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Virtuelles Nutzfahrzeug: VDC-Whitepaper

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In den vergangenen Jahren hat sich eine Vielzahl von Anwendungen Virtueller Techniken im Nutzfahrzeugsektor herausgebildet und weiterentwickelt. Der Nutzfahrzeugsektor bringt aufgrund seiner Eigenheiten viele Randbedingungen und Aufgabenstellungen mit, die den Einsatz eines digitalen Prototyps, des Virtuellen Nutzfahrzeugs, nahe legen. Dieses Whitepaper gibt eine Übersicht über Einsatzmöglichktieten von Virtual Reality und Augmented Reality für die Entwicklung, Produktion und den Betrieb von Nutzfahrzeugen.

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Virtuelles Nutzfahrzeug: VDC-Whitepaper

  1. 1. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Anwendungen, Herausforderungen, Ergebnisse Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Christoph Runde Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach Auberlenstr. 13 70736 Fellbach www.vdc-fellbach.de
  2. 2. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 2 Umfeld des Virtuellen Nutzfahrzeugs  variierende Gesetze, Regeln, Umweltauflagen  lange Planungsfristen, wechselnde Anforderungen und Wünsche  Bedienung Weltmärkte, Sprach- und Kulturbarrieren  sehr hohe Komplexität: Entwicklung, Produktion Bedienung, Service  z. T. enorme Baugrößen  kleinere Stückzahlen (als etwa PKW)  schwankende Stückzahlen  sehr viele Varianten  stark wechselnde Varianten und Produkttypen  variierende Montageumfänge und -vorgänge Grundlagen Bild: LumoGraphics
  3. 3. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 3 Anwendungsgebiete  Virtuelle Entwicklung - Styling, Design, Interieur - Berechnungsvisualisierung - Ergonomie - Erprobung Assistenzsysteme und Mensch-Maschine-Schnittstelle - DMU und Servicablility  Virtuelle Fertigung - Fabrikplanung - Montageplanung - Fertigungsprozesse Grundlagen  Training - Fahren und Bedienung - Service  Marketing & Vertrieb - Variantenmanagement - Vertriebskonfiguratoren  Tele-Anwendungen  Unterhaltung
  4. 4. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 4 Styling, Design, Interieur: Design Reviews  fotorealistische Abbildungen  Entwicklung alternativer Produktkonzepte  Betonung früher Entwicklungsphasen  frühes Ergebnisfeedback  schnelle Entwicklungszyklen als aktives Prozesselement  Spezifikation des Produkts entscheiden  realistische 1:1-Präsentation: echte Abmessungen  Vergleichsmöglichkeit Realfahrzeug – virtueller Prototyp Bild: LumoGraphics Bild: Volvo Bild: Volvo realistische Designvisualisierung große Powerwall zur 1:1-Visualisierung Halle mit Möglichkeit zum Einfahren von NKW Virtuelle Entwicklung
  5. 5. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 5 Design Reviews Bild: Hochschule Mannheim Designreview Landmaschine John Deere in einer 4-Seiten-CAVE Virtuelle Entwicklung
  6. 6. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 6 Design Reviews Bild: Virtalis Review an Powerwall und mit Head Mounted Display bei CNH Virtuelle Entwicklung
  7. 7. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 7 Berechnungsvisualisierung  Darstellung und interaktive Analyse der Ergebnisse der Simulation von CFD (Computational Fluid Dynamics)- und von FEM (Finite Elemente Methode)-Daten  über VR verbesserte räumliche Darstellungs- und Interaktionsmöglichkeit  Diskussionsplattform für interdisziplinäre Zusammenarbeit  direkte Anzeige der Daten auf physischen Prototypen/Produkten: Erweiterte Realität (Augmented Reality – AR) Bild: Lauer & Weiss Bild: HLRS Bild: HLRS Belastungsrechnung Verschraubung Getriebe LKW mit AR-Marker LKW mit übergeblendeter Strömungsvisualisierung Virtuelle Entwicklung
  8. 8. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 8 Ergonomie  Frühe Überprüfung der Erreich- und Sichtbarkeit von Bedienelementen  Absicherung Sichtbarkeit sicherheitsrelevanter Bedien- und Display- Elemente.  Virtuelle Prüfung des Komforts  Betrachtung der ergonomischen Aspekte für Altersklassen, Perzentile, Somatotypen (Absicherung Produktfunktionalität für großen Bevölkerungsteil)  Betrachtung des Menschen als physische Einflussgröße Bild: HS Mannheim Bild: ESI – IC.IDO Bild: Fraunhofer IAO Untersuchung mit digitalem Menschmodell plus Motion Capturing Prüfung Sicht- und Erreichbarkeit mit „Sitzkiste“ vor der Powerwall Überprüfung Bewegungsfreiheit rechter Arm am Modell Virtuelle Entwicklung
  9. 9. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 9 Erprobung Assistenzsysteme und Mensch-Maschine-Schnittstelle  gefahrloses Ausprobieren und Optimieren von Assistenzsystemen (etwa Bremsassistent)  Test neuartiger Mensch-Maschine-Schnittstellen  Bedienerschnittstelle: Fahrerverhalten, Fahrverhalten, Maschinensimulation, Umweltsimulation  Design Informationsschnittstelle Bild: ESI – IC.IDO Bild: TU Dresden Bild: TU Dresden Sicht im Fahrsimulator Bedienung Betonspritzmaschine Informationsschnittstelle im Schaufelradbagger Virtuelle Entwicklung
  10. 10. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 10 Digital Mock-Up (DMU) und Servicability  Konstruktionsvisualisierung  geometrisches Gesamtmodell inklusive aller Teilgewerke (etwa Elektrik, Hydraulik..)  Prüfung auf Servicebarkeit und Vermeidung von Spezialwerkzeugen  Bauraumoptimierung und gleichzeitiger Prüfung der Montier- und Servicebarkeit  Flexible Bauteile (Schläuche, Kabel, etc.) berücksichtigbar Bild: Lauer & Weiss Bild: Jaguar-Landrover Bild: ESI – IC.IDO Review E-Maschine, Getriebe, Getriebehalter DMU-Review in CAVE Prüfung Schlauch- Verhalten bei Demontage Tank Virtuelle Entwicklung
  11. 11. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 11 Digital Mock-Up (DMU) und Servicability  Service Engineering: Überprüfung Zugänglichkeit visuell und manuell  Überprüfung Zugänglichkeit Baugruppen, Verbindungselemente, Schmiernippel, etc. - visuell, - mit Händen und - Werkzeug  alle Varianten untersuchbar  alle Perspektiven und Positionen berücksichtigbar Bild: HS Mannheim Bild: HS Mannheim Virtual Service Review am Daimler-VRSC, Brühl Virtual Walkthrough Landmaschine Check Servicability vor Powerwall Virtuelle Entwicklung Bild: ESI – IC.IDO
  12. 12. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 12 Digital Mock-Up (DMU) und Servicability Bild: Virtalis Review an Powerwall bei CNH Virtuelle Entwicklung
  13. 13. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 13 Montageplanung  Überprüfung De-/Montierbarkeit  Test und Evaluation von Montagehilfen (Führungslinien, abgekantete Ecken, etc.) für manuelle Montage  Festlegung Montagereihenfolgen  Kollisionsanzeige akustisch, graphisch oder haptisch Bild: ESI – IC.IDO Bild: ESI – IC.IDO Bild: Haption Virtuelle Montage- Prüfung Tank vor der Powerwall Ein-/Ausbauuntersuchung beidhändig vor der Powerwall mit taktilem Feedback Demontageuntersuchung mit Force-Feedback Virtuelle Fertigung
  14. 14. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 14 Fabrikplanung und Fertigungsprozesse  geometrische Einplanung aller Gewerke in ein Gesamtfabrikmodell  Simulation und Animation  Concurrent Engineering  Virtual Walkthrough  innerbetriebliche Logistik: weiteres VDC-Whitepaper  Fertigungsverfahren: weiteres VDC-Whitepaper Bild: Fraunhofer IPA Bild: TU München Bild: Visenso Blick in 3D-Modell Rohbaumontage Logistik: AR-Einplanung neuer Fördertechnik in Bestand Fertigungsverfahren: Druckgusswerkzeug Virtuelle Fertigung
  15. 15. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 15 Training – Wissensmanagement Wissensarten in Virtuellen Umgebungen:  Positionswissen: was ist wo?  Strukturwissen: wie hängt was zusammen?  Verhaltenswissen: wie verhält sich das System? Wie verhalte ich mich?  Prozedurwissen: welche Abläufe bewirken was? Möglichkeiten des Lernens in Virtuellen Umgebungen:  räumliches Explorieren  konzeptuelles Lernen  Erlernen motorischer Fähigkeiten  prozedurales Lernen Bild: HS Mannheim Bild: HS Mannheim Bild: HS Mannheim Training Feuerwehr am virtuellen Einsatzfahrzeug Training Feuerwehr am virtuellen Einsatzfahrzeug Explorieren Cockpit Landmaschine, Software ESI – IC.IDO Training
  16. 16. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 16 Training – Simulatoren  spezielle Fahrzeugkinematiken  spezielles Fahrzeugverhalten  große Fahrzeuge, hohe Sitzpositionen  unübersichtliche Fahrzeugbereiche  Analyse von Fahrerhaltungen und -sicht Bild: GlobalSim.com Bild: TU Dresden Bild: RIF Blick auf Arbeitsplatz Kransimulator Blick auf Bagger auf Rampe Training Holzvollernter Training
  17. 17. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 17 Training – Simulatoren  Trainingsaufgaben - Bewältigung Trainingsparcour - Erkennen Gefahrensituationen - korrekte Kommunikation mit gefährdeten Personen  Abfangen pendelnder Last, Anschlaggefahr  Aufenthalt von Personen im Gefahrenbereich  Überraschender Eintritt von Personen in Verfahrweg Bild: RIF Bild: Fraunhofer IAO Bild: Fraunhofer IAO Interaktives 3D-Modell Holzvollernter Kran: Unterschreitung Mindestabstand führt zu visueller Warnung Kran: Person im Gefahrenbereich Training
  18. 18. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 18 Training – Simulatoren Bild: TU Dresden Blick in Fahrsimulator an der TU Dresden Training Bild: TU Dresden Blick auf Fahrsimulator
  19. 19. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 19 Training – Service  Wartung, Instandhaltung  Reparatur, Instandsetzung  Zugänglichkeiten  Werkzeugeinsatz  Abläufe, Prozesswissen, Beschädigungsgefahren  alle Varianten, alle Perspektiven  Lernkonzepte: Vorführen – Begleiten – Prüfen  online-Assistenten (z. B. mit AR) Bild: ESI – IC.IDO Bild: BMW/Arvika Bild: BMW/Arvika Ausbau Motor aus Gabelstapler AR-Blick auf Demontage- Szenario: Baugruppen und Werkzeug AR-Blick auf Demontage- Szenario: Baugruppen und Werkzeug Training
  20. 20. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 20 Variantenmanagement  lange Planungszeiten – schnelle Technologieentwicklung  verschiedene Lebenszyklen von Produktteilen  inkrementelle und iterative Entwicklung  spontane Anforderungsänderungen  riesige Kombinationsmöglichkeiten  Kombinationsverbote  systematisches Variantenmanagement sehr wichtig: unsystematisches Variantenmanagement funktioniert oft anfänglich, lässt sich aber nicht skalieren Bild: LumoGraphics Bild: LumoGraphics Bild: Volvo Darstellung Varianten NKW Darstellung Varianten NKW Variantenvergleich vor Powerwall Marketing & Vertrieb
  21. 21. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 21 Vertriebskonfiguratoren  frühe, unter Umständen anonyme Einbeziehung des Kunden  Aufnahme Kundenwunsch  Steigerung Kundenbindung in frühen Phasen  ausschließlich mögliche Produkte werden auch angeboten  frühe Aussage zur Lieferbarkeit und Lieferzeitpunkt  frühe Aussage zu Preis, Angebotsunterstützung Bild: LumoGraphics Bild: LumoGraphics Bild: LumoGraphics Konfigurator: Außenansicht Konfigurator: Innenansicht Konfigurator-Menü Marketing & Vertrieb
  22. 22. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 22 Tele-Anwendungen  Verfolgung der Fahrzeuge in Leitzentrale  Logistik, Baustellenleitstand  Abgleich Arbeitsfortschritt  Fernsteuerung: Einsatz dort, wo Kameras aufgrund von Umweltbedingungen oder Signallaufzeiten nicht möglich sind  Projektionswand oder bei 2D-3D-Aufgabe (Grundriss + Perspektive): Planungstisch Bild: Financial Times Bild: Financial Times Bild: Financial Times Projektion in Leitzentrale bei Rio Tinto Warnschild automatisierte Mine in Westaustralien Fahrerlose LKWs in Mine in Westaustralien Teleoperations
  23. 23. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 23 Tele-Anwendungen Bild: VDC Perspektiven des Planungstisches für Baustellenleitstand: 2D-Draufsicht (für Tisch, links) und 3D-Perspektive aus Bagger (rechts oben) und aus drittem Fahrzeug heraus (rechts unten) Teleoperations
  24. 24. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 24 Entertainment  erste Tests zum Einsatz von Erweiterter Realität (Augmented Reality – AR) in der Windschutzscheibe für Infotainment (auch Kontext-sensitiv)  Verwendung Scheibe als Touch Screen  Spiele wecken erstes Interesse an Nutzfahrzeugen Bild: Daimler Bild: Aeon Project Bilder: John Deere/Caterpillar Einblenden von Informationen in Windschutzscheibe Interaktion / Eingabe über Windschutzscheibe Spiele laden zur Beschäftigung mit virtuellen Nutzfahrzeugen ein Unterhaltung
  25. 25. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 25 Zusammenfassung  viele Anwendungsmöglichkeiten entlang der gesamten Entwicklungsprozesskette  viele Nutzenpotenziale  Prozessintegration essentiell  Mehrfachverwendung 3D-Daten essentiell  häufig Ausweitung des Einsatzes von VR/VE auf mehr Anwendungsgebiete möglich Bild: HLRS Zusammenfassung
  26. 26. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Training TeleoperationsÜbersicht VDC-Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung 26 VDC-Mitglieder und -Partner im Thema Virtuelles Nutzfahrzeug Zusammenfassung
  27. 27. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Das Thema interessiert Sie und Sie suchen nach Ansprechpartnern? Sprechen Sie uns gerne an. Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Christoph Runde Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach Auberlenstr. 13 70736 Fellbach www.vdc-fellbach.de
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