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deINNOVATION IST UNSER BUSINESS!

Die praktische Anwendung der Virtuellen Realität in der digitalen

Produktentwicklung

Beitrag zu den 9. IFF Wissenschaftstagen am 21./22. Juni 2006

Dipl.-Inf. Marc Schmidt

Leiter Geschäftstelle Magdeburg TRIVIT AG

(c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 MagdeburgSeite 2

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deAgenda

Einleitung und Motivation Anwendungsbereiche der Technologie im

Produktentwicklungsprozess Lösungen für die Produktentwicklung Vorteile und Nutzen Welche Erfahrungen mit unterschiedlichen Firmen

aus verschiedenen Industriezweigen liegen vor? Zusammenfassung und Ausblick


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Die Einsatzfelder von Virtual Reality

Die Virtual-Reality-Technologie findet aktuell Verwendung in der...

Unterhaltungsindustrie (Videospiele, Funparks..)

Medizin (Trainingsgeräte, Teleoperationssysteme..)

Biotechnologie (Darstellung der dreidimensionalen Zellstruktur...)

Wehrtechnik (Fahr- und Flugsimulatoren, Gefechtsfeldsimulation..)

Geographie, Kartographie (Städteplanung,…)

Architektur (Gebäudeplanung,...)

Flugzeugindustrie (Flugsimulatoren,...)

……….

Teleoperations- systeme

I.Max-Kinos

Zellstruktur

bschulze


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BMW„Mit dem Einsatz der VR-Technologie kommt eine integrierte Lösung, die die bisherigen Probleme größtenteils vermeidet. Man ist jetzt in der Lage, die aktuelle CAD-Geometrie zu verwenden, die Untersuchungen virtuell durchzuführen und hat von der Darstellungsqualität einen Stand erreicht, der annähernd mit der Hardware vergleichbar ist.“

Jens Meyer EB, BMW-Group

DaimlerChrysler"Das VRC wird uns helfen, ein Fahrzeug von der ersten Idee bis zur Markteinführung deutlich schneller zu entwickeln und gleichzeitig die Qualität der Prozesse zu verbessern. Dadurch können wir flexibler und kurzfristiger auf veränderte Markttrends, sich wandelnde Kundenwünsche sowie Technologiefortschritte reagieren.

"Durch die grafische Umsetzung von digitalen Fahrzeugmodellen und Prototypen im VRC werden wir darüber hinaus auf bis zu 20 Prozent unserer physischen Modelle verzichten können und damit eine erhebliche Kosten- und Zeitreduzierung erreichen."

Dr. Hans-Joachim Schöpf, Geschäftsfeldvorstand Pkw Mercedes-Benz

Opel„Die Frage nach der Bedeutung von ‚Virtual Reality‘ heute noch prinzipiell zu stellen, hieße, die Zeichen der Zeit in der Entwicklung von Automobilen nicht erkannt zu haben.“

Hans H. Demant, Vorstand Technik der Adam Opel AG

Volkswagen„Keine Hardware ohne virtuelle Absicherung.“

„Das ‚Virtuelle Fahrzeug‘ von Volkswagen wird auch in Zukunft starke Dynamik entfalten!“

Dr. H.-C. Brüning, Volkswagen Wolfsburg

„…deutlich schneller zu entwickeln und gleichzeitig die Qualität der Prozesse zu

verbessern …darüber hinaus auf bis zu 20% unserer physischen Modelle verzichten

können und damit eine erhebliche Kosten- und Zeitreduzierung erreichen.“(Dr. Hans-Joachim Schöpf, Geschäftsfeldvorstand PKW Mercedes Benz)

Der Einsatz von Virtual Realityin der Automobilindustrie


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deMotivation - Situation

Unvollständigkeit heutiger 3D-Lösungen im

Bereich digitaler Produktentwicklung:

Die Darstellung ist 2-dimensional Die Darstellung ist oft zu klein Das Benutzerinterface ist nicht realitätsnah

Unzureichender Zugang zum digitalen PrototypenUnzureichende KommunikationsplattformUnzureichende Bewertungs- und Testmöglichkeiten


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deMotivation - Situation

Entwicklungssysteme - heterogen, sehr spezialisiert, mächtig

Viewer und Digital MockUp Systeme - komplexer, z.T. neutral/homogen

- vollständige Beschreibung

- spezifische Funktionalität

Homogene Simulations- und Visualisierungssysteme

- einfach, schnell,

- zielorientierter Einsatz

CAD CAM

DMU

Heterogenität /

Spezialisierung

Hom

ogenisierung / B

edienbarkeit / Verständnis

Virtual Reality

CAE

Viewer


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deAgenda





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deWas bietet Virtual Reality?

Realitätsnahe Visualisierung und Simulation von Produkten, Prozessen und Umgebungen– Interaktion im Maßstab >=1:1 – Raumgefühl, Ergonomie und Verständnis

Werkzeuge zur Evaluierung von funktionalen und prozessorientierten Aspekten zum Produkt und dessen Lebenszyklus

Integration bzw. Einbeziehung des Menschen in denProzess

Erweiterung des Produktwissens zu früherem Zeitpunkt


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deValidierung der Entwicklungsqualität anhand des virtuellen Prototypen

Zeit

Vollstä

nd

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Pro

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esch

reib

un

g

2002

Virtual Reality

1984

2D-CAD (optimierte Zeichnung)

1992

3D-CAD(Virtueller Prototyp)

1997

DMU / Product View (Elektronisches Produkt)

2000

Virtuelles Produkt im Kontext


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deVR als Kommunikationsplattform - intern und extern

Quelle:

In den 90er J ahrenIn den 90er J ahren

Tier 1Tier 3 Tier 2 OEMTier 1Tier 3 Tier 2 OEM

HeuteHeute

Tier 1Tier 3 Tier 2 OEM

M1

M2

M3

Tier 1Tier 3 Tier 2 OEM

M1

M2

M3

In den 80er J ahrenIn den 80er J ahren

Lieferant 1Lieferant 2

Lieferant n


OEM


Lieferant n


OEM

In ZukunftIn Zukunft

OEM 1OEM 1

Strategische SpezialistenStrategische Spezialisten

Entwicklungs-dienstleister

Entwicklungs-dienstleister

System-integratoren

System-integratoren

OEM ...nOEM ...n

OEM 2OEM 2

Quelle:


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PlanungStylingDesign

ServiceWartung

Instandhaltung

Teilefertigung

Vertrieb /Marketing

EngineeringKonstruktion

Detailkonstruktion

BerechnungSimulation

FertigungsplanungMontageplanung

Werkzeug- und Formenbau

MontageRealisierung

Einsatzgebiete im gesamten Produktentwicklungsprozess


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deEinsatz von Virtual Reality im Produktentwicklungsprozess

Die Virtual Reality-Technologie wird eingesetzt im gesamten Produktentwicklungsprozess...

Concept Development

System-LevelDesign

Detail Design

Testing and Refinement

Production Ramp-up

Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Phase 5

Konzeptphase (Styling / Design, Logistik) „Critical Design Reviews“ in der Entwicklung / Konstruktion Besprechungen mit Einkauf und Lieferanten (SEmL) Montagesimulation / Automatisierungstechnik Ergonomiestudien / Fabrik- und Prozessplanung Projektierung / Kundenpräsentationen / Messeauftritte Wartungsschulungen / Trainings

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Datenfreigabe-Prüfung (Quality-Gates)

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Greif- und Sichtraumuntersuchungen, Kmfort- / Diskomfortzonen / Physikalische Belastung


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deAgenda





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deInteraktive Virtual Reality Technologie- Hardware-Komponenten

„Optisches Tracking“ Betrachterverfolgung Eingabegerätverfolgung

Stereoskopische Darstellung (Projektion mit Polarisation)

Echtzeitberechnung und Applikation

Visualisierung und Interaktion im Originalmaßstab

3D-CAD-Datenformat

Polygonales Datenformat / VRML-Daten

Aufbereitung (Strukturierung/ Strukturtiefe)


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deInteraktive Virtual Reality Technologie- Software-Module

IDO:Review

IDO:DevelopEntwicklungsToolkit

IDO:Connect Integration

IDO:ReflectReflektionssimulation undRealtime Raytracing

IDO:StylingPräsentation und Vergleich von Prototypen

IDO:ErgonomicsErgonomieUntersuchung

IDO:PackageDynamische Ein- und Ausbauuntersuchung

IDO:CooperateStandortübergreifendeZusammenarbeit


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deSchlüsselfertige VR-Komplettsysteme

IC:Three

Standardsysteme Personal Interactive Visualization

IC:One / IC:Two / IC:Three Standard oder High Resolution

IC:One Mobile


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IC:IDO VR productiveIC:IDO VR productive 30 Mitarbeiter30 Mitarbeiter Ausgründung aus Fraunhofer Ausgründung aus Fraunhofer

Institut in 2001Institut in 2001 Gewinner des deutschen Gewinner des deutschen

Gründerpreises 2003Gründerpreises 2003 Partner Daimler Chrysler 2005Partner Daimler Chrysler 2005

TRIVIT AG Innovative TechnologiesTRIVIT AG Innovative Technologies 1992 gegründet, 50 Mitarbeiter 1992 gegründet, 50 Mitarbeiter Bundesweite Geschäftsstellen Bundesweite Geschäftsstellen Beratung in der Virtuellen Produkt- Beratung in der Virtuellen Produkt-

und Prozessmodellierung (VPPM)und Prozessmodellierung (VPPM) 2002 Eröffnung Virtual Reality-Center 2002 Eröffnung Virtual Reality-Center

Oberschwaben / RavensburgOberschwaben / Ravensburg

IC:IDO und TRIVIT AG – 2 starke Partner


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deWas bietet die TRIVIT AG im Umfeld von Virtual Reality?

Bereitstellung der Kompetenz und Technik für Projekte– Im eigenen VR Zentrum

Beratung und Verkauf der Hard- und Software Integrationsdienstleistung (Prozessdefinition) Durchführung der VR - Lösungsintegration

– Prozessetablierung– Customizing– Training

…bis hin zur ganzheitlichen Lösung!


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deAgenda





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de

Nutzenpotential / Erreichbare Ziele (1)

Kostensenkungs- potentiale

Zeitgewinn durch schnellen Überblick über geometrische Zusammenhänge (z.B. durch freie und dynamische Schnittfunktion / Ergonomiefunktion)

Technologievorsprung: Bewegungsabläufe sind auch bei sehr grossen Baugruppen (…….) in Echtzeit darstellbar

Kosteneinsparung durch Minimierung von physikalischen Prototypen


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de

Nutzenpotential / Erreichbare Ziele (2)

Effizienzsteigerung durch prozessorientierte Entscheidungs-prozesse: Kommunikationsplattform für CAD- und Nicht-CAD-Fachleute

Durchführung von ortsunabhängigen Design-Reviews via Internet

Ausblick: Bi-direktionaler Datenaustausch mit EDM-/PDM- Systemen (z.B. PTC Windchill oder mySAP PLM)

Collaboration


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deAgenda





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deBeispiele der Einsatzfelder:Beurteilung + Abstimmung

Datenfreigabeprüfung Datenfreigabeprüfung (nächster Prozessschritt)(nächster Prozessschritt)

Beurteilung von Formgebung, Beurteilung von Formgebung, Abständen, Varianten, KinematikenAbständen, Varianten, Kinematiken

Entwicklungsfortschrittsvergleich Entwicklungsfortschrittsvergleich (Wiedervorlage)(Wiedervorlage)

HerstellbarkeitHerstellbarkeit Montierbarkeit (Montagereihenfolgen)Montierbarkeit (Montagereihenfolgen) Wartbarkeit (Demontage, Zugänglichkeit)Wartbarkeit (Demontage, Zugänglichkeit) Machbarkeitsanalyse (Aufspannung, Werkstück-erreichbarkeit)Machbarkeitsanalyse (Aufspannung, Werkstück-erreichbarkeit) Ersetzen physischer ModelleErsetzen physischer Modelle Standortübergreifende BewertungsgesprächeStandortübergreifende Bewertungsgespräche Kommunikation mit Kunden und ZulieferernKommunikation mit Kunden und Zulieferern


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deBeispiele der Einsatzfelder:Ergonomische Untersuchung

Verbindung von: „Mensch & Produkt“ und „Mensch & Prozess“

Handhabbarkeit Erreichbarkeit (Greifräume) Sichtbarkeit (Sichträume) Phys. Belastung (Komfort-/

Diskomfort-Zonen)


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deBeispiele der Einsatzfelder:Präsentation und Training

Präsentation / Showroom– Frühere (bessere) Kundeneinbindung– Innovationseffekt– Virtuelle Maschine anstelle (mehrerer) realer– Kosteneinsparung (Transport, Aufbau, International)

Einweisung von Service- oder Bedienpersonal am Virtuellen Produkt– Sicherheit– Kosten


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de

Referenzen (Auszug) der TRIVIT AG

TRIVIT AG ist Mitglied von NoAE ´Network of Automotive Excellence´:


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deReferenzen und Beispiele zu Virtual Reality mit der TRIVIT AG


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deBeispiele für Erfahrungen und den qualitativen Nutzen

Echte räumliche, realistische 3D-Darstellung Bewegungsabläufe auch bei großen Baugruppen in Echtzeit darstellbar Schneller Überblick über geometrische Zusammenhänge durch freie

und dynamische Schnittfunktion Kommunikationsplattform für interaktives team-orientiertes Arbeiten

auch für Nicht-CAD-Fachleute Effizienzsteigerung durch Einbindung in die Entscheidungsprozesse in

Engineering und Produktion Physikalische Prototypen minimieren Durchführung von ortsunabhängigen Design-Reviews via Internet Sehr gute Integrationsmöglichkeiten in Prozesslandschaft

EDM/PLM/ERP bidirektionaler Datenaustausch VR Nutzer


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deVirtual Reality-Einsatz MTU Friedrichshafen (1)

Konzeptphase / Designstudien

´Critical Design Reviews´ in der Entwicklung / Konstruktion

Besprechungen mit Einkauf und Lieferanten (SEmL)

Montagesimulation

Trainings / Kundenpräsentationen

Messeauftritte

Virtual Reality wird eingesetzt für:


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deVirtual Reality-Einsatz MTU Friedrichshafen (2)

Gussbaugruppe (Abstand Kern/Rohteilkontur, Wandstärken)

Krümmeranbindung (Auslegung Mechan. Belastung)

Verrohrung (kritische Rohrabstände)

Ventilsteuerung (Funktion)

Ventilsteuerung Krümmeranbindung

Verrohrung

Gussbaugruppe

´Critical Design Review Gesamtmotor´

BR 890


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deVirtual Reality-EinsatzJohn Deere Werke Mannheim (1)

Einsatz der IC:IDO VR Technologie Integration der Technologie in den Prozess der

Produktentwicklung Datenmanagement und Datenaufbereitung Schulung Integration in verschiedene Anwendungsbereiche


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deVirtual Reality-Einsatz John Deere Werke Mannheim (3)

Virtual Reality wird eingesetzt z.B. für:– Kollisionsanalysen

(z.B. für Motor, Traktorkabine, Klimakompressor)– Ergonomiestudien (Sichtfelduntersuchung)– Fabrikplanung / Hallenlayout

Fabrikplanung / Hallenlayout Gesamtansicht

Vorderansicht

Ansicht oben


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deVirtual Reality - EinsatzHYMER

Einsatz der Technologie über die gesamte Produktentwicklung der aktuellen Baureihe (neu in 2006)

Weiterhin zu Marketingzwecken– Erheblicher Nutzen zur Visualisierung

der Designstudien (insb. Material- und Farbentscheidungen)


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deZusammenfassung und Ausblick


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deDer Referent

Dipl.-Inf. Marc Schmidt (Jahrgang 1971) Abschluss des Informatik Studiums 1995 an der TU Magdeburg /

Spezialisierung Simulation und Graphik Anschließend Wissenschaftlicher Mitarbeiter im IFF FhG

Magdeburg – Beratung und Projektleitung in Industrie und Forschung

– Thema: Angewandte Simulation in Materialfluss und Logistik

Teamleiter im BOS Systemhaus AG (1998)– Beratung im Bereich Digitaler Produktentwicklung

– Stichworte: DMU, Produktsimulation, Softwareentwicklung

Seit Übernahme des Geschäftsbereichs durch die TRIVIT AG– Geschäftsstellenleiter der Geschäftsstelle Magdeburg


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deWeitere Informationen und Kontakt

Weitere Infos unter: www.trivit.de Kontakt:

Marc Schmidt

TRIVIT AG

Geschäftsstelle Magdeburg

An der Steinkuhle 2a

39128 Magdeburg

Email: [email protected]

Tel.: 0391 / 53 644-0

Mobil: 0178 / 499 27 41

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