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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 …

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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  • 1. Whitepaper Virtuelles Nutzfahrzeug Anwendungen, Herausforderungen, Ergebnisse von:© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 1
  • 2. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugGrundlagenÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Umfeld des Virtuellen Nutzfahrzeugs  variierende Gesetze, Regeln,  z. T. enorme Baugrößen Umweltauflagen  kleinere Stückzahlen (als etwa PKW)  lange Planungsfristen, wechselnde  schwankende Stückzahlen Anforderungen und Wünsche  sehr viele Varianten  Bedienung Weltmärkte, Sprach- und Kulturbarrieren  stark wechselnde Varianten und Produkttypen  sehr hohe Komplexität: Entwicklung, Produktion  variierende Montageumfänge Bedienung, Service und -vorgänge Bild: LumoGraphics © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 2
  • 3. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugGrundlagenÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Anwendungsgebiete  Virtuelle Entwicklung  Training - Styling, Design, Interieur - Fahren und Bedienung - Berechnungsvisualisierung - Service - Ergonomie - Erprobung Assistenzsysteme und  Marketing & Vertrieb Mensch-Maschine-Schnittstelle - Variantenmanagement - DMU und Servicablility - Vertriebskonfiguratoren  Virtuelle Fertigung  Tele-Anwendungen - Fabrikplanung - Montageplanung  Unterhaltung - Fertigungsprozesse © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 3
  • 4. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Styling, Design, Interieur: Design Reviews  fotorealistische Abbildungen  Entwicklung alternativer Produktkonzepte  Betonung früher Entwicklungsphasen Bild: LumoGraphics realistische Designvisualisierung  frühes Ergebnisfeedback  schnelle Entwicklungszyklen als aktives Prozesselement  Spezifikation des Produkts entscheiden große Powerwall zur Bild: Volvo 1:1-Visualisierung  realistische 1:1-Präsentation: echte Abmessungen  Vergleichsmöglichkeit Realfahrzeug – virtueller Prototyp Halle mit Möglichkeit zum Bild: Volvo Einfahren von NKW © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 4
  • 5. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Design Reviews Designreview Landmaschine John Deere in einer 4-Seiten-CAVE Bild: Hochschule Mannheim © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 5
  • 6. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Berechnungsvisualisierung  Darstellung und interaktive Analyse der Ergebnisse der Simulation von CFD (Computational Fluid Dynamics)- und von FEM (Finite Elemente Methode)-Daten Belastungsrechnung Bild: Lauer & Weiss Verschraubung Getriebe  über VR verbesserte räumliche Darstellungs- und Interaktionsmöglichkeit  Diskussionsplattform für interdisziplinäre Zusammenarbeit Bild: HLRS LKW mit AR-Marker  direkte Anzeige der Daten auf physischen Prototypen/Produkten: Erweiterte Realität (Augmented Reality – AR) LKW mit übergeblendeter Bild: HLRS Strömungsvisualisierung © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 6
  • 7. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Ergonomie  Frühe Überprüfung der Erreich- und Sichtbarkeit von Bedienelementen  Absicherung Sichtbarkeit Untersuchung mit digitalem Menschmodell sicherheitsrelevanter Bedien- und Display- Bild: HS Mannheim plus Motion Capturing Elemente.  Virtuelle Prüfung des Komforts Prüfung Sicht- und  Betrachtung der ergonomischen Aspekte Erreichbarkeit mit „Sitzkiste“ für Altersklassen, Perzentile, Somatotypen Bild: ESI – IC.IDO vor der Powerwall (Absicherung Produktfunktionalität für großen Bevölkerungsteil)  Betrachtung des Menschen als physische Überprüfung Einflussgröße Bild: Fraunhofer IAO Bewegungsfreiheit rechter Arm am Modell © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 7
  • 8. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Erprobung Assistenzsysteme und Mensch-Maschine-Schnittstelle  gefahrloses Ausprobieren und Optimieren von Assistenzsystemen (etwa Bremsassistent) Sicht im  Test neuartiger Bild: ESI – IC.IDO Fahrsimulator Mensch-Maschine-Schnittstellen  Bedienerschnittstelle: Fahrerverhalten, Fahrverhalten, Maschinensimulation, Umweltsimulation Bedienung Bild: TU Dresden Betonspritzmaschine  Design Informationsschnittstelle Informationsschnittstelle Bild: TU Dresden im Schaufelradbagger © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 8
  • 9. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Digital Mock-Up (DMU) und Servicability  Konstruktionsvisualisierung  geometrisches Gesamtmodell inklusive aller Teilgewerke Review E-Maschine, (etwa Elektrik, Hydraulik..) Bild: Lauer & Weiss Getriebe, Getriebehalter  Prüfung auf Servicebarkeit und Vermeidung von Spezialwerkzeugen DMU-Review  Bauraumoptimierung und Bild: Jaguar-Landrover in CAVE gleichzeitiger Prüfung der Montier- und Servicebarkeit  Flexible Bauteile (Schläuche, Kabel, Prüfung Schlauch- etc.) berücksichtigbar Bild: ESI – IC.IDO Verhalten bei Demontage Tank © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 9
  • 10. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Digital Mock-Up (DMU) und Servicability  Service Engineering: Überprüfung Zugänglichkeit visuell und manuell  Überprüfung Zugänglichkeit Virtual Service Review Baugruppen, Verbindungselemente, Bild: ESI – IC.IDO am Daimler-VRSC, Brühl Schmiernippel, etc. - visuell, - mit Händen und - Werkzeug Virtual Walkthrough Bild: HS Mannheim Landmaschine  alle Varianten untersuchbar  alle Perspektiven und Positionen berücksichtigbar Check Servicability Bild: HS Mannheim vor Powerwall © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 10
  • 11. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Digital Mock-Up (DMU) und Servicability DMU-Review an Powerwall, Bild: ESI – IC.IDO Untersuchung Ein-/Ausbau Batterie © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 11
  • 12. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Montageplanung  Überprüfung De-/Montierbarkeit  Test und Evaluation von Montagehilfen (Führungslinien, abgekantete Ecken, Virtuelle Montage- etc.) für manuelle Montage Bild: ESI – IC.IDO Prüfung Tank vor der Powerwall  Festlegung Montagereihenfolgen  Kollisionsanzeige akustisch, graphisch Ein-/Ausbauuntersuchung oder haptisch beidhändig vor der Powerwall mit taktilem Bild: ESI – IC.IDO Feedback Demontageuntersuchung Bild: Haption mit Force-Feedback © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 12
  • 13. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Fabrikplanung und Fertigungsprozesse  geometrische Einplanung aller Gewerke in ein Gesamtfabrikmodell  Simulation und Animation Blick in 3D-Modell Rohbaumontage  Concurrent Engineering Bild: Fraunhofer IPA  Virtual Walkthrough  innerbetriebliche Logistik: Logistik: weiteres VDC-Whitepaper AR-Einplanung neuer Bild: TU München Fördertechnik in Bestand  Fertigungsverfahren: weiteres VDC-Whitepaper Fertigungsverfahren: Bild: Visenso Druckgusswerkzeug © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 13
  • 14. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Training – Wissensmanagement Wissensarten in Virtuellen Umgebungen:  Positionswissen: was ist wo?  Strukturwissen: wie hängt was zusammen? Training Feuerwehr am  Verhaltenswissen: wie verhält sich das System? Bild: HS Mannheim virtuellen Einsatzfahrzeug Wie verhalte ich mich?  Prozedurwissen: welche Abläufe bewirken was? Möglichkeiten des Lernens in Virtuellen Umgebungen: Training Feuerwehr am Bild: HS Mannheim virtuellen Einsatzfahrzeug  räumliches Explorieren  konzeptuelles Lernen  Erlernen motorischer Fähigkeiten Explorieren Cockpit  prozedurales Lernen Landmaschine, Bild: HS Mannheim Software ESI – IC.IDO © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 14
  • 15. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Training – Simulatoren  spezielle Fahrzeugkinematiken  spezielles Fahrzeugverhalten  große Fahrzeuge, hohe Sitzpositionen Blick auf Arbeitsplatz Bild: GlobalSim.com Kransimulator  unübersichtliche Fahrzeugbereiche  Analyse von Fahrerhaltungen und -sicht Blick auf Bagger Bild: TU Dresden auf Rampe Training Bild: RIF Holzvollernter © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 15
  • 16. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Training – Simulatoren  Trainingsaufgaben - Bewältigung Trainingsparcour - Erkennen Gefahrensituationen - korrekte Kommunikation mit Interaktives 3D-Modell Holzvollernter gefährdeten Personen Bild: RIF  Abfangen pendelnder Last, Anschlaggefahr Kran: Unterschreitung  Aufenthalt von Personen im Mindestabstand führt zu visueller Warnung Bild: Fraunhofer IAO Gefahrenbereich  Überraschender Eintritt von Personen in Verfahrweg Kran: Person im Bild: Fraunhofer IAO Gefahrenbereich © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 16
  • 17. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Training – Simulatoren Blick in Fahrsimulator an der TU Dresden Blick auf Fahrsimulator Bild: TU Dresden Bild: TU Dresden © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 17
  • 18. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Training – Service  Wartung, Instandhaltung  Reparatur, Instandsetzung  Zugänglichkeiten Ausbau Motor aus Bild: ESI – IC.IDO Gabelstapler  Werkzeugeinsatz  Abläufe, Prozesswissen, Beschädigungsgefahren AR-Blick auf Demontage- Szenario: Baugruppen und  alle Varianten, alle Perspektiven Bild: BMW/Arvika Werkzeug  Lernkonzepte: Vorführen – Begleiten – Prüfen  online-Assistenten (z. B. mit AR) AR-Blick auf Demontage- Szenario: Baugruppen und Bild: BMW/Arvika Werkzeug © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 18
  • 19. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Variantenmanagement  lange Planungszeiten – schnelle Technologieentwicklung  verschiedene Lebenszyklen von Produktteilen Darstellung Bild: LumoGraphics Varianten NKW  inkrementelle und iterative Entwicklung  spontane Anforderungsänderungen  riesige Kombinationsmöglichkeiten  Kombinationsverbote Darstellung Varianten NKW Bild: LumoGraphics  systematisches Variantenmanagement sehr wichtig: unsystematisches Variantenmanagement funktioniert oft anfänglich, lässt sich aber nicht skalieren Variantenvergleich Bild: Volvo vor Powerwall © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 19
  • 20. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Vertriebskonfiguratoren  frühe, unter Umständen anonyme Einbeziehung des Kunden  Aufnahme Kundenwunsch Konfigurator: Außenansicht  Steigerung Kundenbindung Bild: LumoGraphics in frühen Phasen  ausschließlich mögliche Produkte werden auch angeboten Konfigurator: Innenansicht  frühe Aussage zur Lieferbarkeit Bild: LumoGraphics und Lieferzeitpunkt  frühe Aussage zu Preis, Angebotsunterstützung Bild: LumoGraphics Konfigurator-Menü © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 20
  • 21. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Tele-Anwendungen  Verfolgung der Fahrzeuge in Leitzentrale  Logistik, Baustellenleitstand  Abgleich Arbeitsfortschritt Projektion in Leitzentrale Bild: Financial Times bei Rio Tinto  Fernsteuerung: Einsatz dort, wo Kameras aufgrund von Umweltbedingungen oder Signallaufzeiten nicht möglich sind  Projektionswand oder bei 2D-3D-Aufgabe Warnschild automatisierte Mine in Westaustralien (Grundriss + Perspektive): Planungstisch Bild: Financial Times Fahrerlose LKWs in Mine Bild: Financial Times in Westaustralien © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 21
  • 22. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung Tele-Anwendungen Perspektiven des Planungstisches für Baustellenleitstand: 2D-Draufsicht (für Tisch, links) und 3D-Perspektive aus Bagger (rechts oben) und aus drittem Fahrzeug heraus (rechts unten) Bild: VDC © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 22
  • 23. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Unterhaltung Zusammenfassung Entertainment  erste Tests zum Einsatz von Erweiterter Realität (Augmented Reality – AR) in der Windschutzscheibe für Infotainment Einblenden von (auch Kontext-sensitiv) Informationen Bild: Daimler in Windschutzscheibe  Verwendung Scheibe als Touch Screen  Spiele wecken erstes Interesse an Nutzfahrzeugen Interaktion / Eingabe Bild: Aeon Project über Windschutzscheibe Spiele laden zur Beschäftigung mit virtuellen Bilder: John Deere/Caterpillar Nutzfahrzeugen ein © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 23
  • 24. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung 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 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 24
  • 25. VDC-WhitepaperVirtuelles NutzfahrzeugÜbersicht Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Training Marketing & Vertrieb Teleoperations Unterhaltung Zusammenfassung VDC-Mitglieder und -Partner im Thema Virtuelles Nutzfahrzeug © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 25
  • 26. Das Thema interessiert Sie und Sie suchen nach Umsetzungspartnern? Sprechen Sie mit uns. VDC. Netzwerk für Virtual Engineering. Virtual Dimension Center (VDC) Auberlenstr. 13 70736 Fellbach Tel.: 0711 / 58 53 09-0 info@vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 26