

P1.3 iViP-Plattform

Vernetzter Prozeßfluß für die Produktentstehung

Digitaler Master

P2.2: Plug-in-fähige PDM-Bausteine P2.3: Bausteine f. d. Datenintegration & -sicherheit

P3.x: InnovativeGestaltungs-werkzeuge

P1.3: Schnittstellenzu iViP-externenCAx-Systemen

P4.x: Validierungs-werkzeuge

P5.x: Werkzeugefür die Fertigungs-

erprobung

Im Rahmen des vom BMBF geförderten Leitprojekts iViP arbeitet das DiK zusammen

mit mehr als 50 Projektpartnern aus den Bereichen Automobilbau, Schienenfahrzeugbau,

Maschinenbau, Software-Unternehmen, Telekommunikations-Providern und inter-

disziplinären Forschungseinrichtungen an der Entwicklung und industriellen Einführung

von High- tech Softwareprodukten für die vollständig virtuelle Produktentstehung auf der

Basis virtueller Produkte und durchgängiger, integrierter Prozesse (Förderkennzeichen

02PL10102). Damit realisiert dieses Leitprojekt in bisher nicht gekanntem Ausmaß die

informations technische Durchgängigkeit und branchenübergreifende Vernetzung aller

Einzelaufgaben zu integrierten Prozessflüssen und erzielt dadurch eine spürbare Redukti-

on von Iterationsschritten und eine signifikante Verkürzung des ‘time-to-market’.

Das Leitprojekt iViP – integrierte Virtuelle Produktentstehung – ist 1998 als ein Sieger

des BMBF-Leitprojektwettbewerbs zum Thema "Innovative Produkte auf der Grundlage

neuer Technologien sowie zugehöriger Produktionsverfahren" aus 271 Ideenskizzen von

einer unabhängigen Jury ausgewählt worden. Das Leitprojekt begann am 1. Juli 1998 und

hat eine Laufzeit von vier Jahren. Das Projektmanagement setz sich aus dem Fraunhofer

IPK, der Volkswagen AG und Siemens Business Services zusammen.

Die durchgehende Digitalisierung des Produktentstehungsprozesses wird als der Schlüs-

sel zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit angesehen. Einen neuen Ansatz auf diesem

Weg stellt die Virtuelle Produktentstehung dar. Virtuell bezeichnet hierbei die über alle



Phasen durchgängig digitale Produktentstehung mittels dreidimensionaler Modelle über

Unternehmensgrenzen und -standorte hinweg. Grundlage der Virtuellen Produktentste-

hung bilden innovative Technologien wie Digital Mock-up (DMU), Virtual Reality (VR),

Multimedia, Werkzeuge für die frühen Produktentwicklungsphasen sowie zukunftsorien-

tierte Organisations-, Kommunikations- und Informationssysteme, die über eine einheitli-

che Benutzungsschnittstelle integriert werden.

Im Mittelpunkt der Entwicklung steht der ‘Digitale Master’, der als verbindlicher Infor-

mationsträger sämtliche für die Produktentstehung und alle Folgephasen relevanten Daten

eines Produktes enthalten soll. Die dem Projekt zugrunde liegende iViP -Architektur sieht

die Schaffung einer offenen Integrationsplattform vor, die auch die Einbindung bestehen-

der heterogener Systemwelten unterstützt. Ein weiteres Konzept dieser Architektur wird

dem Benutzer einen vereinheitlichten Zugang zu unterschiedlichsten Werkzeugen über

die Bereitstellung eines einheitlichen Clients für die gesamte Produktentstehung ermögli-

chen.

Unter einer einheitlichen und komfortablen Benutzungsoberfläche werden neuartige

Werkzeuge für die Produktkonzeption, -konstruktion, -validierung, das Produktdaten-

management und die Fertigungsvorbereitung angeboten. Über die entstehende Plattform

wird die bedarfsorientierte Einbindung und lokale Nutzung von im Netzwerk verfügbaren

Anwendungen und Hochtechnologiesystemen ‘on demand’ für kleine und mittelständ i-

sche Unternehmen nutzbar gemacht. Insbesondere diese Unternehmen profitieren vom

Leitprojekt “Innovative Technologien und Systeme für die integrierte Virtuelle Produkt-

entstehung” durch die Möglichkeit, sich zu Entwicklungskooperationen zusammenzu-

schließen, um den globalen Wettbewerbsanforderungen begegnen zu können.

Das DiK ist an folgenden Projekten/Gruppen beteiligt:

Im Rahmen der Stabsgruppe "Architektur und Integration" ist das DiK am Entwurf der

iViP Gesamtarchitektur, der Harmonisierung der notwendigen iViP- internen und -

externen Schnittstellen und der Entwicklung projektübergreifender Integrationskonzepte

beteiligt.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Steven Vettermann [email protected]



Im Teilprojekt "Integrationsdienste für den Digitalen Master" des Projektclusters "Infra-

struktur - Datenmanagement" entwickelt das DiK Datensicherheitskonzepte für iViP, die

die Sicherung der Authentizität und die Vertraulichkeit von Daten erlauben. Der hierzu

konzipierte CORBA-Dienst, iViP-CryptoSign, ermöglicht ein personenbezogenes, per-

sistentes Signieren bzw. Verschlüsseln von Produktdaten sowie Datenstrukturen. Hervor-

zuheben ist hierbei die Möglichkeit zur Authentisierung und Verschlüsselung nativer

Austauschdateien und Dateien im STEP- sowie im XML-Format. Bei der Verwendung

von STEP bzw. XML können Signaturen direkt in die Produktdaten integriert werden.

Prinzipiell können jedoch beliebige Datenobjekte verschlüsselt bzw. signiert werden.

Hierbei ist es auch möglich, eine Signatur genau den inhaltlichen Aspekten der Produkt-

beschreibung zuzuordnen, die bestätigt, freigegeben oder zu einem anderen Zweck zu

kennzeichnen sind. Alle Konzepte werden prototypisch validiert.


Im Teilprojekt "Virtueller Prüfstand" des Projektclusters "Aufbau und Validierung virtu-

eller Produkte" wird durch die Verwendung von Virtuellen Prüfständen die Produkt-

entwicklungszeit branchenübergreifend verkürzt. Durch die Modularisierung von Prüf-

ständen werden in der Zuliefererbranche neue Marktsegmente geöffnet und bei den

Anwendern der Prüfstände Freiräume für Innovationen geschaffen. Insgesamt wird durch

dieses Projekt ein Synergieeffekt zwischen Zulieferern und Anwendern genutzt, denn mit

der Verbesserung der Prüfmittel und -abläufe sind auch qualitativ bessere Eigenschaften

der zu prüfenden Produkte erreichbar.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Arnulf Fröhlich [email protected]



RTCN - REGIONAL TRAINING AND CONSULTING NET-

WORK

Das Projekt „Regional Training and Consulting Network

(RTCN)“ ist ein Pilotprojekt, dessen primäres Ziel es ist,

multimediale Lehrinha lte und Services für Ingenieure und

Manager im industriellen Umfeld über das Internet

bereitzustellen. Besonders kleine und mittelständische

Unternehmen sollen hierdurch in die Lage versetzt

werden, sich erfolgreich im globalen Markt behaupten zu

können und innovative Produkte zu produzieren.

Das RTCN-Projekt ist Teil des von der Europäischen

Union geförderten Leonardo-da-Vinci-Programms. Das

Projektkonsortium setzt sich aus universitären Einrichtungen (IPEA, Institute of Produc-

tion Engineering and Automation, Universität Breslau, Polen (Projektleitung) und DiK),

industrienahe Lehrinstitutionen (DemoCenter, Modena, Italien) und der Industrie (FAST,

Falko Standard GmbH, Wien, Österreich) zusammen.

Hauptziel von RTCN ist dabei die Bereitstellung von Lehrmaterialien, die sowohl berufs-

begleitend als auch zur Weiterbildung von Arbeitslosen oder minderqualifizierten Ar-

beitskräften genutzt werden können. Diese multimedialen Lehrinhalte werden über das

Internet zur Verfügung gestellt und behandeln moderne Technologien aus allen Berei-

chen des Produkt-Engineerings sowie des Produktmanagements.

Die ebenfalls in RTCN angebotenen Dienstleistungen umfassen Möglichkeiten zur

Kommunikation sowohl zwischen den Anwendern als auch zwischen Anwendern und

Softwareherstellern bzw. weiterer Software-Dienstleistern. Weiterhin wird den Anwen-

dern die Möglichkeit gegeben, Consulting-Dienste in den Bereichen des Produkt-

Engineerings sowie des Produktmanagements in Anspruch zu nehmen.

Im Rahmen des RTCN-Projekts stellt das DiK Lehrmaterialien zu den Themenbereichen Integriertes Produkt- und Prozessmanagement, Techniken der Geometriemodellierung und CAD und Produktdaten- und Workflow-Management zur Verfügung.




ENHANCE - ENHANCED AERONAUTICAL CONCURRENT ENGINEERING

Das Projekt ENHANCE ist im 5. europäischen Rahmenprogramm platziert. Der Projekt-beginn war im Februar 1999 und die Laufzeit beträgt insgesamt 3 Jahre. Das ENHANCE-Konsortium umfasst 53 europäische Unternehmen und Forschungszentren verschiedener Luft- und Raumfahrtsektoren. Hauptvertragspartner sind Aerospatiale, Alenia, DASA Airbus, BAe, CASA, Dassault Aviation, Eurocopter, Rolls-Royce, SNECMA, MTU, Sextant Avionique, Messier-Dowty, Liebherr-Aerospace Lindenberg und NLR. Es han-delt sich um eine verbindende Forschungs- und Entwicklungsinitiative mit dem Ziel die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Luft- und Raumfahr tindustrie zu verbessern. Die zentralen Ziele sind:

• Die Definition einer allgemeinen Arbeitsweise für die gemeinsame, europäische

Luftfahrtentwicklungen, die beginnend mit der Konstruktionsphase den weiteren

Lebenszyklus eines Flugzeugs und damit die gesamte Prozesskette abdeckt.

• Der Vorschlag funktionsfähiger Hilfsmittel für ein Aeronautical Concurrent Engi-

neering.

• Die Beschreibung der zugehörigen Methoden und Organisationsrichtlinien.

• Die Validierung eines neuen Ansatzes durch eine Vielfalt industrieller Experi-

mente und Geschäftsfallstudien.

Das Projekt setzt sich aus insgesamt 13 Teilprojekten zusammen. Das DiK ist als Koope-rationspartner von Liebherr-Aerospace Lindenberg an den beiden Teilprojekten COPROMOD und COMEX beteiligt.



Das Teilprojekt COPROMOD (Common Digital Product Master Model) beschäftigt sich mit der digitalen Repräsentation des Flugzeugs, der Ableitung von einheitlichen Produkt-datenmodellen und den damit verbundenen Informationsmanagementprozessen. Im Jahr 2001 lag der Schwerpunkt der Tätigkeit auf der Definition eines sogenannten Digital Product Master (DPM) sowie eines einheitlichen Konfigurationsmanagements.

COMEX (Common Data Exchage) befasst sich mit dem Datenaustausch im virtuellen Untenehmen. Die zentralen Arbeitspunkte sind die Identifikation der Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie an den Datenaustausch und die Definition allgemeiner, brauchbarer Lösungen für den Datenaustausch. In der ersten Projektphase wurden diese Schwerpunkte analysiert und spezifiziert. Die Arbeitspakete befassen sich daher mit der Nutzung gemeinsamer Standards für den Datenaustausch. Während der zweiten Phase wird sich COMEX nun auf Demonstratoren und Richtlinien für den Austausch von CAD- und PDM-Daten konzentrieren.

Die Ergebnisse des ENHANCE Projektes werden in den kommenden zivilen Luftfahrt-programmen wie beispielsweise A380, AE31X, Tilt-Rotor, Falcon, etc. ihre Anwendung finden. Da ENHANCE den kompletten Lebenszyklus eines Flugzeugs, von der Kompo-nentenkonstruktion über die Zertifizierung bis hin zur Wartung abdeckt, sind die Ergeb-nisse für die gesamte Palette luftfahrttechnischer Geräte gültig.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Sven Kleiner [email protected]

Dipl.-Ing. Erik Claassen [email protected]

Dipl.-Ing. Arnulf Fröhlich [email protected]



SKIL - SHARING KNOWLEDGE INNOVATION AND LEADERSHIP

Das Konsortium Sharing Knowledge Innovation and Leadership (SKIL) bringt führende Benutzer von CATIA Version 5 (V5) von Firmen unterschiedlicher Größe und aus allen Industriezweigen zusammen, um praktische Erfahrungen und Fachkenntnisse auf dem Gebiet der Wissensverarbeitung auszutauschen. Neun Firmen nehmen neben dem Fach-gebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion an SKIL teil: Alstom Power, Audi, Daim-lerChrysler, Honeywell, Krebs Engineering, Lignum Technology Homag, PSA, Valeo Essuyage und Valmet.

Knowledgeware in CATIA V5 offeriert dem Benutzer verschiedene Module zur Wis-sensverarbeitung, die es ermöglichen, Informationen in verschiedenen Phasen der Pro-duktentwicklung zu erfassen, zu verteilen und wiederzuverwenden. Diese Hilfsmittel unterstützten die Entwicklung und eingehende Analysen von Produkten. Allerdings wer-den dafür neue Methoden und Techniken für den Umgang benötigt, um den dadurch zu gewinnenden Nutzen zu maximieren.

Das SKIL-Projekt zielt darauf ab, in möglichst kurzer Zeit Möglichkeiten zu finden, um Konstruktionswissen im Produktentstehungsprozess zu integrieren und damit den Erfolg der Unternehmen beim wissensbasierten Konstruieren nachhaltig zu steigern. Es stellt dazu ein Forum für den Austausch und die Zusammenarbeit der Anwender bereit. Die Teilnahme an dem Konsortium brachte den Teilnehmern eine Beschleunigung der Ein-führung von Knowledgeware in ihrem Unternehmen und bietet somit das Potenzial zur Verkürzung von Entwicklungszeiten, Verbesserung der Produktqualität und Kostenre-duktion im Bereich der Konstruktion. Die Initialphase dieses Projektes dauert bis Ende 2000, danach ist beabsichtigt SKIL als eine spezielle Anwendergemeinschaft innerhalb der CATIA-Anwenderwelt zu etablieren und eventuell auf weitere Unternehmen auszu-dehnen. Die Organisation zum Fortgang des Projekts befindet sich zur Zeit in Planung.

Der Beitrag des DiK im Rahmen des SKIL Forums diente der Einbringung von Sach-kenntnis auf dem Gebiet des 3D-CAD (z. B. Intelligente Baugruppen, Modellierung und Verwaltung von Produktkonfigurationen, wissensbasierte Produktmodellierung) sowie der Moderation von Workshopveranstaltungen. Zusätzlich unterstrich eine durchgeführte Studie in Zusammenarbeit mit der AUDI AG, Ingolstadt, die Anwendbarkeit von CATIA V5 Knowledgeware im Werkzeugbau.




SONDERFORSCHUNGSBEREICH 392 - ENTWICKLUNG UMWELTGERECHTER PRODUKTE

Der am 01. 01. 96 gestartete Sonderforschungsbereich 392 "Ent-wicklung umweltgerechter Produkte", gefördert durch die DFG, wurde 1998 begutachtet und für weitere drei Jahre genehmigt. Ziel des SFB 392 ist die Entwicklung einer rechnergestützten Konstruktionsumgebung, mit deren Hilfe Umweltbeeinträchtigungen eines Produktes über alle Lebensphasen mini-miert werden können. Das DiK bearbeitet im Rahmen des Sonderforschungsbereichs zwei Teilprojekte, deren Arbeiten im Folgenden vorgestellt werden.

TEILPROJEKT B1 - KOOPERATIVE INFORMATIONSMODELLIE-RUNG FÜR DIE ENTWICKLUNG UMWELTGERECHTER PRODUKTE

Ziel dieses Teilprojektes ist die Abbildung umweltrelevanter Produkt- und Prozessdaten und die Generierung von Umweltkennzahlen in einem formalen Informationsmodell. Zu diesem Zweck wird eine Modellierungstechnik entwickelt, die für die Anwendung durch Domänenexperten aus verschiedenen Produktlebenslaufphasen geeignet ist und eine spe-zielle Unterstützung für deren Kooperation bietet.

Die Architektur des Informationsmodells (Abbildung 2) ermöglicht eine verteilte Ent-wicklung von Partialmodellen, in denen jeweils die Produktdaten des Modellkerns um lebensphasenspezifische Prozessdaten ergänzt und die Berechnung von Umweltkennzah-len spezifiziert wird. Für diese Aufgabe wurde die Methode CoOM (Co-operative Object Modelling Technique) und ein darauf basierendes Modellierungswerkzeug entwickelt, welches mittlerweile auch in externen Projekten eingesetzt wird. Der Modellentwick-lungsprozess wird durchgängig von der Analysephase bis hin zur Generierung eines Da-tenbankschemas unterstützt. Dazu wurden im Modellierungswerkzeug verschiedene pro-zess- und objektorientierte Spezifikationssprachen sowie deren Transformation imple-mentiert. Die Modellierungssprachen zeichnen sich dadurch aus, dass sowohl statische als auch dynamische bzw. verhaltensbasierte Modellinhalte (z. B. Regeln, Methoden, Constraints) rechnerverarbeitbar grafisch abgebildet werden können.

Um die enge Zusammenarbeit der Partialmodellentwickler zu unterstützen, wurde eine WWW-Schnittstelle implementiert, die unter anderem einen Gesamtüberblick über das Modell schon in der Entwicklungsphase ermöglicht. Ein Lexikoneditor ermöglicht die entwicklungsbegleitende Begriffsdefinition und –abstimmung im Team. Eine weiterge-hende Integration kooperativer Arbeitstechniken wird mit dem Ziel verfolgt, die Verände-



rungen im Gesamtmodell für alle beteiligten Modellierer ereignisgesteuert und kontext-sensitiv darzustellen.

Am Ende 2001 wurde eine Entscheidung getroffen, dass UML (Unified Modelling Lan-guage) anstatt CoOM und das auf UML basierendes Modellierungswerkzeug Together zur Modellierung des Informationsmodells verwendet werden. UML ist heutzutage eine international genormte objektorientierte Modellierungssprache geworden. Es gibt mitt-lerweile sehr viele mächtige kommerzielle UML-Modellierungswerkzeuge. Eins davon ist Together von TogetherSoft Corporation (Webseite: www.togethersoft.com).

Abbildung 2: Architektur des Informationsmodells

Projektlaufzeit: 01. 01. 2001 - 31. 12. 2004

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)in Zusammenarbeit mit den Instituten ABO, DKI, EMK, IfW, PtU, PTW und WAR der TU-Darmstadt) unter Leitung von Prof. Anderl; Fachgebiet DiK

Ansprechpartner: Tri Ngoc Pham Van [email protected]



TEILPROJEKT B5 - PRODUKTENTWICKLUNGSUMGEBUNG FÜR DIE RECHNERUNTERSTÜTZTE UND KOOPERATIVE ENTWICKLUNG UMWELTGERECHTER PRODUKTE

CAD

Life cyclemodeler

Assessmentsystem

Informationsystem

CAD

Life cyclemodeler

Assessmentsystem

Informationsystem

CAD

Life cyclemodeler

Assessmentsystem

Informationsystem Product Design

Environment

Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingHer-

stellung

Werkstoff -herstellung

Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingHer-

stellung


Product DesignEnvironment

Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingHer-

stellung


Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingHer-

stellung


CoOM

O2

Applicationcomponents

Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingHer-stellung

Werkstoff-herstellung

Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



K e r n-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

N u t z u n g

Entsorgung

RecyclingH e r-stellung


K e r n-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

N u t z u n g

Entsorgung



Access- methods

CoOM

O2


Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



K e r n-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

N u t z u n g

Entsorgung



K e r n-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

N u t z u n g

Entsorgung



Access- methods

Access- methods

O2

CoOM

Object-oriented implementationof information model

Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern -modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingH e r -stellung


Kern -modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Access- methods

O2

CoOM


Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern -modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern -modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Access- methods

Access- methods

Ziel des Teilprojekts B5 ist der Aufbau einer skalierbaren Produktentwicklungs-

umgebung, die den Anwender bei der Entwicklung umweltgerechter Produkte effektiv

unterstützt. Die Produktentwicklungsumgebung integriert ein 3D-CAD-System, ein Sys-

tem zur ökologischen Beurteilung sowie einen Lebens laufmodellierer zur Beschreibung

des Produktlebenslaufs und unterstützt den Produktentwickler im Rahmen einer methodi-

schen und kooperativen Arbeitsweise.

Die Integration der Werkzeuge zur Entwicklung umweltgerechter Produkte in eine ska-

lierbare, rechnergestützte Arbeitsumgebung erfolgt mittels der CORBA-basierten Sys-

temarchitektur. Die Systemarchitektur stellt hierfür die grundlegenden Dienste zur Ver-

fügung. Neben Diensten zur Transaktionssteuerung, zur Speicherung und zum Auffinden

verteilter Objekte zählen hierzu eine Informations- und Kommunikationsinfrastruktur, die

alle am Produktlebenszyklus Beteiligten in einen durchgehenden, zielgerichteten Infor-

mationsfluss einbezieht.

Der im Rahmen des Projektes zu entwickelnde Lebenslaufmodellierer ist Bestandteil der

Methode der ganzheitlichen Produkt- und Prozessentwicklung und ermöglicht es dem

Produktentwickler, während des Entwicklungsprozesses die Prozesse in den einzelnen



Phasen des Produktlebenszyklus festzulegen. Hierfür werden u. a. bereits vordefinierte

Lebenslaufszenarien zur Verfügung stellt, die vom Produktentwickler konfiguriert und

angepasst werden können.

Um die Produktentwicklungsumgebung auf die sich verändernden Randbedingungen bei

der Entwicklung umweltgerechter Produkte wie z. B. eine kooperative Entwicklungsalli-

anz, anpassen zu können, konzentrieren sich zukünftige Arbeiten auf den Aufbau einer

Produktentwicklungsumgebung auf der Grundlage flexibler Systemkomponenten. Die

flexiblen Systemkomponenten werden in einer Ecodesign-Workbench bereitgestellt und

ermöglichen eine Integration der Produktentwicklungsumgebung in bestehende Prozess-

ketten.

Leitung von Teilprojekt B5: Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

• Leitung von SFB 392 : Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

• Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft

Projektlaufzeit: 1.1.1999 - 31.12.2001 (verlängert bis 31.12.2004)

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Ola. B. Faneye [email protected]

Dipl.-Ing. Sebastian Leibrecht [email protected]



MACHBARKEITSSTUDIE „STEP BASIERTES SIMULATIONSDATENMANAGEMENT“

PDM-Systeme verwalten die von den Anwendungssystemen erzeugten Produktdaten und werden zur Unterstützung der verschiedenen Prozessketten in der Produktentstehung eingesetzt. Sie dienen zusätzlich als Integrationsplattform von verschiedenen, im Entwicklungsprozess eines Produktes benutzen Anwendungssystemen (z.B. 3D-CAD-Systeme, Simulationssysteme, Stücklistensysteme) und ermöglichen eine konsistente Datenhaltung. Die Bereitstellung von Informationen am richtigen Ort, zur richtigen Zeit, in bedarfsgerechter Qualität und Quantität sowie die Schaffung eines durchgängigen, transparenten Informationsflusses innerhalb des gesamten Produktlebenszyklus, insbesondere während der Produktentwicklung, sind letztendlich durch ein PDM-System zu garantieren.

Der unternehmerische Nutzen des Einsatzes eines PDM-Systems hängt maßgeblich von der Qualität der Anpassung an die unternehmensspezifischen Randbedingungen (Prozesse, Daten, Integration von Anwendungssystemen) ab. Vor dem Hintergrund der zunehmenden Virtualisierung der Produktentwicklung in sog. digitalen Fabriken gewinnen die Prozesse zur rechnergestützten Vorhersage des Produktverhaltens eine strategische Bedeutung. Bis heute werden die funktionalen Produktdaten aus den Simulations- und Berechnungsabteilungen jedoch unzureichend in den PDM-Systemen berücksichtigt.

Im Rahmen dieser Problemstellung wurde von den fünf Automobilunternehmen AUDI, BMW, DaimlerChrysler, Porsche und VW eine Machbarkeitsstudie beim Fachgebiet DiK in Auftrag gegeben. Die Evaluierung der Integrationsmöglichkeiten und die Entwicklung von Integrationskonzepten und möglichen Integrations-Architekturen im Rahmen der Machbarkeitsstudie ist der erste Baustein zum Aufbau eines Simulationsdatenmanage-ments.

Im Rahmen der Machbarkeitsstudie wurden vorhandene Lösungsansätze und relevante Projekte sowie am Markt befindliche PDM-Systeme bezüglich eines STEP basierten Da-tenaustausch von Simulationsdaten analysiert. Als Grundlage dienten die im MechaSTEP Projekt erarbeiteten Projektergebnisse.

Im Folgenden wurde ein Fragebogen zur Ermittlung der Anforderungen aus den Simula-tions- und Berechnungsabteilungen an die Funktionalitäten von PDM Systemen erarbei-tet. Dieser Fragebogen wurde in Interviews zusammen mit den Kooperationspartnern ausgefüllt und vom DiK ausgewertet. Die Ergebnisse wurden in einem Workshop präsen-tiert und zusammen mit den Kooperationspartnern diskutiert.



Basierend auf den Ergebnissen der Analyse und den Ergebnissen des Fragebogens wur-den Konzepte zum Datenaustausch zwischen PDM und Simulations-Systemen entwi-ckelt.

In einem abschließenden Machbarkeitsnachweis wurde die Tragfähigkeit der Konzepte nachgewiesen und Handlungsempfehlungen für die weitere Projektarbeit definiert.

Die durchgeführte Machbarkeitsstudie hat gezeigt, dass MechaSTEP bzw. STEP zur Kopplung von CAE- und PDM-Systemen geeignet ist. Die Erzeugung einer Kompatibili-tät von MechaSTEP zum PDM Schema ist automatisiert durchführbar, da nur geringe Modifikationen notwendig sind.

MKS-Modell

PDM-System Struktur

Abbildung 3: MKS Modellstruktur im PDM-System importiert

Abbildung 3 zeigt die Darstellung der Teilestruktur eines MKS-Fahrzeugmodells. Die Struktur wurde aus dem MKS-System in das MechaSTEP Datenmodell exportiert und konnte durch die Kompatibilität zum STEP PDM-Schema in das PDM-System importiert werden.

Man erkennt, dass alle untergeordneten Teile mit ID, Version und Sicht interpretiert wer-den konnten. Auch die Zuordnung von Eigenschaften (Massen, Trägheiten etc.) zu den definierten Sichten konnte realisiert werden.



Es ist dargestellt worden, dass parametrische Informationen nicht mit Standard PDM-System Prozessoren übertragbar sind und somit eine Transfer der parametrischen Mo-dellbeschreibungen oder eine Anpassung der PDM-System Prozessoren notwendig wird.

Die Vorteile einer vorhandenen Kompatibilität von MechaSTEP zu PDM-Systemen über das PDM Schema und zu CAD-Systemen über AP203, AP214 kann verwendet werden, um Synergien zu nutzen und den zusätzliche Implementierungsaufwand zur Einbindung der Simulation und Berechnung zu minimieren.

Projektlaufzeit: 01.1.2001 – 31.06.2001

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Marcus Krastel [email protected]



IGB - INTEGRATION VON PRODUKTENTWICKLUNGS-METHODEN ÜBER GESTALTUNGS-BERECHNUNGS- BEZIEHUNGEN

Förderung: DFG im Rahmen des Schwerpunktprogrammes „Innovative rechnerunter-stützte Konstruktionsprozesse: Integration von Gestaltung und Berechnung“

In diesem DFG-Projekt (DFG An 265/4) werden Untersuchungen zur informationstechni-schen Definition, Analyse, Darstellung und Dokumentation von Zusammenhängen zwi-schen gestaltenden und berechnenden Konstruktionsschritten durchgeführt, um auf diese Weise den Konstruktionsprozess unterstützen zu können.

Ziel der Forschungsarbeiten ist dabei die Entwicklung von systemneutralen, parametri-schen Informationsstrukturen sowie eines Assistenzsystems, welches die Methoden und Werkzeuge zur Definition, Analyse, Visualisierung, Modifikation und Dokumentation dieser Struk turen im Produktentwicklungsprozess bereitstellt. Die Erfassung der para-metrischen Abhängigkeiten bei der Produktentwicklung zielt insbesondere auf die Abbil-dung der sukzessiv geschaffenen Gestaltungs-Berechnungs-Beziehungen über die ver-schiedenen Anwendungssoftware-Systeme hinweg und erfasst damit alle durchgeführten Entwicklungsschritte und deren Iterationen. Die Erfassung der Entwicklungsschritte ein-schließlich der Information über die verwendeten CA-Systeme und Methoden sowie die daraus resultierenden Erkenntnisse dienen der übersichtlichen und verständlichen Darstellung komplexer Gestaltungs-Berechnungs-Zusammenhänge und liefern eine Voraussetzung zur Optimierung.

Die Forschungsarbeiten zielen nicht auf die detaillierte, punktuelle Integration spezifi-scher CA-Anwendungen, sondern vielmehr auf einen grundlegenden Integrationsansatz, den verschiedenste Einzelmethoden und -anwendungen im ganzen Entwicklungsprozess nutzen können. Dies erfüllt die Anforderungen realer Entwicklungsprozesse für komple-xe Produkte, die durch die Vielfalt der angewendeten Methoden und Werkzeuge geprägt sind.

Der Aufbau des zu realisierenden Systems ist von der parametrischen Sichtweise auf den Gestaltungs- und Berechnungsprozess als ein sukzessives Definieren, Analysieren und Ausführen von Gestaltungs-Berechnungs-Zusammenhängen geprägt. Das System soll den Entwickler bei der Definition, Analyse und Trans formation von Parametern sowie



bei der Definition, Analyse und Ausführung von Constraints unterstützen. Demnach stellt es in einer generellen Architektur eine Zwischenschicht zwischen gestaltenden (CAD) und berechnenden (CAE) Systemen dar und wird daher Constraint Linking Bridge (Co-libri) genannt.

Das Projekt ist aufgeteilt in eine Phase der Gesamtkonzeption für die Systemarchitektur und das erweiterte parametrische Informationsmodell, eine sich daran anschließende Pha-se der Detailkonzeption, in der das Informationsmodell detailliert und Schnittstellen zu CAD-Systemen und zu Berechnungs- und Simulationswerkzeugen spezifiziert werden, eine Implementierungsphase und eine abschließende Phase, in der das Konzept anhand einer Pilotanwendung verifiziert wird.

Im Jahr 2001 wurde die Programmierung des Informationsmodells sowie des Software-systems Colibri und seiner Schnittstellen abgeschlossen. In allen Phasen der Entwicklung wurde die Unified Modeling Language (UML) eingesetzt. Die Implementierung von Co-libri wurde in der Sprache Java durchgeführt. Das System ist in der Lage, parametrische Produktmodelle verschiedener mechatronischer Domänen so in ein interdisziplinäres Ge-samtmodell zu integrieren. Exemplarisch besitzt Colibri Schnittstellen zum CAD-System Pro/ENGINEER, zum System Autolev für Mehrkörpersimulationen und zum System MatrixX für die Modellierung und Simulation komplexer mechatronischer Systeme.





EBRIDGE - ENTWICKLUNG EINES PORTALS ZUR OPTIMIE-RUNG FIRMEN- UND ABTEILUNGSÜBERGREIFENDER GE-SCHÄFTSPROZESSE

Im Rahmen des Projekt eBridge von T-Systems in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion der TU-Darmstadt wird ein engineering Portal konzipiert und beispielhaft in einem Demonstrator, der über die Hauptfunktionen verfügt, implementiert.

Die eBridge hilft firmen- oder abteilungsübergreifende Geschäftsprozesse, Quality Gate und Sync Point gesteuert nachvollziehbar zu gestalten und die Leistungsvereinbarung und deren Einhaltung zu dokumentieren. Die wichtigste Voraussetzung dafür ist ein prozess-orientiertes Denken der Geschäftspartner.

Die Prozesse lassen sich nach dem Vorbild der SADT (Structured Analysis Design Tech-nique) rechnergestützt in der eBridge unter besonderer Berücksichtigung der getroffenen Leistungsvereinbarung abbilden.

Der Abschluss der Leistungsvereinbarung und deren Dokumentation werden in der eBridge durch VDA Richtlinie VDA 4961 (Checkliste zur Abstimmung der Datenlogistik in SE-Projekten) und weitere Eingabehilfen unterstützt.

Der Fortschritt des firmenübergreifenden Geschäftsprozesses wird anhand von Zeitbalken und gewichteten Kennzahlen, die für die einzelnen Prozessabschnitte charakteristisch sind, nachvollziehbar gemacht. Als eine Methode zur Gewichtung kommt die Prozess-FMEA (Fehler Methode Einfluss Analyse) zum Einsatz. Dabei ist es auch Teil der Ver-einbarung, welche Daten und Informationen, wann von den jeweiligen Partnern zur Ver-fügung gestellt werden müssen, um die Kennzahlen zu berechnen. Die Grobeinteilung der Stati erfolgt analog zu einer Ampelschaltung in 'rot', 'gelb', 'grün', was den Prozesszu-ständen 'kritisch', 'weniger kritisch', und 'unkritisch' entspricht.



Zur Speicherung des Prozess- und des Projektwissens ist eine Wissensdatenbank integ-riert, die bei entsprechender Pflege firmenspezifisch das schnelle und problembezogene Auffinden von Lösungen, die sich aus schon gemachten Erfahrungen ergeben, ermög-licht.

Durch die Wiederverwendung und Anpassung bereits in der eBridge eingegebener Pro-zesse oder Teilprozesse findet eine ständige Qualitätsverbesserung der Geschäftprozesse mit steigendem Prozesswissen statt.

Physikalisch kann die eBridge überall als Server installiert werden. dabei spielt es keine Rolle, ob es bei einem der Beteiligten Projektpartner oder auch beispielsweise bei einem Dienstleister geschieht. Der Zugriff erfolgt über einen benutzer- und pojektspezifisch anpassbaren Webclient. Die eBridge verfügt über eine eigene Datenbank, das Datenmo-dell wurde auf Basis von STEP (AP214) erstellt.

Ziel der eBridge soll ein Werkzeug für das Management sein in Zusammenarbeit mit den Prozessverantwortlichen, die firmen-, bzw. abteilungsübergreifenden Geschäftsprozesse in Hinblick auf das magische Dreieck Qualität, Kosten und Zeit zu optimieren.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Ullrich Pfeifer-Silberbach [email protected]



ENTWICKLUNG EINES FACHKONZEPTS ZUR SYSTEMAT I-SCHEN EINFÜHRUNG DES 3D-CAD-SYSTEMS SOLID-WORKS UND DES PDM-SYSTEMS SMARTTEAM

Ein Unternehmen der Verpackungstechnik hat im März 2001 im Pilotbetrieb an einzelnen Arbeitsplätzen das 3D-CAD-System SolidWorks eingeführt. Im Zuge einer flächende-ckenden Einführung und Nutzung des Systems in weiteren Bereichen der Produktkon-struktion und -entwicklung wurde der Einsatz eines PDM-Systems unabdingbar. Die Ent-scheidung wurde zugunsten des PDM-Systems SmarTeam getroffen. Die logistische Pro-zesskette des Unternehmens wird in Zukunft durch das ERP-System SAP R/3 bestimmt und muss bei der später folgenden Integration von PDM und ERP berücksichtigt werden.

Eine systematische Einführung des PDM-Systems kann nur dann erfolgreich verlaufen, wenn die ablauf- und aufbauorganisatorischen Strukturen des Unternehmens in ausrei-chendem Maße berücksichtigt werden. Im Rahmen eines Projektes mit dem Fachgebiet wurde daher eine Analyse der vorhandenen Organisationsstrukturen sowie der Prozesse im Bereich der Produktentstehung durchgeführt. Anschließend wurden Schwachstellen der vorhandenen Prozesse analysiert sowie Handlungsempfehlungen zur effizienten Ein-führung von 3D-CAD-System in Kombination mit einem PDM-System erarbeitet.

Im Projekt wurden die unternehmensinterne Systemstruktur analysiert und Empfehlungen zur Einführung und Einbettung der neuen Systeme in die vorhandene Architektur gege-ben. Weiterhin konnte das Projekt mit der direkten Einbeziehung der Mitarbeiter unter-schiedlichster Abteilungen in den durchgeführten Interviews zur Motivation and Akzep-tanz der neuen Technologien beitragen.

Während der Projektlaufzeit wurden folgende Arbeitspakete abgeschlossen:

• Interviews mit den Beteiligten des Produktentwicklungsprozesses.

• Erstellung einer Prozesslandkarte.

• Analyse der Prozess-Schwachstellen.

• Erarbeitung von kurz-, mittel- und langfristigen Handlungsempfehlungen zum Aufbau der 3D-CAD Prozessketten.

• Analyse der Datenverwaltung (Systeme, Dokumente, Rollen etc.).

• Entwicklung des statischen und dynamischen Datenmodells für die PDM-System Einführung.

• Entwicklung von zukünftigen Systemarchitekturen und Migrationsstrategien.



• Ableitung von Handlungsempfehlungen zur Einführung des PDM-Systems.

• Erstellung eines Pflichtenhefts zur Implementierung des PDM-Systems


Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Marcus Krastel [email protected]

Dipl.-Ing. Sven Kleiner [email protected]



MAKOSI - NACHVOLLZIEHBARES MANAGEMENT KOM-PLEXER SICHERHEITSMECHANISMEN

Die Gewährleistung der Sicherheit ist die Grundvoraussetzung für den Einsatz von

Kommunikations- und Kooperationswerkzeugen im Unternehmen. Zu diesem Zweck

wurden in der Vergangenheit zahlreiche Konzepte, Algorithmen und Tools entwickelt,

die auch beim Einsatz öffentlicher, unsicherer Netzwerke die Vertraulichkeit und

Integrität der übermittelten Daten gewährleisten. Allerdings gestaltet sich die Auswahl

geeigneter Verfahren, deren Integration in die Systemumgebung und die konkrete

Konfiguration heute bereits innerhalb eines Unternehmens äußerst komplex. Noch

anspruchsvoller ist diese Aufgabe für die unternehmensübergreifende Kooperation. Diese

Komplexität ist ein Faktor, der die Einführung fortgeschrittener Telekooperations-

Werkzeuge in der deutschen Wirtschaft stark verzögert und teilweise sogar verhindert.

Unternehmen haben stets individuelle Anforderungen an die Datensicherheit und den

Umgang mit vertraulichen Informationen. In Kooperationssituationen müssen diese

Sicherheitsinteressen beider Partner jedoch in Einklang gebracht werden. Der damit

verbundene Aufwand liegt vor allem in der nicht strukturierten und nicht formalisierten,

d.h. uneinheitlichen Formulierung der Anforderungen und Maßnahmen zur

Gewährleistung der Datensicherheit begründet. Dies erschwert erheblich die Beurteilung,

ob und mit welchen Mitteln für gegebene Kooperationsszenarien ein gemeinsames

Sicherheitsniveau erreicht werden kann.

Im Projekt MakoSi sollen Methoden und innovative Werkzeuge entwickelt werden, die

das Management von Sicherheitsanforderungen sowie die Kontrolle ihrer Einhaltung im

Anwendungsgebiet der Telekooperation vereinfachen. Sie geben den Anwendern

Hilfestellung bei der Beurteilung der aktuellen Situation und ermöglichen so den

effektiven Einsatz von Telekooperations- und Datensicherheitswerkzeugen.




BMW - STUDIE ZUR AUTOMATISCHEN ÄHNLICHKEITSER-KENNUNG VON SILHOUETTEN

In der Prototypentwicklung von Automobilen stellt sich die Frage, ob der Entwurf eines Prototypen, insbesondere die äußere Form der Karosserie, einem bereits bestehenden Fahrzeug ähnlich ist. Innerhalb einer Studie wurde geprüft, ob ein automatisches rechnergestütztes Verfahren in der Lage ist, Ähnlichkeiten von Silhouetten festzustellen.

Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit der BMW AG durchgeführt.

Als Kernpunkte wurden im Wesentlichen:

• mathematischen Methoden zur automatischen Ähnlichkeitsanalyse in Bezug zur

vorliegenden Problemstellung aufgezeigt und bewertet und

• die Analyse der bestehenden softwaretechnischen Infrastruktur, d.h. die Berück-

sichtigung hinsichtlich einer Integration des gesamten rechnergestützten Verfah-

rens in die existierende Bilderdatenbank bei der BMW AG

erarbeitet.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Claus Heeg [email protected]



STEP MAINTENANCE

Nachdem das Anwendungsprotokoll (AP) 214 "core data for automotive mechanical de-sign processes" als Teil der ISO 10303 im Februar 2001 offiziell als internationaler Stan-dard veröffentlicht worden ist, liegt im Nachfolgenden Projekt ‚STEP Maintenance’ der Schwerpunkt auf dem Sammeln und lösen von bei der Anwendung der Norm gefundenen Fehlern und der Untersuchung der in Entwicklung befindlichen STEP – Module.

In 2001 wurden bereits ca. 100 Fehler (issues) für AP 214 gemeldet, von denen allerdings nur wenige schwerwiegend sind. Für das Jahr 2002 ist die Veröffentlichung eines ersten Technical Corrigendums (TC1) für AP 214 geplant.

Im Bereich der STEP Modularisierung wurde von den von PDES Inc. entwickelten STEP Modulen im Herbst 2001 ein erster Satz von Modulen zur Abstimmung herausgegeben. Um diese zu untersuchen, sind spezielle Hilfsprogramme von der Firma PDTec entwi-ckelt worden, die einen Vergleich von aus den Modulen zusammengesetzten STEP Schemata mit den ursprünglichen ermöglichen.

An diesem Projekt arbeitet das Fachgebie t Datenverarbeitung in der Konstruktion DiK mit dem ProSTEP Verein, der ProSTEP GmbH in Darmstadt und der Firma PDTec in Karlsruhe zusammen.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Ullrich Pfeifer-Silberbach [email protected]

RAK 2 - EINE STUDENTISCHE PROJEKTARBEIT

Dieses Projekt, eine eigenständige studentische Teamarbeit, wurde im Rahmen von fünf Studienarbeiten mit freundlicher Unterstützung der Adam Opel AG, Rüsselsheim, sowie der Unigraphics Solutions GmbH in Deutschland umgesetzt .

Ziel dieser Projektarbeit war es, den legendären Opel-Raketenwagen, welchen Fritz von Opel 1928 auf der Avus in Berlin fuhr, in einem 3D-CAD-System möglichst historisch detailgetreu nach zu modellieren und in ein Digital Mockup- bzw. VR-Modell zu über-führen. Ihn so als virtuellen Prototypen für die Zukunft zu erhalten, den leider sind weder vom Original noch von seinen zwei Nachbauten 1968 und 1991 technische Zeichnungen erhalten. Auch orientierten sich leider die Nachbauer jeweils nur zum Teil an verfügba-rem historischen Bildmaterial, sodass es galt der Herausforderung, diesmal möglichst wirklichkeitsgetreu zu modellieren, stand zu halten.

Die Idee zu dieser Aufgabenstellung entstammt den guten Beziehungen des DiKs zur Adam Opel AG in Rüsselsheim vor dem Hintergrund, dass Fritz von Opel von 1918 bis 1923 an der damaligen TH Darmstadt Maschinenbau studiert hat und später dann, im Jahre 1962, zum Ehrensenator der Hochschule ernannt worden war. Es hatte sich so ein-mal die Frage aufgeworfen, wie sich dieser Tatbestand heute im Zeitalter des World Wi-de Web am Besten würdigen ließe.

Als Vorgehensweise zur Umsetzung wurde hierzu die Handvermessung des Nachbaus von 1991 gewählt, um aus dieser im Abgleich mit den Daten des historischen Bildma-terials die benötigten Konstruktionsdaten zu ermitteln. Modelliert wurde in Unigraphics von Unigraphics Solutions, einem 3D-CAD-Softwarestandard der Adam Opel AG. Die einzelnen Baugruppen des Raketenwagens wurden jeweils für sich nachgebildet und dann zu einem Ganzen zusammengefügt. In einem weiteren Schritt wurde ein Digital Mockup für erste Prüfungen ausgeleitet sowie eine Reihe fotorealistischer Darstellungen erzeugt. Auch wurde das Projekt auf eigenen Webseiten (www.rak2.de) dokumentiert.

Projektlaufzeit: 04.12.2000 - 09.07.2001

Ansprechpartnerin: Dipl.-Ing. Regina Beuthel [email protected]

Darmstadt University of Technology

Chair of

Computer Integrated Design Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

Annual Report 2001

Chair of Computer Integrated Design (DiK)

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl Darmstadt University of Technology Petersenstraße 30, D-64287 Darmstadt Phone: (0 61 51) 16-60 01 / Fax: (0 61 51) 16-68 54 E-Mail: [email protected]

www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de

DiK Annual Report 2001

Department Computer Integrated Design

PREFACE

The chair of Computer Integrated Design (DiK) is involved in research and teaching activities in the area of information processing in mechanical engineering. The activities are represented by the following areas of responsibility:

• Teaching in the undergraduate and graduate program

• Fundamental and application oriented research.

In these areas scientific research and teaching is being performed, where three attractive fields of competence have been established:

• Information modelling,

• Virtual Product Development and

• Distributed and cooperative engineering and design.

The competence field „information modelling“ deals with the development of object-oriented methods and tools for information modelling in mechanical engineering. The main topics are dedicated to the development of product models, as specified by ISO 10303 (STEP).

In the competence field „virtual product development“ digital product engineering, digital design and digital production planning methods are developed, analysed and evaluated. The common goal is to use product data described once many times within successive process chains. One main goal is to apply parametric 3D-CAD systems for interdiscipli-nary development of products.

In the competence field „distributed and cooperative engineering and design“ research is performed to develop methods for engineering and design around the clock around the world.

The year 2001 was very successful. All milestones in education as well as in research have been achieved. Especially the further extension of the centre for information proc-essing (IiM) with 40 CAD clients is to mentioned, whereby 150 CAD clients are now available.

After long lasting intensive research and participation in international standardisation, this year the application protocol (AP) 214 “Core Data for Automotive Mechanical De-sign Processes” became international standard within the framework of ISO 10303.

Annual Report 2001 DiK


Further I would like to point out the successful doctor theses of Robert Gräb, Bernd Daum and Thomas Ott.

I appreciate the results achieved in 2001 and I want to thank the whole staff of DiK for their high motivation and continuously committed efforts.

December 2001

Prof. Dr.-Ing. R. Anderl



COURSES OFFERED IN BASIC STUDIES

The courses offered in the undergraduate program contain lectures accompanied by inten-sive courses introducing the methods of data processing. These courses are applied to the prospective engineers’ fields of activity. The courses are an integrated part of the first two semesters and consist of

1st semester: Lecture "Basics of Data Processing" Course "Programming Languages and Techniques"

2nd semester: Introduction to computer based design (CAD) (lecture and course)

The contents and aims of these courses are chosen to convey a well- founded knowledge of data processing in mechanical engineering. The courses especially focus on the use of a parametric 3D-CAD-system as an introduction to CAD in the 2nd semester. This use of 3D-CAD is based upon the process chain of design with the intent to reuse all created product data from 3D-modelling most efficiently in later steps of the product chain. The education is continued in the second year (3rd and 4th semester) in the Machine Elements lectures and courses.



BASICS OF DATA PROCESSING GGGEEEDDDVVV The aim of these lectures is to teach the fundamental principles of data processing. The contents and syllabus are geared towards the data processing requirements of the machine building industry. The basics of data processing come under three headings: The intro-duction to electronic data processing; the methods of programming and the methodical application of electronic data processing.

The educational goals are:

• Mastery of the basics of electronic data processing.

• Understanding of program development and knowledge of programming lan-

guages and techniques.

• Evolution of data structures and algorithms.

• Knowledge of the different application systems.

• Understanding of the connection between the operating system and the applica-

tion software.

Contact: Dipl.-Ing. Claus Heeg [email protected]



PROGRAMMING LANGUAGES AND TECHNIQUES

PPPSSSTTT The lectures “Basics of Data Processing” are accompanied by this programming tutorial which intensifies the area "methods of programming". An introduction to a programming language is given, where the main focus is set more to the methods of programming than to the details of the programming language. The students are introduced to the design and implementation of own programs. Besides this an important aim is to teach the use of the modern facilities of electronic information and communication technology and last not least working in teams. The tutorial consists of three parts: theoretical introduction, su-pervised and free practice.

Since WS 97/98 the programming language JAVA is successfully used. This includes from the beginning an object-oriented sight and modelling of problems and an object-oriented program development.

Since WS 96/97 all information given according to the tutorial are accessible in the WWW - in addition to the usual records.

( http://www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de/deutsch/lehre/prj_eder/pst/psttitel.html )

Contact: Dr.-Ing. Manfred Eder [email protected]



INTRODUCTION TO COMPUTER BASED DESIGN (CAD) CCCAAADDD This lecture course deals with the basics of three-dimensional design on CAD-workstations and how this fits in with the development of solutions to design problems (see Figure 1). Within the course the three-dimensional geometrical description of parts, the implementation of design intentions, the definition of product structures and the use of standardized or bought parts are taught. The team work is supported by the use of a product data management system. The solutions developed must be presented and docu-mented in different ways e. g. by the derivation of technical drawings from the CAD-model which have to be compliant to standards. All material for the lecture and the course is supplied digitally, therefore the independent use of the information technology tools is promoted.

Figure 1: CAD-Workstations

Contacts: Dipl.-Ing. Lars Klug [email protected]

Dipl.-Ing. Jürgen Rambo [email protected]



COURSES OFFERED IN THE MAIN COURSE

The main course enables interested students to deepen their knowledge in the topics of data processing in the product development process. These courses are available to stu-dents from their third year and contain the following topics:

Lectures: Product Data Technology A (CAD systems and CAx process chains)

Product Data Technology B (product data management)

Product Data Technology C (product and process modelling)

Seminar: Programming and Working Techniques

Workshops: Workshop in Using a Parametric 3D-CAD-System (UG and CATIA)

The central approach of these courses is based on the so-called product data technology. This product data techno logy as an interdisciplinary field is characterized by the basics of information science and methods of engineering science, especially the mechanical en-gineering. The fundamental concept is based upon a general processing (no breaks in media, no loss of information) of digital representable product data in all phases of the product life-cycle.

The data processing systems used in this context, the integrated product data model in STEP and methods and tools to manage the product data in the product life-cycle are top-ics of the courses in the main course.



PDT A - CAD SYSTEMS AND CAX PROCESS CHAINS PPPDDDTTTAAA A basic introduction to modern product data technology is given in the lecture. In particu-lar the idea of product model and the handling of product information, which are neces-sary for complete product specification, will be placed into the foreground. Therefore different geometrical models often used in CAD systems are shown and the important CAD process series of product development from product conception till manufacturing process are presented and analyzed and discussed by the way of representational exa m-ples.

Aims of teaching:

• Comprehension of correlations: integrated product model - product information -

CAD systems - CAx process series

• Knowledge about different models for computer internal description of product

information

• Knowledge about computer supported methods for design, construction, optimiza-

tion, presentation, manufacturing preparation and documentation of products

• Comprehension of the interaction of data processing systems within process

series

Contact: Dipl.-Ing. Tri-Ngoc Pham-Van [email protected]



PDT B - PRODUCT DATA MANAGEMENT PPPDDDTTTBBB The major aspect of this lecture is the importance of product data management and its functions. During the lecture the basic technologies and basic conditions of product data management systems are discussed. Also the organizational preconditions for its use are presented. Furthermore, a rough overview of the architecture of those systems is given and examples of data models are shown. Workflow management systems are presented under the aspect of their growing importance.

Aims of teaching:

• Comprehension of product data management systems and the correlations be-

tween them, the integrated product model and workflow management systems

• Knowledge about the basic technology of product data management systems

• Comprehension of the organizational preconditions

• Knowledge about the structure of product data management systems

Contact: Dipl.-Ing. Regina Beuthel [email protected]



PDT C - PRODUCT AND PROCESS MODELING PPPDDDTTTCCC Central vision of product data technology is the development of a product by the use of information and communication technologies regarding the product quality in order to optimize the product costs and the development process as well as the efficiency of the development process. This leads to an intensified use of software systems in all sub-processes of the product development as for example the use of CAD and PDM systems within the construction process.

In this lecture different principles, methods and tools for product and process modeling are presented. Principles of system engineering like the hierarchical structuring and mod-eling are discussed . Methods of model designing and its specification are pointed out and discussed. Looking at the ISO 10303 (better known as the "Standard for the Exchange of Product Model Data" - STEP) the approach of systematic data modeling gets explained by using SADT, EXPRESS and EXPRESS G. The concepts of the process modeling are described on the basis of the business process modeling. Within this context possibilities for modeling business cases and processes by using UML as well as the integrative method ARIS is introduced and discussed. Furthermore alternative, XML-based solutions are introduced.

For delving the acquired, theoretical knowledge practical examples and exercises are done within the lecture.

Aims:

• Comprehension of correlations between functions, data and process modeling

• Knowledge about the use of modeling techniques for business process reengineer-

ing

• Knowledge about the product model as specified in ISO 10303 (STEP)

• Knowledge about mapping product and process models into industrial applica-

tions




PROGRAMMING AND WORKING TECHNIQUES PPPAAA An introduction to the development of software on the basis of the programming lan-guage JAVA is given. The essentials of this seminar are to use and practice the methods of a modern object-oriented program design and less the detailed knowledge of a concrete programming language. Moreover a lot of value is put on portable solutions which can be transferred in other programming languages and last not least on working in teams. A software development tool is used, which allows a design according to the UML-notation. The seminar consists of three parts: theoretical introduction, supervised and free practice. All information according to the seminar are accessible in the WWW.

( http://www.dik.maschinenbau.tu-darmstadt.de/deutsch/lehre/prj_eder/pa/pahome.html )

Contact: Dr.-Ing. Manfred Eder [email protected]



3D-CAD WORKSHOP CCCAAADDDPPP The practical training in this workshop instructs about the different strategies for generating complex mechanical parts using a parametric 3D-CAD-system. Co-operative work (computer supported teamwork) during the course is supported with a product data management system (PDM-System).

A methodology is explained and practiced to generate parameterized 3D-geometry aim-ing at digital mock-ups, variants or kinematic relations. Furthe rmore, the course teaches the generation of technical documents from the 3D-representation and its mapping into hypermedia documents to be used in the internet. Advanced modelling of sculptured curves and surfaces is also trained in the 3D-CAD Workshop.

Since 2000 the practical training is offered both on UG and on CATIAV5.

Contacts:

UG: Dipl.-Ing. Regina Beuthel [email protected]

CATIAV5: Dipl. Wirtsch.-Ing. Katharina Kasper [email protected]



DIK - STATISTICS STUDY 2001

Examinations Number

Basics of Data Processing 350

Programming Languages and Techniques 350

Product Data Technology 105

Introduction to Computer Based Design 384

3D-CAD Workshops 68

Diploma Thesis, Technical Projects with Constructional Design or Design Projects

48



RESEARCH

The strategic aim of the research projects is scientific exploration and design of integrated product development processes, elaboration of fundamental methods and knowledge transfer to industrial application.

Technologies such as product data technology using the integrated product model are a basis for research in computer integrated methods realizing innovative and interdiscipli-nary product development and design. To implement these methods supporting the whole product development process, software and hardware tools are designed. Another import-ant research area is the development of new working environment systems, based on a co-operative, distributed organization of work and the use of hypermedia and multimedia.

In the passed years three main areas of research have been established: the information modelling with the main focus directly to the product data description, the distributed and co-operative work with emphasis on the work techniques as well as the virtual product development in their main features, e. g. the views of applications, handling and use of software tools during the development process. Therewith authority in the following ar-eas is available:

Information Modelling

• Process Analysis and Modeling (PAM)

• Object-oriented Modeling (OOM)

• Standard for the Exchange of Product Model Data (STEP)

Distributed and Co-Operative Work

• Distributed Product Development (DPD)

• Co-Operative Working Techniques (CWT)

• Business Process Reengineering (BRP)

• Collaborative Process and Product Management (CPPM)

Virtual Product Development

• Computer Aided Design (CAD)

• Computer Aided Engineering/X (CAE/CAX) and Integration

• Product Data Management (PDM)



In the following the individual projects, processed in the calendar year 2001, are pre-sented.



IVIP - INTEGRATED VIRTUAL PRODUCT CREATION

Within the iViP project the DiK is working together with 50 partners from industry and

research. iViP is promoted by the BMBF 1 – Reference Number 02PL10102. The project

management consists of the Frauenhofer Institute for Product Systems und Design Tech-

nology IPK, Volkswagen AG und Siemens Business Services. iViP started at July 1st,

1998 and will take four years in total.

The continuous digitization of the product realization process is regarded as the key for

increasing the ability of being competitive. Therefore the virtual product creation repre-

sents a new way. Basis of the virtual product creation are innovative technologies such as

Digital Mock–up (DMU), Virtual Reality (VR), Multimedia, tools for the early product

realization phases as well as future-oriented organization, communication and informa-

tion systems, which are integrated by a uniform user interface.

An implementation of these concepts takes place in the project "Innovative Technologies

and Systems for the Integrated Virtual Product Creation " (iViP). Aim of the iViP project

is the development and implementation of high-tech software products for the complete

virtual product creation - based on virtual products and integrated processes.

1 German Federal Ministry of Education and Research (BMBF)



Thus this project realizes integrated process flows and obtains thereby a noticeable reduc-

tion of iterations and a significant shortening of the time-to-market.

Special interest lies in the development of the so-called Digital Master. It contains all

product relevant data for the product realization process and its subsequent phases. The

iViP architecture provides the creation of an open integration platform, which supports

also the integration of existing heterogeneous systems. Furthermore this architecture will

enable a uniform access to different tools by a uniform client.

Below this uniform and comfortable user interface, new tools for product conception,

construction, validation, product data management and manufacturing preparation will be

offered. Within iViP small and medium-size enterprises will have the opportunity for a

requirement-oriented and local usage of applications and high technology systems on

demand, which will be available on the iViP platform. In particular these enterprises will

profit because of the possibility of establishing development co-operations, in order to be

able to meet global competition requirements.

The DiK works in three projects or groups:

In the staff group "Architecture and Integration", the DiK participates in designing of an

overall architecture, harmonizing the necessary internal and external interfaces and the

development of cross-project concepts for integration.

Contacts: Dipl.-Ing. Steven Vettermann [email protected]

In the project "Integration Services for the Digital Master", which belongs to the iViP

project cluster "Infrastructure - Data Management", the DiK develops concepts for pro-

viding data authentication and data encryption within iViP. The conceived CORBA ser-

vice, iViP-CryptoSign, enables personalized and persistent signing respectively encrypt-

ing of product data as well as product data structures. iViP-CryptoSign allows the authen-

tication and encryption of native as well as STEP- and XML-files. In the latter case

signatures can be integrated in product data directly. But in general, any kind of data

objects can be signed respectively encrypted. All concepts are respectively will be

validated prototypically.

Contact: Dipl.-Ing. Steven Vettermann [email protected]



In the project "Virtual Testbed" from project cluster "Creation and Validation of Virtual

Products", the DiK develops concepts for the reduction of development time by using

virtual testbeds, spanned over different branches. New market segments will be opened

for suppliers by a modular concept of test stands, and new freedom for innovation will be

created for the users of test stands. Altogether, this project will generate synergy effects

between suppliers and users, because the improvement of test resources and sequences

will cause higher quality of the tested product.

Contacts: Dipl.-Ing. Arnulf Fröhlich [email protected]



RTCN - REGIONAL TRAINING AND CONSULTING NET-

WORK

The Regional Training and Consulting Network is a pilot

project with a primary goal to establish a Web site

(http://www.rtcn.org.pl) offering training materials and

other services for engineering and managerial staff of

industrial companies, especially small and medium

enterprises, which cannot afford their own training systems

or programs.

The RTCN project is part of the Leonardo da Vinci

program which is a program of the European Union. Within

the project consortium consists of partner coming from

universities (IPEA, Institute of Production Engineering and Automation, Wroclaw Uni-

versity, Poland (project management) and DiK), educational/training institutions (Demo-

Center, Modena, Italy) and the industrial sector (FAST, Falko Standard GmbH, Vienna,

Austria).

The main objective is to promote vocational deve lopment for employed and/or vocational

training for unemployed or less qualified persons, using an attractive new communication

medium – the Internet. The training material – collected, classified and structured by the

project partners – available in the RTCN concerns modern technologies in the field of

Production Engineering and Management.

The other services offered by the RTCN are or will be: opportunity for communication

among users of advanced IT systems, support for contacts between users and vendors of

such systems and consulting services with the help of experts in the area of production

and management. The project also involves dissemination activities, mainly with the help

of local chamber of commerce – association of regional SMEs. There is a promotional

conference scheduled after the Web site is fully operational when results of the project

will be presented. Within this project the DiK provides the training materials for the top-

ics Integrated Process and Product Development, Geometric Modeling Techniques and

CAD as well as Electronic Data Management and Workflow Management.




ENHANCE - ENHANCED AERONAUTICAL CONCURRENT ENGINEERING

ENHANCE is a fifth framework European R&D project. The project was launched in February 1999 and the duration is 3 years. The ENHANCE consortium has been built around the major players of all the aeronautic sectors along with research centres, with the clear mandate to represent the whole Aeronautical Industry. The Consortium com-prises 53 partners among which 14 are contractors (Aerospatiale, Alenia, DASA Airbus, BAe, CASA, Dassault Aviation, Eurocopter, Rolls-Royce, SNECMA, MTU, Sextant Avionique, Messier-Dowty, Liebherr-Aerospace Lindenberg and NLR).

The European project ENHANCE addresses the joint call “Concurrent Engineering in Aeronautics” and is a large, single and cohesive R&D initiative in the field of Concurrent Engineering aimed at improving European Aeronautical industry competitiveness. Its main objectives are:

• to define the new common way of working for joint European aeronautics product

development, applicable from the initial design phase throughout the entire life of

the aircraft, thus encompassing the whole aeronautical supply chain

• to propose a set of operational tools for Aeronautical Concurrent Engineering im-

plementation

• to describe the associated engineering methods and organisation guidelines

• to validate the new approach through a full range of industrial experiments and

business case studies

A set of 13 “COMMONs” forms the kernel of the ENHANCE project. Each COMMON develops a set of Concurrent Engineering processes, which will be adopted by all the par-ties to a collaborative aeronautical project. The DiK is involved as subcontractor of Lie-herr-Aerospace Lindenberg in two COMMONs called COPROMOD and COMEX.



COPROMOD (Common Digital Product Master Model) deals with the digital representa-tion of the aircraft, the derivation of product data models and their associated manage-ment processes. In 2001, the main task was to define a digital product master (DPM) and its management process (Configuration Management).

COMEX is concerned with the data transfer in concurrent engineering environments and within extended enterprises. The main objectives are to identify the exchange require-ments in the aeronautical industry and to define the usable Common Exchange solutions. During the first phase of the project, these objectives have been analyzed and specified to precisely state their accurate scope with their limits. Many of the work packages here dealing with the usage of common exchange standards for data transfer. During the sec-ond phase COMEX will focus on providing demonstrators and best practice documents for the exchange of CAD, PDM, electrical and technical data packaging.

The results of the whole ENHANCE project will be applied to the next civil transport aircraft programmes like A380, AE31X, Tilt-Rotor, Falcon, etc. Since ENHANCE cov-ers the complete aircraft’s lifecycle, from component design until its certification and maintenance, the applicability of ENHANCE results is valid for the full range of com-mercial aeronautical products.

Contacts: Dipl.-Ing. Sven Kleiner [email protected]

Dipl.-Ing. Erik Claassen [email protected]

Dipl.-Ing. Arnulf Fröhlich [email protected]



SKIL - SHARING KNOWLEDGE INNOVATION AND LEADERSHIP

The Sharing Knowledge Innovation and Leadership (SKIL) consortium brings together leading users of CATIA Version 5 (V5) from companies of all sizes and in all industries to share and leverage experience and skills in the adoption of the product's knowledge-ware capabilities. Nine companies besides the Department of Computer Integrated De-sign (DiK) participate in SKIL: Alstom Power, Audi, DaimlerChrysler, Honeywell, Krebs Engineering, Lignum Technical-Homag, PSA, Valeo Essuyage, and Valmet.

CATIA V5 Knowledgeware provides users with a diverse set of knowledge management tools that enable them to capture, distribute and reuse information at a variety of levels. The accessibility of Knowledge Engineering tools and techniques allow the exploration of innovative and competitive approaches, this requires the development of new methods and techniques to maximize the benefits to be gained. The SKIL project aims to help de-fine the best ways to leverage this unique technology through the creation of a forum for exchange and collaboration. By participating in this consortium the members accelerate the adoption Knowledgeware within their organizations and realize the potential of im-provements in lead times, product quality and cost reduction, which can be delivered. The initial phase of this project has been run to the end of 2000 after which the intention is to establish SKIL as a specific user community within the wider CATIA user world with possibilities for expansion to include additional organizations. The next phase of the SKIL project is currently in planning.

The task of DiK representatives was to bring in expertise in different topics e.g. Intelli-gent Assemblies, Managing and Building Configurations, Model Building Capturing Knowledge etc. as well as moderations of workshop sessions. In addition, a feasibility study in cooperation with AUDI AG pointed out the application of CATIA V5 Knowl-edgeware for tool design and construction.

Contact: Dipl.-Ing. Sven Kleiner [email protected]



RESEARCH PROJECT SFB 392 - DEVELOPMENT OF ENVIRONMENTALLY SOUND PRODUCTS

The research project SFB 392 "Development of Environmentally Sound Products" funded by the DFG was approved in 1998 to con-tinue for another three years. Main goal of this project is the deve l-opment of a computer integrated design environment to minimize the influence of a product on the environment over all life cycle phases. The DiK works on two subprojects which are presented in the following.

PARTIAL PROJECT B1 - CO-OPERATIVE INFORMATION MODEL-LING FOR THE DEVELOPMENT OF ENVIRONMENTALLY SOUND PRODUCTS

This partial project aims at representing product- and process data as well as deriving assessment data in a formal information model. To this end, a modelling technique has been developed which is suitable for use by domain experts for various product life cycle phases also supporting their co-operation.

The architecture of the information model (Figure 1) enables a distributed development of partial models. Each of them uses product data within the core model, adds process data of a particular life cycle phase and specifies the calculation of assessment data. For this task, the methodology CoOM (Co-operative Object Modelling Technique) and a modelling tool based on it have been developed, also being used in other projects. The modelling process is supported from analysis up to transformation of the model into a database schema. Therefore various specification languages - both process- and object-oriented – and their transformation have been implemented in the modelling tool. These modelling languages include graphic representation of static and dynamic constructs such as rules, methods and constraints.

To optimise the co-operation between the domain experts, a WWW interface has been implemented that offers an overview of the information model already during develop-ment. A dictionary editor supports team-based definition of specialised terms. An integra-tion of advanced techniques to support co-operative work is planned in order to visualise changes in the entire model - controlled by events and in a context-sensitive manner - to all participants.

At the end 2001it was decided that UML (Unified Modelling Language) instead CoOM and the modelling tool Together which is based on UML will be used. Nowadays, UML



is a object oriented modelling language which is internationally standardised. Meanwhile, there are a lot of power modelling tools based on UML. One of them is Together from TogetherSoft Corporation (Homepage: www.togethersoft.com).

Figure 2: Architecture of information model

Project duration: January 2001 – December 2004

(funded by the German research association (DFG) in co-operation with ABO, DKI, EMK, IfW, PtU, PTW and WAR; institutes of Darmstadt Technical University; speaker of SFB 392 is Prof. Anderl; Institute DiK)

Contact: Tri-Ngoc Pham-Van [email protected]



PARTIAL PROJECT B5 - DESIGN ENVIRONMENT FOR THE COM-PUTER INTEGRATED CO-OPERATIVE DEVELOPMENT OF ENVIRONMENTALLY SOUND PRODUCTS"

CAD

Life cyclemodeler

Assessmentsystem

Informationsystem

CAD

Life cyclemodeler

Assessmentsystem

Informationsystem

CAD

Life cyclemodeler

Assessmentsystem

Informationsystem Product Design

Environment

Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingHer-

stellung


Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingHer-

stellung


Product DesignEnvironment

Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingHer-

stellung


Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung

RecyclingHer-

stellung


CoOM

O2


Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



K e r n-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

N u t z u n g

Entsorgung



K e r n-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

N u t z u n g

Entsorgung



Access- methods

CoOM

O2


Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



K e r n-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

N u t z u n g

Entsorgung



K e r n-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

N u t z u n g

Entsorgung



Access- methods

Access- methods

O2

CoOM


Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern -modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern -modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Access- methods

O2

CoOM


Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern-modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern -modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Kern -modell

Partialmodelle

Sachkennzahlen

Nutzung

Entsorgung



Access- methods

Access- methods

Aim of subproject B5 is the development of a scalable system environment that assists a

product designer effectively while creating environmentally friendly products. The

environment, known as Product Design Environment, envelopes a 3D CAD system, a

tool for modeling the product life cycle and a tool for carrying out the ecological

assessment of products. The environment integrates methods and tools, with which the

user is supported in minimizing environmental impacts of products throughout their

entire life cycle.

The integration of above-mentioned software components in a computer-aided environ-

ment is realized by using the vendor-independent architecture, CORBA. This architecture

provides fundamental services, with which co-operative work among users is enhanced.

The services include an information and communication infrastructure as well as services

for storing and locating distributed objects, such that all parties involved in the product

life cycle are linked in a continuous and precise information flow.



The life cycle modeler is an integral part of a holistic approach to product and process

development and enables the product designer define processes of respective phases of

product life cycle during the design process.

Due to the dynamic character of design for environment activities and product design as a

whole (e.g. evolving alliances among suppliers and service providers), it is often neces-

sary to adapt the Product Design Environment to suit certain situations. Future work con-

centrates on the deployment of a system environment on the basis of flexible software

components. It is planned to incorporate the flexible components in a so-called “Eco-

Workbench”, which should enable the integration of the Product Design Environment in

already existing process chains.

Coordinator: Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

• Speaker, SFB 392: Prof. Dr.-Ing. R. Anderl

• Granted by the German Research Council (Deutsche Forschungsgemeinschaft)

• Duration of project : 1.1.1999 – 31.12.2001 (extended to 31.12.2004)

Contact persons: Dipl.-Ing. Sebastian Leibrecht [email protected]

Dipl.-Ing. Ola. B. Faneye [email protected]



Feasibility study „STEP based Simulation Data Management“

PDM-systems manage the product data of application systems and support the different process chains in product development with product relevant information. Additionally they are used in order to integrate different application systems (e.g. 3D-CAD-systems, CAE-systems, BOM-systems) and enable a consistent data storage.

The enterprise’s profit of the application of a PDM-system depends on the quality of customizing it to the enterprise’s boundary conditions such as processes, data structure, or application systems.

The simulation that accompanies the development takes a leading role in the product development process against the background of the effort to achieve a completely digital description of products (“digital master”). Simulations that are based on virtual prototypes and test stands require a completely computerized representation of the product and the environment. The behavioral data of CAE-systems are today insufficient considered in PDM-system architectures.

Within this problem description a feasibility study was ordered at the DiK by the five German automotive enterprises AUDI, BMW, DaimlerChrysler, Porsche and VW. The aim was the evaluation of integration possibilities and the development of integration concept representing the first building block for a simulation data management strategy. The strategy could be developed on basis of the results of the project MechaSTEP.

Within the scope of the feasibility study state of the art solutions and projects were analysed with regard to a STEP based simulation data exchange.

A questionnaire in order to determine the requirements of the simulation and calculation departments was developed and the results of the survey were discussed in workshops with the project partners. Based on the results a concept for simulation data exchange between CAE- and PDM-system was developed.

The performed feasibility study has shown that MechaSTEP respectively STEP is suitable for the integration of CAE- and PDM-systems.



MBS-Model

PDM-System Structure

Figure 3: MBS Model structure imported in a PDM-system

Figure 3 shows the imported structure of a Multi Body Simulation model in a PDM-system. The structure was generated via the MechaSTEP interface of a MBS-system and could be imported via the STEP PDM-Schema into the PDM-system.

All parts with IDs, versions and views were interpreted. In addition the representation of properties (mass, inertia etc.) to the defined views could be realized.

Project duration: 01.1.2001 – 31.06.2001

Contacts: Dipl.-Ing. Marcus Krastel [email protected]



IGB - INTEGRATION OF METHODS FOR PRODUCT DEVELOPMENT USING CONSTRAINTS BETWEEN DESIGN AND COMPUTATION

Supported by: DFG research program “Innovative computer-aided design processes: in-tegration of geometric design and computing”

Subjects of this project (DFG An 265/4) are the definition, analysis, representation, visu-alization, and documentation of constraints between the steps of computer aided design on one hand and technical computations and simulations on the other hand.

The main goal of this research project is the development of system-neutral and paramet-ric information structures as well as a software system to assist engineering. The software will provide methods and tools to define, analyse and modify these structures during the process of product development. Especially the collection of parametric dependencies is aimed to illustrate the relations created gradually between mechanical design and simula-tion throughout the different software systems. Thus it captures steps of development and their iterations being accomplished. The collection of development steps including infor-mation about used CAD systems and computational methods is appropriate to make the representation of complex constraints clear and understandable. It is also a basic cond i-tion for optimising processes.

The research work does not aim at a detailed and punctual integration of specific CAD applications, but rather at a fundamental integration strategy which can be used by spe-cific methods and applications. This strategy fulfils the requirements of development pro-cesses for complex products, which are characterized by a variety of applied methods and tools.

The system architecture supports engineers during definition, analysis and transformation of parameters and constraints and represents an intermediate layer between design (CAD) and calculation (CAE) systems. It is therefore simply called Constraint Linking Bridge (Colibri).

The project is divided into a phase of the general conception for the architecture and the extended parametric information model. It is followed by a phase of detailed conception, in which the product model and the interfaces between CAD and CAE systems are speci-fied. In the third phase a software prototype will be implemented and afterwards it will be verified and applied to a case study.

In 2001, the programming of the information model and the software system Colibri was completed. The Unified Modeling Language (UML) was used in all development phases. The implementation of Colibri was done with the programming language Java. Now, the



software prototype is able to integrate parametric product models from different mecha-tronic disciplines into a complete interdisciplinary product model by using constraints between the parameters of individual product models.

At present, Colibri has interfaces to CAD system Pro/ENGINEER, to the system Autolev for multibody system simulations and to the system MatrixX, which is used to model and simulate complex mechatronic systems.


Contacts: Dipl.-Ing. Sven Kleiner [email protected]



EBRIDGE - DEVELOPMENT OF AN INTERNET PORTAL FOR BUSINESS AND DEPARTMENT SPANNING BUSINESS PROCESSES

T-Systems, debis Systemhaus Industry GmbH in cooperation with the Department of Computer Integrated Design (DiK) of the Technical University of Darmstadt is develop-ing concepts for an engineering portal (eBridge) which supports enterprise and depart-ment spanning business processes. The concepts will be shown and validated in a demon-strator.

Due to the decreasing vertical range of product development, particularly in huge enter-prises and the integration of small and medium sized enterprises (SME) into the product development processes of their partners there is a need to extend the product development process to business partners.

For the project leader and the management it is important to have more detailed and cer-tain information about progress, quality and costs of such processes. In eBridge processes shall be monitored Quality Gate and Sync Point oriented.

For the participating enterprises, the advantage of eBridge concepts in a product deve l-opment process is the use of the same communication platform for different projects, which gives an overview about the process progress and additional information such as quality and costs in a particular project.

The following description summarizes the goal of the eBridge project:



The eBridge is a tool to manage and control processes in a customer-supplier-relationship with a high degree of automation in order to accelerate the adding value and improve process quality.

Contacts: Dipl.-Ing. Ullrich Pfeifer-Silberbach [email protected]



DEVELOPMENT OF A CONCEPT FOR THE IMPLEMENTATION OF THE 3D-CAD SYSTEM SOLIDWORKS AND THE PDM-SYSTEM SMARTEAM

An enterprise of the packaging technology area started in March 2001 the pilot applica-tion of the 3D-CAD-system SolidWorks. In order to realize a enterprise wide implemen-tation and usage of the systems in product-design and -development the introduction of a PDM-system was necessary. It was decided to use the PDM-system SmarTeam. The ERP-system SAP R/3 will be used in the logistic process chain of the enterprise and must be considered in the integration concept of PDM- and ERP-system.

A systematic introduction of the PDM-system is only possible if the processes and the organization structure is sufficient represented. Within the scope of the project a analysis of the organization structure and of the processes in the area of product development was performed. Afterwards weak points of the processes were identified and recommenda-tions for an efficient introduction of the 3D-CAD-system in combination with the PDM-system were developed.

Furthermore the enterprise IT-system architecture was analysed and recommendations for the introduction and the usage of the new systems were given. With a direct integration of employees of different departments the project contributes to the motivation and accep-tance of the new technologies.

Within the project duration the following working steps were performed:

• Interviews of the employees involved in the product development process.

• Development of a process road map.

• Analysis of process weak points.

• Development of short-, middle-, and log-term recommendations for the applica-tion of the 3D-CAD-system.

• Analysis of the data management (systems, documents, roles etc.).

• Development of a static and dynamic data model for the PDM-system.

• Development of future system architectures and migration strategies.

• Development of recommendations for the introduction of the PDM-system.

• Creation of a requirements specification for the implementation of the PDM-system.




Contacts: Dipl.-Ing. Marcus Krastel [email protected]

Dipl.-Ing. Sven Kleiner [email protected]



MAKOSI - COMPREHENSIBLE MANAGEMENT OF COM-PLEX SECURITY MECHANISMS

Providing data security can be seen as main prerequisite regarding the application of

modern communication and cooperation technologies within business-to-business (B2B)

processes. For this purpose numerous mechanisms and tools were developed in the past.

Dedicated technologies ensure data confidentiality and integrity while using open net-

works like the Internet. But selecting suitable mechanisms and integrating them into ex-

isting system worlds can get extremely complex - even within a single enterprise. This

can be seen as one of the main barriers for the efficient introduction of advanced CSCW

tools in the German economy.

Enterprises always have individual demands for the data security and confidentiality. But

for enabling B2B processes between two or more enterprises the security interests of all

participants have to be harmonized. Until today the process of formulating respective

requirements for this harmonization is not standardized. Due to this lack, the harmoniza-

tion process itself as well as evaluating if a common security level can be achieved by

applying selected security tools and protocols is extremely difficult, time consuming and

often very expensive.

Regarding this, a comprehensible management of complex security mechanisms is

needed. Scope of the MakoSi project is the development of mechanisms and tools for

simplifying the security requirements management as well as for compliance monitoring

based on so-called security policies. These tools provide mechanisms enabling users to

evaluate communication and cooperation technologies in consideration of security as-

pects and stimulating the security-awareness of users simultaneously. They ease security

harmonization processes, accelerating and cheapen them. Furthermore they can be seen

as an enabler for an effective usage of advanced CSCW as well as security tools.




BMW - STUDY FOR AUTOMATIC DETECTION OF SIMILAR SILHOUETTES

In the development of car prototypes it is of question, if the design of a prototype espe-

cially the shape of the car body, is similar to a yet existing car. A gauge for similarity

should be saved from silhouettes which result out of cross section. A study proved if an

automatic computer based procedure is able to recognize similarities of silhouettes.

The study was done in cooperation with BMW AG.

The main issues were:

§ showing mathematical methods for automatically similarity analysis referring to

the given problem.

The analysis of the existing special Software infrastructure, meaning the integration of the whole computer based procedure into the existing picture database of BMW AG.

Contact: Dipl.-Ing. Claus Heeg [email protected]



STEP MAINTENANCE

After the application protocol (AP) 214 "core data for automotive mechanical design processes" has been published as an international standard (IS) in February 2001 as a part of ISO 10303 in the succeeding project ‘STEP maintenance’ the focus is set on collecting and solving issues which raised by using the standard and investigation of the STEP modules which are under development.

In 2001 already about 100 issues were reported for the application protocol 214. Most are minor non critical issues. In 2002 publication of a first technical corrigendum (TC1) is planned.

The STEP modules are under development by PDES Inc. A first set of modules came out for ballot in autumn 2001. To test the modules and to compare schemata made from modules with the originals tools were developed by PDTec.

In this project the Department of Computer Integrated Design (DiK) is cooperating with the ProSTEP association in Darmstadt and PDTec in Karlsruhe.

Contact: Dipl.-Ing. Ullrich Pfeifer-Silberbach [email protected]



RAK 2 - A COLLEGIATE TEAMWORK

This project, a self-contained collegiate team work, was realised in the framework of five student research projects with the friendly assistance of the Adam Opel AG, Rüsselsheim, and the Unigraphics Solutions GmbH in Germany .

Aim of this project work was to model the legendary Opel rocket-driven car navigated 1928 by Fritz von Opel at the Avus in Berlin in a 3D-CAD-system preferably historically detailed. And to convert it into a digital mock-up or a VR-model to preserve it as a virtual prototype for the future, as unfortunately neither technical drawings from the original nor from both of the two replica 1968 and 1991 have been received. Also those who built up the replica had looked only partly about available historical graphical material, so that it has been a challenge to model the RAK 2 as real as possible this time.

The idea for this task descended from the good relations between the DiK and the Adam Opel AG in Rüsselsheim against the background of Fritz von Opel had studied mecha-nical engineering at the Technical University of Darmstadt from 1918 to 1923 and be-came a honorary senator of the university in 1962. Once a question has posed how to ap-preciate this facts today in the age of the world wide web at best.

For the proceeding to realise this a measuring of the replica from 1991 was chosen to be compared with the data of the historical graphical material therefore to acquire the needed data for reconstruction. The RAK 2 has been modelled in Unigraphics from Unigraphics Solutions, it's the 3D-CAD-standard of the Adam Opel AG. The singular assemblies of the rocket-driven car had been built partly first and then were put together. In a further step a digital mock-up for first tryouts was deduced and some lifelike pictures were gen-erated. This project is documented on its own website (www.rak2.de).

Project duration: 04.12.2000 - 09.07.2001




DISSERTATIONEN / DOCTOR THESES Robert Gräb Agentenbasierte Systemarchitekturen für Produktdatenmanagement-Systeme Forschungsberichte aus dem Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Technische Universität Darmstadt Shaker Verlag, Aachen 2001 Bernd Daum Agentenbasierte Systemarchitekturen für Produktdatenmanagement-Systeme Forschungsberichte aus dem Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Technische Universität Darmstadt

Shaker Verlag, Aachen 2001

Thomas Ott Agentenbasierte Systemarchitekturen für Produktdatenmanagement-Systeme Forschungsberichte aus dem Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion Technische Universität Darmstadt

Shaker Verlag, Aachen 2001



VERÖFFENTLICHUNGEN / PUBLICATIONS Anderl, R. ; Claassen, E.; Krastel, M. Produktdatentechnologie - Auf dem Weg zur integrierten mechatronischen Entwicklungsplattform Thema FORSCHUNG 1/2000, S. 58-64 Anderl, R.; Daum, B.; John, H.; Pütter, C. Development of an integrated design environment for ecological product assessment and optimization Mechanical Life Cyle Handbook: Good Environmental Design and Manufacturing; Marcel Dekker, Inc, New York Anderl, R.; Kleiner, S. Methods and Tools for the Design of Mechatronic Products - Concepts and Examples from University of Darmstadt, Germany In: Proceedings of 2001 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exhibition, November 11-16, 2001, New York Anderl, R.; Kleiner, S.; Krastel, M. Design and Product Knowledge Management using CATIA V5 European CATIA Forum, Berlin - Estrel Convention Center, 16-19 October 2001 Anderl, R; Fröhlich, A.; Kleiner, S. TKA-Exchange Portal für die mechatronische Produktentwicklung 12. Symposium Design for X, Neukirchen, 11. und 12. Oktober 2001 Anderl, R; Faneye, O. Modellierung des Produktlebensweges in der Entwicklungsphase In: 12. Symposium DfX, Neukirchen , 11.-12. Oktober, 2001 Anderl, R.; Kleiner, S; Fröhlich, A. Toolkette Aktuator: Parametrischer Datenaustausch zwischen Kosntruktion und Simulation Tagungsband 15. Symposium Simulationstechnik, 11.-13.09.01, Paderborn



Anderl, R.; Krastel, M. Managing Mechatronic Simulation Models of Technical Products with PDM-Systems In: Proceedings of the International Conference on Engineering Design, ICED 01 Glasgow, 2001. Anderl, R.; Faneye, O. B. A Systematic Approach to Concurrent Product and Life Cycle Modelling In: 8th European Concurrent Engineering Conference, Valencia, April 18-20, 2001 Anderl, R.; Faneye, O. B. Collaborative Product and Life Cycle Modelling In: Proceedings PDT Days Belgium, 25th - 26th April 2001 Anderl, R.; Gräb, R.; Kleiner, S. Integration parametrischer Produktdaten als Grundlage der virtuellen Produktentwicklung Industrie Management 3/2001, GITO-Verlag, S. 76-80 Dyla, A.; Höhn, B.R.; Anderl, R.; Pfeifer-Silberbach, U. Neutrales Format für die Produktmodellierung von Getrieben Produktdaten Journal 05/2001 Anderl, R.; Pfeifer-Silberbach, U.; Ungerer, M.; Trippner, D. STEP AP214 und AP212 - Erfolgreicher Abschluss eines langjährigen Entwicklungs- und Normungsvorhabens Produktdaten Journal 05/2001 Anderl, R.; Claassen, E. XML Based Portal for CAD Iteration Management Proceedings of the 8th European Concurrent Engineering Conference (ECEC), Valencia, April 18-20, 2001, S. 77-81 Anderl, R.; Krastel, M. Configuration and Management of Mechatronic Simulation Models with PDM Systems In: Proceedings of the 8th European Concurrent Engineering Conference (ECEC), Valencia, April 18-20, 2001, S. 82-86.



Vettermann, Steven et al. Integrationsdienste für den Digitalen Master In: Integrierte Virtuelle Produktentstehung - Fortschrittsbericht April 2001; F.-L. Krause, T. Tang, U. Ahle (Hrsg.); Berlin; 2001 Anderl, R.; Pfeifer-Silberbach, U. AP214 key technology for virtual product development Proceedings PDT days 2001



MITARBEITER / STAFF

Name Stellung am DiK Email [email protected]

interne Durchwahl

Anderl, Reiner, Prof. Dr.-Ing. Fachgebietsleiter anderl@... -6001

Eder, Manfred, Dr.-Ing. Akad. Direktor eder@... -4098

Berberich, Jürgen techn. Mitarbeiter berberich@... -6850

Beuthel, Regina wiss. Mitarbeiterin beuthel@... -4345

Claassen, Erik wiss. Mitarbeiter claassen@... -6583

Faneye, Olaonipekun wiss. Mitarbeiter faneye@... -5445

Fröhlich, Arnulf wiss. Mitarbeiter froehlich@... -5145

Heeg, Claus wiss. Mitarbeiter heeg@... -6850

Kasper, Katharina wiss. Mitarbeiterin kasper@... -6584

Kleiner, Sven wiss. Mitarbeiter kleiner@... -5145

Klug, Lars wiss. Mitarbeiter klug@... -5026

Kohl, Uwe techn. Mitarbeiter kohl@... -5484

Krastel, Marcus wiss. Mitarbeiter krastel@... -6583

Leibrecht, Sebastian wiss. Mitarbeiter leibrecht@... -5445

Liese, Harald wiss. Mitarbeiter liese@... -5026

Mayer, Monika Sekretärin mayer@... -6001

Oeser, Annette wiss. Mitarbeiterin oeser@... -5026

Pfeifer-Silberbach, Ullrich wiss. Mitarbeiter pfeifer@... -3894

Pfouga, Alain wiss. Mitarbeiter pfouga@... -5441

Pham-Van, Tri-Ngoc wiss. Mitarbeiter phamvan@... -5441

Rambo, Jürgen wiss. Mitarbeiter rambo@... -5026

Schöfer, Frank wiss. Mitarbeiter schoefer@... -5026

Vettermann, Steven wiss. Mitarbeiter vetterm@... -6584

Jahresbericht 2001 1 - dik.tu-darmstadt.de · DiK Jahresbericht 2001 Fachgebiet Datenverarbeitung...

Documents

Transcript of Jahresbericht 2001 1 - dik.tu-darmstadt.de · DiK Jahresbericht 2001 Fachgebiet Datenverarbeitung...