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Tagungsband der Fachtagung Digital Engineering

1. oe Aufatg iu lanun WAG ement Rohrleitan sage as oo Besch bo op isometrien We Apparatespezif E Materialbowirtech ai Montagesteuerung Qualifizierung Validierung Aera zuge y sstigkeitsberechnungen Apparateauslegung
2. C B M 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg ar gt Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme I t fa E t c t Y 6 Fachtagung zur Virtual Reality bersicht der Aufgaben Angebot Angebotserstellung Setzen von Planwerten Angebotskalkulation Grobterminierung Ressourcen Projektabwicklung Feinplanung Projektablauf Geld Termine Ressourcen Beschaffung Projektcontrolling mitlaufendes Controlling Projekt berwachung nderungsmanagement Projektfortschritt Reporting MIS Daten bergabe an Finanzwesen qc E M 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg i ai Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme it fa 5 i B T Y 6 Fachtagung zur Virtual Reality 257 Angebot Angebotsunterst tzung Betriebliches Kalkulationsschema Nutzung von altem Projektwissen Wiederverwendung von Baugruppen Modulen schnelle Angebotskalkulation auch mit groben unscharfen Angebotsstrukturen grobe Termin und Ressourcenplanung rh Lie MIETE TI Tel a mr Fumme 1 srianag EE l 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg 4 i Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme it I fac t 6 j 6 Fachtagung zur Virtual Reality Integration CADISON PDV A Workflow CADISON Rechte Zugriff PDV A SSS E i E f U REFN Fi Eiki hp dl ae u i 27 Se es Tu ST
3. Abbildung 3 Verkn pfung von Simulationsprogrammen ber ein PDM System Die Aufbereitung der Daten in entsprechende Datenformate der einzelnen Simula tionsprogramme und der Datenaustausch zwischen den Simulationsstufen erfolgt unter Nutzung des im PDM System integrierten Workflow Systems Es steuert die Datenaufbereitung und den Datenaustausch ber die geplanten Schnittstellen Da f r m ssen im Vorfeld entsprechende Referenzprozesse erfasst und anschlie end automatisiert werden Durch die PDM Ankopplung k nnen folgende Vorteile erreicht werden Zentrale Speicherung aller Daten ber den gesamten Produktentwicklungs und Produktionsplanungsprozess Automatische Steuerung der Umwandlung von Simulationsdaten in verschiede ne Datenformate Steuerung der Daten bertragungen f r die einzelnen Simulationsprogramme Ber cksichtigung der Materialhistorie in den einzelnen Prozessschritten 2 3 Schnittstellen f r Simulationsprogramme Grundlage f r die Konfiguration der Prozesskettensimulation PKS ist ein Werkzeug das gleichzeitig der Prozessplanung als auch dem zur Integration der Informationen notwendigen Datenmanagement dient Die in der Produkt entwicklung entstehenden Daten und Dokumente m ssen in einem System zur Datenhaltung hinterlegt werden Insgesamt sind dabei die vorhandenen Softwareapplikationen zum PDM bzw Product Lifecycle Management PLM m glichst umfangreich mit einzubeziehen Eine wichtige R
4. O O Vorgehen zu Definition und Management der Herstellungs und Pr fprozesse f r Teilefertigung und End Montage Manufacturing Process Outputs an ERP MES an Fertigungssteuerung Detailliertes Design Konstruktion Ressource Werke p w na vet Linien Zellen Werk Anla Fertig Prozesse Materiali Material i zeuge gen keiten Vorfertigungsteil S Kaufteil Materialstammdaten Vv Arbeitsplane Operative Vorgaben Bediener le oa Arbeits F odelle anweisungen li abe Fertigungs NC CMM Programme i ablaufplan Layout amp Werkzeugeinsatz Bild 1 Management der digitalen Produktion Diesen Aufgaben sind im Detail die Mitwirkenden aus den verschiedenen Abteilungen durchaus vielschichtig zuzuordnen um die reale Zusammenarbeit korrekt zu erfassen Diese Zuordnung erfolgt in den drei unabh ngigen Dimensionen Rolle Aufgabe und Person d h welche Rolle nimmt an welcher Stelle im Ablauf welche Aufgabe wahr und wer nimmt diese Rolle konkret ein 4 Bestehende F higkeiten bewerten und Verbesserungsziele in Schritten festlegen Um brauchbare Ansatzpunkte f r die Umsetzung von Verbesserungen im Manufacturing Process Management zu ermitteln hat es sich als hilfreich erwiesen das bestehende F higkeitenniveau festzustellen und die machbaren n chsten Schritte daraus abzuleiten Eine grobe Kategorisierung umfasst vier F higkeitenniveaus vgl Abb 2 o Level 1 Fragmentiert o Level 2 Struktur
5. Opel Insignia rated Five Stars in Euro NCAP safety Test 35 out of 37 points Nov 2008 4 Lepper Karl Heinz G ttlicher Christoph Integrated and Global Virtual Vehicle Development VDI Bericht 2031 D sseldorf VDI Verlag 2008 S 507 519 5 Vd T V Portal TUV REPORT 2007 Gold geht nach Deutschland M ngelquote leicht gesunken aber auf hohem Niveau 30 01 2007 9 Autor Dr Ing Christoph Gottlicher Acting Director GM Global CAx Execution Manager Virtual Engineering Adam Opel GmbH GME Integr Safety Reg VCE amp Perf IPC R3 04 65423 R sselsheim Telefon 06142 775 717 Telefax 06142 764 719 E Mail christoph goettlicher de opel com 49 Digitale Produktentwicklung Effizient Automatisieren mit virtuellen Maschinen Dr Ing Dieter Michael Scheifele Dipl Ing Ulrich Eger Prof jun Dr Ing Sascha Rock Dipl Ing Peter Sekler 32 1 7 1953 1960 1973 1973 1974 1974 1980 1981 1988 Seit 1987 25 5 1988 Lebenslauf Dr Ing Dieter Michael Scheifele Gesch ftsf hrender Gesellschafter ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Rosenbergstr 28 70174 Stuttgart Telefon 0711 229 92 30 E Mail dieter scheifele isg stuttgart de Geboren in Besigheim am Neckar Grundschule Gymnasium Besigheim Wehrdienst Universit t Stuttgart Fakult t Elektrotechnik Studiengang Theoretische Elektrotechnik Nachrichtentechnik Abschluss Dipl Ing wissenschaftlicher Mitarbeiter am
6. Innerhalb der DF kommen zahlreiche Methoden Werkzeuge sowie Benutzer schnittstellen zum Einsatz welche bei Z h nachzulesen sind Z H06 Durch das L sen der berf hrungsproblematik werden in diesem Zusammenhang zwei Werkzeuge das Computer Aided Design und die Layoutplanung sowie eine Be nutzerschnittstelle die Virtual Reality Signifikant positiv beeinflusst Diese Werk zeuge sowie die Benutzerschnittstelle spiegeln essentielle Bestandteile der DF dar was zur Folge hat dass eine positive Beeinflussung dieser signifikant positive Auswirkungen auf die DF h tte Bei den zwei betroffenen Werkzeugen dient die Realit t welche durch die DF im Idealfall zu einhundert Prozent abgebildet wird als stetig zu ber cksichtigende Gegebenheit SCH99 Dazu z hlen u a S ulen Decken und eventuell realisierte oder aus bestehenden Anlagen bernommene Betriebsmittel Die Virtual Reality ist eine Mensch Maschine Schnittstelle welche es erm glicht virtuelle Umgebungen als Realit t wahrzunehmen HEN97 Im vor gestellten Zusammenhang dient diese schwerpunktm ig der virtuellen Absiche rung Dies reicht von Machbarkeitsuntersuchungen bis hin zur berpr fung der gesamten Fertigung unter Ber cksichtigung aller in der Realit t gegebenen Rand bedingungen Die Ergebnisse des Einsatzes dieser Technologien sind demnach bei der Ber cksichtigung real existierender Randbedingungen nur vertrauensw r dig wenn die hierf r aus der DF herangezogen
7. 076028 F und x Fin N ee xin m Abbildung 2 Dominante erste Eigenfrequenz der schwach gedampften Mechanik links und Simulation mit Kraftsprung rechts Die Validierung hat gezeigt dass eine exakte Ubereinstimmung zwischen den Modellen aus den unterschiedlichen Schnittstellen existiert Damit ist die Abbildung von Schwingungsph nomenen in ISG virtuos f r die Hardware in the Loop Simu lation m glich insofern diese entweder in Matlab oder Ansys abgebildet werden k nnen Durch die Schnittstellen zu den bekannten Simulationswerkzeugen Matlab und Ansys wird zudem ein breiter Anwenderkreis angesprochen und unterst tzt 61 62 4 Wiederverwendbare Modelle der Schl ssel zum Erfolg Wesentlich f r die z gige Erstellung von Maschinen oder Anlagenmodellen ist die Verf gbarkeit virtueller Baugruppen in Form von Teilmodellen Stehen virtuelle Baugruppen zur Verf gung so lassen sich virtuelle Maschinen sehr effizient ers tellen Abbildung 3 zeigt die Erstellung einer virtuellen Baugruppe und deren Ver wendung Abbildung 3 Erstellung und Verwendung von virtuellen Baugruppen Beispiel Simulationswerkzeug ISG virtuos zur HILS Der Aufbau von Modellen verschiedener Maschinenvarianten kann auf Basis der virtuellen Baugruppen effizient durchgef hrt werden idealerweise automatisch anhand einer Maschinenkonfigurationliste Bsp aus SAP Damit werden virtuelle Maschinen auf Knopfdruck u erst wirtschaftlich realis
8. Unter Ber cksichtigung des in Abbildung 1 dargestellten bidirektionalen Datenflus ses zwischen der DF und der Realit t lassen sich in diesem Zusammenhang vier wesentliche Herausforderungen definieren welche im Umfeld der bereinstim mungsproblematik bew ltigt werden m ssen Im Einzelnen sind dies das Erzeugen von belastbaren Planungsdaten innerhalb der DF die unterst tzte Daten berf h rung von der DF in die Realit t die fr hzeitige Erkennung von berf hrungsfehlern und die fr hzeitige Erkennung von Planungsfehlern Damit eine Bewertung techni scher L sungen hinsichtlich der zuvor definierten Herausforderungen m glich ist sind aus diesen geeignete Parameter abzuleiten Hierf r sind die Herausforderun gen im Vorfeld n her zu analysieren 4 Herausforderungen Ziel der Erzeugung belastbarer Planungsdaten ist es die DF an die aktuelle Reali tat anzupassen Motivation fur diese Anpassung ist eine Datenbasis zur Planung zu generieren welche Planungsfehler basierend auf falschen oder unzureichenden 167 168 Ausgangsdaten weitestgehend ausschlie t Diese Aktualisierungen finden in der Regel am Ende des Anlagenlebenszyklus statt In dieser Phase befindet sich eine Fertigungsanlage in einem standardisierten Fertigungsprozess und unterliegt somit in der Regel keinen nderungen bzw Anpassungen Hieraus l sst sich ableiten dass die Aufnahme der Realit t und die Generierung des eigentlichen Abgleicher gebnisses in Hinsi
9. bergehend zur Gestaltung der einzelnen Arbeitspl tze bis hin zur Arbeitsablauf Organisation beeinflussen sich gegenseitig Deswegen ist die Einbeziehung all dieser Teilprobleme in die Gesamt Konzeption w nschenswert In Form einer Digitalen Fabrik k nnen somit nahezu alle Eventualit ten und Probleme im Vorfeld untersucht werden Eine wichtige Komponente der Digitalen Fabrik ist neben der Darstellung der notwendigen 3D Modelle insbesondere die Visualisierung von Bewegungen und Abl ufen Der Bereich der automatisierten Abl ufe beispielsweise zur Simulation von Montage Robotern und auch Logistik Prozesse ist bereits durch integrierte Visualisierungsl sungen abgedeckt Hier k nnen bei der virtuellen Erprobung Fehlerquellen und Risiken fr hzeitig erkannt und gegebenenfalls beseitigt werden Insbesondere bei den Montage Prozessen ist aber auch noch immer die menschliche Arbeit aufgrund ihrer Flexibilit t gegen ber Maschinen und Automaten von gro er Bedeutung und somit wichtiger Erfolgsfaktor Umso schwerwiegender ist der Mangel an geeigneten Softwarewerkzeugen um diesen Bereich effizient zu erfassen und im Voraus planen und visualisieren zu k nnen Unsere Forschungsarbeit zielt auf eine Vervollst ndigung der f r die Digitale Fabrik ben tigten Modelle ab Bewegungsmodelle des Menschen sollen als Bindeglied zwischen der visuellen Repr sentation und den methodischen Untersuchungen dienen Die Bewegungen die ein Menschmodell li
10. entstehen Die in diesen Diskussionen getroffenen Vereinbarungen finden gro e Akzeptanz selbst wenn im Einzelfall einzelne Produktionsgruppen zu Gunsten des gr eren Ganzen eine aus ihrer Binnensicht ung nstige Vorgehensweise mit l n gerer Produktionszeit oder verschobenem Beginn umsetzen m ssen Die in die sem Prozess erzeugte Transparenz f r den Gesamtzusammenhang ist die ent scheidende Gr e f r breite Akzeptanz 2 Virtuelle Prozesswoche und physische Optimierung Mit dem Prozess der virtuellen Prozesswoche wird zu einem sehr fr hen Zeitpunkt sobald 3 D Daten des Produkts und der wesentlichen Fertigungsmittelkonzepte vorliegen die Machbarkeit der L sungen im VR Labor mit der Arbeitsgruppe des Produktionsbereichs diskutiert und mit Mitteln der AR gepr ft Damit kann auf das Erfahrungswissen der Praktiker zugegriffen werden und die Fertigungsmitarbeiter werden von Betroffenen zu Beteiligten des Entwicklungs und Planungsprozesses Nach der Optimierungsphase durch Produktentwicklung und Prozessplanung wird eine erste auf der Logik der F gefolgen basierenden Layoutplanung des Produk tionsabschnitts und der Materialbereitstellung mit CA Tools erstellt Zur Detailgestaltung von Arbeitspl tzen und Prozessen bew hrt es sich aber gemeinsam mit der sp ter verantwortlichen Arbeitsgruppe der Produktionsmit arbeiter eine provisorische Arbeitsplatzdarstellung mit Hilfe einfacher aber phy sischer technischer Hilfsmittel bis hin zu Ka
11. f r die gesamte Verrichtung die durch international anerkannte Verfahren ermittelte Ausf hrungszeit der T tigkeit bestimmt und eine komplette technisch und ergonomisch richtige 3D Visualisierung des Arbeitsablaufes erzeugt Typische Verrichtungen sind Entnehmen eines Werkst ckes aus einem Beh lter und Einlegen in die Vorrichtung Schwei en von n Schwei punkten Montieren eines Aggregats mit n Schrauben Auftragen einer Kleberaupe der Lange n Meter Eindr cken von n Clipsen Diese Art der Planung wurde bislang ausschlie lich in tabellarischer textlicher Form durchgef hrt stellt hohe Anspr che an das Vorstellungsverm gen des Planers und barg gleichzeitig ein hohes Fehlerrisiko Durch die Erweiterung der T tigkeitsbeschreibung um eine tats chliche Visualisierung des Bewegungsablaufs im Kontext seiner geometrischen Umgebung k nnen Fehler in der Planung nahezu ausgeschlossen werden Weiterhin k nnten die dadurch zus tzlich gewonnenen Daten die Grundlage f r weiterf hrende Untersuchungen Ergonomie am Arbeitsplatz Erreichbarkeitsanalysen bieten Der Einsatz der entstehenden Visualisierungen als anschauliches Schulungs und Pr sentationsmaterial ist ebenfalls denkbar 4 Realisierung Die 3D Visualisierung manueller Arbeitsumf nge war bisher mit der Manipulation einzelner Gliedma en des Menschmodells durch den Planer verbunden Die digitalen Menschmodelle sind im Prinzip dumme Tri
12. 2 1 Weiterentwicklung des Aus und Weiterbildungsprogramms Das Seminarprogramm bietet den Arbeitsschutzakteuren ein breites an den aktuellen Anforderungen orientiertes Angebot zur Vermittlung und Verbesserung von praxisnaher Fach Methoden und Sozialkompetenz und ist in den letzten Jahren st ndig erweitert worden u BG EPL Teg sie ha a PET chemie en T Kernprozess Seminarentwicklung und durchf hrung Fachgruppe unter F hrung eines hauptamtlichen achbereichsleiters Bedarf Lernziele Methoden Transfer und Evaluation gt 4 systemat Ermittlung Kundenzufriedenheit und Transfer P ees durch TN Befragungen schriftlich und m ndlich Referentenbefragungen Evaluationen i i en m m m ow BG Chemie Referat Ausbildung Uli B rkert Mai 2008 Seite 11 Diese Weiterentwicklung orientiert sich am quantitativen Bedarf an Neuerungen und nderungen seitens des Regelwerkes so wie der Sicherheitstechnik aber auch an W nschen unserer Mitgliedsbetriebe und Versicherten sowie an Informationen und Erfahrungen anderer Anbieter von Bildungsveranstaltungen 2 2 Methodik und Didaktik Vornehmliches Anliegen der Seminargestaltung ist die Erreichung der Lernziele mit der dazu geeigneten Methodik Angestrebte Schl sselqualifikationen sind Methodenkompetenz Kommunikative und soziale Kompetenz Pers nlichkeits und Selbstkompetenz Fachkompetenz Je nach Seminarart und Zielgruppe stehe
13. Solutions often involve the execution of a minimal number of actions vital actions in minimal time and the management of action priorities anticipation and preparation In order to increase cognitive stability such solutions should be either prepared in advance using external procedural support or integrated into a procedural interface 20 285 286 The design of a new artifact should start with a good ideal This idea has to be processed by an expert or an experienced team who knows the application domain In addition it may take a fair amount of time to transform this good idea into a product Why Because artifact refinement is the most time consuming part of product development toward mastering both technology centered internal complexity and user perceived complexity Refinement includes a large number of formative evaluations with end users and discovering what kind of new roles or jobs novel technology involves It takes patience and continuous efforts The design process should then be guided by a modeling documentation support in order to incrementally rationalize it This is even more important to be able to keep track of the design evolution because there is constant co adaptation of test users and the artifact itself Complexity and maturity of both artifact and induced practice should be well understood in order to correctly drive appropriate design decisions along the human centered design process 8 Literature
14. berf hrung der DF so zu unterst t zen dass hierdurch eine Minimierung der entstehenden berf hrungsfehler er m glicht wird Als Grundlage der Unterst tzung werden bei dieser Aufgabenstel lung die aktuellen Daten der DF herangezogen Auf Grund der Durchf hrung der Planungsaufgabe im Konzept der DF sollte die verf gbare Datenqualit t aktuell in detaillierten 3D CAD Modellen vorliegen In Hinblick auf die Datenaktualitat stel len diese den aktuellen Soll Zustand der Realit t dar und sind somit unter Ber ck sichtigung gegebener Toleranzen so pr zise wie m glich in die Realit t umzuset zen Wie in der zuvor dargestellten Herausforderung ergeben sich in Abh ngigkeit von den akzeptierten Toleranzen Anforderungen an die Genauigkeit bez glich der technischen Unterst tzung dieser Herausforderung W hrend der berf hrung digitaler Planungsdaten in die Realit t kann es aus den unterschiedlichsten Gr nden zu Fehlern kommen Um negative Auswirkungen derartiger Fehler zu minimieren ist ein zeitnahes Reagieren auf diese notwendig Das Ziel der fr hzeitigen Erkennung von berf hrungsfehlern ist es demnach Abweichungen zwischen der DF und der Realit t welche sich w hrend des Auf baus ergeben m glichst zeitnah zu erkennen und somit die negativen Auswirkun gen entstandener berf hrungsfehler zu verringern Diese Herausforderung muss folglich wie die zuvor dargestellte direkt w hrend der berf hrung der Planung in die
15. nderung der Dokumente EI 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg aan ote C_B N Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme it fa 5 t t 6 Fachtagung zur Virtual Reality Geschaftsprozesse im Anlagenbau Welche Aufgaben sind zu bewaltigen e Angebotsphase e Anlagenplanung CAD CAE e Projektabwicklung nicht CAD CAE Verfahrenstechnik Terminplanung verfolgung Auslegung Simulation Personalplanung Flie bilder R amp l Schemata Fortschrittskontrolle Layout Spacemanagement Kostenverfolgung 3D Aufstellungsplanung Dokumentenmanagement Rohrleitungsplanung Beschaffung on Apparatespezifikation i ania Materialbewirtschaftung Festigkeitsberechnungen Montagesteuerung Apparateauslegung Qualifizierung Validierung EII 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg a ae C_B N Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme t fa a to i 6 Fachtagung zur Virtual Reality Gesch ftsprozesse im Anlagenbau Welche Aufgaben sind zu bew ltigen e Angebotsphase e Anlagenplanung CAD CAE e Projektabwicklung nicht aoe Verfahrenstechnik JBuminplanung ver egung Simulation Personal i ing dis r R amp I Schemata AV t Spa
16. Auf Basis dieser Daten muss jeder Roboter eigenst ndig Spielz ge planen und durchf hren Das Ziel ist selbstverst ndlich den Ball in das gegnerische Tor zu bef rdern Zur Analyse des Verhaltens ist eine AR Anwendung erstellt worden die die ermittelte Position des Paderkickers oder interne Umgebungsmodelle visualisiert Die notwendigen Daten werden vom Paderkicker ber COMMUVIT an die AR Anwendung bertragen Augmentiert werden hier die Spielfeldlinien aus Sicht des Roboters Ziel der Analyse ist die Parametrisierung des Roboters soweit Zu verbessern dass die augmentierten Linien mit den echten Linien des Spielfeldes bereinstimmen Partikel kennzeichnen Position des Paderkickers Partikel kennzeichnen Position einer Spielfeldlinie Bild 6 AR zur visuellen Analyse von autonomen Fu ballrobotern Da ein Paderkicker Team aus vier Fu ballrobotern besteht m ssen w hrend eines Spiels unterschiedliche Roboter analysiert werden COMMUVIT erm glicht es zwischen den Robotern zu wechseln ohne das ein Experiment abgebrochen werden muss 5 Ausblick COMMUVIT hat sich bisher als sinnvolles Werkzeug erwiesen um die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Komponenten zu erstellen und zu koordinieren In Zukunft steht im Focus weitere M glichkeiten zur Kommunikation zu integrieren Bisher werden Daten lediglich zeitsynchron bertragen Schnelle transiente Vorg nge k nnen aber nur asynchron bertragen gespeichert und bertragen
17. Aufl London Bateson Gregory 2000 Steps to an ecology of mind Chicago Foerster Heinz von 7 Aufl 2006 Wahrheit ist die Erfindung eines L gners Heidelberg Foerster Heinz von Br cker Monika 2007 Teil der Welt Fraktale einer Ethik oder Heinz von Foersters Tanz mit der Welt Zweite korrigierte Auflage Unter Mitarbeit von Georg Ivanovas Heidelberg Luhmann Niklas 2006a Organisation und Entscheidung 2 Aufl Wiesbaden Luhmann Niklas 2006b Soziale Systeme Grundriss einer allgemeinen Theorie 16 Aufl Frankfurt a M Simon Fritz B 2007 Einf hrung in die systemische Organisationstheorie 1 Auflage Heidelberg Wimmer Rudolf 1999 Wider den Ver nderungsoptimismus Zu den M glichkeiten und Grenzen einer radikalen Transformation von Organisationen In Soziale Systeme Jg 1 S 159 180 Online verf gbar unter www soziale systeme ch 10 Autor Dipl Ing Peter Claussen Beratung f r Systemische Prozess und Organisationsgestaltung Lehrbeauftragter f r Systemische Fabrikplanung und Fabrikbetrieb TU Dresden Neuh usl 1 93155 Hemau Telefon 09498 906 214 Telefax 09498 906 213 E Mail biz claussenweb de 37 Impulsvortrag Integrierte Virtuelle Entwicklung wird global Chancen und Grenzen Dr Ing Christoph Gottlicher 40 23 06 1964 31 05 1983 31 12 1994 31 03 1989 30 06 1994 01 10 1994 01 12 1996 01 12 1997 01 04 1999 01 06 2001 01 06 2004 Lebensla
18. Der Komforteindruck im Fahrzeugsitz entsteht immer aus mehreren Einfl ssen z B f r die Insassen passende Dimensionen Druck im Kontaktbereich mit klar definierten Zonen fl chiger Abst tzung und definierten Gradienten zwischen Druckbereichen in Schulter und Lordosenregion subjektiven Eindr cken bez glich der Oberfl chengestaltung H rte und Federungsreserve des Sitzes 199 200 Diese Einfl sse werden durch Messungen mit eigens definierten Abl ufen reproduzierbar erfasst 3D Geometrie Messung Druckverteilungsmessungen mit Versuchspersonen und Erfassung des subjektiven Komforts mit elektronischen Frageb gen Die dreidimensionale Messung erfasst vor allem W lbscheitelh hen W lbwege und radien Druckverteilungsmessungen zeigen ob eine ausreichende Variation von Insassen komfortabel abgest tzt werden k nnen und durch speziell entwickelte Frageb gen werden nicht nur die Komfortelemente sondern ebenfalls andere Bereiche des Sitzes bewertet die auf den Komfort Einfluss nehmen Zusammenfassend mit den bekannten K rperdaten und Vorlieben der Versuchspersonen entsteht eine Sitzbewertung aus den Komponenten Dimensionierung Druckverteilung im Kontaktbereich und subjektiver Komfortbewertung In der Analyse werden die Sitzeigenschaften zu den Komforteinsch tzungen in Bezug gesetzt Die zu einem Stand erhobenen Daten werden projektbezogen serverbasiert gespeichert so dass die Entwicklung eines Sitz Systems von ersten Prototypen bi
19. Development Measurement i System Toyota New Production TPS cat rs Mi o f TOYOTA f TOTA USA Deutschland System 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Abbildung 1 100 Jahre Planungstradition Seit 1981 bietet Dassault Syst mes L sungen zur virtuellen Produktentwicklung CATIA an 2001 wurden die Fertigungsplanungsl sungen unter der Marke DELMIA vereint Im Jahr 2005 wurde SIMULIA zur FEM Simulation akquiriert Heu te runden L sungen zur Erstellung von Arbeitsanweisungen 3DVIA Composer sowie L sungen zur virtuellen Inbetriebnahme DELMIA Automation das Portfolio ab Im Februar 2009 erwarb Dassault Systemes Anteile eines f hrenden MES Systems Intercim Durch diesen Zukauf schlie t sich die Prozesskette von der digitalen Entwicklung und Bauteilsimulation ber die Fertigungsplanung bis hin zur Produktionsplanung s Abbildung 2 187 188 PLM 1 0 CATIA V5 CATI Development of Dassault Aviation Solutions for Creation of Digital Manufacturing Ls i first CAD systeg Planning Tools with Alphanumeric Planning Graphic user Tools interfaces 1965 1977 1981 1985 1993 1999 2001 2003 1960 1970 1980 1990 2000 Abbildung 2 40 Jahre Softwareentwicklung 2 Die PLM 2 0 Strategie von Dassault Syst mes 2 1 Vom Web 2 0 zum PLM 2 0 Die Industrie erf hrt seit mehreren Jahren einen grundlegenden Wandel von der national orientierten Industriegesellschaft
20. E Mail schilberg zlw ima rwth aachen de Abschluss des Maschinenbaustudiums mit der Spezialisierung Luft und Raumfahrttechnik an der Rhein Westf lischen Technischen Hochschule Aachen als Diplom Ingenieur Maschinenbau Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Fakult t f r Maschinenwesen der Rhein Westf lischen Technischen Hochschule Aachen Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Zentrums f r Lern und Wissensmanagement und Lehrstuhl Informationsmanagement im Maschinenbau der Rhein Westf lischen Technischen Hochschule Aachen Verkettung von Prozesssimulationen f r die virtuelle Produktion Dipl Ing Daniel Schilberg Dipl Ing Arno Gramatke Univ Prof Dr Ing Klaus Henning 1 Einleitung Ein produzierendes Unternehmen in einem Hochlohnland muss sich in zwei Spannungsfeldern positionieren Das erste Spannungsfeld liegt zwischen der Massenproduktion mit einem sehr eingeschr nkten Produktspektrum Scale und der Fertigung von Produkten mit einem sehr gro en Variantenreichtum bei geringen St ckzahlen Scope Das zweite Spannungsfeld umfasst die Dichotomie zwischen Planungs und Wertorientierung Die Eckpunkte dieser Spannungsfelder bilden das so genannte Polylemma der Produktionstechnik Abbildung 1 Schuh 2007 Um einen dauerhaften Wettbewerbsvorsprung gegen ber Niedriglohnl ndern zu sichern muss die Forschung das Polylemma verringern oder gar aufl sen Es ist nicht ausreichend nur einen Eckpunkt singul r zu betrachten und zu
21. FL TR E as FLL Tee Pt OE ee 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme It f fac t 0 i 6 Fachtagung zur Virtual Reality i BT 258 Engineering Projektabwicklung Nutzung von altem Projektwissen Wiederverwendung von Baugruppen Modulen Projektvorlagen bergabe von R amp l St ckliste Spezifikation nderungs berwachung auch f r Beschaffung Pa ay Tr Fer Beschaffungscontrolling ee Projektcontrolling ber gesamte Projektabwicklung 0000132 ORTEN dena ae m Zeitr ckerfassung Integration Finanzwesen FE KUGELHAHN mann FR mom SEPT mu Fin FT B ME BODENSITZVENT eu PW mi S S M A1 TR1 PE1 X03 Cota Auge Berieiung Uap Eecirang I 0000011 TROCKNUNG SEH rs irn 0000012 PRODUKTIONSGEBABE Einkaufs berwachung C EI Mm 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg A oe Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme I t E fac t 3 j 6 Fachtagung zur Virtual Reality Integration CADISON PDV A Workflow CADISON Rechte Zugriff PDV A Abgleich der Spezifikationsdaten Teile Spezinkalionsdalen St ckliste Dokument 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg a Sr Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme
22. Haptik und gestenbasierte Grafische User Interfaces Gr ndung Conante Entwicklung von Benutzerschnittstellen technologien und Beratung f r die Telekommunikations Unterhaltungs elektronik und Automobilindustrie Entwicklung von LumEnActive 1987 1994 1994 2002 2004 2008 2007 2008 seit 2008 seit 2004 begleitend Lebenslauf Dr rer nat Dipl Inform Irene Weber Softwareentwicklung Dr Stefan Rapp Uhlandstr 10 78559 Gosheim Telefon 07426 933 883 E Mail weber lumenactive de http www lumenactive de Studium der Informatik mit Nebenfach Mathematik Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Intelligente Systeme am Institut f r Informatik der Universitat Stuttgart Promotion auf dem Gebiet Data Mining Freiberufliche Beraterin und Entwicklerin Tatigkeitsgebiete Benutzerschnittstellen technologien Maschinelles Lernen Geodaten Java J2EE Rule Engines Branchen Logistik Anlagenautomatisierung Software Dienstleistung Trainer und Consultant fur JBoss Red Hat GmbH Projektleitung und Softwareentwicklung im Bereich ERP Sunray GmbH Mitarbeit F amp E bei LumEnActive und weiteren Benutzerschnittstellentechnologien 391 LumEnActive Bewegte Projektion mit Anwendungs m glichkeiten in Fertigung und Entwicklung Dr Stefan Rapp Dr Irene Weber 1 Zusammenfassung In unserem Beitrag stellen wir LumEnActive vor eine neue projektionsbasierte Anzeigetechnologie LumEnActive
23. Mahwah NJ Lawrence Erlbaum Associates 11 Javaux D and De Keyser V Complexity and its Certification in Aeronautics in 1997 IEEE International Conference on Systems Man and Cybernetics Orlando FL USA 1997 12 Van Daele A Complexity reduction by operators in continuous process control in French in Work Psychology Department Liege Universite de Liege 1993 13 Norman D A Cognitive Engineering in User Centered System Design D Norman and S Draper Eds Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Associate 1986 31 61 14 Amalberti R Controling safety critical systems in French Paris France Presses Universitaires de France 1996 15 Boy G A and C Tessier Cockpit analysis and assessment by the MESSAGE methodology in Proc 2nd Conference on Analysis Design and Evaluation of Man Machine Systems 1985 73 79 3 8 tr 16 Boy G A Cognitive Function Analysis Ablex Publishing distributed by Greenwood Publishing Group Westport CT USA 1998 17 Boy G A Perceived complexity and cognitive stability in human centered design Proc HCI International Beijing China 2007 18 Boy G A The Group Elicitation Method for Participatory Design and Usability Testing in Proc CHI 96 the ACM Conference on Human Factors in Computing Systems Vancouver British Columbia Canada 1996 87 88 19 Canas A J Ford K M Novak J D Hayes P Reichherzer T R and Suri N Online concept maps En
24. Strukturplanung Abbildung 4 Anwendungsstand der 3D CAD Planung in den Planungsfeldern um die Gesamtlayoutplanung Daher ist die durchg ngige Planung aller Planungsfelder mit 3D unbedingt notwen dig um weitere Synergiepotenziale zu erschlie en die ber die positiven Effekte einzelner Planungsfelder hinausgehen 4 Nutzen und Umsetzungsstand der Digitalen Fabrik Bei allen berlegungen zur Digitalen Fabrik sind nat rlich Aussagen zum Nutzen bez glich Zeit Kosten und Qualit t von ganz besonderer Bedeutung Im Rahmen einer intensiven weiteren Auswertung und Recherche wurden wesentliche Aussa gen zu den Nutzenpotenzialen der Digitalen Fabrik herausgearbeitet Abbildung 5 D c o S I 5 N DH ce 0 c D gt so gt 3 e 3 3 D 2 N S o 5 x o c gt 2 o g E Do 5 pE N c oc a gp c xe 0 5 5 gt 4 tn Ce 5 N O O Q re o gt E 0 E a cS o x 2 z O N O N o S i Z O gt So lt 2 Po go ou gq v 2 7 me Gemittelte Untersuchungswerte Abbildung 5 Nutzeneffekte der Digitalen Fabrik 4 Der gr te Nutzen der Digitalen Fabrik liegt in der Vermeidung von Planungsfeh lern So werden z B Kollisionen zwischen den Planungsgewerken insbesondere wenn die betrachteten Bereiche in 3D CAD geplant sind schnell in regelm igen VR Sitzungen vor der Powerwall sichtbar Durch das fr here Erkennen von Fehlern k nnen zudem die nderungskosten um ca 15 gesenkt werden da di
25. Telefon 0391 4090 261 E Mail dirk bendt iff fraunhofer de 129 Digitale Produktentwicklung Bewertung und Adaption von FE Modellen im VE Prozess Dipl Ing Corinna Barthel Prof Dr Ing habil Dr h c Ulrich Gabbert 132 2000 2006 2006 Seit 2006 Lebenslauf Dipl Ing Corinna Barthel Wissenschaftliche Mitarbeiterin Otto von Guericke Universit t Magdeburg Universt tsplatz 2 39106 Magdeburg Telefon 0391 67 12754 E Mail corinna barthel mb uni magdeburg de Studium des Maschinenbaus Vertiefung Angewandte Mechanik an der Otto von Guericke Universit t Magdeburg Diplomarbeit am Fraunhofer IFF Thema Analyse von Methoden und M glichkeiten einer rechnerunterst tzten Entwicklung von Teilen einer Werkzeugmaschine Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt Automotive an der Otto von Guericke Universit t Institut f r Mechanik Bewertung und Adaption von FE Modellen im VE Prozess Dipl Ing Corinna Barthel Prof Dr Ing habil Dr h c Ulrich Gabbert 1 Einleitung Die Entwicklung und Verbesserung von Methoden des Virtual Engineering VE f r den ganzheitlichen rechnergest tzten Produktentwurf ist ein Schwerpunkt aktueller Forschungs und Entwicklungsarbeiten der mit dem das Ziel verfolgt wird die Pro duktqualit t zu steigern und Entwicklungszeiten und kosten zu reduzieren F r strukturmechanische Analysen und Simulationen unter Verwendung der Finite Elemente Methode FEM stehen
26. Transformationen einfach auf das VR Modell bertragen werden k nnen Abbildung 3 Bild des VR Modells vom mobilen Roboter mit einer Arbeitszelle und Werkst cken An der TU Ilmenau wurde f r die Anbindung derartiger Simulationen ein flexibles Framework entwickelt welches das Steuern des VR Modells mittels einfacher Befehle unter Nutzung eines OSC Protokolls 5 erm glicht Die Visualisierung der Simulationsergebnisse im VR unter Nutzung realit tsnaher Geometrien zeigte Kollisionen auf die von der Simulationssoftware aufgrund der vereinfachten Geometrie nicht ber cksichtigt werden konnten Weiterhin wurden durch die Visualisierung m gliche Probleme bei der Handhabung der Werkst cke w hrend des Einsetzens in die Maschine erkannt die so fr hzeitig behoben werden konnten Unter Nutzung der gekoppelten Simulation konnte eine Analyse der Zykluszeit durchgef hrt werden Durch eine Optimierung der Verfahr und Handling Strategie war es m glich den Roboter effizienter auszulasten so dass keine Wartezeiten an den einzelnen Stationen entstehen 4 Aufbau des physischen mobilen Roboters Im Anschluss an die erfolgreiche Simulation und Optimierung im VR wurde von der Firma HENKEL ROTH ein physischer Prototyp des mobilen Roboters gebaut und in einer typischen Arbeitsumgebung getestet Anhand des Prototypen konnten die Simulationen validiert und weitere Erkenntnisse gewonnen werden Abbildung 4 Abbildung 4 Foto des physischen mob
27. Verschiedene Aufgaben im Bereich Software Entwicklung fur Digitale Fabrikplanung und Umweltschutz Leiter des VDA AK Digitale Fabrikplanung mit den OEM Mitgliedern AUDI Fr Amthor BMW Hr Breu Dr Schichtel Daimler Hr Csavajda Hr Liebig Kohlbecker Hr Steiger Hr Steiner KUKA Hr Schwei helm Opel Hr Fritzsche VW Hr R hl Umsetzungsstand der Digitalen Fabrik Ergebnisse einer Umfrage zur Fabrikplanung bei gro en deutschen Automobilherstellern Dipl Wirtsch Ing Andrea Spillner Prof Dr Ing Uwe Bracht Dipl Ing Horst R hl 1 Einleitung Eine Vielzahl von Methoden und Werkzeugen der Digitalen Fabrik sind bei den Au tomobilherstellern bereits seit einigen Jahren im Einsatz und werden st ndig wei terentwickelt Ein umfassendes und einheitliches Datenmanagement wird verst rkt angestrebt Aus diesen Gr nden gilt die Automobilindustrie als der wichtigste Vor reiter der Digitalen Fabrik Zur Bestimmung des aktuellen Standes bestehender Schwachstellen sowie zu k nftiger Entwicklungsschwerpunkte wurde das Institut f r Maschinelle Anlagen technik und Betriebsfestigkeit IMAB vom VDA Arbeitskreis Digitale Fabrikpla nung beauftragt eine ausf hrliche Umfrage unter gro en deutschen Automobil herstellern durchzuf hren In Zusammenarbeit mit der Leitung und den Mitgliedern des Arbeitskreises wurden relevante Themengebiete identifiziert und dazu detail lierte und zukunftsweisende Fragen ausge
28. auf einen Blick erkennbar Unwichtiges wird unmittelbar verworfen Gerade diese offensichtliche Begabung des Menschen l sst es sinnvoll erscheinen den Gesichtsinn zur Auswertung von wichtigen Daten zu verwenden Dazu gilt es insbesondere zu kl ren wie sich nicht gegenst ndliche Informationen wie Sicherheit und Zuverl ssigkeit so darstellen lassen dass sie mittels der virtuellen und erweiterten Realit t unmissverst ndlich wahrnehmbar sind Heute sind Embedded Systems praktisch niemals sogenannte Stand alone Systeme Vielmehr sind sie auf verschiedenen Ebenen in Kommunikationsbeziehungen zu mechanischen hydraulischen pneumatischen elektronischen oder informationstechnischen Systemen eingebunden Sie bestimmen in hohem Ma e die Eigenschaften Sicherheit Zuverl ssigkeit und Verf gbarkeit und sind ein entscheidender Wettbewerbsfaktor f r die Branchen Fahrzeug Medizin Energie Produktions und Materialflusstechnik Die Arbeiten in ViERforES fokussieren auf f nf Anwendungsbereiche Produktionstechnik Produktionsprozesse werden zunehmend flexibler gestaltet Damit Mensch und Roboter interagieren k nnen muss sichergestellt sein dass dabei keine Person verletzt wird Neben sicheren Robotersteuerungen bedarf es einer Technologie die Personen und deren Bewegungen im Arbeitsraum des Roboters zuverl ssig erfasst Hierzu ist eine komplexe Multisensorik bestehend z B aus Laserscannern Ultraschallsensoren taktile
29. blau oder eine Projektion der Zone auf den Fu boden rot k nnen angefahren werden Parameter k nnen vom Benutzer an beliebigen Zellenpositionen erzeugt werden Es ist daher m glich dass einige Zonengrenzen vom Roboter aufgrund ihrer r um lichen Lage mit oben genannten Verfahrmodi nicht angetastet werden k nnen Diese Punkte lassen sich mit Hilfe eines am Roboterflansch angebrachten Laser pointers visualisieren Der TCP des Roboters wird dabei um einen fixen Raum punkt derart rotiert dass der Laserstrahl entlang einer Projektion der Sicherheits zonengrenzen auf dem Fu boden wandert Abbildung 3 rote Linie Bei Bedarf kann der Inbetriebnehmer hierbei die Zone auf dem Boden markieren indem er z B einen Strich auf den Boden zeichnet oder Klebeband zur Markierung aufbringt Eine Visualisierung mittels Laser ist selbst in beengten Zellen ohne Kollisionsge fahr m glich da bei der Bewegung lediglich um den TCP umorientiert wird Nur die direkte Sicht vom TCP auf die relevanten Bereiche des Bodens ist notwendig 4 Grafische Oberfl che zum Parametertest Nach dem Erstellen der Parameter ist insbesondere das Testen der konfigurierten Zonen eine extrem zeitaufw ndige Angelegenheit da dieses durch Verfahren des Roboters und gezieltes Verletzen der Parameter geschehen muss Zum schnellen effektiven Testen von Sicherheitszonen wurde daher die M glichkeit vorgesehen Positionsvorgaben durch Tippen auf den ber hrungssensitiven Bildschirm a
30. che viel gr er als der projizierte Bereich eines starren Projektors er ffnet auch weitere Anwendungen f r LumEnActive Die kanadische Firma Virtek Vision Inc jetzt zu Gerber Scientific geh rend stellt spezielle Laserscanner her mit denen Pl ne von der Hallendecke auf den Boden projiziert werden k nnen Dabei wird ein Laserstrahl analog zu den zwischen 1960 und ca 1985 gebr uchlichen Vektorgrafikterminals nicht zeilen weise sondern entlang der zu zeichnenden Linien abgelenkt um zum Beispiel die Lage von Balken oder Verbindern f r den Bau von Holzkonstruktionen anzuzeigen Aus einer H he von 4 5 Metern kann so eine etwa 5 x 5 Meter gro e Fl che berstrichen werden Mit einem an der Hallendecke angebrachten LumEnActive k nnen ebenso Pl ne im Ma stab 1 1 mit gro er Aufl sung und sehr viel kosteng nstiger auf den Hallen boden projiziert werden Dabei bietet LumEnActive gegen ber der Laserl sung vollfarbige Darstellungen und geometrisch beliebig komplexe textliche Informatio nen Durch die Verwendung von Standardkomponenten k nnen sehr niedrige Investitionskosten erreicht werden Auch k nnen sehr viel leichter Interaktions elemente in die Darstellung integriert werden Die Darstellung ist auf die Umge bung um den aktuellen Arbeitsbereich beschr nkt und st rt somit nicht in anderen Bereichen Falls ben tigt kann mit der im folgenden Kapitel beschriebenen Tech nik ber einen zweiten Projektor eine ber die komplette
31. eninformationen der virtuellen Objekte nicht zur Entfernungswahrnehmung zu verwenden Sie f hren sogar teilweise Zu widerspr chlichen Tiefenhinweisen wenn die Distanz zu einem Hintergrund vergr ert wird die Reize aber die gleichen retinalen Areale beanspruchen und somit bei gr er werdender Entfernung als gr er wahrgenommen werden 3 Untersuchungen zur Integration von virtuellen und realen Reizen Wir haben drei Versuchsanordnungen entwickelt mit denen wir jeweils bestimmte Aspekte der gleichzeitigen Wahrnehmung von Information auf einem AR Ger t und anderer Information detailliert untersuchen k nnen Alle Untersuchungen haben folgende Gemeinsamkeiten Zun chst wurde als reale Hintergrundinformation ein Computermonitor gew hlt um die oben erw hnten Unterschiede die durch das Selbstleuchten des Mediums entstehen zu minimieren Zudem wurde eine Kinnst tze verwendet damit die Entfernung zwischen dem Betrachter und dem Hintergrund konstant bleibt Dadurch sollten unterschiedliche Gr enver nderungen zwischen virtueller und realer Information bei einer Ver nderung der Beobachtungsdistanz ausgeschlossen werden Es ist also zu erwarten dass die Informationsintegration unter diesen zwar artifiziellen aber optimalen Bedingungen gelingen kann Bei einer ersten Versuchsanordnung handelte es sich um eine visuelle Suchaufgabe bei der zu entscheiden ist ob sich in einer Menge von Reizen ein vorher definierter Zielreiz befindet Hi
32. erhalb des Bildbereiches befindet vor der Bildebene darzustellen Abbildung 6 rechts Hier steht die Verdeckungsinformation durch die Bildschirmkante im Konflikt zur Konvergenzin formation L R t R L Abbildung 6 Probleme bei der Verwendung von Stereodisplays Starker Konflikt zwischen Konvergenz und Akkomodation links zu nahe Darstellung eines Objektes mitte und Konflikt zwischen Konvergenz und Verdeckung rechts Oftmals f llt einem unge bten Betrachter die Betrachtung von Objekten welche vor der Bildebene dargestellt sind schwer Das liegt zumeist daran dass die Akkomodation die Entfernung bis zur Bildebene signalisiert und von den Augen zun chst ein dementsprechender Konvergenzwinkel eingestellt wird Das hat dann in erster Linie die Wahrnehmung von Doppelbildern zur Folge Nun m ssen die Augen nach innen gedreht werden Schielen um das Objekt vor der Leinwand wahrzunehmen Um solche Effekte und Konflikte zu vermeiden sollte der Abstand des Betrachters zum Display entsprechend des darzustellenden Entfernungsberei ches gew hlt werden F r die Darstellung naher Objekte sollte auch das Display nah zu Betrachter gew hlt werden F r die Darstellung weiter entfernter Objekte sollte es auf keinen Fall zu nah am Betrachter stehen Wenn Objekte vor der Dis playebene dargestellt werden sollen so ist zus tzlich die Bildschirmgr e so zu w hlen dass die Objekte aufgrund der n tigen Verschiebung nicht aus der Bild schirm
33. nnen Daf r werden unter anderem Echtzeit Simulationsverfahren f r physikalisch korrektes Objektverhalten entwickelt Juh08 Um einen Produktionsprozess virtuell in Betrieb nehmen zu k nnen muss eine L sung entwickelt werden reale Steuerungskomponenten und virtuelle Szenarien zu verkn pfen B h09 Ken07 F r das Rendering bedeutet das Produkte und ihre Eigenarten wie z B lackierte Fl chen physikalisch korrekt und m glichst hochwertig wiederzugeben Ziel ist eine insgesamt realistischere und detailreichere Bildberechnung die durch Verwendung von spektralen Reflexionsdaten Tracking Eine entscheidende Voraussetzung fur die virtuelle und erweiterte Realitat ist das Tracking die Verfolgung von realen Objekten um Informationen Uber den Verlauf ihrer Bewegung und ihrer Lage zu erhalten Bisher arbeiten Tracking L sungen nur in speziell daf r markierten Umgebungen und unter eingeschr nkten Beleuchtungsverh ltnissen Hier ist es ein wesentliches Ziel insbesondere die Verfahren des markierungsfreien Trackings hinsichtlich ihrer Robustheit zu verbessern Hier werden Forschungsans tze zur Identifikation charakteristischer Bildmerkmale in einem 2D Kamerabild Hin03 untersucht F r den industriellen Einsatz auf 20 unebenen Untergrund werden von Inertialsensoren gemessene Bewegungen Verwackelungen in die Bildauswertung einbezogen um auf diese Weise die Genauigkeit zu erh hen Wal09 In einem weiteren Teilprojekt we
34. r die Forschung sind zeigen HMD in der Arbeitswelt jedoch auch Nachteile Es zeigt sich dass bei l ngerer Benutzung Ergonomie Probleme auftreten k nnen Auch wenn bez glich des Gewichts in den letzten Jahren Fortschritte erzielt worden sind so k nnen HMD bei l ngerem Tragen un angenehm sein Da die Ansteuerelektronik von der Anzeigeeinheit getrennt ist muss zu Arbeitsbeginn und ende ein erheblicher Anlege Verkabelungsaufwand betrieben werden Falls das Mitf hren von mobilen Rechnern nicht m glich ist oder eine mehrst ndige Stromversorgung sichergestellt werden muss ergibt sich eine Einschr nkung der Bewegungsfreiheit durch Kabel oder ein relativ hohes Gewicht durch starke und damit schwere Akkus Auch ist im Allgemeinen bei HMD mit Einschr nkungen im Sichtfeld und im Falle der Kamera basierten AR mit Latenzen zu rechnen die die Sicherheit der Arbeitnehmer beeintr chtigen k nnen Als abschlie endes Problem der HMD ist noch zu erw hnen dass es beim Tragen von HMD zu belkeit kommen kann Geelhoed et al 2000 vermutlich hnlich der Seekrankheit dadurch ausgel st dass die visuelle Wahrnehmung der Umgebung nicht mit der Gleichgewichtswahrnehmung bereinstimmt Als Ausweg bieten sich zwei L sungen an Zum einen der lediglich vor bergehende Gebrauch von HMD oder in der Hand gehaltener Displays Fitzmaurice 1993 oder zum anderen die Augmentierung der Umgebung durch Projektion z B Wellner 1993 Rapp amp Weber 2005 Bimber
35. zeitkritische Aussagen k nnen jedoch unter Be r cksichtigung der folgenden Einschr nkung realisiert werden Es ist zu beachten dass die hierf r nutzbaren M glichkeiten der erzeugten Punktwolken keinen einhundertprozentigen Abgleich zulassen sondern eine manuelle Suche nach Abweichungen notwendig ist Da der Einsatz des Laserscanning den Untersuchungsergebnissen nach nicht zur allumfassenden L sung der bereinstimmungsproblematik dienen kann ist nach alternativen L sungsm glichkeiten zu suchen Im Themengebiet der Augemented Reality AR existieren Ver ffentlichungen welche dem beschriebenen Anwen dungsbereich zuzuordnen sind PENO7 DOIO3b Innerhalb dieser wird die AR f r den Abgleich der DF mit der Realit t prototypisch eingesetzt Ein gesamtheitliches Konzept f r einen bidirektionalen Datenfluss ist in der Literatur aktuell jedoch nicht existent Innerhalb einer Analyse des Einsatzpotentials der AR hat sich die potentielle Eig nung dieser Technologie zur ganzheitlichen L sung der bereinstimmungsproble matik best tigt Im Vergleich zum Laserscanning ist bei der Erzeugung belastbarer Planungsdaten der Einsatz der AR nur unter gewissen Voraussetzungen bez glich der verf gbaren Datenqualit t und aktualit t sinnvoll Wenn diese Voraussetzun gen unzureichend erf llt sind dann sollte f r diese Herausforderung das Laserscanning eingesetzt werden Bei der potentiellen L sung der drei weiteren Herausforderungen wird
36. 2009 Modelling issues of a holistic finite ele ment approach in the virtual engineering design process PAMM Proceedings Applied Mathematics and Mechanics accepted in print M 92 M cke R 1992 Beitrag zur Berechnung linearer Elastizit tsprobleme mit h adaptiven Finite Element Verfahren Dissertation Universit t Magdeburg Oh96 Ohnimus St 1996 Theorie und Numerik dimensions und modelladaptiver Finite Elemente Methoden von Fl chentragwerken Dissertation Universit t Han nover ZiZh87 Zienkiewicz O C Zhu J Z 1987 A Simple Error Estimator and Adaptive Procedure for Practical Engineering Anaylsis Int Journal for Num Methods in Eng Vol 24 p 337 357 ZiTa00 Zienkiewicz O C Taylor R L 2000 The Finite Element Method Butter worth Heinemann Oxford Ga et al Gabbert U Nestorovic T Wuchatsch J 2008 Methods and possibili ties of a virtual design for actively controlled smart systems Computers and Struc tures Vol 86 p 240 250 Dhi Ra05 Ben Dhia H Rateau G 2005 The Arlequin method as a lexible en gineering design tool Int Journal Num Methods in Eng Vol 62 pp 1442 1462 5 Autoren Dipl Ing Corinna Barthel Wissenschaftliche Mitarbeiterin Otto von Guericke Universit t Magdeburg Fakult t f r Maschinenbau Institut f r Mechanik Universit tsplatz 2 Geb ude 10 39106 Magdeburg Telefon 0391 67 12754 Telefax 0391 67 12439 E Mail corinna barthel mb uni m
37. 3 auf der Benutzeroberfl che des Bedienhandger tes in einer Draufsicht im Koordinatensystem des Roboters zu sehen Die x Achse verl uft horizontal durch die Zonenmitte die y Achse ist am linken Bildrand angeordnet Der Roboter im Koordinatenursprung positioniert ist durch einen orangenen Strich angedeutet Dieser beschreibt die Ausrichtung der ersten Achse Die Position des TCP ist durch ein orangenes Kreuz dargestellt Durch Tippen auf den Bildschirm kann in die Darstellung hinein oder herausgezoomt werden so dass alternierend einzelne Zonen vergr ert oder die gesamte Zelle mit allen Zonen gleichzeitig zu sehen ist 209 210 Abbildung 3 Links Visualisierung einer Sicherheitszone mit Roboterposition auf dem Bedienhandger t Rechts Darstellung von Achsbereichsvorgaben mit den jeweiligen Achspositionen Neben den kartesischen Zonen lassen sich auch die zul ssigen Achswinkel des Roboters anzeigen dargestellt in Abbildung 3 rechts Obere und untere Grenze jeder einzelnen Achse werden als gr ner Bereich in einem Kuchendiagramm her vorgehoben der in jedem Diagramm eingezeichnete schwarze Strich indiziert die gegenw rtige Position der jeweiligen Achse Sicherheitszonen und Achsbereiche sind die wichtigsten Parameter die eine Visualisierung auf dem Bedienhandger t erfordern Weitere Parameter wie z B die TCP Orientierung k nnten ebenfalls dargestellt werden wurden jedoch aus Gr nden der bersichtlichkeit weggelas sen F r d
38. 7 M hlstedt J Spanner Ulmer B 2008 Effizienz und Akzeptanz aktueller digitaler Menschmodelle Gfa Fr hjahrskonferenz M nchen Muhlstedt J Scherf C Spanner Ulmer B 2008 Alles beim Alten Digitale Menschmodelle und die Simulation des Alters Produktdesign f r alle f r Junge f r Alte Tagung BG Akademie Dresden 7 Autoren Dr Doz Sc techn Wolfgang Leidholdt Leiter des Fachbereichs Vorentwicklung imk automotive GmbH Vorentwicklung Annaberger Stra e 73 09111 Chemnitz Telefon 0371 400 9741 Telefax 0371 400 9719 E Mail wolfgang leidholdt imk automotive de Dipl Inf Sebastian Bauer imk automotive GmbH Vorentwicklung Annaberger Strake 73 09111 Chemnitz Telefon 0371 400 9753 Telefax 0371 400 9719 E Mail sebastian bauer imk automotive de Training und Ausbildung Fertigungsunterst tzender Einsatz von Mixed Reality im Uboots Bau Dipl Ing Michael Riedel 300 11 Juni 1961 1980 1981 1985 1986 1990 1990 1991 1991 1995 1996 heute seit 2005 Lebenslauf Dipl Ing Michael Riedel Teilprojektleiter Mixed Reality Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH Ein Unternehmen der ThyssenKrupp Marine Systems AG Werftstra e 112 114 24143 Kiel Telefon 0431 700 124 196 E Mail michael riedel2 thyssenkrupp com geboren in Kiel Abitur Maschinenbaustudium an der FH Hamburg Maschinenbauingenieur bei Thyssen Aufz ge in Hamburg freiberuflicher Planungsi
39. Abh ngigkeit der Interaktionen des Anwenders eine realistische Ausgabe zu erm glichen wurde zur Darstellung der Funktionsgraphen ein Funktionsplotter aus dem ROOT Paket des CERN in Genf implementiert Ein virtuell durchgef hrter Laborversuch erfolgt folgenderma en Der Nutzer positioniert die zum Versuch ben tigten Ger te auf dem Labortisch und verbindet diese durch POF Kabel an den jeweiligen Aus und Eing ngen Durch die Bet tigung der Einstellregler am Transmitter erfolgt die Generierung des Ausgangssignales Auf dieses Signal werden die Funktionen der angeschlossenen Ger te angewandt Die Ausgabe am optischen Spektrometer bzw am Oszilloskop erfolgt durch die Zuweisung des berechneten Funktionsgraphen als Textur auf das jeweilige 3 D Objekt Dadurch ist es m glich das Verhalten des realen OPTOTEACH Systems in der virtuellen Welt relativ realit tsnah nachzubilden 4 Literatur 1 0 V Optische Technologien made in Germany Rahmenprogramm des BMBF f r die F rderung der optischen Forschung Bundesministerium f r Bildung und Forschung Berlin 2005 2 Fischer U H P Optoelectronic Packaging VDE Verlag Berlin 2002 4 Kurveninterpolation bzw Kurvenapproximation i http root cern ch drupal 2 franz sisch Conseil Europ en pour la Recherche Nucl aire 323 324 3 U H P Fischer J Just amp C Reinboth Konzeption eines optischen bertragungssystems mit Wellenl ngenmultiplex Technologie und polym
40. Augmented Reality Anwendungen Dr Ing Rafael Radkowski Integration von Real time Raytracing in interaktive Virtual Reality Systeme Dr sc nat Hilko Hoffmann LumEnActive Bewegte Projektion mit Anwendungsm glichkeiten in Fertigung und Entwicklung Dr phil Dipl Inform Stefan Rapp Optimierung der See Through Kalibrierung f r mobile Augmented Reality Assistenzsysteme Bacc Jens Grubert Besonderheiten der Wahrnehmung bei AR basierten Ausgabeger ten Prof Dr phil habil Anke Huckauf Autoren Aussteller der begleitenden Fachausstellung Wir bedanken uns Forschung f r die Praxis Impressum Seite 327 Seite 337 Seite 347 Seite 359 Seite 369 Seite 379 Seite 389 Seite 401 Seite 411 Seite 421 Seite 427 Seite 429 Seite 430 Seite 432 Vorwort Sehr geehrte Damen und Herren liebe Partner und Freunde unsere internationale Konferenz mit Schwerpunkten zum Digital Enginee ring zur Logistik und zur Robotik hat sich zu einem anerkannten Forum f r Experten aus Wissenschaft Wirtschaft und Politik etabliert Das Erfolgsrezept der IFF Wissenschaftstage besteht einerseits aus der gelungenen Misch ung von exzellenten Referenten andererseits aus den spannenden Ein blicken in aktuelle Forschungsaufga ben die uns Wissenschaftler und ihre Industriepartner gew hren Viele hochkar tige Referenten haben uns Einblicke in ihre Erfolgsstrategien erm glicht Tagungsteilnehmer konn ten von
41. Axel Franke BASF SE 245 m n IL 7 lt m g x c B iL E 17 Juni 2009 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE 246 _ latenbasis R amp l Laser Scan Technik ar 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE e H tte uns viele Umbauten in der Montagephase gespart e ca 2 3 fache Anzahl von Rohrleitungen konnten pro Review abgenommen werden e Gef llt mir nicht zu viele Planungsfehler werden erkennbar externer Planer e Laserscanning und VR unschlagbar Durchsprachen nun gefahrlos und effektiv im Buro e Als Betreiber schon vor der Montage die Anlage begehen e Will ich in meinen zuk nftigen Projekten haben e Wie sollen wir denn ohne VR unser Projekt weiter bearbeiten 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE 247 248 Laserscanning time to market E Schnelligkeit Qualit t Wettbewerbsf higkeit E Lebenszykluskosten der Anlage Operability m Maintainability 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE m Engineeringproze Sollzustand gt Design Checks gt Design Reviews gt Design Acceptance Operability Maintainability E Visualisierung Prozefdaten Stati Attribute E Weiterbildung Schulung Einweisung E Arbeitssicherheit gt Zuganglichkeits und Ergonomiebetrachtungen gt Schulung kritischer Arbeitsschritte gt Flucht und Rettungswege m Construction Engineering E 17 Juni 2009 Axel Franke BA
42. Bevor derartige Systeme auf dem Markt etabliert werden k nnen m ssen unterschiedlichste Machbarkeitsstudien durchgef hrt werden So m ssen die durch den Roboter m glichen Taktzeiten und Positioniergenauigkeiten unter praxisnahen Bedingungen ermittelt mit anderen Realisierungsm glichkeiten verglichen und hinsichtlich der Aufgabenbereiche optimiert werden Weiterhin ist f r verschiedene Fertigungsstationen die Zug nglichkeit zu den teilweise sehr komplexen Werkst cken abzusichern die von zahlreichen Parametern abh ngt Abmessungen des Roboters Anzahl der Bewegungsachsen Bewegungsbereiche Gestalt der Fertigungsstationen F r derartige Untersuchungen existieren mehrere Simulationswerkzeuge die oftmals jedoch nicht mit der komplexen Geometrie der Fertigungsstationen sowie der Werkst cke und einer gr eren Anzahl von Fertigungsstationen arbeiten k nnen Daher war es das Ziel des gemeinsamen Projektes die Absicherung unter Nutzung von Virtual Reality mit einer geeigneten Visualisierung der Ergebnisse durchzuf hren Hierf r wurde das VR Modell mit Beschreibung der Kinematik des Roboters sowie dem Bewegungsbereich der Achsen nachgebildet und der Prozess iterativ optimiert Zur Simulation der inversen Kinematik wurde ein externes Simulationsprogramm angebunden Das Ergebnis zeigt die Simulation des Handlingprozesses von gr eren Kunststoffgussteilen zwischen Fertigungsstationen Somit konnte die Machbarkeit nachgewiesen werden Der ers
43. Die modellbasierte Objekterkennung und berpr fung im Nahbereich soll neue Technologien zur Geometrieerfassung und deren Auswertung bieten Dazu wird a priori Wissen in Form von aus der digitalen Fabrik zur Verf gung gestelltem Modellwissen Sollinformationen genutzt Die zu entwickelnden Technologien nutzen erfasste Bilddaten und Positionsinformationen der zum Einsatz kommenden Aufnahmekameras Am Beispiel der Werkerassistenz in der variantenreichen Montage ist sowohl eine lagekorrekte Einblendung von Modellinformationen als auch eine berpr fung jedes einzelnen Montageschrittes m glich Damit l sst sich z B der korrekte Ablauf eines Wartungs oder Montagevorgangs testen um bei fehlerhaften Arbeitsschritten ein Warnsignal zu geben 3 Virtuelle und Erweiterte Realit t f r h chste Sicherheit und Zuverl ssigkeit von Eingebetteten Systemen Das Verbundprojekt Virtuelle und Erweiterte Realit t f r h chste Sicherheit und Zuverl ssigkeit von Eingebetteten Systemen ViERforES ist ein weiterer Bestandteil der Innovationsallianz Virtuelle Techniken Computertechnik bestimmt heute unseren Alltag Zunehmend steuern und berwachen Embedded Systems Ger te die wir t glich ganz selbstverst ndlich nutzen Der Anteil von Produkten die Embedded Systems enthalten liegt in Deutschland heute bei ca 80 der gesamten Wertsch pfung Um sich im internationalen Wettbewerb behaupten zu k nnen setzen deutsche Unternehm
44. E Mail ruediger mecke iff fraunhofer de Autoren Awiszus Birgit Prof Dr Ing Institut f r Werkzeug maschinen und Produktions prozesse Technische Universit t Chemnitz Reichenhainer Stra e 70 09126 Chemnitz Deutschland Bade Christian Dipl Ing Inform Volkswagen AG Planung Karosseriebau Postfach 01627 38436 Wolfsburg Deutschland Bauer Sebastian Dipl Inf imk automotive GmbH Vorentwicklung Annaberger Stra e 73 09111 Chemnitz Deutschland Barthel Corinna Dipl Ing Otto von Guericke Universitat Magdeburg Fakultat fur Maschinenbau Universitatsplatz 2 Gebdude 10 39106 Magdeburg Deutschland Biahmou Alain Dr PROSTEP AG DolivostraBe 11 64293 Darmstadt Deutschland Bockholt Ulrich Dr Ing Technische Universitat Darmstadt Fachgebiet GRIS Fraunhofer Institut f r Graphische Datenverarbeitung Fraunhoferstra e 5 64283 Darmstadt Deutschland B ckelmann Irina PD Dr Otto von Guericke Universitat Magdeburg Arbeitsmedizin Leipziger Str 44 39120 Magdeburg Deutschland Boy Guy Andr Prof PhD Florida Institute for Human and Machine Cognition 40 South Alcaniz Street Florida 32502 Pensacola USA Bracht Uwe Prof Dr Ing Technische Universitat Clausthal Institut f r Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Anlagenprojektierung und Materialflusslogistik Leibnizstra e 32 38678 Clausthal Zellerfeld Deutschland Claussen Peter Dipl Ing BMW AG Wer
45. Endkunden bezahlt 3 5 Aufbau mechatronischer Komponenten F r die Anlagenplanung und Simulation der Fertigungsabl ufe werden aus den 3D CAD Daten so genannte Smart Devices erzeugt Smart Devices sind Einheiten wie zum Beispiel Spannvorrichtungen in einem Automobil Rohbau oder Roboter deren Eigenschaften und Bewegungsabl ufe f r die Simulation definiert werden Diesen Smart Devices werden automatisierungsspezifische Eigenschaften zuge ordnet also im Fall der Spannvorrichtung Eingangssignale fur Spannen und L sen sowie die R ckmeldungen gespannt und gel st Eine so definierte Kompo nente kann als Bestandteil einer Datenbank immer wieder verwendet werden Die Programmierung erfolgt in einer systemneutralen Umgebung auf Basis von IEC 61131 3 F r die Arbeit mit einer realen Steuerung wird dieses Programm auf der Zielplattform umgesetzt Der Test des Programms kann als reine rechnerge st tzte Simulation oder auch unter Nutzung einer realen SPS durchgef hrt werden Hierf r m ssen lediglich die in der Steuerung abgebildeten E A s der Smart Devi ces mit der SPS verbunden werden Abbildung 4 zeigt den Workflow der virtuellen Inbetriebnahme 191 192 Integration weiterer smart Devices Steuerungs Komponenten f r die Kommunikation mit der SPS und festlegung der Verdrahtung der Fertigungszelle Definition der Schrittfolgen und Validierung des Verhaltens der Fertigungsz
46. Fachtagung zur Virtual Reality Zusammenfassung m Demonstration eines Werkerassistenzsystems a Kein Expertensystem Minimale Komponenten einfacher Aufbau Hohe Akzeptanz bei den Benutzern Hilft Fehler zu vermeiden Beschleunigt die Platzierung variabler Bauteile Schnelle und effiziente Algorithmen zur Darstellung der Objektkonturen E Erweiterung um 3 dimensionale Vermessung Optimal f r besonders kritische Bauteile Ziele maximale Informationsgewinn aus den CAD Daten Nutzung des Potenzials aktueller GPUs j an Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik za F rau n hofer OPTO INS wal Dipl Inf Steffen Sauer _ mam eo IFF Folie 26 127 128 Folie 27 6 Fachtagung zur Virtual Reality Vielen Dank i E i i i l Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Frau m hofer OPTO INS PECT Dipl Inf Steffen Sauer IFF Autoren Dipl Inf Steffen Sauer Wissenschaftlicher Mitarbeiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Mess und Pr ftechnik Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 261 E Mail steffen sauer iff fraunhofer de Dipl Ing J rg Niemann KOLBUS GmbH amp Co KG Osnabr cker Star e 77 32369 Rahden Telefon 05771 71139 E Mail joerg niemann kolbus de Dr Ing Dirk Berndt Gesch ftsfeldleiter Mess und Pr ftechnik Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Mess und Pr ftechnik Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg
47. Fertigungszellen vor welches ein schnelles visuell unterst tztes Einrichten von Fertigungszellen aller Art erm glicht 3 Erzeugen und Visualisieren der Sicherheitsparameter Das manuelle Erstellen von Parametern geschieht nach dem Stand der Technik mittels grafischer Konfigurationswerkzeuge die von den Roboterherstellern als Standardsoftware zusammen mit den g ngigen Sicherheitscontrollern ausgeliefert werden Neue Ans tze zur schnelleren automatisierten Erstellung von Sicher heitsparametern werden in 1 vorgestellt Beim Visualisieren unterscheidet man zwei Strategien Unter Online Visualisierung versteht man die Darstellung der Parameter direkt in der Roboterzelle ohne zusatz liches Equipment wie externe PCs etc Die Offline Visualisierung stellt Parameter 207 208 in einer Visualisierungsumgebung z B auf einem externen PC also typischerweise au erhalb der Fertigungszelle dar 3 1 Offline Visualisierung Um die vollst ndige Sicherheitskonfiguration einer Fertigungszelle schnell und intuitiv erfassen zu k nnen ist eine geeignete Darstellung der generierten Parame ter erforderlich Bekannte von den Roboterherstellern vertriebene Konfigurationswerkzeuge be schr nken sich auf eine Visualisierung der Parameter im Zweidimensionalen Dies ist eine erhebliche Einschr nkung die durch die neu entworfene Benutzerschnitt stelle aufgehoben wird Parameter k nnen hier importiert und im Simulationsprog ramm als K rper in d
48. Grundlage herangezogen wurde In der Untersuchung konnte gezeigt werden dass der Umsetzungsstand in allen Unternehmen vergleichbar ist es je doch unterschiedliche Auspr gungen gibt Ebenso wie die Planungsqualit t ist der Anwendungsstand der 3D Planung wesentlich von der Akzeptanz der Anwender und der Vorbildfunktion sowie der individuellen Einstellung der Vorgesetzten ab h ngig 3 Dies soll exemplarisch am Beispiel der Gesamtlayoutplanung darge stellt werden Abbildung 4 Bei der Mehrzahl der Befragten erfolgt die Geamtlayoutplanung meist oder voll st ndig 3D wobei auch einige angaben dies komplett 2D oder gemischt sowohl 2D als auch 3D zu planen In den letzteren F llen gab es ein Defizit in der 3D Planung der Unterplanungsfelder wie beispielsweise der Geb ude oder F rder technikplanung Sofern ein wesentlicher Anteil der eingehenden Daten nur zwei dimensional vorliegt kann sich der Nutzen der 3D Planung in der Gesamtlayout planung nicht entfalten Ebenso k nnen dann weitere bergeordnete Planungs felder wie in diesem Beispiel die Strukturplanung ebenfalls nicht dreidimensional erfolgen 179 180 lm a a ee meist 3D Gebaudeplanung Einrichtungsplanung TER ennai i oon a ER 2D ist 2Dund meist F rdertechnikplanung __ a BER B o ieme Pee ie pi 20 meist 2Dund meist 3D meist a nd a 2D 3D 3D Technische Geb udeausr stung ga meist 2Dund meist Nebenbetriebsplanung eee mee En mani
49. Gutf lle erfolgen die aus der Erfahrung ca nur ein Drittel aller m glichen Testf lle abdecken Applikationen mit ISG virtuos zeichnen sich dadurch aus dass auch irregul re Betriebszust nde betrachtet werden Hierzu geh ren beispiels weise St rungen in Sensoren und Aktoren ISG virtuos erlaubt insbesondere das Modellieren und das Ausl sen solcher St rf lle Damit kann die SPS Software auf m gliche St rf lle deren Behandlung i a weitaus mehr SPS Code einnimmt wie die Behandlung der regul ren Betriebszust nde getestet werden Auch St rf lle die ein Sicherheitsrisiko f r Mensch und Maschine darstellen k nnen damit simuliert werden 3 2 Erweiterung der Modellierung um physikalisch komplexe Ph nomene Das Anlagenverhalten ist nicht immer idealisiert darstellbar H ufig treten Ph no mene auf die nicht vorhersehbar sind Insbesondere in der Handhabungstechnik treten Kontaktprobleme auf deren Ursachen und Wirkungen nicht idealisiert abge bildet werden k nnen Ein weiteres Beispiel sind Schwingungsph nomene bei Prozessen mit hoher Dynamik und hohen Genauigkeitsanforderungen 3 2 1 Kontaktph nomene Ein wesentlicher Teil der Steuerungssoftware von Handhabungssystemen wird heutzutage an der realen Maschine w hrend der Inbetriebnahme entwickelt und getestet Der Grund daf r ist dass die genauen Prozessabl ufe und insbesondere deren R ckwirkung auf die Steuerungstechnik vor dem Aufbau der Anlage nur unzureichend bekan
50. Im Anschluss daran sollen betriebliche Bedarfe und Voraussetzungen in Unternehmen identifiziert werden Dies bildet die Grundlage daf r dass in einem weiteren Schritt VR L sungen in unterschiedlichen Bereichen f r ausgew hlte Unternehmen realisiert werden Der Transfer entwickelter Standards und Routinen auf konkrete betriebliche Anwendungsfalle bildet den Abschluss des Projektes Eine Evaluation wird begleitend durchgef hrt mit dem Ziel n tige Anpassungs und Umsteuerungsprozesse im Zuge der Durchf hrung des Projektes zu identifizieren und einzuleiten Erste Ergebnisse zur Praktikabilit t sowie zum Nutzen der VR Technologie im Rahmen der Qualifizierung werden im 2 Halbjahr 2009 erwartet 4 Literatur Bl mel E Jenewein K 2005 Kompetenzentwicklung in realen und virtuellen Arbeitsumgebungen Eckpunkte eines Forschungsprogramms In Schenk M Hrsg Virtual Reality und Augmented Reality zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme Magdeburg IFF 177 182 5 Autoren Dr Ing Hans Joachim Clobes Gesch ftsf hrer RKW Sachsen Anhalt GmbH Denkfabrik im Wissenschaftshafen Werner Heisenberg Stra e 1 39106 Magdeburg Telefon 0391 736 190 Telefax 0391 736 1933 E Mail info rkw sachsenanhalt de Dipl Ing Tina Haase Wissenschaftliche Mitarbeiterin Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 162 Telefax 0391 4090 115 E Mail tina haas
51. In vielen Bereichen der Industrie werden Produkte bevor sie hergestellt werden virtuell entworfen und geplant Neben starren Bauteilen spielen flexible Bauteile wie Kabel und Schl uche eine zunehmende Rolle Zur realit tsgetreuen Simulation dieser Kabel und Schl uche sind Materialparameter unabdingbar In der Regel werden diese ber Materialvermessungen oder Sch tzungen ermittelt Um diesen Ermittlungsprozess zu verbessern werden in diesem Paper eine Materialdatenbank und ein Material Composer eingef hrt Die Datenbank beinhaltet alle verf gbaren Informationen ber ein Material von den physikalischen Parametern die Zusammensetzung den Aufbau oder aber auch Metainformationen Dies bildet die Basis f r zuk nftige Materialanalysen Der Material Composer erm glicht es die Materialparameter eines zusammengestellten B ndels anzun hern Zus tzlich wird eine Abrasions Erweiterung unserer bew hrten echtzeitf higen Simulation von schlauch hnlichen Objekten pr sentiert 2 Simulationssystem Zur Simulation von elastischen Bauteilen steht ein echtzeitf higes Simulationssystem fleXengine zur Verf gung GGH 07 Mit dem System k nnen ganze Verb nde von flexiblen Bauteilen zusammengestellt werden beispielsweise zu einem Kabelbaum um diesen anschlie end auf seine Einbauf higkeit in eine Baugruppe zu untersuchen Die Berechnungen der fleXengine basieren auf Erkenntnissen aus der Elastizit tstheorie z B auf dem verallgemeinerten H
52. Lasertracker der auf einem Stativ befestigt ist siehe Abb 2 Der AR Wagen enth lt alle typischen Komponenten die f r ein AR System ben tigt werden Dazu geh rt eine leistungsstarke Recheneinheit zur Be rechnung der Trackingdaten zur Datenhaltung und zur Generierung der einzelnen Szenen Zur Aufnahme der Realit t wird eine digitale Industriekamera mit einer Aufl sung von 1920 Pixel x 1080 Pixel und einem Objektiv mit fester Brennweite eingesetzt Die Visualisierung der berlagerten Bilder erm glicht ein ausziehbarer 19 Zollmonitor der weiterhin auch eine Tastatur und ein Touchpad f r n tige Ein gaben beinhaltet Mechanischer Probesensor Videokamera Visualisierungssystem Lasertracker Recheneinheit Tracking Datenhaltung Scenengenerator Abbildung 2 Systemsetup f r die Augmented Reality gest tzte Bau und Layoutplanung mit Hilfe eines laserbasierten Large Area Trackings Das Tracking wird nicht wie beim herk mmlichen Vorgehen mit Markern umge setzt sondern als hybrides Tracking bestehend aus einem Lasertracker und ei nem mechanischen Probesensor aufgebaut Der Probesensor ist zusammen mit der Industriekamera fest auf einer Grundplatte am AR Wagen auf einem bewegli chen Stativkopf montiert Dies ist erforderlich um die Kamerapose mit den Tra ckingdaten zu synchronisieren Die Funktionsweise des hybriden Trackingsystems ist in Abbildung 3 dargestellt Zu Beginn einer Augmented Reality gest tzten Bau
53. M glichkeiten zur Realisierung von Anwendungslogik Das VR System Lightning bietet hierzu eine C und eine Tel Tk Skriptschnittstelle Als Entwickler muss man daher entscheiden auf welcher Ebene letztendlich Anwendungen bzw Anwendungsteile sinnvoll definiert werden In dem vorgestellten Ansatz ist die Anwendungslogik in zwei grundlegende Bereiche getrennt objektbezogene Anteile die direkt dem Verhalten eines Objekts in der Szene zugeordnet werden k nnen z B eine Ampelsteuerung und objekt bergreifende Anteile die das Verhalten des Gesamtsystems definieren z B eine Verkehrssimulation Erstere werden direkt in X3D implementiert und k nnen somit in mehrere verschiedene Anwendungen einflie en w hrend letztere auf Ebene des VR Systems entwickelt werden 6 Zusammenfassung und Ausblick Durch die Entwicklung flexibel zu programmierender Multi core Prozessoren ist Raytracing eine echte Alternative zu der Bildberechnung mit Grafikkarten In VR Anwendungen bietet Raytracing eine inh rente Bildqualit t und einen Realismus die mit den klassischen Verfahren ohne gro en Datenvorbereitungsaufwand nicht 385 386 zu erreichen sind Die nun verf gbare flexiblere Hardware l sst die Grenzen zwischen Rasterisierung und Raytracing zunehmend verschwimmen so dass durchaus hybride Systeme denkbar werden die die jeweiligen Vorteile beider Ans tze nutzen Die hier beschriebene Integration zeigt dass die Nutzung von Raytracing in immersi
54. Oft unanschaulich Vernetztheit und begrenzt beeinflussbar Bessere Verst ndlichkeit und Anschaulichkeit Abh ngig von Zug nglichkeit und Transparenz Sichtbarkeit und Sichtbarkeit k nstlich Zug nglichkeit erweiterbar Lernhandlungen Selten ohne Folgen Reversibilit t Kosten Zeit Material m glich Immer ohne Folgen M glich Lernen m glich aus Fehlern 311 312 Je nach Teilnehmerzahl und Anwendungsfall Lernhandlungen Geringer Nutzungs verursachen immer hoher Entwicklungs Kosten aufwand Kosten abh ngigkeit Arbeitsprozess und system z T nur Individualisierung Prinzipiell unbegrenzte und Zeitabh ngig keit begrenzt verf gbar G Verf gbarkeit Flexibilisierung Orts PDUnDEn von Lernzeiten abh ngigkeit Arbeitsumgebungen Tabelle1 Potentiale der Virtual Reality f r die berufliche Bildung Demnach lassen sich die Vorteile des Lernens mit VR Technologien zusammenfassen e Mit der didaktischen Reduktion k nnen komplexe Arbeitssysteme entsprechend den individuellen Voraussetzungen und dem Lern und Erkenntnisfortschritt schrittweise adaptiert werden e Die in sehr kurzen Zeitintervallen technischen Vorg nge k nnen mit dem Instrument der Zeitstreckung anschaulich dargestellt werden langfristige Ver nderungen von Arbeitssystemen k nnen mit dem Zeitraffer von Wochen Monaten oder Jahren auf wenige Minuten konzentriert werden e Die Reversibilit t von Lernhandlungen d h insb
55. Ohne die Kenntnis der Werkstofffestigkeiten sind Aussagen ber die Sch dlichkeit von Eigenspannungen schwierig U U erm glichen spezielle Verfahren W rmebehandlung hohe Festigkeiten gleichzeitig werden jedoch auch hohe Eigenspannungen induziert Alternative Verfahren erreichen die hohen Festigkeiten nicht zeichnen sich jedoch durch ein besseres Verh ltnis zwischen Festigkeit und Eigenspannungen aus und bieten so ein h heres Potential f r die Aufnahme von Lastspannungen W hrend die Berechnung der Mikrostruktur von Gusslegierungen im Gusszustand auf Basis von fundierten Modellen in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht hat gibt es auf dem Gebiet der Gef geberechnung nach der W rmebehandlung noch erheblichen Forschungsbedarf Verl ssliche Simulationsergebnisse sind nur auf Basis von umfangreichen Versuchsreihen m glich Die daraus abgeleiteten Regressionsfunktionen f r die Mikrostruktur und oder ausgew hlte Fertigkeitsgr en gelten nur f r vergleichbare 149 Bauteilgeometrien und Prozessparameter und k nnen leider nicht verallgemeinert werden Sie sind daher f r die Neuentwicklung von Bauteilen bisher nicht einsetzbar Abbildung 3 simulierte und reale Gef gemerkmale in einem Zylinderkopf SDAS und Poren 4 Autor Dr Ing Alexander Wagner PDC Numerische Simulation NEMAK Wernigerode GmbH Gie erweg 10 38855 Wernigerode Telefon 03943 652 1239 Telefax 03943 652 1221 E Mail alexand
56. PLM Abk f r Product Lifecycle Management englisch f r Produktlebenszyklusmanagement Vernetzung dieser digitalen Modelle schafft st ndig neue M glichkeiten um PLM Dienstleistungen in der Informations und Wissensgesellschaft zu erbringen Das ist zun chst nichts Neues Die berpr fung von Zug nglichkeiten die Robo terbahnsimulationen sowie die Erstellung von Offlineprogrammen ist z B im Ka rosserierohbau seit mehr als einem Jahrzehnt eine etablierte Dienstleistung Diese wird zun chst ausschlie lich virtuell d h ohne Vorhandensein der physischen Fahrzeuge oder Roboterhardware erbracht wird Die heute verf gbaren bertragungsbandbreiten und IT Systeme machen es aller dings heute m glich dass solche Dienstleistungen global erbracht werden Die Informationstechnik hat die Ausgangsvoraussetzungen geschaffen um eine globa le Arbeitsteilung zu erm glichen die sich an den Kernkompetenzen der Beteiligten aber auch an globalen Kostenstrukturen orientieren 3 Die virtuelle Inbetriebnahme 3 1 Design und Fertigungsplanung Produkte werden heute vorwiegend in 3D CAD Systemen entworfen die erforder lichen Produktionssysteme ebenfalls Ausgehend vom Produkt und dessen Einzel teilen kann der gesamte Planungsprozess f r jeden Fertigungs Bearbeitungs und Montageschritt rechnergest tzt erfolgen Zus tzlich k nnen Materialfluss oder manuelle Eingriffe durch Anlagenpersonal betrachtet werden Die Fertigung l uft al
57. S Sekler P Potentiale der Hardware in the Loop Simulation f r Maschinen und Anlagen SPS IPC Drives November 2007 Tagungsband pp 555 565 VDE Verlag GmbH 2007 SimTech http www simtech uni stuttgart de Rk2007 Rock S Pritschow G Real Time capable Finite Element Models with Closed Loop Control a Method for Hardware in the Loop Simulation of flexible systems WGP Annals XIV 1 Production Engineering Research amp Development S 37 9 43 2007 63 64 Da2003 Dadalau A Wosnik M Croon N Wadehn W Verl A Steigerung der Effizienz bei der Modellierung und Simulation von komplexen FE Modellen ABS Treffen Stuttgart 19 20 Juni 2008 Aachen VDI Verlag GmbH 2008 Fort schritt Berichte VDI Fertigungstechnik Nr 668 2008 7 Autoren Dr Ing Dieter Michael Scheifele Gesch ftsf hrender Gesellschafter ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Rosenbergstr 28 70174 Stuttgart Telefon 0711 229 9230 E Mail dieter scheifele isg stuttgart de Dipl Ing Ulrich Eger Bereichsleiter Simulationstechnik ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Rosenbergstr 28 70174 Stuttgart Telefon 0711 229 9231 E Mail ulrich eger isg stuttgart de Prof jun Dr Ing Sascha R ck Juniorprofessor f r Angewandte Simulation in der Produktionstechnik Institut f r Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungs einrichtungen ISW Universit t Stuttgart Seidenstr 36 70174 Stuttgart Telefon
58. S Physics Yale University M S Physics M Phil Physics Ph D Physics Universitat Heidelberg Physikalisches Institut Post Doc ABB AG Forschungszentrum ABB Corporate Research wissenschaftlicher Mitarbeiter Elektromagnetik amp System Simulation Gruppenleiter Elektromagnetik amp System Simulation Program Manager Electromagnetics and System Simulation Gruppenleiter Mittelspannungstechnik Gruppenleiter Robotik und Mechatronik Senior Principal Scientist Robotic Automation Mensch Roboter Kooperation Generieren und Visua lisieren r umlicher Uberwachungszonen Dipl Inf Roland Krieger Dr Bj rn Matthias 1 Kurzfassung Die Mensch Roboter Kooperation MRK erfordert zur berwachung der Roboter bewegung die Verwendung von Sicherheitscontrollern welche von einem Inbet riebnehmer konfiguriert werden m ssen Die Einrichtung der Parameter wie karte sische Sicherheitszonen oder Achsbereichsgrenzen f r diese Sicherheitscontroller kostet den Inbetriebnehmer einer Fertigungszelle mit zunehmender Komplexit t der Anwendung viel Zeit M glichkeiten f r eine geeignete Visualisierung der berwachungszonen innerhalb der Fertigungszelle fehlen g nzlich will man nicht auf einen externen PC oder kostenintensives zus tzliches Equipment f r Virtual oder Augmented Reality zur Darstellung zur ckgreifen Der vorliegende Beitrag schl gt ein neues Konzept vor welches ein schnelles v
59. Sinnstruktur agieren Baut nun die weitere Planung auf der digitalen Repr sen tation von Planungsdaten auf wird es unweigerlich zu Kollisionen kommen In der Aufwandsabsch tzung empfiehlt es sich hier weder die Planungsdaten einfach weiterzuverwenden noch eine gemeinsame Sinnstruktur f r alle Beteiligten Sub systeme entwickeln zu wollen sondern einfach mit der Variante der Datenr ck f hrung durch Bestandsaufnahme zu arbeiten Bei einem Projekt von der Gr e des Werksaufbaus in Leipzig waren daf r ungef hr 1 5 der Investitionssumme aufzuwenden Im Ergebnis konnten damit Behinderungen und Termin berschrei tungen im Bauablauf minimiert und eine korrekte Datenbasis f r alle zuk nftigen Planungs berlegungen geschaffen werden 8 Perspektiven der Entwicklung aus Anwendersicht Ohne Zweifel werden die Methoden und Technologien der digitalen Fabrik sich rapide weiterentwickeln Aus Sicht der Anwender sind die Aspekte von Partizi pations bzw Aneignungsm glichkeiten entscheidend f r den sozialen und damit auch technisch betriebswirtschaftlichen Erfolg Die ganzheitliche systemische Perspektive bei der insbesondere die Logik sozialer Prozesse intensive Beach tung findet sowie verst rkte Immersion und verbesserte Ergonomie sind aus An wendersicht sicher wesentliche Grundlagen f r eine erfolgreiche Integration von virtueller und realer Fabrik 9 Literatur Ashby W Ross 1957 An Introduction to Cybernetics 1
60. Speziell f r diesen Bereich hat die BG Chemie daher zusammen mit dem Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung ein virtuell interaktives 269 270 3 D Trainingsszenario entwickelt Nach dem Erst Einsatz auf dem Stand der BG Chemie auf der ACHEMA 2009 wird es vermutlich ab Jahresende 2009 im Bildungszentrum der BG Chemie in Maikammer als fester Bestandteil dieser Thematik regelm ig eingesetzt Mit der VR Technologie wird ein dreidimensionaler Arbeitsraum gestaltet in dem Verfahren realit tsnah aber gefahrlos demonstriert und trainiert werden k nnen Der Aufwand f r reale Versuchsaufbauten mit entsprechenden Sicherungsma nahmen der in einem Bildungsbetrieb auch gar nicht m glich w re entf llt Ziel ist es die Wahrnehmung und das Verhalten der Trainierenden mit realistischen Aufgaben zu schulen Als Grundlage f r das interaktive 3 D Training wurde eine virtuelle Fabrikhalle geschaffen in die k nftig auch weitere Module integriert werden k nnen F r die Umsetzung der Trainingsziele wurde auf Basis realer Prozesse ein exemplarisches idealtypisches Vorgehen entwickelt und dargestellt Dazu geh ren die Auswahl der pers nlichen Schutzausr stung der Aufbau des Arbeitsplatzes zum Umf llen brennbarer Fl ssigkeiten sowie das Umf llen und das Abr sten des Arbeitsplatzes M gliche Gefahren und Z ndquellen werden beispielhaft demonstriert Die in der Realit t auftretenden Gefahren sind jedoch sehr vielf ltig u
61. Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universit t Stuttgart ISW soll einen berblick des derzeitig M glichen anhand von erfolgreichen Umsetzungen mit dem Simulationswerkzeug ISG virtuos in der Industrie geben und zuk nftige Potentiale dieser Technologie aufzeigen ISG virtuos ist ein Echtzeit Simulationswerkzeug zur Realisierung virtueller Maschinen und Anlagen f r die Hardware in the Loop Simulation HiLS 2 Virtuelle Inbetriebnahme mit Hilfe der Hardware in the Loop Simulation Einer der ersten Anwendungen in dieser Technologie ist die virtuelle Inbetrieb nahme von Steuerungssystemen Dabei wird das reale Steuerungssystem ber den realen Feld bzw Antriebsbus Hardware an eine virtuelle Maschine oder Anlage Simulation angebunden Diese berechnet das Maschinenverhalten und liefert die f r die Steuerung relevanten Maschineninformationen Istwerte an die Steuerung zur ck wobei zudem innere Zustandsgr en zur Diagnose protokolliert und dem Inbetriebnehmer angezeigt werden k nnen Dies erm glicht einen sehr realistischen Test der Steuerungsprogramme auf der realen Hardware mit allen Laufzeiteffekten ohne die reale Maschine oder Anlage bereitstellen zu m ssen Der Mehrwert liegt hier in der M glichkeit fr hzeitig die Steuerungsprogramme erstellen und gleichzeitig sehr realit tsnah testen zu k nnen Sle2007 Die an die jeweiligen Anforderungen angepassten Maschinenmodelle bieten eine Grundlage
62. Stuttgart Telefon 0711 685 82769 E Mail peter sekler isw uni stuttgart de Geboren in Ellwangen an der Jagst Schulausbildung mit Abitur Wehrdienst Studium an der Universit t Stuttgart im Studiengang Maschinenwesen Studium an der University of Utah wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut f r Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen ISW Effizient Automatisieren mit virtuellen Maschinen Dr Ing Dieter Michael Scheifele Dipl Ing Ulrich Eger Prof jun Dr Ing Sascha R ck Dipl Ing Peter Sekler 1 Einleitung Der kontinuierlich zunehmende Wettbewerbsdruck zwingt Maschinen und An lagenbauer dazu neue innovative Wege zu finden um sowohl die Entwicklungs kosten und dauer neuer Produkte zu reduzieren als auch deren Qualit t und Leistungsverm gen zu erh hen Um diese Ziele zu erreichen bietet sich der Ein satz von Simulationswerkzeugen in m glichst vielen Phasen des Entwicklungs zykluses an Grundvoraussetzung f r eine durchg ngige Simulation ist die ganzheitliche Be trachtung des Systems Produktionsanlage Dies beinhaltet nicht nur das komp lette Maschinen und Anlagenverhalten sondern auch die Ber cksichtigung der Steuerungstechnik Hierzu hat sich in den letzten Jahren insbesondere die gekop pelte Simulation zwischen realer Steuerungstechnik und virtueller Maschine durch gesetzt Dieser Beitrag der Industriellen Steuerungstechnik GmbH ISG und des Instituts f r
63. Technologie nachgedacht z B eine Erweiterung auf den Unfallschwerpunkt Innerbetrieblicher Transport und Verkehr oder auf das Basisthema Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen 3 Literatur Berufsgenossenschaft Chemie Seminare 2009 Seminare f r Sicherheit und Gesundheitsschutz Schulz Torsten 4 2009 Sicheres Umf llen von brennbaren Fl ssigkeiten Virtuell interaktives 3 D Training f r betriebliche Prozesse Sichere Chemiearbeit 4 Autor Dr rer nat Gerd Uhlmann Ausbildungsbereichsleiter BG Chemie Zentrum f r Arbeitssicherheit Maikammer Obere M hle 1 67487 Maikammer Telefon 06321 588 418 Telefax 06321 588 508 E Mail guhlmann bgchemie de 271 Training und Ausbildung Evaluation of Novelty Complexity in Human Machine Systems Application to Cockpit Certification Prof Dr Guy A Boy 30 6 1977 2 7 1980 30 9 1983 30 6 1992 30 6 1994 1 9 1980 30 1 1989 20 8 1984 31 12 1992 9 7 1992 30 9 2008 15 6 2006 15 11 2008 Present 274 Lebenslauf Prof Dr Guy A Boy Senior Research Scientist Florida Institute for Human and Machine Cognition IHMC 40 South Alcaniz Street Florida 32502 Pensacola U S A Telefon 1 850 202 4479 E Mail gboy ihmc us Master Engineering Degree Ecole Nationale Superieure de A ronautique et de l Espace ISAE SUPAERO Toulouse France Doctorate Degree Ecole Nationale Superieure de A ronautique et de l E
64. Tumler Dr Ing Rudiger Mecke 402 2000 2002 Seit 2003 2004 2007 2007 Seit 2008 Lebenslauf Bacc Jens Grubert Hilfswissenschaftlicher Mitarbeiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 40 90 715 E Mail jens grubert iff fraunhofer de Comlab MD Magdeburg Mitbegr nder und Programmierer Otto von Guericke Universit t Magdeburg Diplomstudiengang Computervisualistik Hoffmann Werbeagentur Magdeburg Programmierer University of Calgary Kanada Berufspraktikum Large Display Interaction Fraunhofer IFF Magdeburg Hilfswissenschaftlicher Mitarbeiter im Kompetenzfeld Virtual Prototyping Optimierung der See Through Kalibrierung f r mobile Augmented Reality Assistenzsysteme Bacc Jens Grubert Dipl Ing Inf Johanes T mler Dr Ing R diger Mecke 1 Einleitung Augmented Reality AR Systeme blenden virtuelle Objekte situationsgerecht in reale Umgebungen ein Mobile AR Systeme nutzen zur Anzeige oftmals Optical See Through Head Mounted Displays OST HMDs welche die Bereitstellung solcher Informationen bei gleichzeitig gut wahrnehmbarer Umgebung erm glichen Zur lagerichtigen Einblendung in OST HMDs ist es notwendig die Position und Blickrichtung des Anwenders in Bezug zu seiner Umgebung zu erfassen Insbe sondere bei OST HMDs sind die Orientierung und Lage der Erfassungs sensorik z B Kamera relativ zum Auge sowie die Eigenschaften
65. Weltmarkt behauptet Neben innovativen Mega Yachten erg nzen Containerschiffe mit einer Tragf higkeit von 2 700 bis 3 400 TEU das Produktportfolio Systemintegration und Dienstleistungen rund um das System Schiff erg nzen das Angebotsspektrum Dazu geh ren die Erstellung von Finanzierungskonzepten f r komplexe staatliche und privatwirtschaftliche Auftr ge die Realisierung entsprechender Offset Gesch fte integrierte logistische Unterst tzung sowie Life Cycle Management f r die gesamte Lebensdauer eines Schiffes Im Rahmen des Prime Contractorship bernimmt TKMS die komplette technische und kaufm nnische Abwicklung des Auftrages inklusive der Koordinierung der Unterlieferanten und vom Kunden beigesteuerter Lieferungen und Leistungen Den weiter wachsenden Druck des Wettbewerbs im internationalen Schiffsbau muss die deutsche Schiffbauindustrie mit stetig zu verk rzenden Entwicklungszyklen kompensieren Um die globale Wettbewerbsf higkeit der deutschen Werften nachhaltig zu sichern ist deshalb der effiziente Einsatz von CAx Technologien im Wertsch pfungsprozess unbedingte Voraussetzung Kundenanfrage Produktanforderung gt _ Entwurfs Design Design Peking gt Angebot After Sale Service Garantie EDC Produktentstehungsprozess Ablieferung 301 302 Besondere Rahmenbedingungen f r die rechnerbasierte Konstruktion im Schiffsbau sind allerdings durch die geringen St ckzahlen und die Individualit t der P
66. a part may have an effect on other parts When a part e g the respiratory system is failing medication is usually provided to treat the lung disease but this medication may have an impact on other parts of the body i e the whole system Of course we will always attempt to separate what is separable in order to simplify But there will be an end to this separability process There are atomic parts that are not at all separable These atomic parts live by themselves as a whole eventually requiring interaction with other atomic parts The problem is then to figure out how complex they are by themselves and what kind of complexity their interrelations generate Designers and users of a system may not see the same parts and interrelations just because they do not have the same tasks to perform or the same goals to achieve with respect to the system They do not separate the system in the same way because they do not have to understand the logic of the system in the same way Separable parts and their interrelations can be seen as a conceptual model The closest designer s conceptual model is to user s conceptual model the better Therefore people in charge of analyzing novelty complexity need to be aware of the relevant parts and the overall maturity evolution in terms of the AUTOS pyramid 283 284 6 2 AUTOS Complexity Criteria Key criteria have been derived from the 62 elicited concepts on novelty complexity presented on
67. amp Co KG Rechbergstr 3 73770 Denkendorf Telefon 0711 3467 1334 E Mail dka de festo com Dipl Inform Oliver Stern Abteilungsleiter Robotertechnik Dortmunder Initiative zur rechnerintegrierten Fertigung RIF e V Joseph von Fraunhofer Str 20 44227 Dortmund Telefon 0231 9700 782 E Mail oliver stern rt rif ev de 333 Training und Ausbildung Leitsysteme f r lokale Industrienetze Gestaltung und Visualisierung von Prozessparametern Dipl Ing Tomasz Smieja M Sc Dr Ing Przemyslaw Komarnicki Dr Ing Martin Endig 338 2000 2003 2003 2005 Juli 2005 Lebenslauf Tomasz Smieja M Sc Wissenschaftlicher Mitarbeiter Otto von Guericke Universitat Magdeburg Fakultat fur Elektrotechnik und Informationstechnik FEIT Institut fur Elektrische Energiesysteme IESY Universitatsplatz 2 39106 Magdeburg Telefon 0391 67 11 071 E Mail tomasz smieja ovgu de Studium der Elektrotechnik an der Technischen Universitat Wroclaw Doppeldiplom Student an der Otto von Guericke Universitat Magdeburg Abschluss als Master of Science 2 Diplome Deutsch und Polnisch Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Elektrische Netze und Elektroenergiequellen an der Otto von Guericke Universitat Magdeburg Leitsysteme f r lokale Industrienetze Gestaltung und Visualisierung von Prozessparametern Tomasz Smieja M Sc Dr Ing Przemyslaw Komarnicki Dr Ing Martin Endig 1 Einf hrung Die
68. amp Raskar 2005 In vielen Arbeitssituationen kann projizierte AR ein HMD ersetzen Dadurch k nnen alle mit dem Tragen des HMD einhergehenden Nachteile bei Ergonomie und Sicherheit vermieden werden LumEnActive kann dabei wegen der Steuerbarkeit des Projektionsstrahls ebenfalls ber einen sehr weiten Arbeits bereich hinweg arbeiten Lediglich die Augmentierung auf sehr heterogene Struk 395 396 turen gelingt mit HMD besser als mit Projektion z B die Darstellung eines Texts auf einem Gewirr aus Kabeln oder Rohren Prinzipbedingt k nnen bei der Projek tion im Gegensatz zu der vorherrschenden HMD Architektur keine Bildbereiche komplett mit virtuellen Pixeln ersetzt werden Bei der projizierten AR m ssen f r detaillierte Informationen homogene Fl chen genutzt werden auf inhomogenen Fl chen z B Kabel Stecker oder Rohre ist einfaches farbliches Hervorheben oder Markieren m glich gegebenenfalls mit Legende auf einer nahen homogenen Fl che Die Vorteile von LumEnActive gegen ber HMD liegen in der v lligen Ungebunden heit bez glich Verkabelung und Gewicht dem uneingeschr nkten Sichtfeld und der Vermeidung von Seekrankheit Projektionsbasierte AR ist eine unaufdringliche Technologie akzeptabel auch f r Gelegenheitsnutzer und kann in vielen AR An wendungen eine sinnvolle Alternative zu HMD sein 6 Projektion von Pl nen im Ma stab 1 1 Fertigung gro er Gewerke Die M glichkeit des berstreichens einer sehr gro en Fl
69. ber die Verwendbarkeit der virtuellen Prototypen herzustellen Solche Besprechungen finden unter Beteiligung aller geforderten Regionen statt Alle Konstrukteure k nnen weltweit gleichzeitig auf die gleichen Daten der virtuellen Fahrzeuge schauen Die globale Zusammenarbeit zu in den Regionen vertr glichen Arbeitszeiten ist zeitlich begrenzt Bild 8 von daher m ssen die virtuellen Fahrzeuge zuvor bereits durchgesehen sein und in der Besprechung wird sich auf die offenen Fragen konzentriert US Standard Tene AS Devight Savings panei wa allele Gg 2a gt ao DE TAT ETT I IE ALA agreement Fr Vad BETEN GAP ga GT tren Gl der dh VAs Deren thee de Bild 8 Zeitfenster fur globale Zusammenarbeit 7 Zusammenfassung Die virtuelle Entwicklung ist der Schl ssel zur weltweiten effizienten Fahrzeugentwicklung Die wesentlichen Elemente sind abgestimmte Standard Work Festlegung von virtuellen Prototypen und Virtuelle Meilensteine Im Mittelklasseprojekt Insignia wurden diese erstmalig in einem weltweit kooperativen Umfeld erfolgreich eingesetzt 8 Literaturhinweise 1 Presseportal http www presseportal de Aug 2008 http www opel osv de Apr 2008 2 Qualit tsreport 2008 Opel in der Spitzengruppe Im aktuellen AUTO BILD Qualit tsreport schaffte es Opel als bester deutscher Hersteller auf den vierten Platz AUTO BILD 42 2008 3 EURO NCAP http www euroncap comitests opel_insignia_2008 335 aspx
70. das Laserscanning von der AR dominiert wobei der Ein satz der AR bei den Herausforderungen zur fr hzeitigen Erkennung von Planungs fehlern und der Unterst tzung der Daten berf hrung eine technische L sung berhaupt erst erm glicht Eine Analyse der AR verdeutlichte dass der Systemaufbau welcher aktuell im industriellen Umfeld einsetzbar ist vor allem durch den Einsatz eines auf optischen 169 170 Markern basierenden Tracking Verfahrens die folgenden essentiellen Schw chen aufweist Das Referenzieren der Marker zu einem gegebenen Koordinatensystem welches nur ber wenige rtlich weit auseinander liegende Referenzpunkte ver f gt ist aktuell problematisch Genauigkeitsanforderungen wie sie im vorgestellten Anwendungsbereich verlangt werden sind hierbei in der Regel nicht gesichert zu erreichen Ein Beispiel f r das Auftreten einer derartigen Problematik stellt bli cherweise die Referenzierung bez glich eines Hallenkoordinatensystem dar Als weitere Schw che sind dessen zahlreiche Ursachen welche zum Entstehen von inkongruenten berlagerungen f hren k nnen zu nennen METO9 Verst rkt wird diese Problematik durch den Umstand dass mit den aktuellen Systemaufbauten keine direkte Bestimmung von Genauigkeitsaussagen m glich ist sondern diese nur prognostiziert werden k nnen Auf Grund der analysierten Schw chen ist der Einsatz im zu untersuchenden Anwendungsgebiet aktuell AR Experten vorbehal ten Unter Ber cksi
71. den realen Produktionsall tag zu realisieren sind effiziente Schnittstellen notwendig die es erm glichen die Realit t unter vertretbarem Aufwand mit der digitalen Planungswelt zu synchroni sieren BADO8 Insbesondere fehlerhafte beziehungsweise nicht vorhandene drei dimensionale Modelle bestehender Hallenstrukturen und Fertigungsanlagen be grenzen die Potenziale der Digitalen Fabrik Weiterhin verlieren vorhandene Lay outs aufgrund der Dynamik eines Fabriksystems schnell an Aktualit t Die Augmented Reality Technologie bietet als Schnittstelle zwischen virtueller und realer Welt gro es Potenzial diesen Anforderungen gerecht zu werden Mit dieser Technologie l sst sich die visuelle Wahrnehmung des Anwenders um virtuelle Informationen anreichern in dem beispielsweise 3D Modelle von Fabrikobjekten lagerichtig und perspektivisch korrekt in reale Fabrikhallen eingeblendet werden Im Bereich der Fertigungsplanung sind zahlreiche Pilotprojekte durchgef hrt wor den aus denen sich bei einigen Anwendungsf llen Systeme entwickelt haben die heute produktiven Einsatz finden PENO7 2 1 Anwendungsfelder von Augmented Reality in der Fabrikplanung Die Volkswagen AG besch ftigt sich seit 2003 mit der Erforschung der Anwen dungsm glichkeiten der Augmented Reality Technologie f r die Fabrikplanung speziell im Teilbereich der Fertigungsplanung Seitdem wurden zahlreiche Anwen dungsfelder identifiziert von denen bis heute f nf bis zur produkti
72. der Gussteilgeometrie fertigungsgerecht Modifikationen der Bauteilgeometrie dienen dem Zweck die Fertigungsgerechtheit eines Gussteils herzustellen oder zu verbessern 2 1 Formf llung Die Grundlage f r die finale Qualit t eines Gussteils wird bereits beim Einf llen der Schmelze in den Formholraum gelegt Legierungen mit hoher Sauerstoffaffinit t wie z B Aluminium Basis Legierungen k nnen bei der Formf llung durch eine berdurchschnittliche Oxidbildung verunreinigt werden Solche Effekte treten immer auf beim Kontakt zwischen Schmelze und Atmosph re verst rkt jedoch bei sehr turbulenten F llvorg ngen bzw hohen Str mungsgeschwindigkeiten Oxide k nnen direkt zu Gu fehlern f hren wenn sie z B einen vollst ndigen Werkstoffverbund verhindern Es gibt jedoch auch eine indirekte Wirkung auf das Speisungsverm gen der Schmelze w hrend der Bauteilerstarrung Neben den Oxiden k nnen Lufteinschl sse in Form von Blasen oder Verschaumungen Luft Oxid Gemisch die Qualit t der Bauteile ma gebliche verschlechtern Ursachen hierf r liegen vielfach in eine unzul nglichen Gestaltung und Dimensionierung des Angu systems Abbildung 1 Ergebnisse einer Formf llberechnung Flie geschwindigkeit o li und Lufteinschl sse im Laufsystem u li sowie typische formf llbedingte Gussfehler Oxid und Blase re K hlt die Schmelzefront w hrend des F llvorganges so stark ab dass sie teilweise oder vollst ndig erstarrt kommt
73. die Rekonstruktion deutlich schneller berechnet werden kann als bei einer ungeordneten 3 D Punktwolke 3 1 3 D Rekonstruktion einer Szene Zur Rekonstruktion einer Szene wird diese aus verschiedenen Richtungen mit der Tiefenkamera erfasst und durch das Zusammenf gen der aus den einzelnen Bildern gewonnenen Tiefeninformationen automatisch rekonstruiert Der Iterative Closest Point Algorithmus Rusinkiewicz Levoy 2001 erlaubt es ausgehend von einer initalen Sch tzung eine genauere relative Transformation zwischen mehreren Aufnahmen zu bestimmen und dadurch eine Punktwolke zu erzeugen die aus mehreren Tiefenbildern zusammengesetzt ist Solch eine akkumulierte Punktwolke ist in Abbildung 2 dargestellt Dieser Algorithmus wird unter anderem auch von Prusak et al 2008 und von May Pervoelz Surmann 2007 zur Rekonstruktion von Szenen eingesetzt die mit einer Tiefenkamera erfasst wurden Die Oberfl che der Punktwolke kann nach der Registrierung mittels des ICP Algorithmus entweder direkt anhand der Nachbarschaftsinformationen einzelner Tiefenbilder oder mit Oberfl chenrekonstruktionsalgorithmen wie etwa von Kazhdan Bolitho Hoppe 2006 beschrieben bestimmt werden Auf diese Weise wird ein Oberfl chenmodell erzeugt auf welches Features der Szene die durch die Kamera erfasst wurden zur Bestimmung der 3 D Position zur ckprojeziert werden k nnen Die Erfassung der kompletten 3 D Geometrie mit dem ICP Algorithmus und anschli
74. die Passf higkeit der Werkzeuge an sich zu bearbeiten Es ist evident dass die innere Distanz zu Werkzeugen die in der eigenen Hand liegen und die man sich angeeignet hat geringere ist als gegen ber denen die 33 34 von Anderen gehandhabt werden oder wegen ihrer Komplexit t von Anderen ge handhabt werden m ssen Wo immer m glich sollten die Werkzeuge der digitalen Fabrik in ihrem Interface f r den Nutzer daher so gestaltet werden dass Handha bung und Ergebnisdarstellung nicht an Experten delegiert werden m ssen Ist die Einschaltung des Experten notwendig muss er sich als Teil des Systems integrie ren Verschiedene Technologien der Virtual Reality zielen auf Immersion ab also einen Zustand bei der der Nutzer dieser Technologien zunehmend tiefer in die virtuelle Welt eintaucht Im Game Design ist dies ein z T klar erkennbares Ent wicklungsziel Hier wird die Tiefe des Eintauchens in die virtuelle Welt in verschie denen Stufen beschrieben beginnend von der externen Perspektive in der der Spieler sich als Benutzer einer Spieles sieht ber die Stufe der Avatare in der der Spieler eine Repr sentanz seiner selbst im Spiel wahrnimmt bis zur vollen Iden tifikation bei der der das Spiel zur Welt an sich wird In diesem Zustand ersetzt der Determinismus der virtuellen Welt die Kontingenz der Welt Es ist wohl alles ers cheint als gestaltbar und der Weg f r entsprechende Allmachtphantasien ist ge ebnet Dies kann
75. eine vollst ndige Integration nur dann erfolgen wenn die Darbietung als einheitlich wahrgenommen werden kann Dagegen sprechen 413 414 allerdings zwei grundlegende Punkte zum einen das Selbstleuchten der virtuellen Information zum anderen deren Gr en und Entfernungshinweise Das Selbstleuchten der per AR Ger t eingeblendeten Information ist deshalb problematisch weil dieses Merkmal bei realen Objekten kaum vorhanden ist Insofern sollte eine vollst ndige Integration der Information von dem AR Ger t und anderer Information h chstens dann erfolgen k nnen wenn es sich bei der realen Information um Reize auf einem Computermonitor handelt die ebenfalls selbstleuchtend sind F r andere reale Objekte sollte die Leuchtst rke der eingeblendeten Information allein ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal darstellen Ein weiteres wichtiges Unterscheidungsmerkmal ist die Gr eninformation die einen bedeutenden Anteil an der Entfernungssch tzung hat In unserer realen Welt werden Objekte die sich vom Betrachter entfernen auf zunehmend kleinere retinale Areale projiziert Gleich gro e Objekte m ssen also mit zunehmender Betrachtungsdistanz kleiner abgebildet sein Bei der AR Technologie werden nun Objekte wie bei einem Nachbild in konstanter retinaler Gr e projiziert unabh ngig davon wo in der Tiefe sie gerade lokalisiert werden Da die Objekte blicherweise auf bzw vor dem n chsten Hintergrund wahrgenommen werden sind Gr
76. einen Snapshot vom Netzzustand zu erhalten Die in der Datenbank gespeicherten Daten sind auch f r die anderen Anwendungen verf gbar Automatic Generation Control Sicherheitsanalyse Die Datenverarbeitung eines SCADA Systems behandelt die folgenden Basis Datentypen Messwerte Meldungen Z hler Status Flags Merkmale Ersatzwerte Befehle Sollwerte Dar ber hinaus k nnen in einem SCADA System auch noch andere anwendungsabh ngige Datentypen existieren 2 2 Energy Management System Die berwachungs und Steuerungssysteme in einer Leitwarte haben sich im Laufe der Zeit in sehr komplexe Kommunikation Rechnungs und Kontrollsysteme entwickelt F r die F hrung der elektrischen Netze muss eine Leitwarte etliche Funktionen erf llen die in Form von Applikationen in der Leitwarte implementiert sind Ein Energy Management System EMS stellt ein System dar bestehend aus mehreren einzelnen Applikationen Das EMS dient der wirtschaftlichen und technischen Optimierung der Netzf hrung Das EMS bernimmt die aussagekr ftige Echtzeitvisualisierung durch Topologieerfassung und Berechnung des Schaltzustands des Netzes Die Visualisierung ist auf Grund der Daten aus den Stellungsmeldungen der Schaltger te realisiert Anschlie end ist das Betriebszustand der Leitungen und Sammelschienen farblich dargestellt Die Applikationen des EMS realisieren ebenso die Prognostizierung des Energieverbrauchs Erstellung der Kraftwerkseinsatzplanung und autom
77. einer Begehung der Produktionsumgebung manuell gepr ft Auf den Baustellen werden in der Re gel 2D Pl ne und ausgedruckte 3D Zeichnungen eingesetzt um den Abgleich zwi schen der Planung und dem realen Aufbau vor Ort durchzuf hren Fallen in dieser Phase Abweichungen zwischen den Pl nen und der Realit t auf so ist eine nderung der bereits erfolgten Planung oder der realen Produktionsum gebung kostspielig und zeitaufw ndig Abweichungen die w hrend dieses Abgleichs bersehen werden zeigen sich erst sehr sp t beim Aufbau der geplanten und bereits beschafften Produktionsmittel Dies zieht neben Zeit und Kosten oft auch die fatale Versp tung des Produktions anlaufs nach sich Heutige AR Unterst tzung Die AR Technologie erm glicht das berpr fen von Konstruktions und Layoutpl nen durch die berlagerung der vorhandenen Konstruktionsdaten in Bildern und Videos der realen Produktionsumgebung vgl Abb 4 und 5 Auf diese Weise wird das Erkennen von Abweichungen vereinfacht und die Gefahr des bersehens deutlich reduziert Das heute eingesetzte Markerbasierte Tracking weist jedoch den Nachteil auf dass die erreichte Genauigkeit bei gro en Entfernungen nachl sst oder nur mit ungleich hohem Einr staufwand erreichbar ist Es w rden mehrere Trackingtargets von ber einem Meter Gr e und ein Vermessungssystem mit hoher Reichweite ben tigt um diese exakt in der Halle einzumessen Herausforderungen Das Anwendungssze
78. entsprechen in ihren thematischen Schwerpunkten den von den AVILUS Partnern vorgegebenen Technologien In direkter Abstimmung mit den AVILUS Partnern wurden erg nzende Forschungsarbeiten identifiziert die ein hohes zuk nftiges Einsatzpotenzial erwarten lassen Die Technologien in AVILUSplus sind f nf Themenschwerpunkten zugeordnet Information im Produkt Lebenszyklus Management Prozess Das Thema virtuelle Realit t wird vorrangig mit der Vorstellung von visuellen Darstellungen verbunden Dar ber hinaus sind jedoch Informationen notwendig die das Verhalten der virtuellen Objekte sowie die Reaktionen auf die Interaktion des Benutzers beschreiben Um diese Informationen zu erfassen und zu beschreiben ist nach heutigem Stand der Technik ein aufwendiger Autorenprozess notwendig Ein wesentliches Ziel der Technologieentwicklungen ist es deshalb automatisierte L sungen zu konzipieren die in der Lage sind multimediale Handlungsanleitungen zu erstellen Zuk nftig soll es m glich sein anhand real durchgef hrter Handlungsprozeduren virtuelle Abl ufe automatisiert zu erstellen und damit den Entwicklungsaufwand deutlich zu reduzieren Simulation und Rendering Inwieweit virtuelle Technologien produktiv einsetzbar sind und akzeptiert werden h ngt davon ab wie realistisch detailliert und physikalisch korrekt Simulationen von komplexen Modellen und von Objektverhalten in virtuellen oder teilweise realen Umgebungen dargestellt werden k
79. es zu sogenannten Kaltlauffehlern unvollst ndiger Guss Der F llvorgang muss so ausgelegt werden dass eine vollst ndige F llung der Formholraums des Gussteils gew hrleistet ist F r die Gestaltung des Gussteils bedeutet dies die Einhaltung von verfahrensspezifischen Mindestwandst rken Das Gie system muss kurze Gie zeiten erm glichen ohne dabei Oxide Blasen und Versch umungen zu generieren Moderne Simulationssysteme erm glichen die realit tsnahe Berechnung des F llverhaltens Durch die Visualisierung wesentlicher Gr en Flie geschwindigkeiten turbulente kinetische Energie Temperatur Lufteinschl sse und dr cke k nnen bereits fr hzeitig kritische Effekte bei der Formf llung erkannt und ggf ber die Gestaltung des Angu systems korrigiert werden Oftmals sind F llsimulationen die einzige M glichkeit das Flie verhalten in einer komplexen geschlossenen Form zu untersuchen 2 2 Erstarrung Neben der F llung des Formhohlraums ist die Erstarrung der Schmelze von wesentlicher Bedeutung f r die Qualit t eines Gussteils Zur Erzeugung von fehlerfreien Gussteilen muss die w hrend des Erstarrungsprozesses Phasenumwandlung fl ssig fest auftretende Volumenreduzierung ausgeglichen werden Hier existieren werkstoff und verfahrensspezifische Besonderheiten Bei Aluminium Zylinderk pfen im Schwerkraftguss werden spezielle u ere Formelemente ben tigt die w hrende der Erstarrung ausreichend fl ssiges Materi
80. fraunhofer de 25 Training und Ausbildung Ein hybrider Ansatz f r die interdisziplin re Aus und Weiterbildung auf Basis eines 3 D Echtzeitsimulationssystems Prof Dr Ing J rgen Ro mann Dr Ulrich Karras Dipl Inform Oliver Stern 328 1 2 1990 1 10 1990 1 5 1996 1 1 2005 1 4 2006 Lebenslauf Dipl Inform Oliver Stern Abteilungsleiter Robotertechnik Dortmunder Initiative zur rechnerintegrierten Fertigung RIF e V Joseph von Fraunhofer Str 20 44227 Dortmund Telefon 0231 9700 782 E Mail stern rif fuedo de Softwareentwickler bei der Hommelwerke GmbH in VS M hlhausen T tigkeitsschwerpunkt Erstellung von Software zur Messdatenauswertung Studium der Informatik an der TU Karlsruhe und der ENSAIS cole Nationale Sup rieure des Arts et Industries in Strasbourg Frankreich Studienschwerpunkte Automatisierungs technik Fertigungssysteme und Robotik Telematik Wissensrepr sentationssysteme Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut f r Roboterforschung IRF in Dortmund T tigkeitsschwerpunkte Entwicklung von Softwarewerkzeugen f r die Digitale Fabrik Automatisierungsprojekte f r die Fertigungs und Prozessindustrie Projektleiter f r Steuerungstechnik bei der Dortmunder Initiative zur rechnerintegrierten Fertigung RIF e V T tigkeitsschwerpunkte Forschung und Entwicklung f r berlagerte Steuerungs und Visualisierungssysteme Produktmanagement Leiter der Abteilu
81. gegenw rtige Situation der Energiebranche gepr gt durch Liberalisierung und Unbundling f hrt zu neuen Herausforderungen wie z B dem Ausbau der Netzinfrastruktur und der Verbesserung der Kommunikationssysteme deren Erf llung die Sicherheit und Zuverl ssigkeit des Energiesystems gew hrleisten soll Durch steigende Integration dezentraler Energieerzeugungsanlagen DEA wie z B Windkraftanlagen Solarzellen sowie Biomasseanlagen in das Netz werden die zuverl ssige berwachung die Steuerung und der Schutz eines solchen eingebetteten Systems immer komplexer Die optimale F hrung eines elektrischen Netzes mit dazugeh rigen Energiewandlungsanlagen kann nur unter st ndiger Beobachtung relevanter Parameter des Gesamtsystems gew hrleistet werden Dabei sollen direkte Netzinformationen wie z B real erfasste Messparameter aber auch Vorhersagen wie Wetter oder Windeinspeisung bis zu Geoinformationsdaten ber cksichtigt werden Um einen f r alle relevanten Netzbetriebsteilnehmer entsprechenden Informationsfluss gestalten zu k nnen werden standardisierte Datenbankstrukturen sowie Modelle wie das Common Information Model CIM eingesetzt CIM gibt ein generelles Verst ndnis verschiedener Grundbegriffe und Zusammenh nge im Energiebereich Es enth lt sowohl Objekte zur Darstellung der Netztopologie wie Transformatoren Leitungen Umspannwerksbereiche und Lastkurven als auch betriebswirtschaftliche Objekte wie Vertr ge Kunden oder F
82. ihren Erfahrungen und Er kenntnissen nur profitieren Die 6 Fachtagung zur Virtuellen und Erweiterten Realit t widmete sich insbesondere dem Automobil und Maschinenbau Im Fokus standen die Prozessketten die Zulieferindustrie und Ausr ster mit den Schwerpunkten Engineering Prozessgestaltung und planung Arbeits und Betriebs organisation unter Nutzung digitaler Technologien Digitales Engineering Die Bundesregierung hat mit der Gr ndung der Innovationsallianz Virtuelle Techniken den Forschungs schwerpunkt f r Virtual und Augmented Reality in Magdeburg Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Michael Schenk Institutsleiter des Fraunhofer Instituts f r Fabrikbetrieb und automatisierung Foto Berndt Liebl IMG angesiedelt Auf den 12 IFF Wissen schaftstagen konnten Sie erfahren wie die beteiligten Projektpartner gemeinsam die Technik der Zukunft entwickeln Partner aus den BMBF gef rderten Projekten der Innovationsallianz Virtuelle Tech niken AVILUS AVILUSplus und VIERTorES sowie dem Fraunhofer Innovationscluster VIDET wurden in die Konferenz eingebunden Ich w nsche Ihnen eine inspirierende Lekt re und hoffe auf ein Wieder sehen zu den 13 IFF Wissenschafts tagen in Magdeburg Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Michael Schenk 11 Impulsvortrag Digitales Engineering f r Produkte und Prozesse der Zukunft Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Michael Schenk Dipl Inf Marco Schuma
83. introduced KLM Keystroke Level Model 6 and GOMS Goals Operators Methods and Selection rules 7 to study text processing in office automation KLM and GOMS enable the prediction of the required time to perform a specific task They assume task linearity i e tasks can be hierarchically decomposed into sequences belongs to the class of analytical models and works well in very closed worlds Kieras and Polson 8 developed the Cognitive Complexity Theory CCT as an evolution of GOMS They proposed several measures of interaction complexity such as the number of necessary production rules and the learning time as well as the number of items momentarily kept in the working memory in order to predict the probability of errors Rasmussen proposed the SRK i e skills rules and knowledge model to capture three types of behavior 9 He also developed an ecological approach based on five levels of abstraction hierarchy Vicente used this approach to develop the Cognitive Work Analysis CWA approach 10 CWA supports ecological interface design and emphasizes design for adaptation Javaux and De Keyser 11 defined cognitive complexity of a human machine situation in which specific tasks are performed as the quantity of cognitive resources that a human operator must involve to make sure that tasks are executed with an acceptable level of performance However the quantity of cognitive resources is a very limited way to assess cognitive comp
84. kann bei dem jeder Sch ler die Hardwarespezifika vollst ndig begreift 6 Zusammenfassung Es wurde ein Konzept vorgestellt welches die durchg ngige Nutzung des virtuellen Lernens in der interdisziplin ren beruflichen und universit ren Aus und Weiterbildung in den Bereichen Produktionstechnik Maschinenbau Mechatronik und Robotik gestattet Dabei wird sichergestellt dass die virtuell erworbenen Kenntnisse auch anhand realer Arbeitsumgebungen verifiziert werden k nnen Dieser hybride Ansatz gestattet es gro e Synergieeffekte aus klassischem und virtuellem Training zu erzielen Die softwaretechnische Basis f r diese Vorgehensweise bildet die 3 D Echtzeitsimulationsplattform CIROS 7 Literatur Rofsmann J Stern O Wischnewski R 2007 Eine Systematik mit einem darauf abgestimmten Softwarewerkzeug zur durchg ngigen Virtuellen Inbetriebnahme von Fertigungsanlagen Von der Planung ber die Simulation zum Betrieb atp Automatisierungstechnische Praxis Jahrgang 49 Heft 7 S 52 56 Oldenbourg Verlag M nchen Karras U 2004 Mechatronik begreifen mit 3D Simulation Berufsbildungstage 2004 Berufsf rderungswerk Dortmund 2 3 Juni 2004 Dortmund 8 Autoren Prof Dr Ing J rgen Ro mann Institutsleiter Institut f r Mensch Maschine Interaktion MMI der RWTH Aachen Ahornstr 55 52074 Aachen Telefon 0241 80 261 00 E Mail rossmann mmi rwth aachen de Dr Ulrich Karras Produktmanager FESTO Didactic GmbH
85. kann also Inhalt oder Motiv betreffen oder auch beides was hast Du gesagt warum hast Du es gesagt Die inhaltliche Seite referenziert auf das was nicht zum System geh rt Fremdreferenz die Mitteilungsseite refe renziert auf das System selbst Es entsteht also eine ineinander verzahnte Kommunikation ein doppelter Interakt in der Terminologie der neueren Systemtheorie Wenn diese sich kontinuiert also ein Kommunikationsereignis an das n chste anschlie t und auf ihm aufbaut kon 1 Triviale Maschinen sind synthetisch determinierte in ihrem Verhalten von der Vergangenheit unabh ngige analytisch bestimmbare und voraussagbare Systeme Vgl auch Ashby 1957 stituiert sie ein soziales System Dieses Anschlie en bedeutet dass die Kom munikation auf sich selber referenziert Autopoiese Das soziale System existiert solange anschlussf hig kommuniziert wird vgl Luhmann 2006b Luhmann 2006a Simon 2007 Soziale Systeme sind in ihrer Kommunikation operational geschlossen d h Informationen aus der Umwelt von Luhmann als Umweltirritationen bezeichnet gelangen nur durch die strukturell gekoppelten hochgradig selektiven Teilsysteme der biologischen lebenden Struktur und der Psyche in die Kommunikation sozialer Systeme Nur was im System kommuniziert wird ist f r das sozialoe System existent Wie die psychischen operieren soziale Systeme im Medium Sinn wobei dieser Begriff nicht normativ verstanden werden darf Urme ltirritatio
86. komplexer gestalteten Arbeitsumgebungen sollen damit die folgenden Fertigkeiten vermittelt werden Verst ndnis des Aufbaus von Robotern und ihrer Kinematik Programmierung von robotergest tzten Prozessen Kommunikation zwischen Robotern und peripheren Feldger ten Optimierung von Zykluszeiten 4 2 Mechatronik Die industrielle Entwicklung der letzten Jahre ist unter anderem bestimmt durch einen immer h heren Grad an Automatisierung immer komplexere Arbeits prozesse und schnellere Arbeitsabl ufe Dazu geh ren hohe Maschinen wirkungsgrade ebenso wie die Verringerung von Stillstandzeiten die Optimierung von Anlagen und kontinuierliche Verbesserungsprozesse Damit kommen auf alle diejenigen die im direkten Kontakt zu einer Anlage stehen zum Teil v llig neue Anforderungen zu Der Bediener bernimmt kleinere Wartungsarbeiten und eventuell Reparaturen ebenso der Einrichter Der mechanische Instandhalter muss in der Lage sein elektrische und elektronische Steuerungstechnik so weit zu verstehen dass er R ckschl sse auf Mechanik Pneumatik und Hydraulik ziehen kann Umgekehrt ben tigt der Elektriker Kenntnisse Uber pneumatische und hydraulische Aktorik Ein wesentliches Ziel war es deshalb ein Werkzeug zu schaffen mit dessen Hilfe Kenntnisse und F higkeiten in den Bereichen Technologie sowie Anlagenwissen und Systemverst ndnis erworben und vertieft werden k nnen F r den Bereich Mechatronik wurden Prozessmodelle z
87. ndert Ganz im Gegen satz zum unmittelbaren Nahbereich lt 1m wo sich der Winkel bei Entfernungs n derungen stark ndert Abbildung 3 rechts zeigt die Daten eines Experimentes bei dem in einer kontrollierten Umgebung alle monokularen Tiefeninformationen aus geschlossen wurden Die Versuchspersonen sollten die Entfernung eines darge stellten Objektes sch tzen Die Daten zeigen dass die Entfernung stets stark un tersch tzt wurde Diese Daten zeigen den zwar geringen aber dennoch vorhande nen Einfluss dieser Informationen auf die Tiefen und Entfernungswahrnehmung Neben dem Konvergenzwinkel als Tiefeninformation wird auch die Akkomodation also die Ver nderung der Augenlinse um das Objekt scharf abzubilden als Tiefen information verwendet Bei dem Wechsel der Betrachtung von einem entferntem zu einem nahen Objekt ndern sich der Konvergenzwinkel und die Akkomodation dabei stets in gleichem Ma e 2 3 Bewegungsinduzierte Informationen Neben den monokularen und binokularen Informationen gibt es auch Tiefeninfor mationen welche aus der eigenen Bewegung oder der Bewegung von Objekten gewonnen werden kann So erzeugt bereits eine kleine Kopfbewegung zu Seite eine sogenannte Bewegungsparallaxe Hierbei ver ndert sich der Abstand der Objekte zueinander oder die Verdeckung ver ndert sich Aus diesen Relativbewe gungen kann eine zus tzliche und sehr genaue Tiefeninformation gewonnen wer den Auch die Eigenbewegung von Objekten zum Beisp
88. noch nicht m glich Dar ber hinaus werden heute fertigungstechnische Einfl sse auf die Produkteigenschaften insbesondere die Crashperformance im mer noch nicht detailliert erfasst und w hrend der Produktentwicklung ber cksich tigt 77 78 Entwicklungsdisziplinen Virtuelle Bes Asroakusik u Simulationsmethoden Produktentwicklung Produktlastenheft Konstruktionsdaten St cklisten etc Umformsimulation F gesimulation Lackiersimulation Virtuelle Prozessabsicherung Ergonomiebetrachtung Gie simulation Simulationsmethoden Prozessabsicherung gt Umformprozesse gt Karosseriebau gt Lackierun gt ah a A Abbildung 1 Virtuelle Produktentwicklung und Prozessabsicherung In den letzten Jahren hat neben der Automatisierung in vielen Bereichen der Pro duktionstechnik das Engineering mit CAE Werkzeugen Einzug gehalten Computer Aided Engineering F r die Entwicklung und Planung von Produkten Maschinen und Anlagen sind leistungsf hige Methoden und Softwareapplikationen entstan den Gerade kritische Bereiche wie z B Festigkeitsbetrachtungen Umformtechnik thermische Belastungen oder Schwei anwendungen sind inzwischen durch Simu lationswerkzeuge abgedeckt mit denen virtuell Optimierungen vorgenommen wer den k nnen Somit sind CAE Technologien nicht als Neuerung zu betrachten da sie in vielen Bereichen der Produktentstehung als Einzelanwendung schon inte griert sind Jedoch handel
89. related methods that would enable a human centered design team to better anticipate the impact of novelty complexity on efficiency safety and comfort People perceive complexity as they are acting or need to act in their environment especially when this environment changes A major distinction is made between technology centered internal complexity and user perceived complexity They are analyzed along a maturity axis A number of complexity related concepts have been elicited from experts using appropriate knowledge acquisition methods Results were synthesized into empirical criteria and methods for novelty complexity analysis useful during the whole life cycle of a design process A discussion is started on human centered design based with respect to complexity and maturity issues Author Prof Dr Guy A Boy Senior Research Scientist Florida Institute for Human and Machine Cognition 40 South Alcaniz Street Florida 32502 Pensacola U S A Telephone 1 850 202 4479 Telefax 1 850 202 4440 Email gboy ihmc us 287 Training und Ausbildung Der virtuelle Facharbeiter Editor menschlicher Arbeit Doz Dr sc techn Wolfgang Leidholdt Dipl Inf Sebastian Bauer 290 1973 bis 1977 1977 bis 1981 1982 1981 bis 1985 1985 bis 1996 1988 1996 bis 1998 1999 bis 2001 2001 bis 2002 seit 11 2002 Seit 07 2006 Lebenslauf Doz Dr sc techn Wolfgang Leidholdt Leiter des Fachbereichs Vorentwicklun
90. sicher nicht das Ziel der Entwicklung in der digitalen Fabrik sein Hilfreich und w nschenswert w re aber ein verbesserter einfacherer Zugang zur Handhabung digitaler Repr sentationen bei denen das Zwischenschalten eines Experte berfl ssig wird Gerade bei der Nutzung komplexer Tools die f r die Anwender den Charakter einer Black Box haben sollten die Anwender die M glichkeit bekommen die Transformation von Input zu Output anhand ihrer Erfahrung auf Plausibilit t zu pr fen und damit Vertrauen in die Qualit t des Werkzeugs aufzubauen Auch bei einer Bedienung durch Experten muss der entsprechende Zeitaufwand f r ein spielen mit dem System investiert und Transparenz zur Funktionsweise des Systems hergestellt werden Insbesondere die berpr fung von Ergebnissen anhand von Ist Daten der Vergangenheit ist geeignet Zweifel an der Zuverl s sigkeit zu minimieren und den Verdacht von Manipulation und das Gef hl nicht durchschaubarer Technik ausgeliefert zu sein gar nicht erst entstehen zu lassen 7 Umsetzungsbeispiele Werden die o g genannten Kriterien ber cksichtigt steigen die Chancen betr cht lich dass die digitale Fabrik zu einem akzeptierten und von den unterschiedlich sten Gruppen nachgefragten Werkzeug zur Reduzierung von Aufwand und Ver besserung der Produkte und Prozesse sowohl bei der Einf hrung neuer Produkte als auch bei der Optimierung im Tagesgeschehen wird Themenfelder die z B in der BMW Fabrik
91. systems and factors related to the human machine interface users expertise and situation awareness In the MESSAGE approach 15 interaction complexity was assessed as information processing difficulty in early glass cockpit developments Several difficulty indices were developed including visibility observability accessibility operability and monitorability These indices were combined with tolerance functions which were expressed as possibility distributions of relevant user interface parameters Subsequent work led to the development of interaction blocks to model interaction chains between agents in order to better analyze and understand the emerging interaction complexity of underlying operations 2 Interaction block development requires the elicitation and specification of various interaction contexts and therefore structuring various relevant situations Five generic interaction block structures were proposed including sequence parallel blocks loop deviation hierarchy and blocks leading to either weak or strong abnormal conditions 16 While an aircraft and a nuclear power plant are life critical systems nowadays the mobile phone has become indispensable in our everyday life becoming a life critical system for many people More generally life critical systems are complex highly computerized interactive systems that require an acceptable level of efficiency comfort and or safety Such interactive systems are expected to pr
92. the IEEE Symposium on 3D User Interfaces 2007 March 10 11 2007 Charlotte NC USA ISBN 1 4244 0907 1 Wal09 Walter C Penzlin F Elkmann N Reducing Motion Artifacts in Mobile Vision Systems via Dynamic Filtering of Image Sequences In Proceedings of the German Workshop on Robotics Braunschweig June 9 10 2009 5 Autoren Prof Dr Ing habil Dr Ing e h Michael Schenk Institutsleiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 471 Telefax 0391 4090 473 E Mail michael schenk iff fraunhofer de Dipl Inf Marco Schumann Gesch ftsstellenleiter ViVERA AVILUSplus Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 158 Telefax 0391 4090 115 E Mail marco schumann iff fraunhofer de Impulsvortrag Digitale Fabrik Virtualitat in realer Umgebung Dipl Ing Peter Claussen 26 1951 1972 1978 anschlie end 1979 1986 1993 1995 1998 seit 2001 seit 2 2009 Lebenslauf Dipl Ing Peter Claussen Beratung f r Systemische Prozess und Organisationsgestaltung Lehrbeauftragter fur Systemische Fabrik planung und Fabrikbetrieb TU Dresden Neuh usl 1 93155 Hemau Telefon 09493 906 214 E Mail biz claussenweb de geboren in Wetzlar Maschinenbau Studium an der TU M nchen Eintritt in die BMW AG als Trainee Verschiedene Funktionen im Un
93. to social cognition agent network complexity and more generally multi agent management issues There are four principles for multi agent management agent activity i e what the other agent is doing now and for how long agent activity history i e what the other agent has done agent activity rationale i e why the other agent is doing what it does and agent activity intention i e what the other agent is going to do next and when Multi agent management needs to be understood through a role and job analysis To summarize an O complexity analysis deals with the required level of coupling between the various purposeful agents to handle the new artifact Situation complexity is usually caused by interruptions and more generally disturbances It involves safety and high workload situations It is commonly analyzed by decomposing contexts into sub contexts Within each sub context the situation is characterized by uncertainty unpredictability and various kinds of abnormalities To summarize a S complexity analysis deals with the predictability of the various situations in which the new artifact will be used a M G M ee TEN TERN pm ee ee a u m eS Hl 5 Fig 4 A Novelty Complexity CMap Task complexity CM 5 involves procedure adequacy appropriate multi agent cooperation e g air ground coupling in the aerospace domain and rapid prototyping i e task complexity cannot be properly understood if the re
94. umfassender erreicht werden Nach der Diskussion der Auswirkungen des L sens der bereinstimmungsproble matik in Bezug auf die Ziele der DF werden folgend Auswirkungen hinsichtlich empirisch ermittelter Nutzeneffekte analysiert In einer Studie der ClMdata sind vierzehn Nutzeneffekte erfasst wurden CIMO2 Von denen werden die folgenden f nf direkt oder indirekt von der L sung der bereinstimmungsproblematik positiv beeinflusst Die Reduzierung der Time to Market kann u a mittels einer Erh hung der Planungsqualit t aufbauend auf einer verbesserten Datenqualit t der DF und einer gesicherten berf hrung der DF in die Realit t erfolgen Einsparungen basie rend auf Verbesserungen bez glich der Qualit t der Absicherung der Planungs prozesse k nnen hierdurch ebenso generiert werden Eine Reduzierung der Ge samtproduktionskosten steht mit den zwei zuvor diskutierten Zielen im Einklang da u a durch einen gesicherten bzw fr hzeitigen Time to Market und eine erh hte Qualit t der Planung Kosten eingespart und Erl se fr hzeitig generiert werden k nnen Gleiches gilt in Bezug auf Zeiteinsparungen welche durch die Verk rzung des Produktionsplanungsprozesses zu erm glichen sind Aus einer abgesicherten Datenlage welche f r die Planung herangezogen werden kann ergibt sich eine Reduktion der Planungsfehler was wiederum die Verringerung notwendiger Konstruktions nderungen zur Folge hat und somit weitere Einsparungen erm g licht
95. und Industriemechaniker betroffen Bekr ftigt wird dies durch die Aussage Sch fers Arbeitsmarktexperte vom Institut der deutschen Wirtschaft aus Berlin derzeit sucht insbesondere die Metall und Elektroindustrie h nderingend Fachkr fte so Sch fer Dazu geh ren der Fahrzeugbau der Stahlbau aber auch der Maschinenbau und die Elektrotechnik Vor dem Hintergrund der demographischen Entwicklung ist zudem davon auszugehen dass sich diese Situation in den kommenden Jahren noch versch rfen wird Um den Folgen des Fachkr ftemangels u a Verringerung des Wachstumspotentials Verschlechterung der technologischen Leistungsf higkeit zu begegnen sind Ma nahmen notwendig die einen Beitrag zur Deckung des Bedarfs an technischen Fachkr ften insbesondere in den technologieorientierten kleinen und mittelst ndischen Unternehmen KMU des Landes Sachsen Anhalt leisten Hinzu kommt dass die konomische Dynamik Sachsen Anhalts entscheidend von den technologieorientierten Unternehmen bestimmt wird Die Sicherung des Transfers von Hochtechnologien in die KMU Sachsen Anhalt ist bereits heute und erst recht in Zukunft der entscheidende Erfolgsfaktor im globalen Wettbewerb wie Beispielbetrachtungen in allen Branchen des Verarbeitenden Gewerbes Sachsen Anhalt eindrucksvoll zeigen Zwischen der Nutzung von Hochtechnologien und dem mittelbaren konomischen Ergebnis eines Betriebes besteht ein enger Zusammenhang jedoch scheitern diesbez gliche
96. zur Gewinnung hochwertiger und aussagekr ftiger Informationen Die Maschinensimulation f rdert das Systemverst ndnis und vereinfacht die Kom munikation und die Entscheidungsfindung zwischen den an der Entwicklung be teiligter Parteien Die Nutzungsm glichkeit der Hardware in the Loop Simulation ist dar ber hinaus sehr vielf ltig e Virtuelle Inbetriebnahme von Steuerungssoftware und hardware 22 58 e Test von Steuerfunktionen und der Bedieneinheit e Training des Maschinen Bedienpersonals zur effizienten Behebung von irre gul ren Zust nden e Automatisierter Test der Steuerung mit deterministischer Erzeugung von St r situationen e Einfahren von Maschinenprogrammen in der Arbeitsvorbereitung e Optimierung von Maschinentaktzeiten 3 Modellierung der Maschinenfunktionen Vor dem Beginn der Modellierung einer virtuellen Maschine oder Anlage muss gekl rt sein f r welches Einsatzspektrum diese gedacht ist W hrend f r den Test und die Optimierung einer Steuerung h ufig die Modellierung idealisierter Ma schinenfunktionen zur Abbildung logischer Zusammenh nge ausreichend ist wird f r die Parametrierung und Auswahl geeigneter Steuerungs und Regelungs algorithmen z B zur HSC Bearbeitung oder Prozessregelung ein wesentlich ans pruchsvolleres Modell mit entsprechenden Funktionen zur Beschreibung physika lisch komplexer Ph nomene ben tigt Das folgende Kapitel soll den Nutzen und die M glichkeiten von detaillier
97. zusammengesetzt werden Daf r werden im graukodierten Tiefenbild 2 D Darstellung der Distanzen Kanten detektiert siehe Abbildung 3 ihre Position im 3 D Raum genauer bestimmt und anschlie end mit einer kantenbasierten Iterative Closest Point Variante zu einem Kantenmodell kombiniert Abbildung 3 Tiefenbild graukodierte Darstellung mit detektierten 3 D Kanten 109 110 4 Anwendungsgebiete Mit einer Tiefenkamera rekonstruierte 3 D Modelle sowie rekonstruierte Punkt oder Linienfeatures k nnen in industriellen Szenarien zur Bestimmung der Kameraposition eingesetzt werden und erm glichen somit Augmented Reality Anwendungen Tracking Computer Vision gest tzte Trackingverfahren liefern dann besonders gute Ergebnisse wenn die erfassten Videobilder mit Referenzmodellen abgeglichen werden Im Allgemeinen ist ein Referenzmodell der Umgebung jedoch nicht verf gbar Dieses kann mit Hilfe der Tiefenkamera rekonstruiert werden so dass nach kurzer Initialisierungsphase eine Referenzmodell f r das Trackingverfahren zur Verf gung steht Ein rekonstruiertes Modell einer Szene kann aber nicht nur zum Tracken sondern auch zum Geometrieabgleich eingesetzt werden Dabei kann das folgende Szenario unterst tzt werden Abgleich Modell Realit t Mit Hilfe von CAx Systemen werden Produktionsprozesse geplant und simuliert H ufig liegen jedoch nicht alle Modelle vor die f r die Planung ben tigt werden oder es wu
98. 0 2008 Lebenslauf Prof jun Dr Ing Sascha R ck Juniorprofessor fur Angewandte Simulation in der Produktionstechnik Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungs einrichtungen ISW Universitat Stuttgart Seidenstr 36 70174 Stuttgart Telefon 0711 685 84523 E Mail sascha roeck isw uni stuttgart de Geboren in Stuttgart Schul und Berufsausbildung Kraftfahrzeugmechaniker Berufstatigkeit und Fortbildung zum Maschinentechniker Studium an der Hochschule f r Technik in Esslingen Studiengang Maschinenbau Fahrzeugtechnik Berechnungsingenieur bei der COSIN Software GmbH Eignungsfeststellung fur die Promotion Universitat Stuttgart Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen ISW Promotion an der Universitat Stuttgart zum Thema Echtzeitsimulation von Produktions anlagen mit realen Steuerungssystemen Entwicklungsleiter Simulationstechnik bei der Industriellen Steuerungstechnik GmbH ISG Juniorprofessor im Rahmen des Exzellenzclusters Simulation Technology an der Universit t Stuttgart 07 04 1980 1986 1999 1999 2000 2000 2006 2003 2004 seit Mai 2006 Lebenslauf Dipl Ing Peter Sekler Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich Steuerungstechnik Institut f r Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungs einrichtungen ISW Universit t Stuttgart Seidenstr 36 70174
99. 0711 685 84523 E Mail sascha roeck isw uni stuttgart de Dipl Ing Peter Sekler Wissenschaftlicher Mitarbeiter Institut f r Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungs einrichtungen ISW Universit t Stuttgart Seidenstr 36 70174 Stuttgart Telefon 0711 685 82769 E Mail peter sekler isw uni stuttgart de Digitale Produktentwicklung Visualisierung und Konvertierung in der Engineering Kollaboration Dr Alain Blanmou Dr Arnulf Frohlich Dr Josio Stjepandic 66 1996 2001 2001 2006 seit Februar 2006 Lebenslauf Dr Alain Biahmou Senior Consultant PROSTEP AG Dolivostra e 11 64293 Darmstadt Telefon 06151 9287 372 E Mail alain biahmou prostep com Diplomstudium Maschinenbau an der TU Berlin Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut f r Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin Fachgebiet Industrielle Informationstechnik Promotion auf dem Gebiet der virtuellen Realit t Senior Consultant bei der PROSTEP AG im Competence Center CA Technologie T tigkeitsschwerpunkte CAD Methodik Collaborative Engineering Software Architektur Gesch ftprozessoptimierung Visualisierungsformate z B JT 3D XML 1993 1998 1998 2003 2004 2005 seit Januar 2006 Lebenslauf Dr Arnulf Frohlich Teamleiter CA Prozesse PROSTEP AG Dolivostra e 11 64293 Darmstadt Telefon 06151 9287 365 E Mail arnulf froehlich prostep com Diploms
100. 1 LumEnActive Projektor und Reflexionseinheit montiert auf Profilschiene Das Neuartige an LumEnActive ist dass die Steuerung der Projektionsrichtung mit einer Bildgenerierung in Echtzeit koordiniert erfolgt so dass die projizierten Inhalte auch w hrend der Bewegung dargestellt werden Ausgedehnte graphische Dar stellungen k nnen damit sukzessive projiziert und interaktiv erkundet werden Die zugrunde liegende Interaktionsart wurde als Spotlight Navigation Rapp et al 2004 beschrieben Der sich bewegende Lichtstrahl legt also nach und nach die darzustellenden Informationen frei Dabei kann die Bewegung mit der Maus inter aktiv gesteuert oder automatisch von einem Programm vorgegeben erfolgen Rapp amp Weber 2005 Mit LumEnActive kann so der ganze Arbeitsraum mit virtuellen In formationen tapeziert werden und wenn der Lichtstrahl des Projektors in die ent sprechende Richtung f llt wird die dort hinterlegte Information sichtbar Durch diese F higkeit konnte f r LumEnActive ein durchg ngiges unmittelbar ver st ndliches Bedienkonzept erarbeitet werden Mit LumEnActive k nnen Grafiken und Bilder der g ngigen Formate wie auch Texte frei im Raum platziert werden Das Festlegen der gew nschten Lage und Gr e erfolgt sehr einfach vor Ort inter aktiv mit der Maus Der Bewegungsraum der Maus ist dabei nicht auf den momen tan projizierten Bereich beschr nkt sondern sie kann ber den ganzen Arbeits raum hinweg bewegt werden D
101. 1 Schlindwein S L and Ray Human knowing and perceived complexity Implications for systems practice E CO vol 6 2004 27 32 2 Boy G A Cognitive function analysis for human centered automation of safety critical systems in Proc CHI 98 the ACM Conference on Human Factors in Computing Systems Los Angeles CA 1998 265 272 Pylyshyn Z W Computation and cognition Toward a foundation for Cognitive Science Cambridge MA USA A Bradford Book The MIT Press 1985 4 Karp R M Combinatoric complexity and randomness Communications of the ACM vol 29 2 1986 98 111 5 Pedersen S A Coping with Objective Complexity in Taxonomy for Analysis of Work Domains first MOHAWC workshop Risoe National Laboratory Roskilde 1990 6 Card S K Moran T P and Newell A The keystroke level model for user performance with interactive systems Communications of the ACM 1980 396 410 7 Card S K Moran T P and Newell A The Psychology of Human Computer Interaction 1983 Lawrence Erlbaum Associates Hillsdale N J Kieras D E and Polson P G An approach to the formal analysis of user complexity International Journal of Man Machine Studies vol 22 1985 365 394 9 Rasmussen J Information Processing and Human Machine Interaction An Approach to Cognitive Engineering 1986 North Holland 10 Vicente K J Cognitive work analysis Towards safe productive and healthy computer based work 1999
102. 2004 07 2004 01 2005 03 2005 12 2005 10 2005 02 2006 04 2006 10 2006 22 09 2006 06 2006 01 2007 seit 01 2007 Lebenslauf Dipl Ing Inf Christian Bade Planung Karosseriebau 1 Volkswagen AG Postfach 1627 38436 Wolfsburg Telefon 05361 972 243 E Mail christian bade volkswagen de Geboren in Stendal Abitur Markgraf Albrecht Gymnasium Osterburg Wehrdienst Studentische Hilfskraft Fraunhofer IFF Magdeburg Studium Computer Information Systems University of Wisconsin Stevens Point USA Praktikum Fraunhofer IFF Magdeburg Praktikum Leibnitz Institut IPK Gatersleben Diplompraktium Volkswagen AG Konzernforschung Wolfsburg Diplom mit Auszeichnung Ingenieurinformatik Otto von Guericke Universit t Magdeburg Wissenschaftler Mitarbeiter Leibnitz Institut IPK Gatersleben Doktorand Volkswagen AG Produktionsplanung Wolfsburg 349 Konzept zur Realisierung einer Augmented Reality ge st tzten Bau und Layoutplanung mit Hilfe eines laser basierten Large Area Trackings Dipl Wirtsch Ing Andreas Hoffmeyer Dipl Ing Inf Christian Bade Dipl Ing FH Fabian Doil 1 Einleitung 1 1 Motivation Einleitung Auf internationaler und nationaler Ebene vollziehen sich in der industriellen Pro duktion und im Dienstleistungsbereich tief greifende Wandlungsprozesse SCHO4 Globalisierung der Produktion steigende Marktdynamik und erh hter Kostendruck zwingen die In
103. 2006 Pro OGRE 3D Programming Apress Kloss J Schickel P 2009 Programmierung interaktiver Multiuser Welten f r das Internet Addison Wesley M nchen Kuehne B Martz P 2007 OpenSceneGraph Reference Manual v2 2 Skew Matrix Software and Blue Newt Software 2007 Repplinger M L ffler A Rubinstein D und Slusallek P URay A Flexible Framework for Distributed Rendering and Display Technical Report 2008 01 Informatik Universitat des Saarlandes Dezember 2008 Rubinstein D RTSG Design and Implementation of a Scene Graph Library based on Real Time Ray Tracing Diplomarbeit Universitat des Saarlandes 2005 Wald Benthin C Wagner M Slusallek Ph 2001 Interactive Rendering with Coherent Ray Tracing Computer Graphics Forum 20 3 Sep 2001 153 164 Wernecke J 1994 The Inventor Mentor Addison Wesley 8 Autoren Dr sc nat Hilko Hoffmann Leiter der Gruppe Simulated Reality Deutsches Forschungszentrum f r K nstliche Intelligenz DFKI GmbH Forschungsbereich Agenten und Simulierte Realit t Stuhlsatzenhausweg 3 Campus Geb ude D 32 66123 Saarbr cken Telefon 0681 302 3832 Telefax 0681 302 2235 E Mail hilko hoffmann dfki de Dipl Inform Dmitri Rubinstein Deutsches Forschungszentrum f r K nstliche Intelligenz DFKI GmbH Computer Graphics Stuhlsatzenhausweg 3 Campus Geb ude D 32 66123 Saarbr cken Telefon 0681 302 3833 Telefax 0681 302 3843 E Mail rubinstein cs uni sb de M Sc
104. 5 Literatur Bade Christian 2006 Test und Erweiterung eines fotobasierten Augmented Reali ty Systems f r Soll Ist Vergleiche von Fertigungsanlagen Otto von Guericke Universit t Magdeburg Fakult t f r Informatik Institut f r Technische und Betrieb liche Informationssysteme Diplomarbeit Bade Christian Hoffmeyer Andreas Doil Fabian 2008 Industrielle Anwendung von Augmented Reality in der Fertigungsplanung bei der Volkswagen AG 11 IFF Wissenschaftstage Magdeburg Doil Fabian 2003 Augmented Reality gest tzte Fabrik und Anlagenplanung Fachhochschule Braunschweig Wolfenb ttel Fachbereich Maschinenbau Diplom arbeit pot 358 Mallon J rgen 2000 Untersuchung kontinuierlicher Produktivit tsver nderungen in der Neuen Fabrik Fortschrittsberichte VDI Reihe 2 Nr 551 VDI Verlag Pentenrieder Katharina Bade Christian Doil Fabian Meier Peter 2007 Aug mented Reality based factory planning an application tailored to industrial needs Proceedings of The 6th International Symposium on Mixed and Augmented Reality ISMAR Nara Japan Schenk Michael Wirth Sigfried 2004 Fabrikplanung und Fabrikbetrieb 1 Aufla ge Springer Verlag Berlin Heidelberg New York Tegtmeier Andre 2006 Augmented Reality als Anwendungstechnologie in der Automobilindustrie Otto von Guericke Universit t Magdeburg Fakult t f r Ma schinenbau Dissertation Tummler Johannes 2006 Realisierung eines Augmente
105. 6 Experiment 3 Vergenzmessung In beiden vorangegangenen Experimenten zeigten sich Wechselkosten beim bergang von einem Medium zum anderen Dies ist umso erstaunlicher als die zwei kritischen Punkte das Selbstleuchten des Mediums wie auch die ungewohnte Gr enver nderung von Reizen bei ver nderter Entfernung des Hintergrunds vom Betrachter in beiden Experimenten als Wirkfaktoren ausgeschlossen wurden Hier stellt sich die Frage wodurch die Wechselkosten zustande kommen Eine Annahme dazu betrifft die wahrgenommene Tiefe Idealerweise sollten die Reize auf dem AR Ger t wenn sie vor einem Monitor betrachtet werden auf dem Monitor lokalisiert werden Tats chlich erscheint bei genauer Betrachtung ein Reiz der auf dem AR Ger t pr sentiert wird jeweils kurz VOR dem jeweils angeschauten Hintergrund in unserem Fall also dem Monitor zu liegen Allerdings ist unklar inwieweit dieser relativ geringe Tiefenunterschied berhaupt registriert wird und f r die beobachteten Effekte verantwortlich sein kann Um zu berpr fen ob dieser geringe Tiefenunterschied vom visuellen System erfasst wird haben wir die Vergenz bestimmt Dazu wurde der Schnittpunkt beider Blickachsen bestimmt w hrend der Blick auf einem Kreuz ruht das entweder auf dem Monitor dargeboten wird oder auf dem AR Ger t wenn der Blick auf den gleichen Monitor gerichtet ist Methode Den Versuchspersonen wurde neben dem AR Ger t eine Blickregistrierung EyeLink Il SR Resear
106. 9106 Magdeburg Deutschland Krieger Roland Dipl Inf ABB AG Forschungszentrum Wallstadter Str 59 68526 Ladenburg Deutschland Kulp Steffen Dr Ing Volkswagen AG Konzernforschung Brieffach 1275 38436 Wolfsburg Deutschland Leidholdt Wolfgang Doz Dr sc techn imk automotive GmbH Fachbereichs Vorentwicklung Annaberger Stra e 73 09111 Chemnitz Deutschland L ffler Alexander M Sc Universit t des Saarlandes Computer Graphics Group Campus E1 1 66123 Saarbr cken Deutschland Matthias Bj rn Dr ABB AG Forschungszentrum Robotic Automation Wallstadter Str 59 68526 Ladenburg Deutschland Mecke R diger Dr Ing Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Virtual Prototyping Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Menke Tobias CADFEM GmbH Gesch ftsstelle Hannover Pelikanstra e 13 30177 Hannover Deutschland Mittermayer Christoph Dipl Ing KEBA AG Gewerbepark Urfahr A 4041 Linz sterreich Nusseck Hans G nther eyevis GmbH VR Produktentwicklung Hundsschleestra e 23 72766 Reutlingen Deutschland Paul Rolf Dr B 1 M Consulting mbH R ntgenstra e 13 39108 Magdeburg Deutschland Peinemann Florian Dipl Ing Volkswagen AG Innovation amp IT im Werkzeugbau Fahrzeuge 38436 Wolfsburg Deutschland Pinner Sebastian Dipl Ing FH Volkswagen AG Konzernproduktionsplanung Technologie Management Brieffach 1275 38436 Wolfsburg Deu
107. 96 1998 2002 2002 2004 2004 seit 2008 Lebenslauf Dipl Inf Marco Schumann Gesch ftsstellenleiter VIVERA AVILUSplus Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 158 E Mail marco schumann iiff fraunhofer de Studium der Informatik Vertiefungsrichtung Computersimulation und Graphik Nebenfach Betriebswirtschaftslehre an der Otto von Guericke Universitat Magdeburg Auslandsaufenthalt an der University of Wisconsin Stevens Point USA Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IFF Leiter Regionales Kompetenzzentrum Harz Au enstelle des IFF in Wernigerode Leiter der Gesch ftsstelle VIVERA am Fraunhofer IFF Leiter der Gesch ftsstelle VIVERA AVILUSplus sowie Koordinator VIERforES am Fraunhofer IFF Digitales Engineering f r Produkte und Prozesse der Zukunft Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Michael Schenk Dipl Inf Marco Schumann 1 Motivation Ein Markenzeichen deutscher Unternehmen im globalen Wettbewerb ist die F higkeit hochkomplexe Produkte zu entwickeln herzustellen und zu betreiben Produkte des deutschen Maschinen Anlagen und Fahrzeugbaus sowie der Energie und Medizintechnik sind weit ber die L ndergrenzen hinaus gesch tzt Gleichzeitig z hlt Deutschland zu den Hochlohnl ndern In diesem Umfeld hat sich die organisatorische Beherrschung und wirtschaftliche Effizienz technischer Prozesse immer mehr zu e
108. AB F rstenallee 11 33102 Paderborn Telefon 05251 606 125 Telefax 05251 606 066 E Mail henning c lab de Werkzeuge und Technologien Integration von Real time Raytracing in interaktive Virtual Reality Systeme Dr sc nat Hilko Hoffmann Dipl Inform Dmitri Rubinstein M Sc Alexander L ffler Prof Dr Ing Philipp Slusallek 380 1987 1995 1995 2000 2001 2008 Seit 2008 Lebenslauf Dr sc nat Hilko Hoffmann Leiter der Gruppe Simulated Reality Deutsches Forschungszentrum f r k nstliche Intelligenz DFKI Stuhlsatzenhausweg 3 66123 Saarbr cken Telefon 0681 302 3832 E Mail hilko hoffmann dfki de Studium der angewandten physischen Geographie an der Universit t Trier danach u a wissenschafticher Mitarbeiter beim Deutschen Zentrum f r Luft und Raumfahrt DLR Remote Sensing Data Center Promotion und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universit t Z rich Remote Sensing Laboratories Landscape Visualisation Group Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer Institut f r Arbeitswirtschaft und Organisation Competence Center Virtual Environments Stuttgart Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Deutschen Forschungszentrum f r k nstliche Intelligenz Agents and Simulated Reality Saarbr cken Integration von Real time Raytracing in interaktive Virtual Reality Systeme Dr sc nat Hilko Hoffmann Dipl Inform Dmitri Rubinstein M Sc Alexander L ffler Prof Dr Philipp Sl
109. Alexander L ffler Universit t des Saarlandes Computer Graphics Group Campus E1 1 66123 Saarbr cken Telefon 0681 302 3852 Telefax 0681 302 3843 E Mail al graphics cs uni sb de Prof Dr Philipp Slusallek Leiter Deutsches Forschungszentrums f r K nstliche Intelligenz DFKI Deutsches Forschungszentrum f r K nstliche Intelligenz DFKI GmbH Forschungsbereich Agenten und Simulierte Realit t Stuhlsatzenhausweg 3 Campus Geb ude D 32 66123 Saarbr cken Telefon 0681 302 5276 Telefax 0681 302 2235 E Mail philipp slusallek dfki de 38 7 Werkzeuge und Technologien LumEnActive Bewegte Projektion mit Anwendungsm glichkeiten in Fertigung und Entwicklung Dr phil Dipl Int Stefan Rapp Dr Irene Weber 390 1985 1986 1988 1994 1995 1997 1997 2004 2004 Lebenslauf Dr phil Dipl Inform Stefan Rapp Gesch ftsf hrer http www lumenactive de Dr Stefan Rapp Uhlandstra e 10 78559 Gosheim Telefon 07426 933 883 E Mail rapp lumenactive de Studium der Informatik mit Nebenfach Computerlinguistik in Stuttgart Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Experimentelle Phonetik am Institut f r Maschinelle Sprachverarbeitung der Universit t Stuttgart Promotion auf dem Gebiet Spracherkennung Industrielle Forschung bei Sony zun chst als Entwicklungsingenieur dann Projektleiter und Principal Scientist zu den Themen Sprach schnittstellen Multimodale Benutzerschnitt stellen
110. Darstellung der Bewegungen von Bauteilen und gruppen auch die Funktionalit ten erkennbar werden Die Visualisierung der Umgebung schafft einen realit tsnahen Bezug zur tats chlichen Arbeitsumgebung In der didaktischen Ausgestaltung werden u a Arbeitsaufgaben und l sungen beschrieben das Feedback f r den Lerner und die Auswertung des Lernerfolgs festgelegt Die Verwendung der VR Technologie macht es dabei m glich s mtliche Arbeitsabl ufe im kleinsten Detail und als nachvollziehbare Prozedur abzubilden Die Mitarbeitenden k nnen sich Schritt f r Schritt die Details konstruktiven Zusammenh nge und Funktionalit ten der Bauteile und Baugruppen erschlie en Die Arbeitsschritte werden analysiert als Lernaufgaben didaktisch aufbereitet und den Lernenden zur Bearbeitung in der virtuellen Szene vorgelegt In einem speziellen Lernszenario zur Lernerfolgskontrolle muss er diese mit Hilfe des Programms sp ter allein bew ltigen Zudem erh lt er Einblick in die inneren Strukturen und die funktionalen Zusammenh nge der Lernobjekte Derartige Inhalte konnten in der Vergangenheit nur sehr abstrakt vermittelt werden Das beanspruchte erheblich mehr Zeit und garantierte keinen einheitlichen Wissensstand bei allen Beteiligten Neben der M glichkeit an einem technischen System zu trainieren das normalerweise in einem Seminar nicht eingesetzt werden kann ergeben sich durch die Nutzung virtueller Lernszenarien eine ganze Reihe weiterer Vorteil
111. EDV Beratung GmbH Projektleitung bereinstimmungsproblematik zwischen der Digitalen und der Realen Fabrik Potentiale Herausforderungen und L sungsans tze Dipl Wirtsch Inform Dirk Richter 1 Hintergrund Der Einsatz der Digitalen Fabrik DF ist aktuell in der Regel auf Projekte mit gra vierenden nderungen bez glich der Realit t eingeschr nkt Ein Beispiel hierf r stellt der mit gro en Investitionen verbundene Umbau der realen Fabrik zur Einf h rung eines neuen Produktes dar Da w hrend des laufenden Betriebes die Digitale Fabrik f r kleinere nderungen nur selten zur Anwendung kommt ist das Entste hen von Unterschieden zwischen der Digitalen und der realen Fabrik vorprogram miert Innerhalb des Lebenszyklus einer Produktionsanlage existieren weitere Um st nde welche zu Abweichungen zwischen der DF und der Realit t f hren k n nen Hierzu z hlen beispielsweise die vom digitalen Planungsstand abweichende Errichtung bzw jegliche in der DF nicht dokumentierte nderungen der Realit t Infolge von Unterschieden zwischen der Digitalen und der realen Fabrik erh hen sich die Aufw nde bzw es ergeben sich H rden welche vor einem weiteren Ein satz der DF stehen Der ganzheitliche Einsatz der DF ber einen bzw mehrere Lebenszyklen einer Produktionsanlage hinaus ist somit aktuell problematisch Die Potentiale welche durch die DF theoretisch erm glicht werden k nnen u a auf Grund dessen gegenw rtig nicht al
112. Echtzeit r i l Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Fraunhofer OPTOL HHH Re E 7 r P 2 r m Folie 15 6 Fachtagung zur Virtual Reality Agenda E Einleitung und Problembeschreibung m Vorgeschlagener L sungsweg Augmented Reality 3 D Vermessung E Industrielle Anwendung E Zusammenfassung und Ausblick Folie 16 Frau n hofer Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Dipl Inf Steffen Sauer IFE 122 6 Fachtagung zur Virtual Reality Montage berpr fung Forschungsgegenstand Visualisierung erm glicht nur Werkerselbstkontrolle Keine Erkennung von Fehlern Erweiterung des Systems 3 dimensionale Vermessung der Bauteile des aktuellen Arbeitsschrittes Vermessung nach dem Stereo Triangulationsverfahren Vorteile Soll Zustand gegeben CAD Daten Kein Einlernen erforderlich Folie 17 z i i j Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik z Fraunhofer PTO Saya ij seem mu IFF 6 Fachtagung zur Virtual Reality Montage berpr fung 3 D Vermessung Schema der Stereo Triangulation i i Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik z Fraunhofer PTO Sala a IFF Folie 18 123 124 6 Fachtagung zur Virtual Reality Montage berpr fung 3 D Vermessung a N 2 K Schema der Stereo Triangulation ee i f Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik al F raun h ofer DPTO INS wal Dipl Inf Steffen Sauer IFF I en ma 6 Fachtagung zur Virtual R
113. FEM GmbH Gesch ftsstelle Hannover Pelikanstra e 13 30177 Hannover Deutschland Stern Oliver Dipl Inform Dortmunder Initiative zur rechnerintegrierten Fertigung RIF e V Joseph von Fraunhofer Stra e 20 44227 Dortmund Deutschland Stjepandic Josip Dr PROSTEP AG Competence Centers CA Technologie Dolivostra e 11 64293 Darmstadt Deutschland Struck Robert Dipl Ing Volkswagen AG Forschung Werkstoffe und Fertigungsverfahren 38436 Wolfsburg Deutschland Termath Wilhelm Dipl P d Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Kompetenzzentrum Training und Technologie Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Trier Matthias Dr Ing Technische Universit t Berlin Systemanalyse und EDV Franklinstra e 28 29 10587 Berlin Deutschland T mler Johannes Dipl Ing Inf Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Virtual Prototyping Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Uhlmann Gerd Dr rer nat BG Chemie Zentrum f r Arbeitssicherheit Obere M hle 1 67487 Maikammer Deutschland Urbina Mario Dipl Sys Wiss Bauhaus Universit t Weimar Psychophysiologie und Wahrnehmung Bauhausstr 11 99423 Weimar Deutschland Weber Christian Prof Dr Ing Technische Universit t IImenau Fakult t f r Maschinenbau Max Planck Ring 12 98693 Ilmenau Deutschland Weber Irene Dr Dr Stefan Rapp Softwareentwicklung Uhlandst
114. Fl che reichende gr ber aufl sende bersicht angezeigt werden Der Arbeitsbereich hat bei LumEnActive zumindest eine vergleichbar gro e Ausdehnung auch k nnen problemlos mehrere LumEnActive Systeme kombiniert werden wenn besonders gro e Werkst cke wie etwa Tragwerkskonstruktionen f r gro e Hallen etc hergestellt werden m ssen 7 Arbeiten mit h chstaufl senden Desktops Fovea oder Fokus Kontext Displays F r alle derzeit gebr uchlichen Displaytechnologien gleichg ltig ob LCD oder Plasmadisplay DLP LCOS oder LCD Projektor gibt es aus fertigungstechnisch en und oder wirtschaftlichen Gr nden und im Widerspruch zur gestiegenen Leis tungsf higkeit und stetig wachsendem Funktionsumfang von Computern eine Obergrenze bei der Aufl sung Bildschirmfl che wird dadurch zum knappen Gut Traditionell wird der Mangel an Bildschirmfl che per Software abgemildert durch berlappende Fenster der Verkleinerung zu Icons hierarchisch aufklappende Men s und durch Scrollbalken W hrend diese Mittel berhaupt erst den Umgang mit wesentlich gr eren Pixelmengen erm glichen so ergeben sich durch die abrupt wechselnden Bildschirme nicht sichtbare Information wie verborgene Men punkte etc auch immer wieder Probleme bei der Bedienung Obgleich ein Scrollbalken eine visuelle R ckmeldung ber den aktuell dargestellten Bereich im Dokument gibt treten bei nahezu allen Benutzern immer wieder Situationen auf in der zumindest tempor
115. Fraunhofer IFF FRAUNHOFER INSTITUT F R FABRIKBETRIEB UND AUTOMATISIERUNG IFF 12 IFF Wissenschaftstage 2009 Tagungsband Inhaltsverzeichnis Vorwort Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Michael Schenk Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Impulsvortr ge Digitales Engineering f r Produkte und Prozesse der Zukunft Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Michael Schenk Digitale Fabrik Virtualit t in realer Umgebung Dipl Ing Peter Claussen Integrierte Virtuelle Entwicklung wird global Chancen und Grenzen Dr Ing Christoph G ttlicher Digitale Produktentwicklung Effizient Automatisieren mit virtuellen Maschinen Dr Ing Dieter Michael Scheifele Visualisierung und Konvertierung in der Engineering Kollaboration Dr Ing Josip Stjepandic Durchg ngige Virtualisierung der Entwicklung und Produktion von Fahrzeugen Dipl Ing FH Sebastian Pinner KeMotion als Virtual Engineering Tool f r Roboter Dipl Ing Christoph Mittermayer Digitales Engineering ein wesentlicher Beitrag zur Standortsicherung Dipl BW BA Herbert Sch nle 3 D Rekonstruktion mit einer Tiefenkamera f r industrielle Augmented Reality Anwendungen Dipl Inform Svenja Kahn Ein System zur Montageunterst tzung und berwachung Dipl Inform Steffen Sauer Bewertung und Adaption von FE Modellen im VE Prozess Dipl Ing Corinna Barthel Einsatz der Gie simulation f r Bauteil und Prozessentwicklung M glichkei
116. Genauigkeitsanforderungen an den Validierungsprozess weiter gestiegen sind ist der Einsatz inkrementeller FEM notwendig Phasst Mapping Crash Phase Mapping crash Ba I I tot tii Werkzreugerstellung der Methods inkr FEM Abbildung 5 Konzept f r die systematische Kopplung von Umform und Crashsimulation in den verschiedenen Phasen der Produktentstehung Aus dieser Betrachtung leiten sich eine Reihe von Forschungsaufgaben f r dieses Projekt ab Welche Gr en aus der Umformsimulation sollen auf die F ge Lackiersimulation bertragen gemappt werden Wie genau soll muss der Umformprozess abgebildet werden Wo liegen die Grenzen von OneStep Solvern Wann ist der Einsatz inkrementeller FEM erforderlich Wie ist jeweils das Verh ltnis zwischen Aufwand und Nutzen bei der Verkn pfung der einzelnen Gewerke 3 Zusammenfassung und Ausblick Der globale Wettbewerb die steigenden Qualit tsanforderungen an ein Automobil von heute und die immer k rzer werdenden Entwicklungszeiten erfordern sowohl die fr hzeitige Absicherung des Fertigungsprozesses als auch die Produktbeein flussung aus Fertigungssicht Die enge Abstimmung der Schnittstelle Bauteilent wicklung und Produktionsplanung ist die Voraussetzung daf r die fertigungsge rechte Produktgestaltung fr hzeitig abzusichern und somit den kostenintensiven nderungsaufwand nach ma geblicher Produktgestaltung zu vermeiden Hierf r ist ein P
117. Ger ten stellt sich die Frage wie relevant die Informationsintegration jeweils ist Wichtig ist dass das Wechseln zwischen dem AR Ger t und einem Hintergrund mit Kosten einhergeht Allerdings wird durch das Ger t auch Zeit gespart wenn dadurch beispielsweise das Nachschlagen in einem Buch vermieden werden kann Inwieweit der Einsatz lohnenswert erscheint wird aufgabenabh ngig zu beantworten sein Dabei ist zu ber cksichtigen dass diese Wechselkosten auch f r die Wahrnehmung von Gefahrensignalen bestehen Eine weitere Frage die insbesondere f r den industriellen Einsatz der AR Ger te relevant ist lautet inwieweit berichtete Belastungsfaktoren insbesondere visueller Natur mit dem Ger t auftreten Wie sich in Experiment 1 und 2 zeigt ist die Leistung jeweils schlechter wenn die Aufgaben auf dem AR Ger t bearbeitet werden m ssen als wenn sie auf dem Monitor bearbeitet werden Hier muss noch unklar bleiben worauf dieser Effekt zur ckzuf hren ist Man mag vermuten dass Monitore allen Versuchspersonen weitaus gel ufiger und vertrauter sind als AR Ger te Alleine dieser unspezifische Effekt kann zu einer schlechteren Leistung beitragen Dann sollte dieser Effekt mit zunehmender Tragedauer geringer werden Eine andere M glichkeit ist dass die spezifischen Merkmale des verwendeten AR Ger tes f r die Leistungsunterschiede verantwortlich sind Auch diese Annahme wird aktuell von uns berpr ft indem wir die Untersuchungen mit ande
118. Gesamtheitliches nderungsmanagement Stetige daten und prozesssichere berf hrung der Produkt und Produktionsdaten und informationen in beide Richtungen Die o g typischen Systemlandschaften werden diesen Anforderungen nicht gerecht Andererseits sind sowohl die Vernetzung vorhandener Systeme ber eine Vielzahl individualprogrammierter Schnittstellen oder deren Abl sung bzw berw lbung durch ein Big Bang IT Gro projekt f r KMUs kaum darstellbar Die Quadratur des Kreises besteht in einer L sung die folgenden Randbedingungen gerecht wird Einheitliche Datendrehscheibe Offenheit f r die Anbindung der g ngigen bestehenden Systeme Funktionale Skalierbarkeit durch umfassende Standardfunktionalit t die nicht erst aufw ndig programmiert werden muss nicht sofort ben tigte Funktionalit ten bleiben zun chst au en vor und k nnen bei Bedarf unverz glich eingesetzt werden Skalierbarkeit d h Mitwachsen im internen und externen Umfeld durch web native Plattform Proaktive bidirektional assoziative Unterst tzung bereichs bergreifender Best Practices z B o Konstruktion unter Einbeziehung von Produktionsanforderungen o Kopplung von Produktstrukturen bzw St cklisten zwischen Entwicklung eBOM und Fertigung mBOM o Kopplung von eBOM mBOM und Ablaufpl nen o Kopplung zwischen Konstruktionsmodellen und NC Programmen o Kopplung dieser Elemente mit der Erstellung visuell unterst tzter Arbeitsanwei
119. Grundlagen daf r sind mehr als d rftig Zum Beispiel wird mit Hilfe des Menschmodells Dynamicus des IfM Chemnitz ein dynamisch richtiger Bewegungsablauf analysiert Die Bewegungssynthese dagegen stellt eine erhebliche Herausforderung dar Abbildung 4 Bewegungssynthese mit MKS Quelle Institut f r Mechatronik e V Chemnitz Ein Forschungsteam unter Leitung der imk automotive GmbH wird sich diesen Themen nun stellen 298 6 Literatur Chaffin D 2001 Digital Human Modeling for Vehicle and Workplace Design Society of Automotive Engineers Inc Warrendale Chaffin D B 2005 Improving digital human modelling for proactive ergonomics in design Ergonomics Vol 48 Taylor amp Francis R ler A Lippmann R 1999 Virtuelle Menschmodelle in der Produktentwicklung Spektrum der Wissenschaft Dynamicus 5 2 Referenz und Benutzerhandbuch Institut f r Mechatronik e V Chemnitz 2008 H rtel Th Hermsdorf H Simulation von Bewegungsabl ufen in Kraft und Techniksportarten In Edelmann Nusser Witte Hrsg Sport und Informatik IX Bericht zum 6 Workshop Sportinformatik der DVS Sektion Sportinformatik Shaker Verlag Aachen 2006 S 307 313 Brunner D Brunnett G Automatic Bone Generation for Character Animation Using the Discrete Medial Axis Transformation Tagungsband Virtuelle und Erweiterte Realit t 1 Workshop der GlFachgruppe VR AR pp 339 350 Shaker Verlag 2004 ISBN ISSN 3 8322 3225
120. I t fac t J i 6 Fachtagung zur Virtual Reality T 259 Beschaffu ng Lieferantenanfragen Bestellung ausl sen Belegflu Beschaffung 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg a Cc Bio Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme It I fac to j 6 Fachtagung zur Virtual Reality geueds Betriebliches Kalkulationsschema Plan Ist Vergleich 5 0000010 REAKTORLINIE2 5 0000011 TROCKNUNGSLINIE 5 0000012 PRODUKTIONSGEBAUE 5 0000013 TANKLAGER i 0000014 STICKSTOFF 5 0000015 REINWASSER 5 0000016 HEIZEN 5 0000017 K HLEN Bestellung mit Preisen Rechnung mit Preisen Zeitr ckerfassung mit Verrechnungss tzen interne externe Leistung 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg b i E CEM Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme It I fac t f i k guuccd 5 i 6 Fachtagung zur Virtual Reality 260 neuer Project Engineer f zwei bew hrte Systeme m eine L sung EI j 12 en lee Magdeburg a a ne CEM Digitales Engineering zum Planen Tes Systeme it factory 6 Fac a A Hoe do Integrierter Anlagenbau Projekt Controlling Anfrage Engineering Status Instandhaltung Angebotsplanung Dokumentation Report Montage Angebot Beschaffung Projektabwicklung a gt cadhon BI 12 ae
121. IGIE ELEI EERE a i E Pai m mE a r E a E mi E N i i _ 0 E E mE a Fi 4 I 2 E E E CE mt re 7 im en ih im i E Ei Cas E aE E e m i pEi PLETE ail Abbildung 2 Vorgabe von St rungen durch den Trainer Abbildung 2 zeigt wie der Trainer in der Lage ist St rungen im Anlagenbetrieb oder w hrend der Inbetriebnahme wie z B fehlerhafte elektrische Verbindungen oder Ausfall von Sensoren zur Simulationszeit in die Lernszenarien ein zuspeisen um sie anschlie enden vom Lernenden analysieren und beheben zu lassen Diese in der beruflichen Praxis h ufig ben tigten F higkeiten lassen sich in klassischen Lernumgebungen in der Regel nur sehr schwer trainieren da eine R ckkehr zum fehlerfreien Anlagenzustand mit erheblichem Aufwand und oft auch mit hohen Kosten verbunden ist 4 Lernszenarien Im Rahmen der Umsetzung des oben beschriebenen Konzepts wurde der interdisziplin rer Baukasten CIROS Automation Suite mit Lernszenarien entwickelt die jeweils aus einem Simulationsmodell sowie einer oder mehreren Hardwarekomponenten bestehen und didaktisch aufeinander aufbauen Abbildung 3 zeigt wie die unterschiedlichen Ausbildungsdisziplinen f r das gesamte Komplexit tsspektrum damit unterst tzt werden k nnen Auf diese Weise kann jeder Ausbilder aus der zur Verf gung stehenden Bandbreite die f r seine Ziel gruppe passenden Inhalte ausw hlen und frei miteinander kombin
122. Institut f r Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen ISW an der Universit t Stuttgart Gesch ftsf hrender Gesellschafter der ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Stuttgart Gesch ftsfeld ISG kernel Forschung und Entwicklung eines technologie bergreifenden Softwaresystems zur Bewegungssteuerung von Robotern RC von Werkzeug Holzbearbeitungs und Strahlschneidemaschinen NC sowie von Verpackungs und Textilmaschinensteuerung MC Verleihung des Dr Ing durch die Universit t Stuttgart 11 10 1956 1963 1976 1976 1978 1978 1987 1988 2003 Seit 2003 Lebenslauf Dipl Ing Ulrich Eger Bereichsleiter Simulationstechnik ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Rosenbergstr 28 70174 Stuttgart Telefon 0711 229 9231 E Mail ulrich eger isg stuttgart de Geboren in Stuttgart Schulausbildung mit Abitur Wehrdienst Studium an der Universit t Stuttgart Studiengang Elektrotechnik mit Schwerpunkt Regelungstechnik und Prozessautomatisie rung Verantwortlich f r den Bereich bewegungs erzeugende Funktionen in einer Steuerung f r das Produkt ISG kernel bei der Industriellen Steuerungstechnik GmbH ISG Verantwortlich fur den Bereich Simulationstechnik f r das Produkt ISG virtuos bei der Industriellen Steuerungstechnik GmbH ISG 53 54 19 06 1970 1977 1990 1990 1995 1995 2000 2000 2001 2001 2003 2003 2007 18 06 2007 2007 2008 Seit 1
123. JLT Go F a Whe pig am u FE Lehren Messen ea 3 4 Fait Pelehmuimas belat Abbildung 2 Potenzielle Anwendungsfelder f r ein universelles 3D Format 4 Testmethodik und ergebnisse Vier Szenarien wurden im Rahmen der Untersuchung betrachtet wobei sowohl synthetische als auch produktive Modelle in den CAD Systemen CATIA V5 Pro ENGINEER und NX die in der Automobilindustrie besonders relevant sind eingesetzt wurden Die Modelle in den Quellsystemen wurden so gew hlt dass verschiedene Eigenschaften der Prozessoren umfassend getestet werden k nnen Als Zielsystem diente CATIA V5 wie in der praktischen Anwendung Bei allen Szenarien wurde eine Konvertierung der nativen Daten nach JT durchge f hrt wobei die erzeugte JT Daten berpr ft wurden In allen F llen wurde eine umfassende Sichtpr fung der JT Dateien durchgef hrt Dabei sollte fest gestellt werden ob einzelne Geometrieelemente korrekt bertragen wurden und ob die Farben der Originaldaten mitkonvertiert wurden Bei den Sichtpr fungen der JT Daten konnte die Qualit t der JT Breps zun chst nicht berpr ft werden weil g ngige Viewer nur die tessellierte Geometrie visua lisieren Dieser Umstand hat die eindeutige Fehlerzuordnung im Problemfall we sentlich erschwert Eine berpr fung der Brep Datenstruktur konnte durch die Auswertung der Logdateien sowie die R ckkonvertierung in CAD Systeme durch gef hrt werden Zus tzlich wurden Konvertierun
124. Komponenten der Plattform wird durch eine Datenintegrationskontrolle gesteuert die wie ein Datenbus die Ansteuerung der Daten Integrator Komponenten administriert Da die Komponenten Datenmanagement und Datenintegrationskontrolle administrative Aufgabe erf llen werden sie in diesem Paper nicht n her beleuchtet Web Interface Visualisierung Daten Integrator Daten management Joyoiedsuajeq Bun ens Konverter Datenintegrationskontrolle Middleware Simulation 1 Simulation 2 Simulation n Abbildung 3 Systemarchitektur der Simulationsplattform Die in Abbildung 3 dargestellten Basiskomponenten des Daten Integrators f r die syntaktische und semantische Kopplung werden in den Kapiteln 4 2 und 4 3 in ihrer Funktionsweise detaillierter betrachtet Der Daten Integrator verwendet f r diese Aufgabe Konverter Parser und Sequenzer die durch Konvertierung der Datenformate und strukturen die syntaktische Kopplung realisieren Die Enrichment Komponente erm glicht durch den Einsatz einer Wissensbasis und eines semantischen Mappers die semantische Kopplung Arnarsd ttir 2006 4 2 Konverter Monolithisch entwickelte Simulationen verwenden spezielle Ein und Ausgabe formate mit bestimmten Datenformaten und strukturen Damit eine Simulation die Daten einer anderen Simulation einlesen kann m ssen diese aus den Ursprungs datenformaten und strukturen in die erforderlichen Formate und
125. Konfigurationsdaten der Steuerung ein Modell des Roboters 93 94 einschlie lich der Antriebsregler zu erzeugen Auf diese Art ist es ohne Aufwand m glich die Mechanik des Roboters einschlie lich Elastizit ten im Antriebsstrang und dem dynamischen Verhalten der Antriebsregler zu simulieren giron T wnat ihany anvbation code Ehe yew Edt AddObject Gystem Computation Benks I Gare Fe HOTINT RPLGO 4 2 ae iime Os Abbildung 6 HOTINT zur Simulation flexibler Mehrk rpersysteme 6 Zusammenfassung Mit der virtuellen KeMotion Steuerung steht ein Werkzeug zur Verf gung das f r eine Vielzahl von Aufgaben in der Planung im Entwurf und im Betrieb von Robotern Simulationsm glichkeiten bietet Anwendungen die mit dem System in der Simulation erstellt werden k nnen direkt auf der Steuerung mit einem realen Roboter ausgef hrt werden Damit ist ein nahtloser bergang vom virtuellen Engineering zur Inbetriebnahme des Roboters gew hrleistet Ebenso k nnen reale Anwendungen dazu verwendet werden in der Simulation Varianten oder Optimierungen zu testen Damit ist eine effektive M glichkeit gegeben die Simulation in den normalen Arbeitsablauf ohne zus tzliche Aufw nde zu integrieren 7 Literatur Ludwig Rafael Gerstmayr Johannes Augdopler Christian Mittermayer Christoph 2008 Realistic Robot Simulation with Flexible Components Proceedings of the Ciras 2008 Fifth International Conference o
126. M glichkeiten von Zusammenarbeit am gleichen Objekt ber weite Distanzen bzw im digitalen Raum sogar am selben Objekt sind ohne digitale Repr sentationen kaum denkbar Die Frage der durch VR Technologien induzierten Bedeutungsver nderung f r Arbeitssysteme wird zunehmend h ufiger Gegenstand der Diskussion Sie ist zu stellen um zu einem besseren Verst ndnis von Grenzen M glichkeiten und Risiken der aktuell zur Verf gung stehenden Technologien und denkbarer Entwicklungspfade zu kommen 2 Virtualit t und Realitat Bei der Einordnung der Technologien der digitalen Fabrik im Kontext sozialer Systeme ist eine berlegung zu Bedeutung der Begriffe Realit t und Virtualitat angebracht Der Begriff der Virtualit t bezeichnet die Potentialit t von Objekten die physischen Objekten gleichen aber in der physischen Welt nur als Repr sentation dieser Objekte existieren und als solche Wirkungen erzeugen Im Sinne oder in der Diktion des radikalen Konstruktivismus ist Realit t eine sub jektbezogene Eigen Konstruktion des Beobachters Die Ergebnisse der Neuro wissenschaften zeigen z B dass die Zahl der Zellen im Gehirn die die sensori schen Informationen verarbeiten und Wahrnehmung erzeugen um ein Vielfaches gr er ist als der Umfang der sensorischen Zellen lebender Systeme Wahrnehmung entsteht aus der kontextabh ngigen hochkomplexen Verarbeitung vergleichsweise weniger Eingangssignale in den Milliarden Zellen des G
127. R die mo dale Bewegungsgleichung mit den Zust nden x R t im Modalraum DTM X t OTC X t OTK Ox t PTF t Dabei entstehen folgende entkoppelte Matrizen mit den Eigenkreisfrequenzen w und den D mpfungsraten PT M E DT C diagl2Z 04 20 Wm T K diag w w2 Wie bei der Schnittstelle zu Matlab werden die entkoppelten Matrizen in das Echt zeitsimulationswerkzeug ISG virtuos bertragen Dabei wurde eine Schnittstelle in Ansys implementiert welche den Zustandsraum zusammenstellt und exportiert In ISG virtuos wurde eine Schnittstelle zum Import umgesetzt welche zus tzliche Funktionen wie die Vorgabe der modalen D mpfung und Rayleigh D mpfung bie tet Zur Validierung wurde eine schwach ged mpfte Struktur in Ansys modelliert und modal reduziert siehe Abbildung 2 Hierbei wurden die ersten 10 Eigenmoden extrahiert und eine modale D mpfung von 2 vorgegeben Das Modell wurde daraufhin einmal ber die Matlab Schnittstelle und einmal ber Ansys Schnittstelle in ISG virtuos importiert Das Modell wurde dann mit einem Kraftsprung am frei schwingenden Ende angeregt und die Schwingung ber die Position am gleichen Knoten aufgezeichnet Die Aufzeichnung zeigt dabei die dominante erste Eigenfre quenz des Systems MODAL SOLUTION 3 DOF Il Kraftsprung STEPS Z onl Modell Ansys SUB 1 Festlager Modell Matlab FREIE 539638 US AVG Reys 0 DMX 076026 AMX
128. Realit t 3 D Rekonstruktion mit einer Tiefenkamera f r industrielle Augmented Reality Anwendungen Dipl Inform Svenja Kahn Dr Ing Ulrich Bockholt 1 Motivation Time of Flight Kameras sind im Gegensatz zu herk mmlichen Kameras in der Lage nicht nur Farb oder Graustufenwerte sondern auch Tiefeninformationen der aufgezeichneten Szene zu erfassen Sie liefern f r jedes Pixel Informationen ber die Entfernung des jeweiligen Pixels und erfassen somit ein 2 5D Bild Diese Tiefeninformationen k nnen zur Rekonstruktion eines 3 D Modells einer Szene oder eines Objektes genutzt werden Markerlose Tracking Ans tze f r Augmented Reality nutzen h ufig Geometrieinformationen ber die zu augmentierende Szene Bislang konnten diese Ans tze nur zum Tracken von Szenen eingesetzt werden deren Geometrien bereits vorlagen etwa in Form von CAD Modellen oder aufwendig von Hand rekonstruiert werden mussten Mit Hilfe von Tiefenkameras wird es m glich eine gegebene Umgebung automatisch zu rekonstruieren Daf r wird die Szene aus verschiedenen Richtungen mit der Tiefenkamera erfasst und die aus den einzelnen Bildern gewonnenen Tiefeninformationen werden zusammengef gt Das so gewonnene 3 D Modell kann bei markerlosen Augmented Reality Anwendungen zum Abgleich mit der jeweils aktuellen Sicht der Szene und somit zur Bestimmung der Kamerapose oder f r einen Geometrieabgleich verwendet werden Die ber die getrackte Szene vorliegenden Geometriei
129. Realit t umgesetzt werden Wie vorhergehend dargestellt ist die Realit t in nerhalb dieser Phase des Lebenszyklus durch permanente Ver nderungen ge pr gt Es l sst sich somit ableiten dass diese Aufgabe in Hinsicht auf die hierf r zur Verf gung stehenden Zeitspanne als sehr kritisch einzustufen ist In Bezug auf die geforderte Genauigkeit die Datenaktualit t und die Datenqualit t gilt Analoges zur Herausforderung der Unterst tzung der Daten berf hrung Trotz aller M glichkeiten welche durch die Nutzung der DF gegeben sind kann es zu Fehlern innerhalb der Planung kommen Beispielsweise ist eine absolute Da tensicherheit der DF in Bezug auf die Realit t aktuell unter wirtschaftlichen Ge sichtspunkten nicht zu gew hrleisten Um die negative Auswirkung derartiger Feh ler m glichst gering zu halten ist eine fr hzeitige Erkennung entstandener Pla nungsfehler notwendig Da w hrend der Errichtung einer Fertigungsanlage sich diese in einem stetigen nderungsprozess befindet ist eine Kontrolle der DF in nerhalb der Realit t und somit das Erkennen von Problemstellen m glichst konti nuierlich w hrend des Errichtungsprozesses durchzuf hren Die Motivation zur L sung der Herausforderung der fr hzeitigen Erkennung von Planungsfehlern liegt demnach im abgesicherten Umgang mit Planungsfehlern Da diese Aufgabe vergleichend zu den beiden im Vorfeld analysierten Herausforderungen direkt w h rend der Bauphase einer Fertigung umge
130. Relativoewegungen der Reibpartner sowie der Anpressdruck ein je nach Reibungssystem und entsprechend g ltigem Modell weitere Material und Reibsystemeigenschaften Der Anpressdruck und die Relativoewegungen werden aus der fleXengine abgeleitet Zus tzlich gibt die fleXengine Aufschluss Uber die Form des Abdrucks w hrend der Ber hrung des Kabels oder Schlauchs am Kollisionsobjekt Eine anschlie ende Interpolation dieses Abdrucks zwischen den Zeitschritten erlaubt eine quantitative Aussage welche Stellen am Schlauch mit welcher Intensit t durch die Reibung verschlissen wurden Diese Informationen lassen eine Umrechnung des Verschlei volumens auf eben diesen gewichteten Abdruck zu Abb 5 Die Ergebnisse ber den Verschlei am Kabel oder Schlauch gelangen zur ck in die Simulation der flexiblen Bauteile fleXengine Dort bewirkt ein formver ndernder Schlauchumfang durch zunehmendem Verschlei eine Verhaltens nderung der fleXengine Simulation Das Kabel oder der Schlauch verliert an der Schadstelle an Festigkeit Eine darauf folgende Form nderung der Komponente kann z B bewirken dass es sich aus einer Reibsituation hinaus dreht oder noch st rker hinein ger t Ein Extrapolationsmechanismus bietet dar ber hinaus die M glichkeit sich in gr eren Zeitschritten aber dennoch physikalisch korrekt dem kritischen Punkt des Bauteilversagens zu n hern Abbildung 6 Reale Visualisierung des kumulierten Verschlei es am simulierten Schlauc
131. SF SE Virtual Reality die Anforderungen ndern sich VR Technologie im Plant Life Cycle Herausforderung Integrit tsmanagement As Designed 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE 249 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE 250 Autoren Dipl Ing Axel Franke Senior Mechanical Engineering Manager BASF SE Mechanical Engineering WLD BA L950 67056 Ludwigshafen Telefon 0621 60 52976 E Mail axel franke basf com 251 Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik Demonstratorlosung f r den Anlagenbau Methoden und Werkzeuge f r den modernen Anlagenbau und betrieb Dipl Intorm Sebastian Dorr Dr Rolf Paul Dr Martin Endig 254 1985 1992 1990 2000 1994 2002 2003 2005 seit 2006 Lebenslauf Dipl Inform Sebastian D rr Sales Director ITandFactory GmbH Auf der Krautweide 32 65812 Bad Soden Telefon 06196 6092 517 E Mail sebastian doerr itandfactory com Studium der Informatik an der Technischen Universit t Darmstadt Gr nder und Inhaber der D rr CAD Beratung und Schulung Beratungsunternehmen f r Graphikanwendungssysteme im Bereich AEC Vorstand der accentis AG Beratungsunternehmen im Bereich CAE und DMS L sungen Gesch ftsf hrer iatrocon GmbH Beratungsgesellschaft fur Organisation im Bereich Medizin Sales Director ITandFactory GmbH L sungsanbieter im Bereich CAE Demonstratorl sung f r den Anlagenbau Meth
132. Strukturen konvertiert werden Zhang 2005 Da je nach zu simulierender Prozesskette die Simulationen in unterschiedlichen Reihenfolgen innerhalb der Plattform eingesetzt werden k nnen ist es nicht sinnvoll f r die syntaktische Kopplung der einzelnen Simulationen untereinander jeweils einen Konverter zu verwenden da dadurch die Anzahl der Konverter mit jeder weiteren zu integrierenden Simulation exponentiell n n steigen w rde Stattdessen werden zwei konfigurierbare Konverter verwendet Ein Parser konvertiert die Ausgabedaten der einzelnen Simulationen die in speziellen Formaten vorliegen in ein allgemeines Format Ein Sequenzer wiederum konvertiert aus dem allgemeinen Format die speziellen Einbgangsformate der jeweiligen Simulationen Als allgemeines Format wird f r den Daten Integrator das Visualization Toolkit VTK Format Kitware 2008 verwendet Durch die Verwendung des allgemeinen Datenformats hat man dar ber hinaus alle Simulationsdaten in einem Format vorliegen und kann damit wiederholt auf diese ohne weitere Konvertierungen f r Datenmanipulationen zugreifen In Abbildung 4 ist die Funktionsweise der Konverter dargestellt Alle Konvertierungs routinen die f r die im Daten Integrator integrierten Simulationen ben tigt werden sind in einer Bibliothek f r Parser und Sequenzer hinterlegt ber eine Konfigurationsdatei die f r jede durchzuf hrende Konvertierung vorliegen muss wird festgelegt welche Konvertierungsroutinen verwen
133. Symposium on User interface Software and Technology Orlando Florida November 11 14 2001 UIST 01 ACM New York NY 31 40 Bimber O amp Raskar R 2005 Spatial Augmented Reality Merging Real and Virtual Worlds AK Peters LTD publisher ISBN 1 56881 230 2 July 2005 Feiner S Macintyre B amp Seligmann D 1993 Knowledge based Augmented Reality Communications of the ACM 36 7 July 1993 52 62 Fitzmaurice G W 1993 Situated Information Spaces and Spatially Aware Palmtop Computers Communications ofthe ACM 36 7 38 49 Geelhoed E N Falahee M amp Latham K 2000 Safety and Comfort of Eye Glass Displays in 2nd Int Symp on Handheld and Ubiquitous Computing 2000 Bristol Grebner K 2007 Virtual Reality und Augmented Reality im Produktentstehungs prozess Innovationen f r die Zukunft Aus Visionen werden attraktive Produkte Vortrag Kick off Cluster Visual Computing am 03 05 2007 in Stuttgart Harvey J F Chambers W S amp Kulik J J 1979 Pilot helmet mounted CIG display with eye coupled area of interest US patent 4 348 186 Pinhanez C 2001 The everywhere displays projector A device to create ubiquitous graphical interfaces In Proc of Ubiquitous Computing 2001 Ubicomp 01 Atlanta Georgia September 2001 Rapp S Michelitsch G Osen M Williams J Barbisch M Bohan R Valsan Z amp Emele M 2004 Spotlight Navigation Interaction with a handheld proje
134. Verwendung der in der grafischen Benutzerschnittstelle realisierten Konzepte erw chst so kann man eine klare Verk rzung des Testvorganges feststellen Die Zeitersparnis lag je nach Testfall zwischen minimal 16 7 und maximal 42 9 Die durchschnittliche Zeit ersparnis betrug 34 Hinzu kommt dass der Testvorgang aufgrund der detaillierten visuellen Unterst t zung sehr viel benutzerfreundlicher und genauer durchgef hrt werden konnte Somit lassen sich auch qualitativ hochwertigere Ergebnisse durch die Visualisie rung erzielen 6 Zusammenfassung Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept zur Visualisierung von Sicherheitspara metern in Fertigungszellen vor welches dem Inbetriebnehmer ein schnelles Ein richten von Parametern f r Sicherheitssteuerungen erm glicht Hierbei werden zwei Strategien verfolgt Die Offline Visualisierung stellt Parameter in einer Visualisierungsumgebung hier die Software RobotStudio der Firma ABB dreidimensional dar Die Online Visualisierung in der Roboterzelle kommt ohne zus tzliches Equipment aus und nutzt das Bedienhandger t der Robotersteuerung zur Visualisierung Neben der grafischen Oberfl che auf der die Parameter in Relation zu der Robo terposition angezeigt werden kann der Roboter entlang Zonen und Achswinkel begrenzungen verfahren werden und so Parametergrenzen anzeigen Des Weiteren wurde aufgezeigt wie Parametertests mit der genannten Oberfl che vorteilhaft und schnell ausgef hrt w
135. _ _ _ 0 0 eo 7 a ce CELM Digitales Engineering zum Plan esten und Betreiben technischer Systeme it fac tory 6 Fac ce a Mn al Reality 261 Schlussfolgerung e Fr hzeitige Steuerungsmechanismen im Projektmanagement sind notwendig f r die erfolgreiche Angebotsabgabe Transparenz und Informationsbereitstellung w hrend der gesamten Phase der Projektabarbeitung muss gesichert werden EII 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg 7 an CEM Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme it fa L t 0 j Y 6 Fachtagung zur Virtual Reality Vorteile des neuen Project Engineer Arbeiten mit den korrekten tats chlichen Daten zur Laufzeit bergabe der Daten an weiterf hrende Prozesse Ausschluss von Fehlannahmen Reduktion von Unsicherheiten sofortige Verf gbarkeit von Unter berschreitung mit Hilfe des Projektcontrollings Integrierte Zeitr ckerfassung im laufenden Projekt strukturiertes Dokumentenmanagement qc E M 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg a Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme I t f d 5 i J i Y 6 Fachtagung zur Virtual Reality 262 Ausblick Virtuelles Engineering Projektabwicklung Service Virtuelle Realit t Projektcontrolling Dokumentation Magdeburg Fraunhofer Institut IFF Demonstrator Plattform f r KMU im Anlagenbau CADISON PDV A VR Ware EII 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg 7 a CEM Digitales Eng
136. a Kir aiga AA Ei chulzrul He MAL eres Lee Dalani Dipi Eile FES Tranier fi f r haek r FE tenDaten Mgmt T mes o Abbildung 4 Software Architektur zum Datenmanagement der Prozesskettensimulation Datendrehscheibe 2 4 Umformsimulation mit inkrementeller FEM und OneStep Verfahren In den 1990er Jahren wurde die Umformsimulation noch kritisch be ugt Wie genau ist das berechnete Ergebnis war die berechtigte Frage Nach weiteren eineinhalb Jahrzehnten Entwicklungszeit verbunden mit viel Anwendungs erfahrung und unz hligen Benchmarks kann man heute sagen dass die Vorher sage von Rei ern Falten und mit gewissen Einschr nkungen R ckfederung mit einer ausreichenden Genauigkeit m glich ist 81 Der Begriff Umformsimulation wird mit der inkrementellen Finite Elemente Methode FEM assoziiert Hier wird zun chst von der Bauteilgeometrie die erste Ziehstufe abgeleitet und hieraus die Tiefziehwerkzeuge Stempel Niederhalter und Matrize Mit Hilfe einer Beschnittkontur wird die Fl che einer ebenen Platine erstellt Die erhaltenen Fl chen von Werkzeugen und Platine werden vornehmlich mit Schalenelementen vernetzt Nach der Positionierung und Definition von Werkzeugbewegung Niederhalterkraft und den auftretenden Kontakten ist das Berechnungsmodell fertig Der Simulationsprozess ist sehr eng am realen Prozess orientiert da alle beteiligten Komponenten auch in der Simulation vorhanden sind und die Werkze
137. abrik haben Ver nderungen die durch die Einf hrung oder Anwendung der Methoden und Technologien der digitalen Fabrik induziert sind eine gewichtige Bedeutung Da der Umfang der in der digitalen Fabrik als Gesamtmodell dynamisch darstellbaren Prozesse in der Vernetzung von Produkt Geb uden Materialfluss Fertigungsanlagen Werkzeugen Hilfsmittel n und anderen Komponenten st ndig zunimmt sind die Auswirkungen von Ent scheidungen die auf der Basis von Darstellungen der digitalen Fabrik getroffen werden u U sehr weitreichend f r die betroffenen sozialen Subsysteme Sie be treffen ihre zeitlichen und inhaltlichen Dispositionsspielraume und u U ihre Funk tion und damit auch Machtfaktoren Entsprechend intensiv sind die Wirkungen in den psychischen Systemen der Beteiligten wenn die soziale und materielle Basis als bedroht empfunden wird Dank verbesserter Informationstechnologien haben seit den 1970er Jahren der Gestaltungsraum die berschaubarkeit der Wirkungen im Gesamtsystem und damit auch die Autarkie von Arbeitsgruppen deutlich zugenommen In der intensi ven Vernetzung flexibler Fertigungsstrukuren der abnehmenden Lead Time und der Vernetzung mit einer globalen Supply Chain wird es jedoch f r die sozialen Subsysteme und erst Recht f r den Einzelnen immer schwieriger den Gesamtzu sammenhang in dem sein Handeln steht zu verstehen Ein solches Gesamtverst ndnis ist aber Voraussetzung f r autarkes Handeln im Sinne
138. abrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 373 Telefax 0391 4090 370 E Mail przemyslaw komarnicki iff fraunhofer de Dr Ing Martin Endig Wissenschaftlicher Mitarbeiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 120 Telefax 0391 4090 93 120 E Mail martin endig iff fraunhofer de 345 Werkzeuge und Technologien Konzept zur Realisierung einer Augmented Reality gest tzten Bau und Layoutplanung mit Hilfe eines laserbasierten Large Area Trackings Dipl Wirtsch Ing Andreas Hoffmeyer Dipl Ing Int Christian Bade Dipl Ing FH Fabian Doll 348 30 07 1983 1996 2003 2003 2008 2004 2008 08 2006 04 2007 05 2007 09 2008 Seit 10 2008 Lebenslauf Dipl Wirtsch Ing Andreas Hoffmeyer Planung Marke Volkswagen Volkswagen AG Postfach 01619 38436 Wolfsburg Telefon 05361 924 697 E Mail andreas hoffmeyer volkswagen de Geboren in Bassum Besuch Neues Gymnasium Oldenburg Dipl Wirtsch Ing Logistik Otto von Guericke Universitat Magdeburg Praktika und Hiwi Tatigkeiten in verschiedenen Unternehmen Universitat Magdeburg Praktikum Volkswagen AG Produktionsplanung Studentischer Mitarbeiter Volkswagen AG Produktionsplanung Doktorand Volkswagen AG Planung Marke Volkswagen Wolfsburg 11 09 1981 08 07 2000 07 2000 04 2001 02 2002 05
139. achtr glich der Realit t angeglichen Bauen heute ist demnach meist teurer als geplant und dauert l nger als erwartet Das hei t es existiert derzeit keine geeignete Synchronisation zwischen dem digi talen Planungsprozess der Bau bzw Layoutplanung und der Realisierung vor Ort Ein Ansatz zur L sung der genannten Integrationsproblematik bietet die Augmented Reality Technologie AR Ihre Schnittstellenfunktion zwischen der Realit t und digitalen Planungsprozessen konnte bereits vielfach nachgewiesen werden Die Augmented Reality Technolgie visualisiert relevante Informationen durch die berlagerung der realen und virtuellen Welt Bereits w hrend des Pla nungsprozesses kann das Bauobjekt vor Ort gesehen und beurteilt werden In der Bauphase k nnen Soll Ist Zustande visuell verglichen und Fehler sowie zu erledi gende Arbeiten besser erkannt werden Prototypische Ans tze f r das beschriebene Szenario scheitern bisher an der Fle xibilit t der eingesetzten AR Systeme Insbesondere Einschr nkungen im Bereich der Positionsbestimmung im Raum limitieren die Demonstratoren Siehe BAD06 DO103 PENO7 TEGO6 TUMO6 331 332 Daher wird in diesem Beitrag ein neuer Ansatz zur Realisierung einer dynamischen Augmented Reality gest tzten Bau und Layoutplanung mit Hilfe eines laserbasier ten Large Area Trackings beschrieben 2 Augmented Reality in der Fabrikplanung Um eine vollst ndige Integration der Digitalen Fabrik in
140. aden automatisiert bereitzustellen Die Kriterien zur Dimensionsadaption wurden im FEM Programmsystem COSAR implementiert und getestet Zur Zeit ist der Adaptions prozess nur teilautomatisiert m glich Es wird aber an einer entsprechende Daten struktur gearbeitet die es erm glichen soll die Geometrie der h heren Dimension zu hinterlegen und wenn erforderlich abzurufen und automatisch in das bestehen de Modell zu integrieren Wweitere Arbeiten befassen sich mit der kompatiblen Kopplung der einzelnen Mo dellbereiche durch die Kopplung keine zus tzlichen St rungen in das Modell ein gebracht werden d rfen die zu einer berbewertung des Kopplungsbereiches in weiteren Schritten der Fehlersch tzung f hren w rden Die Arlequin Methode DhiRa05 ist diesbez glich ein vielversprechender Ansatz Weitere interessante Forschungsarbeiten f r die Modellbewertung und verbesserung f r den Bereich Automotive ist die lokale Netzadaption durch Duali t tstechniken Dieses Verfahren erlaubt es Netze so zu verfeinern dass eine be stimmte lokale Gr e z B eine Verschiebung oder Spannung besonders genau berechnet wird Dies ist besonders interessant f r Sensorapplikationen im Zusam menhang mit der Regelung von Strukturschwingungen Im Projekt Automotive sollen diese neuen Entwicklungen ebenfalls untersucht und auf Modelle die f r diesen Anwendungsbereich typisch sind bertragen werden 4 Literatur BaGa09 Barthel C Gabbert U
141. agdeburg de Prof Dr Ing habil Dr h c Ulrich Gabbert Gesch ftsf hrender Leiter Otto von Guericke Universit t Magdeburg Fakult t f r Maschinenbau Institut f r Mechanik Lehrstuhl f r Numerische Mechanik Universit tsplatz 2 Geb ude 10 39106 Magdeburg Telefon 0391 67 18609 Telefax 0391 67 12439 E Mail ulrich gabbert mb uni magdeburg de 139 Digitale Produktentwicklung Einsatz der Gie simulation f r die Bauteil und Prozessentwicklung M glichkeiten und Potentiale Dr Ing Alexander Wagner 142 20 12 1971 1978 1990 1991 1997 1997 u 1998 1998 2001 14 04 2000 2001 2004 Lebenslauf Dr Alexander Wagner PDC Numerische Simulation bvemax Wernigerode GmbH GieRerweg 10 38855 Wernigerode Telefon 03943 652 1239 E Mail alexander wagner nemak com geboren in Magdeburg Schulausbildung bis zu Abitur am heutigen Geschwister Scholl Gymnasium Magdeburg Studium an der Otto von Guericke Universitat Magdeburg Studiengang Wirtschaftsingenieur fur Produktionstechnik Vertiefungsrichtung Urformtechnik Gie ereiwesen Diplomarbeit zum Thema Ermittlung grunds tzlicher Zusammenh nge zwischen charakteristischen Gussteilparametern und preisen Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut f r Fertigungstechnik und Qualitatssicherung IFQ der Universitat Magdeburg Schwerpunkt Qualitatssicherung und Technologiebeurteilung f r Gie ereisandkerne Wissenscha
142. ahren auf Die Durchf hrungsdauer der ESK war deutlich geringer als die der MSK Weiterhin wurde der Kalibrierbereich bei der ESK Methode genauer eingehalten als bei der MSK Me thode Die ESK wird f r Anwendungsszenarien empfohlen in denen eine schnelle Durchf hrung der STK erforderlich ist Beide Verfahren sind f r Anwendungsfalle geeignet f r die eine berlagerungsgenauigkeit von 0 5 cm ausreichend ist Wei tere Arbeiten zur Optimierung der ESK sowie zur automatischen Erfassung und Kompensation des Verrutschen OST HMDs sind geplant 5 F rdervermerk Die Arbeiten zur vorgestellten Thematik wurden teilweise vom Bundesministerium f r Bildung und Forschung Fkz 01IM08002A gef rdert 6 Literatur TMX07 T mler J Mecke R Xu J See Through Kalibrierverfahren f r mobile Augmented Reality Assistenzsysteme In Augmented und Virtual Reality in der Produktentstehung Bd 6 Heinz Nixdorf Institut Universit t Paderborn 2007 TZO03 Tang A Zhou J Owen C Evaluation of Calibration Procedures for Optical See Through Head Mounted Displays In ISMAR 03 IEEE Computer So ciety Washington DC USA 2003 FMS93 Feiner S Macintyre B Seligmann D Knowledge based Augmented Reality In Communications of the ACM Volume 36 S 53 62 ACM New York NY USA 1993 MGT 01 McGarrity E Genc Y Tuceryan M Owen Navab A A new system for online quantitative evaluation of optical see through augmentation In P
143. ahrpl ne Die auf diese Weise aufgebauten Netz berwachungssysteme sollten in der Lage sein einen Experten in einer Leitwarte zu unterst tzen Insbesondere hinsichtlich kritischer Zust nde steigt die Anzahl an Informationen die in k rzester Zeit analysiert und ausgewertet werden m ssen sehr stark an Insofern kann die zweckmalige Darstellung der aus den Messstellen gelieferten Daten bzw Simulationsergebnissen sowohl die Reaktionszeit verk rzen als auch die Effizienz bei der Problemanalyse steigern F r den optimalen Betrieb des Netzes stehen f r das Leitwartepersonal Zahlreiche Applikationen zur Verf gung die den Experten bei der Arbeit unterst tzen sollen Schlie lich die Aufteilung der Aufgaben bei der Systemf hrung wird vorgeschlagen Dieses soll als Basis f r die weitere Spezifizierung der Visualisierungsmethoden sowohl der Netzparameter als auch der Systemzustande mitber cksichtig werden In den Beitrag wird die Komplexit t der Aufgaben bei der Systemf hrung im Bereich elektrische Netze dargestellt Die Systemf hrung soll nicht nur die technischen Anforderungen des Systems ber cksichtigen aber auch die Marktverhalten in betracht nehmen da das Netz zu einer Plattform geworden ist die den Stromaustausch zwischen den Stromlieferanten und den Verbraucher erm glicht 339 340 2 Systemf hrung Die Planung und der Betrieb der elektrischen Netze soll folgende Voraussetzungen erf llen Das System muss in d
144. ail u henkel henke roth de Dipl Ing Matthias Roth Gesch ftsf hrer HENKEL ROTH GmbH Gewerbepark Am Wald 3d 98693 Ilmenau Telefon 03677 6439 0 Telefax 03677 6439 99 E Mail m roth henke roth de Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik Einsatz der VR Technologie im Plant Lifecycle der chemischen Industrie Dipl Ing Axel Franke 21 02 1968 Bis 09 1995 10 1995 bis 2003 2003 bis 2007 Seit 2007 Lebenslauf Dipl Ing Axel Franke Senior Engineering Manager BASF SE WLD BA L950 67056 Ludwigshafen Telefon 0621 60 52976 E Mail axel franke basf com In Heidelberg Schulausbildung Grundstudium Informations und Wirtschaftswissensschaft sowie Physik an den Universit ten Kaiserslautern und Heidelberg Studium des Maschinenbaus mit Schwerpunkt Verfahrenstechnik an der Berufsakademie Mannheim in Kooperation mit BASF duales Studium Betriebsingenieurassistent u Betriebsingenieur verschiedener Produktionsanlagen f r anorganische Grundchemikalien am Standort Ludwigshafen Engineering und Project Manager Site Engineering Ludwigshafen Planung und Abwicklung von Neubau und Revampprojekten im Bereich der Alkoholate Natrium und Salpeters ureanlagen Leitung der Fachstelle Rohrleitungstechnik Rohrleitungs und 3D Planung beim Servicecenter Betriebstechnik Zentralfunktionen im Unternehmensbereich Verbundsitemanagement Europe Einsatz der VR Technologie im Plant Life Cycle
145. al bereitstellen Diese Speiser k nnen nur dann zufriedenstellend wirken wenn sie die zuletzt erstarrenden Bereiche sind die Erstarrungsfront durch das Bauteil in Richtung der Speiser verl uft und es innerhalb des Gussteils nicht zu einer vorzeitigen Abschn rung von Speisungswegen kommt Ist nur eine der drei Bedingungen nicht erf llt treten Gussfehler auf Eine fr hzeitige Abschn rung der Speisung innerhalb des Gussteils f hrt aufgrund der Volumenschwindung der verbliebenden Rest flussigkeit zu Materialdefiziten im Bauteil Lunker Poren Einfallstellen BT a TH a a my tis Sey ee gt 147 148 Abbildung 2 erstarrungsbedingte Gussfehler Vergleich zwischen Simulation und Realit t CT Scan Moderne Simulationssysteme erm glichen die Berechnung der Bauteilerstarrung auf Basis der durch die Formf llung erzeugten Temperaturverteilung im Formhohlraum Dabei garantieren Gie verfahren mit sehr gutem F llverhalten nicht zwangsl ufig eine optimale Bauteilerstarrung Entscheidend ist der Temperaturgradient im Gussteil und Speiser Mit Hilfe der Simulationssysteme k nnen speisungsbedingte Gussfehler lokalisieren und quantifiziert werden Dar berhinaus erm glicht die Visualisierung des Erstarrungsverlaufes die gezielte Optimierung der Speisungswege 3 Beitrag der Gie simulation f r eine verbesserte Produktentwicklung Eigenspannungen Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften Neben den klassischen proze
146. alibrierprozedur f r Anwendungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen innerhalb des kalibrierten Bereichs ber cksichtigt werden In diesem Versuch wurden nur in zwei Abst nden Messungen zur Untersuchung der berlagerungsgenauigkeit durchgef hrt da die Positionsangabe der virtuellen Rechtecke mittels Laserpointer zeitaufwendig war ca 10 15 Minuten pro Kalibier methode Eine Alternative zur Positionsangabe der virtuellen Marker w rde die Verwendung eines Monitors darstellen der in verschiedenen Entfernungen aufge 407 408 stellt wird Die Positionsangabe k nnte dann mittels Mauseingabe erfolgen Dies verspricht eine k rzere Testdauer da das Anzeichnen des Laserpunktes durch einen Versuchsbetreuer entf llt Dies setzt jedoch einen Monitor in ausreichender Gr e voraus mindestens 55 cm Bildschirmdiagonale bei einem Testabstand von 120 cm Bei der Anzeige der Marker auf einem Bildschirm muss zudem sicherge stellt werden dass die genaue Gr e der angezeigten Marker bekannt ist 4 Zusammenfassung In diesem Beitrag wurde eine Nutzerstudie vorgestellt in der zwei STK Durchf h rungsmethoden hinsichtlich berlagerungsgenauigkeit und Durchf hrungsdauer verglichen wurden Im Gegensatz zu Genauigkeitsunter suchungen mittels Augkamera wurden nutzerbezogene Aspekte w hrend der Kalibrierung ber ck sichtigt Innerhalb des kalibrierten Bereiches traten keine signifikanten Unterschie de in der berlagerungsgenauigkeit beider Verf
147. alisierung f r die globale Betrachtung des Systems besser geeignet Die Vielzahl von Einzelinformationen erschwert n mlich die Wahrnehmung der f r den Systemzustand relevanten Informationen Die Informationen aus der Feldebene die den Stand der Betriebselemente beschreiben bezeichnet hohe Detaillierungsgrad Status der Betriebsmittel Ein Aus ltemperatur Gasdruck etc Die werden auf externen Monitoren berwacht Dadurch haben die Experten direkten zugriff zu den bestimmten Betriebsmittel und besseren berblick in der Zustand der Anlagen Frequenzhaltung Spannungsprofil Stand der Betriebselemente Saldo der Leistungsaustausch Generator Output Schalterstatus mut senaehlaneniEegelzoten Generator Reserve K hlung des Transformator Line Flow Generator Status Line Status Abbildung 4 Aufteilung der Aufgaben bei der Uberwachung des Netzes in der Leitwarte 343 344 5 Zusammenfassung Um der sichere und zuverl ssige Stromversorgung zu gew hrleisten sollen die elektrischen Netze kontinuierlich berwacht werden und an den aktuellen Stand der Energietransport angepasst werden Die neue Vorstellung von berwachung F hrung und Steuerung des elektrischen Systems soll die Anwendung einer verbesserten Visualisierungsmethoden ber cksichtigen Neue Visualisierungsmethoden sind von besonderer Bedeutung f r die Unterst tzung der Systemf hrung da sowohl eine ungenaue Lokalisierung des Fehlers als auc
148. am industrienahen Ausbildungssystem ein Muss ist um im doppelten Sinne Technik zu begreifen Es ist jedoch unrealistisch anzunehmen dass jedem Sch ler die geeignete Hardware im notwendigen Umfang zur Verf gung gestellt werden kann da die Kosten hierf r viel zu hoch sind Um diese didaktische L cke zu schlie en wurde ein 3 D Echtzeitsimulationssystem so erweitert dass ein realistischer Umgang mit allen ausbildungsrelevanten mechatronischen Systemen in Form virtueller Modelle gew hrleistet werden kann Anschlie end wurden f r alle verf gbaren realen 329 330 Ausbildungsanlagen Simulationsmodelle erstellt die sich in den wesentlichen Eigenschaften und im Verhalten mit der realen Hardware decken Abbildung 1 Reales und virtuelles Trainingsszenario In Abbildung 1 ist links eine reale und rechts die zugeh rige virtuelle Arbeits umgebung f r ein Robotik Mechatronik Beispiel dargestellt Der Lernende trainiert mit dem virtuellen Modell das sich in Funktion und Verhalten von der realen Anlage kaum unterscheidet so dass die anhand der Simulation erarbeiteten Kenntnisse direkt in die Praxis umgesetzt werden k nnen Wesentlich hierbei ist dass die korrekten mechanischen elektrischen und steuerungstechnischen Details der Anlage in Echtzeit simuliert werden und sowohl Sch ler als auch Lehrer w hrend der laufenden Simulation mit der Anlage interagieren k nnen Ein auch unter Kostenaspekten wichtiger Gesichtspunkt dieses Konzept
149. anagement is in particular linked to information relevance alarm management and display content management Information density is linked to decluttering information modality diversity and information limited attractors i e objects on the instrument or display that are poorly informative for the execution of the task but nevertheless attract user s attention The PC screen do it all syndrome is a good indicator of information density elicited improvement factors were screen size and zooming A clear and understandable language was the focus of ergonomics rules and error tolerance redundancy and information saturation were proposed as typical indicators 281 Redundancy is always a good rule whether it repeats information for cross checking confirmation or comfort or by explaining the how where and when an action can be performed Ergonomics rules formalize user friendliness i e consistency customization human reliability affordances feedback visibility and appropriateness of the cognitive functions involved Human reliability involves human error tolerance therefore the need for recovery means and human error resistance therefore the existence of risk to resist to To summarize a A complexity analysis deals with the level of necessary interface simplicity explanation redundancy and situation awareness that the new artifact is required to offer to users Organization complexity CM 4 is linked
150. angenheit hat sich das optische Markertracking bew hrt Der geringe Umsetzungsaufwand und die im Nahbereich Arbeitsbereich von 1 m bis 15 m realisierbare Robustheit sprechen f r das markerbasierte Verfahren so dass die meisten der 0 g Anwendungen damit umgesetzt wurden Beim detailrelevanten Soll Ist Vergleich im Nahbereich wie es beispielsweise beim Bauteilvergleich der Fall ist kommen auch mechanische Trackingsysteme zum Einsatz Teg06 Mit erreichten Genauigkeiten im Submillimeterbereich sind diese sehr pr zise verf gen jedoch ber einen limitierten Arbeitsbereich F r Anwendungen bei denen Arbeitsbereiche gr er als 15 m x 15 m abgedeckt werden sollen fehlen bisher hinreichend genaue Trackingverfahen mit vertretba rem R staufwand 2 2 Layout und Bauabnahme Eine Anwendung mit entsprechend gro em Arbeitsbereich ist die Layout oder Bauabnahme beim Neubau von Fabrikhallen oder bei deren bergabe an einen neuen Betreiber Die Ausplanung der Produktionsmittel beginnt in der Regel lange bevor die reale Halle zur Verf gung steht und basiert auf existierenden Layoutplanen oder im Fall von Neubauten den Konstruktionszeichnungen Dabei wird von der Korrektheit der zur Verf gung gestellten Pl ne ausgegangen Zu einem definierten Zeitpunkt erfolgt die bergabe der Produktionsgeb ude von der Bauplanung oder vormaligem Nutzer an den neuen Betreiber Im Rahmen dieser bergabe werden die existierenden Pl ne und Layouts bei
151. aradigmenwechsel von einer eher disziplinorientierten Arbeitsweise zu ei ner ganzheitlichen Betrachtungsweise notwendig Durch die virtuelle Absicherung der Herstellbarkeit entlang der Produktionsprozesskette Presswerk Karosseriebau Lack mit prozess bergreifendem Ergebnistransfer soll es erm g licht werden fertigungstechnische Einfl sse auf die Produkteigenschaften zu er fassen und w hrend der Produktentwicklung zu ber cksichtigen Die Herausforderung dieses Projektes besteht in der Verkn pfung von Produkt entwicklung und Fertigungstechnik zu einer durchg ngigen digitalisierten und ko operativen Entwicklungs und Produktionsplanung L sungsans tze sind die Integ ration aller durch CAD Systeme Simulationsprogramme etc erzeugten Daten in einem einheitlichen Produktdatenmanagement System zur konsistenten Speiche rung Verwaltung und Bereitstellung der im Produktlebenszyklus anfallenden Da ten sowie die Entwicklung schneller und flexibler Direktschnittstellen zu allen an der Fertigungskette beteiligten Simulationen Der begrenzten Verf gbarkeit von Daten f r die Simulation in der fr hen Entwick lungsphase soll durch den Einsatz von OneStep Solvern entgegengewirkt werden Mit diesen Solvern ist es m glich ohne Kenntnis der Werkzeuggeometrie die Blechdicken und Spannungsverteilung im Bauteil nach dem Umformen zu be rechnen und diese Ergebnisse den nachgelagerten Simulationen z B F ge oder Lacksimulation zur Verf gung z
152. arbeitet Zur Auswertung der geschlossenen Fragen wurden die Ergebnisse in das Statistik programm SPSS berf hrt Abbildung 1 Die Auswertung und Darstellung der Be fragungsergebnisse erfolgte mittels Definition der daf r n tigen Syntax im SPSS Viewer Zur grafischen Aufbereitung der Ergebnisse wurden die Diagramme in Microsoft Visio weiterbearbeitet Definition der Variablen und Syntax der Darstellung der Auswertung berf hrung der Antworten in das Auswertung im SPSS Viewer Statistikprogramm SPSS ite The THe Le ined ne A e ees ery feed Eber l SS E 7 0 5 Grafische Aufbereitung der Ergebnisse in Visio Abbildung 1 Vorgehensweise zur Auswertung der Befragungsergebnisse Auf Basis der Fragebogenergebnisse fanden zus tzliche ausf hrliche und individu elle Interviews statt und es wurden erganzende Erkenntnisse und Literaturanga ben herangezogen um die Auswertung weiter zu vertiefen Die Resultate aus wichtigen Themenfeldern sollen in diesem Beitrag vorgestellt werden organisatorische St rken und Schw chen bei der Einf hrung Erfahrungswerte und Stand der 3D CAD Planung sowie Nutzenpotenziale und allgemeiner Umsetzungsstand der Digitalen Fabrik 177 178 2 Organisation Zur Einf hrung der Digitalen Fabrik bedarf es einer klaren Entscheidung und ste tiger Unterst tzung der Unternehmensleitung dies ist bei allen befragten Automo bilherstellern eindeutig de
153. atische Einhaltung bestimmter vertraglich geregelter Bezugsleistung durch Vorgabe von Reglersollwerten sowie Zu und Abschalten eigener Erzeuger und Gro verbraucher Die Prognosen werden weiter genutzt um das kontinuierliche Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch beizubehalten Dies geschieht mittels der Automatic Generation Control AGC Funktion Das AGC setzt sich aus Load Frequency Control LFC das f r die Netzfrequenzhaltung verantwortlich ist und aus Economic Dispatch ED zusammen ED passt die Ausgangsleistung der Generatoren an das optimale Minimum der Versorgungskosten ein Der letzte Teil des EMS Systems ist die Netzsicherheitsanalyse Die Netzsicherheitsanalyse liefert auf Basis der in SCADA gespeicherten Daten eine Information ber den genauen Zustand des Netzes Weiterhin wird eine Liste von Betriebsst rungen oder Schadensm glichkeiten Contingencies wie Generator bzw bertragungslinie Ausfall vorgeschlagen F r jede Contingencies wird ein Lastfluss berechnet um die m glichen Schwachstellen in Form von berlastungen bzw erheblichen Spannungsabweichungen im Netz zu lokalisieren 2 3 Business Management System Der Strommarkt unterscheidet sich von anderen M rkten in diesem Sinne dass er st ndig bilanziert werden muss Diese Bedingung f hrt dazu dass die Marktstruktur mehr komplex aufgebaut ist Ein Teil der Leitwarte das f r Business Applikationen verantwortlich ist wird als Business Management Syste
154. auf dargestellt werden m ssen um ein Objekt in verschiedenen Tiefenebenen darzustellen Es ist zu erkennen dass die Bilder f r linkes und rechtes Auge keine Verschiebung auf weisen wenn das Objekt in der Bildschirmebene erscheinen soll Die optischen Achsen beider Augen berschneiden sich an dem Punkt auf dem Bildschirm Kon vergenzwinkel Die Entfernung auf welche die Augen scharf stellen Akkomodation liegt ebenfalls auf der Bildschirmebene F r die Darstellung des Objektes hinter Bildschirmebene mittleres Bild m ssen die Bildpaare eine positive Verschiebung aufweisen Nun liegt der Schnittpunkt der optischen Achsen beider Augen hinter der Bildschirmebene und das Objekt erscheint hinter dem Monitor Allerdings liegt der Akkomodationspunkt unver ndert auf der Bildschirmebene Dadurch entsteht ein Konflikt da Konvergenz und Akkomodation nicht mehr stim mig zusammen passen Das Gleiche gilt f r die Darstellung eines Objektes vor dem Monitor Hier m ssen die Bildpaare eine negative Verschiebung aufweisen damit der Schnittpunkt der optischen Achsen beider Augen vor der Bildschirmebe ne liegt Auch hier bleibt die Akkomodation allerdings auf der Bildschirmebene und es kommt zu einem Konflikt Dieser Konflikt ist sehr stark wenn der Bildschirm sehr nahe am Betrachter steht und Objekte weit dahinter dargestellt werden Ab bildung 6 links Ebenfalls ein gravierender Konflikt entsteht wenn versucht wird ein Objekt welches sich zum Teil au
155. aunhofer OPTO INS PECT Dipl Inf Steffen Sauer IFF ga 6 Fachtagung zur Virtual Reality Einleitung und Problembeschreibung m Typische Fehler Bauteil nicht verbaut vergessen Unwissenheit Falsches Bauteil verbaut Korrektes Bauteil falsch verbaut Gesucht Methodik System zur Vermeidung von diesen Fehlern m Voraussetzungen a Konstruktionsdaten des Produkts vorhanden idealerweise CAD Daten Arbeitsplatz mit einer festen Bauteilaufnahme Folie 4 Dipl Inf Steffen Sauer i Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Fraunhofer NSPE 6 Fachtagung zur Virtual Reality Agenda E Einleitung und Problembeschreibung E Vorgeschlagener L sungsweg Augmented Reality o 3 D Vermessung E Industrielle Anwendung m Zusammenfassung und Ausblick Folie 5 Dipl Inf Steffen Sauer Frau ri hofer i f IF Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik iin IFF 6 Fachtagung zur Virtual Reality L sungsweg Augmented Reality Hilfestellung f r den Werker w hrend der Montage Zerlegung des Montageprozesses in mehrere definierte Arbeitsschritte Bereitstellung von visuellen Informationen zu jedem Arbeitsschritt Darstellung was er sie gerade tut Hinzuf gen von Informationen in diesem Kontext Konstruktionsdaten der zu montierenden Einzelteile o Zus tzliche Informationen Annotationen kritische Gr en Hinweise Am korrekten Ort Zum korrekten Zeitpunkt In Echtzeit Folie 6 Fraunhofer G
156. b ndels unter Angabe einer Toleranz im Elastizit tsmodul 7 Simulation vom Verschlei Im Folgenden wird die Simulationsengine von elastischen Bauteilen um die Berechnung und Visualisierung von Abrieb erweitert Um abrasiven Verschlei zu simulieren ist ein Verst ndnis ber den physikalischen Vorgang notwendig Verschlei geh rt neben Reibung und Schmierung zur Lehre der Tribologie Rab95 Die Tribologie beschreibt das Verhalten von wechselwirkenden Oberfl chen in relativer Bewegung Die Kraft die infolge der Reibung als mechanischer Widerstand gegen eine Relativbewegung auftritt ist die Reibungskraft Verschlei bezeichnet den fortschreitenden Materialverlust aus der Oberfl che eines festen K rpers Verallgemeinert korreliert der Verschlei auf dem Reibungskoeffizienten welcher sich i A als Quotient aus der Reibkraft F und der Normalkraft 7 darstellt Dieser Zusammenhang ist aus dem Gesetz der Coulomb schen Reibung bekannt Fr E Fw Das Verschlei verhalten ist keine Werkstoffeigenschaft sondern eine Eigenschaft des Reibungssystems Das System wird durch zahlreiche Eigenschaften beschrieben z B mechanische Eigenschaften der Reibpartner u ere Reibbedingungen z B Anpressdruck mikrogeometrische Kenngr en z B Oberfl chencharakteristik sowie dem Reibwert Bei tribologischer Beanspruchung spielt die Kontaktfl che eine wesentliche Rolle denn die Belastung wird hier ber eingeleitet Da sich infolg
157. beide Versuchsdurchlaufe darauf ausgelegt wa ren den gleichen Kalibrierbereich ca 100 170cm abzudecken zeigte eine Ana lyse der Trackingdaten aller Probanden dass dies nicht der Fall war So begann der kalibrierte Bereich der ESK Methode bei durchschnittlich 106 cm o 2 7 bei der MSK Methode bei durchschnittlich 87 cm o 6 6 Der Bereich endete bei der ESK Methode durchschnittlich bei 166 cm o 2 8 bei der MSK im Mittel bei 188 cm o 20 6 Yarsa z in em ESK 7ocm eMSK 70 cm FA Marker Oben Links Oben Rechts Mitte Unten Links Unten Rechts Abbildung 2 Mittlere berlagerungsfehler sowie Standardabweichungen zwischen realen und virtuellen Markern in einem Testabstand von 70 cm Die Markerpositionen entsprechen der Markeranordnung aus Abbildung 1 rechts Die Auswertung der eingesetzten Frageb gen ergab dass beide Verfahren hin sichtlich des Schwierigkeitsgrades der angezeigten Informationsmenge der phy sischen Belastung des versp rten Arbeitsaufwandes und der Frustration nicht signifikant unterschiedlich bewertet wurden Die versp rte mentale Belastung war bei der ESK jedoch h her als bei der MSK Methode p lt 0 05 t test Weiterhin traten bei einigen Probanden Beschwerden im Kopf oder Nackenbe reich Kopfschmerzen Druckgef hl nach 20 30 min tigem Tragen des OST HMDs auf Dies kann darauf zur ckgef hrt werden dass von der Durchf hrung der Kalibrierung bis zum Ende der Messungen zur berlagerungsgena
158. belb ndel oder einem Schlauch abgelegt Neben den Materialkenngr en werden die Messdaten der Materialaufbau und die Metainformationen erfasst Metainformationen sind z B bergreifende Informationen wie Hersteller Lieferant Produktidentifikations nummer Farbe oder Herstellungsnormen zu einem Material Eine solche Verwaltung verhindert teure Doppelvermessungen und stellt eine optimale Grundlage f r weiterf hrenden Materialanalysen dar beispielsweise f r die Bestimmung der Einflussfaktoren unterschiedlicher Wicklungsarten bei Kabelb ndeln oder die Durchmesserschwankungen eines B ndels 5 Materialberechnung Um die hohen Vermessungskosten zu minimieren wurde ein Material Composer entwickelt Mit diesem werden unter der Angabe einer Wicklungsart und aus mehreren Einzelkomponenten die projektiven Materialparameter eines B ndels berechnet Wie auch die Simulation basiert der Material Composer auf den Gleichungen aus der Elastizit tstheorie Das heuristische Verfahren zur Ermittlung der projektiven Materialkennwerte eines B ndels ben tigt die Kennwerte der Einzelkomponenten und den Einflussfaktor der verwendeten Wicklungsart Der Material Composer erh lt diese Informationen ber eine Schnittstelle von der Materialverwaltung Abb 3 Material Composer Heuristik Parameterausgabe fleXengine Materalverwaltung Stab oder Zylinderrohr Abbildung 3 Der Material Composer erh lt von der Materialdatenba
159. big in den Arbeitsbereich projiziert werden LumEnActive spiegelt die PC Inhalte unabh ngig vom verwendeten Betriebssystem ber das VNC Protokoll der komplette Bildschirm oder ein Teil davon kann so geeignet entzerrt auf eine Fl che im direkten Blickfeld projiziert werden Der Bildschirminhalt des Mess PC kann dabei an beliebig vielen Stellen im Arbeitsraum platziert werden mehrere Verbindungen eines VNC Client zum Server Wenn der Lichtstrahl von LumEnActive diese Clients beleuchtet wird der aktuelle Bildschirminhalt angezeigt Das Ver ndern der Abstrahlrichtung kann mit einer Funkmaus oder dem Trackpoint einer Projektorfernbedienung erfolgen oder ber Bluetooth von einem beliebigen Bluetooth Mobiltelefon aus Auch sind Koppelungen mit anderen Sensortechnologien m glich beispielsweise kann der Lichtfleck und oder der Bildschirminhalt stets einem lokalisierbaren RFID Etikett oder Optischen Marken Fiducials folgen Schlie lich ist auch das automatische Verschieben der Projektion nach Erreichen eines bestimmten Messwertes oder ein getakteter Wechsel m glich Je nach Arbeitsorganisation und Aufgaben lassen sich so direkt an die Arbeitsabl ufe angepasste L sungen implementieren 5 Augmented Reality AR Arbeitsanweisungen direkt vor Ort projizieren In der Forschung zur Augmented Reality erhalten Head Mounted Displays HMD viel Beachtung Sutherland 1963 Bajura et al 1992 Feiner et al 1993 W hrend HMD ein geeignetes Vehikel f
160. boter Es bietet Komponenten f r Steuerung Bedienung Antriebe und Sicherheitstechnik Das KeMotion System wurde als eine offene Robotersteuerung konzipiert und kann f r die verschiedensten Anwendungen optimal angepasst werden Das Anwendungsspektrum reicht von einfachen Pick amp Place Aufgaben ber Handling am F rderband und Kooperation mit Maschinen bis zu Bearbeitungsprozessen wie Lackieren und Kleberauftrag am F rderband Dabei kommen Linearroboter Scara Roboter verschiedene Knickarmroboter und Parallelroboter zum Einsatz Abbildung 1 Anwendungsbeispiele mit KeMotion Lackierroboter Bedienung Abkantpresse Pick amp Place Parallelroboter 89 90 3 Virtuelle Robotersteuerung Im KeMotion System ist auch eine virtuelle Version der Steuerung verf gbar Die virtuelle Steuerung ist eine vollst ndige Simulation der Steuerung jedoch nicht in Form einer Nachbildung sondern es wird die originale Steuerungssoftware verwendet Dadurch liefert die virtuelle Steuerung die genauest m gliche Simulation des realen Verhaltens der Steuerung F r die Simulation einer Anwendung in der virtuellen Steuerung k nnen direkt die Konfigurationsdateien und Programme der realen Steuerung verwendet werden Zur Bedienung der virtuellen Steuerung steht ein simuliertes Handbedienger t zur Verf gung Ebenso wie bei der Steuerung handelt es sich hierbei um die Original software des Steuerungssystems Alle Bedienfunktionen der Steuerung stehen damit i
161. ch auf dem Kopf befestigt Nachdem die Betrachter das AR Ger t und den Monitor in r umliche bereinstimmung gebracht haben wurde die Blickregistrierung auf den Monitor mit neun Punkten kalibriert Ein Kreuz das zentral auf dem Monitor sowie auf dem AR Ger t pr sentiert wurde war f r eine Minute zu fixieren Ergebnisse und Diskussion Wie sich zeigt bestehen tats chlich Unterschiede in den Vergenzen zwischen beiden Medien s Abb 4 Der Schnittpunkt der Blickachsen liegt bei dem AR Ger t weiter vorne als bei dem Monitor Das zeigt dass auch ein geringer Unterschied in der Tiefenwahrnehmung vom visuellen System erfasst und verarbeitet wird Man mag einwenden dass ein relativ geringer Unterschied kaum f r die visuelle Wahrnehmung relevant sein d rfte Dem widersprechen allerdings aktuelle Befunde zur Abnahme der Sehscharfe in der Tiefe Huckauf M sseler amp F hrmann 2009 Diese Befunde zeigen dass die Sehsch rfe in der Tiefe sehr schnell abf llt so dass die Vergenzeinstellung vom Betrachter sehr genau vorzunehmen ist 417 418 N me ma mM WW Ssoosn 8B B Augenabetand bzig Monitorebene In Pixel t O amp Abb 4 Vergenz beim Betrachten eines zentralen Kreuzes auf dem AR Ger t und auf dem Monitor 7 Diskussion In drei Experimenten mit dem Nomad AR Ger t f hrten Wechsel zwischen verschiedenen Medien zu Leistungseinbu en So zeigten sich Kosten in einer visuellen Suchaufgabe bei der die Re
162. chen F r diesen Vergleich wird zuerst berpr ft ob die Bedeutungen unmittelbar bereinstimmen Sollte dies der Fall sein k nnen die Parameterwerte direkt an die Konverter weitergegeben werden Bei keiner unmittelbaren bereinstimmung wird gepr ft ob die geforderten Parameterwerte aus den bereits vorliegenden Daten generiert werden k nnen Ist dies der Fall so werden die Parameterwerte erzeugt Sollte dies nicht m glich sein m ssen die Daten ber das Web Interface durch den Anwender zur Verf gung gestellt werden Die ber das Web Interface erg nzten Daten werden ebenfalls gespeichert S mtliche Operationen des Enrichment verwenden Daten 221 222 die im VTK Format vorliegen Die simulationsspezifischen Informationen Parametereinheit und bedeutung und Prozesszusammenhang werden bei der Integration in die Simulationsplattform in die Wissensbasis berf hrt und durch das Enrichment auf sinnvoll bertragbare Werte berpr ft Damit liegen den Simulationen alle zuvor ermittelten Parameter und Parameterwerte und die damit verbundenen Erkenntnisse vor So wird bei jedem weiteren Prozessschritt der simuliert wird die gesamte Prozesshistorie ber cksichtigt Dies f hrt letztendlich zu einer besseren Datenbasis f r alle eingesetzten Simulationen 5 Zusammenfassung Der Bedarf nach einer semantischen Kopplung von verteilten numerischen Simulationen entsteht aus der Notwendigkeit den Planungsaufwand f r Produktionsprozesse zu r
163. cht auf die hierf r ben tigte Zeitspanne als unkritisch einzustu fen sind Als Grundlage des Abgleichs werden bei dieser Aufgabenstellung die aktuellen Daten der DF herangezogen Diese k nnen sowohl in ihrer Aktualit t als auch in ihrer Qualit t stark variieren Die Datenqualit t kann hierbei in Form von wenig detaillierten 2D Zeichnungen bis hin zu sehr umfassenden 3D CAD Modellen vorliegen Unter Datenaktualit t ist in diesem Zusammenhang die Informationslage bez glich der Abweichungen zwischen der DF und der Reali t t zu verstehen Die beiden Extreme in diesem Zusammenhang sind vereinzelte Abweichungen welche lokal eingegrenzt werden k nnen und umfassende Abwei chungen ohne rtliche Zuordnung Je nach in der Planung akzeptierter Toleranzen k nnen sich f r das Aktualisieren der DF verschiedene Genauigkeitsanforderun gen ergeben Bei der Herausforderung der Unterst tzung der Daten berf hrung steht die m g lichst gesicherte berf hrung der Planung von der DF in die Realit t im Vorder grund Diese Herausforderung ist demnach zeitlich innerhalb der Umbau bzw Aufbauphase einer Anlage anzusiedeln In dieser Phase des Lebenszyklus ist eine Fertigungsanlage permanenten nderungen unterlegen Somit l sst sich ableiten dass die Unterst tzung in Hinsicht auf die hierf r ben tigte Zeitspanne als sehr kritisch einzustufen ist Sie muss unmittelbar zur berf hrungsaufgabe erfolgen Das Ziel dieser Herausforderung ist es die
164. chten oder in Projekten als Basistechnologie einsetzen wollen F r LumEnActive spricht dass das System sehr flexibel f r viele verschie dene Anwendungen verwendet werden kann und dadurch f r nderungen im Pro duktionsablauf offen ist Auch wenn wir noch keine industriellen Anwendungen vor weisen k nnen so ist LumEnActive dem Prototypenstatus bereits entwachsen da das System bereits in anderen Bereichen und zwar in der Museumsdidaktik der universit ren Lehre und im Marketing eingesetzt wird Aufgrund der generischen Programmierung lassen sich mit LumEnActive bereits alle vier angesprochenen Szenarien out of the box realisieren F r eine engere Ankopplung an die betrieb liche Infrastruktur k nnen in der Zusammenarbeit zwischen R amp D Partner oder IT Abteilung des industriellen Anwenders und dem Hersteller im Rahmen von Projek ten Integrationsarbeiten bewerkstelligt werden 9 Literatur M Ashdown 2004 Personal Projected Displays PhD Thesis University of Cambridge Computer Laboratory 2004 Bajura M Fuchs H amp Ohbuchi R 1992 Merging virtual objects with the real world seeing ultrasound imagery within the patient In Proceedings of the 19th annual conference on Computer graphics and interactive techniques pages 203 210 ACM Press 1992 Baudisch P Good N and Stewart P 2001 Focus plus context screens combining display technology with visualization techniques In Proceedings of the 14th Annual ACM
165. chtigt werden Ein POF Kabel schw cht in Abh ngigkeit von der Wellenl nge des Lichtes welches durch es transportiert wird eben dieses Licht ab Um das D mpfungsverhalten eines POF Kabels im virtuellen OPTOTEACH System zu emulieren wird dem Kabel mithilfe der Konfigurationsdatei u a die f r PMMA Kabel typische D mpfungskurve vgl Abbildung 4 zugewiesen 9 PMMA Polymethylmethacrylat 60 D mpfung dB km 40 a0 D mpfungsfenster 200 100 0 4 450 BAO 550 ai BEN 700 Welken inge rum Abbildung 4 D mpfung von POF bei unterschiedlichen Wellenl ngen des Lichts Quelle 5 F r die Ermittlung der D mpfung in Abh ngigkeit der Wellenl nge und der Leitungsl nge sind im System zun chst Wertepaare von St tzstellen der betroffenen Dampfungsfenster hinterlegt die als Parameter in der Berechnung genutzt werden Diese Art der Implementierung war notwendig da die Herleitung des formalen Modells der kompletten D mpfungsfunktion ber Curve Fitting keine akzeptablen Ergebnisse lieferte Es ist geplant die Wertepaare durch eine Funktion zu ersetzen Dabei wird nicht die gesamte D mpfungsfunktion betrachtet sondern durch Approximation versucht eine Funktion f r die einzelnen Wellenl ngenbereiche herzuleiten und im System zu hinterlegen Des Weiteren enth lt das virtuelle OPTOTEACH System u a 3 D Modelle eines optischen Spektrometers sowie eines Oszilloskops Um auf diesen Ger ten zur Laufzeit und in
166. chtigung der haupts chlichen Anwendung bei zeitkritischen Aufgabenstellungen ist eine hierdurch notwendige Kommunikation zwischen dem eigentlichen Endnutzer und dem Anwender der Technologie problematisch Grund hierf r ist u a der notwendige Wissens bergang zwischen dem AR Experten und dem Experten bez glich des Anlagenaufbaus bzw dem eigentlichen Nutzer der Ergebnisse Als Fazit ist festzuhalten dass wenn es gelingt die aufgezeigten Schw chen der aktuell im industriellen Umfeld einsetzbaren AR Systeme zu eliminieren die AR einen essentiellen Beitrag zur L sung der Ubereinstimmungsproblematik leisten kann 6 Literatur CIMdata The Benefits of Digital Manufacturing White Paper 2002 http www2 warwick ac uk fac sci wmg ftmsc content_store dmm site context dig_mfg_ben_wp pdf 09 2008 DOIO3b Doil F Schreiber W Alt T Patron C Augmented Reality for manufacturing planning In 7 International Immersive Projection Technologies Workshop Zurich 2003 HEN97 Henning A Die andere Wirklichkeit Virtual Reality Konzepte Standards L6sungen Bonn 1997 MET09 Metaio GmbH Einflussfaktoren f r eine inkongruente ber lagerung bei der Anwendung des Markertrackings internes Dokument M nchen 2009 PENO7 Pentenrieder K Bade C Doil F Meier P Augmented Reality based factory planning an application tailored to industrial needs In Sixth IEEE and ACM International Symposium on Mixed and Augment
167. ckfilmpuppen die zwar alle Bewegungen des Menschen ausf hren k nnen aber ohne jeden technischen Sinn und Verstand Demgegen ber sind die Verrichtungen des Ansatzes der Firma imk automotive GmbH auf dem Niveau angesiedelt mit dem der Planer mit dem Facharbeiter in der Produktion kommuniziert Das bringt eine ganz erhebliche Akzeptanz der Planungssoftware Abbildung 1 Werker an der Schwei vorrichtung Abbildung 1 zeigt eine Verrichtung Setzen Schwei naht MAG an Teil auf Tisch Die Produkte die Vorrichtung und das Werkzeug Schwei pistole sind bereits als Modelle vorhanden Als Parameter werden eingegeben Der Standplatz des Werkers vor der Vorrichtung der Werker der es ausf hren soll das Werkzeug Schwei pistole die Benennung der Schwei naht als Fastener Objekt nebst Schwei richtung Die Verrichtung beinhaltet einen der Arbeitsaufgabe immanenten Bewegungsablauf sowie die n tigen Algorithmen die die Intelligenz des Facharbeiters zum selbst ndigen Handeln nachbilden Auf diese Weise kann der Planer effizient Verrichtung an Verrichtung reihen und l ngere Abl ufe rationell planen Die algorithmische Plausibilit tskontrolle hilft dabei Fehler zu vermeiden Bei der im Bild gezeigten Arbeit von 3 5 min Gesamtumfang trat wiederholt der Fall ein dass sich die Schwei pistole au erhalb des Greifbereiches des Werkers befand Der digitale Werker quittiert dies mit einer Verweigerungsgeste Der Fehler wird sofort bemerkt Z
168. consequently internal complexity of an artifact can be defined by its integration reliability robustness resilience and availability As already said it is always crucial to start with good high level requirements that of course will be refined along the way Problems arise when they are weak 7 Discussion and Conclusion The approach presented in this paper is very close to the various methods used in usability engineering 23 24 25 Some indicators could be automated i e a piece of software is attached to the artifact to be tested formally tested using human models and formulae empirically tested by test users and informally tested using adhoc skills and experience of recognized experts in the domain The same as for usability testing it is almost impossible to test novelty complexity using automated and formal methods in a real world environment such as an aircraft cockpit or a telephone network control room Some formal measures of cognitive complexity have been applied to very simple keystroke tasks such as Rauterberg s theoretical model 26 In real world complexity analysis combinations of reachable indicators are very domain dependent and AUTOS centered i e relevant attributes of the AUTOS pyramid should be taken into account Their construction therefore requires expertise This is why cognitive engineers should be closely involved in an application domain or work closely with domain experts It would be naive to thin
169. ction device In Advances in Pervasive Computing PERVASIVE 2004 April 18 23 pp 397 400 Linz Vienna Austria Rapp S amp Weber I 2005 LumEnActive A novel presentation tool for interactive installations In 6th International Symposium on Virtual Reality Archaeology and Cultural Heritage VAST 2005 November 8 11 Pisa Italy Staadt O G Ahlborn B A Kreylos O amp Hamann B 2006 A foveal inset for large display environments In Proceedings of the 2006 ACM international Conference on Virtual Reality Continuum and Its Applications Hong Kong China VRCIA 06 ACM New York NY 281 288 Sutherland E 1968 A head mounted three dimensional display Proceedings of the December 9 11 1968 fall joint computer conference part December 09 11 1968 San Francisco California Wellner P 1993 Interacting with Paper on the DigitalDesk Communications of the ACM Vol 36 No 7 87 96 July 1993 10 Autoren Dr Stefan Rapp Gesch ftsf hrer Dr Stefan Rapp Uhlandstra e 10 78559 Gosheim Telefon 07426 933 883 Telefax 07426 933 882 E Mail rapp lumenactive de Dr Irene Weber Softwareentwicklung Dr Stefan Rapp Uhlandstra e 10 78559 Gosheim Telefon 07426 933 883 Telefax 07426 933 882 E Mail weber lumenactive de 399 Werkzeuge und Technologien Optimierung der See Through Kalibrierung fur mobile Augmented Reality Assistenzsysteme Bacc Jens Grubert Dipl Ing Int Johannes
170. ctivity Ergomechanics 2 ed H J Wilke Aachen Frohriep Susanne Konrad Helbig Gerd Kuechmeister amp Norbert Vogt 2000 Deformation of Soft Parts of the Human Body Proceedings of the 5th International Congress on Physiological Anthropology Seoul 2000 117 120 Frohriep Susanne amp Jan Petzel 2007 Computer Aided Lumbar Support Design and Application in V G Duffy ed Digital Human Modeling HCII 2007 LNCS 4561 pp 585 593 Springer Verlag Berlin Heidelberg 2007 Hartung Jurgen 2004 Sensitivity of Human Pressure Feelings While Sitting SAE Technical Papers Mergl Christian 2006 Entwicklung eines Verfahrens zur Optimierung des Sitzkomforts auf Automobilsitzen Munchen O Bannon Terry 2007 Ten Common Practices That Are Killing Seat Comfort Presenation ITB Conference Automotive Seating Systems Detroit unpublished presentation Rasmussen John 2009 Anthropometrical Scaling in Musculosceletal Models webcast March 19th 2009 http www anybodytech com 199 0 html Vercaygne Bat Guy Noel 2008 Specific Seat Requirements for Market Specificities Design to Market IQPC 2008 Frankfurt Verver Murielle M 2004 Numerical Tools for Comfort Analyses of Automotive Seating Eindhoven Van der Meulen Peter amp Andreas Seidl 2007 Ramsis The Leading CAD Tool for Ergonomic Analysis of Vehicles Digital Human Modelling ed V G Duffy HCII 2007 LNCS 4561 pp 1008 1017 Zen
171. d Reality basierten Kommissioniersystems f r einen Referenzarbeitsplatz Otto von Guericke Universit t Magdeburg Fakult t f r Informatik Institut f r Technische und Betrieb liche Informationssysteme Diplomarbeit 6 Autoren Diplom Wirtschaftsingenieur Andreas Hoffmeyer Planung Marke Volkswagen Doktorand Volkswagen AG Postfach 01619 38436 Wolfsburg Telefon 05361 924 697 Telefax 05361 957 24 697 E Mail andreas hoffmeyer volkswagen de Diplom Ingenieurinformatiker Christian Bade Planung Karosseriebau Doktorand Volkswagen AG Postfach 01627 38436 Wolfsburg Telefon 05361 972 243 Telefax 05361 957 72 243 E Mail christian bade volkswagen de Diplom Ingenieur FH Fabian Doil Konzernforschung Virtuelle Techniken Volkswagen AG Postfach 01511 38436 Wolfsburg Telefon 05361 949 089 E Mail fabian doil volkswagen de Werkzeuge und Technologien Der Einfluss des Tiefensehens auf die Konstruktion von VR Systemen Hans Gunther Nusseck 360 1985 1992 1993 1994 1994 1995 2008 seit 2009 Lebenslauf Hans G nther Nusseck VR Produktentwicklung eyevis GmbH Hundsschleestra e 23 72766 Reutlingen Telefon 07121 433 030 E Mail nusseck eyevis de Berufsausbildung zum Gas und Wasserinstallateur mit anschlie ender Fortsetzung der Schullaufbahn bis zum Abitur Versuchsassistent in der Hamburgischen Schiffbau Versuchsanstalt Abteilung Eistechnik und Kavitation T tigkeit als Pr
172. d Uhlmann Training und Ausbildung Evaluation of Novelty Complexity in Human Machine Systems Application to Cockpit Certification Prof Dr Guy Andr Boy Der virtuelle Facharbeiter Editor menschlicher Arbeit Doz Dr sc techn Wolfgang Leidholdt Fertigungsunterst tzender Einsatz von Mixed Reality im Uboots Bau Dipl Ing Michael Riedel Virtual Reality Technologien f r die Qualifizierung in kleinen und mittelst ndischen Unternehmen Dr Ing Hans Joachim Clobes Virtuelle 3 D Trainingsumgebung zur Erg nzung eines Lehrsystems f r optische bertragungstechnik Prof Dr rer nat et Ing habil Ulrich Fischer Hirchert Seite 163 Seite 173 Seite 185 Seite 195 Seite 203 Seite 215 Seite 225 Seite 235 Seite 253 Seite 265 Seite 273 Seite 289 Seite 299 Seite 307 Seite 315 Ein hybrider Ansatz f r die interdisziplin re Aus und Weiterbildung auf Basis eines 3 D Echtzeitsimulationssystems Dipl Inform Oliver Stern Leitsysteme f r lokale Industrienetze Gestaltung und Visualisierung von Prozessparametern Tomasz Smieja M Sc Werkzeuge und Technologien Konzept zur Realisierung einer Augmented Reality gest tzten Bau und Layoutplanung mit Hilfe eines laserbasierten Large Area Trackings Dipl Wirtsch Ing Andreas Hoffmeyer Der Einfluss des Tiefensehens auf die Konstruktion von VR Systemen Hans G nther Nusseck Kommunikationsserver zur dynamischen Kopplung mechatronischer Systeme an
173. dem Ingenieur in der Praxis bew hrte kommer zielle Softwareprodukte f r seine Berechnungen zur Verf gung die in den CAD Proze integriert sind und eine weitgehend automatisierte Berechnung selbst komplexester Problemstellungen versprechen Daf r bieten die kommerziellen Programme eine gro e Anzahl von L sungsm glichkeiten an denen unterschied lichste Arten von finiten Elementen Modellannahmen Idealisierungen und L sungsmethoden zu Grunde liegen die einen mehr oder weniger gro en Modellfeh ler zur Folgen haben und damit die Qualit t der L sung und den erforderlichen Rechenaufwand entscheidend beeinflussen Die erzielte L sungsqualit t einer FE Analyse h ngt heute noch ausschlie lich von den Kenntnissen und den Erfahrungen des Berechnungsingenieurs ab dem die Berechnungssoftware nur wenige Hilfsmittel zur Kontrolle der L sung anbietet Um eine ausreichende Qualit t der FE Anwendungen im Rahmen des Virtual Enginee ring zu gew hrleisten ist es erforderlich dem Ingenieur weitere objektive Kriterien zur Bewertung von Modellen und L sungen bereitzustellen die es ihm beispiels weise erm glichen den G ltigkeitsbereich eines FE Modells einzusch tzen In kommerziellen Programmsystemen steht dem Anwender ausschlie lich die M g lichkeit zur Absch tzung des Diskretisierungsfehlers zur Verf gung wobei zwi schen unterschiedlichen Methoden eine geeignete zu w hlen ist Au erdem ist die Frage wichtig ob der gew hlte Modell
174. den dass eine Zusammenarbeit der Prozessorenhersteller notwendig ist damit gleiche Konvertierergebnisse erzielt werden Die Implementierung von Aufbereitungsfunktionen um JT Daten vor der Konvertierung anzupassen k nnte problematisch sein weil zu erwarten ist dass sich die Anzahl von JT Prozessoren auf dem Markt erh ht Es ist au erdem nicht auszuschlie en dass die Spezifikation des JT Formats nicht eindeutig ist und deshalb zu unterschiedlichen Interpretationen f hrt Auch diesbez glich ist eine Kooperation der Prozessorenhersteller notwendig 73 74 6 Literatur PSi03 N N 2003 8th STEP Processor Benchmark ProSTEP iViP e V Darmstadt verf gbar unter http www prostep org fileadmin freie_downloads Benchmarks ProSTEP iViP_Benchmark Short Report_8_1 0 pdf PSi05 Anderl Reiner Heeg Claus Stocker Pamela Projektstudie zur Bewer tung des Datenformats JT ProSTEP iViP e V Darmstadt verf gbar unter http www prostep org index php elD tx_nawsecuredl amp u 4 amp file fileadmin gesich erte_downloads WhitePaper Studien ProSTEP_iViP_Study_JTdeutsch_1 0 pdf amp t 1239978715 amp hash 878c208bf2d2ffcb52f80575ed287542 PSi09 PDM User Group ProSTEP iViP e V Darmstadt verf gbar unter http www prostep org de projektgruppen pdm user group html SASO5 N N 2005 Digital Engineering Visualization SASIG SASIG Guideline VDA07 N N 2007 Collaborative Product Visualisation General issues and use case descrip
175. der Fa Tracto Technik f r den Rohrleitungsbau f r die CNC Rohranfertigung abgeleitet Die Soll Datens tze der Pa rohre m ssen bedingt durch schiffbauliche Toleranzen von 10mm an die Ist Umgebung des Einbauortes angepasst werden Heute werden f r die Aufnahme der Ist Situation an Bord sogenannte Modelldr hte entsprechend dem Soll Rohrverlauf der Passrohre hergestellt Diese Modelldr hte werden an Bord an die rtliche Umgebung angepasst Die angepassten Modelldr hte werden in der Rohrfertigung vermessen um daraus die f r Herstellung n tigen PipeFAB Datens tze erzeugt Im Rahmen des Forschungsprojektes AVILUS wird ein Szenario zur Augmented Reality unterst tzten Anfertigung von Pa rohren entwickelt Ziel ist es Fabrikationsdaten f r CNC Biegemaschinen zu generieren Dazu wird ein mobiles Augmented Reality gest tztes Modellierungssystem entwickelt Zur Realisierung des Szenarios Virtueller Modelldraht werden die folgenden Verfahren entwickelt gt Initialisierung AR System Der Werker bzw Konstrukteur ist mit dem mobilen AR System ausgestattet und steht vor dem Schiffsteil fur das das Rohrsystem modelliert wird Zur Initialisierung des Tracking werden die Kantenmodelle des Schiffsteils herangezogen die aus den CAD Daten abgeleitet werden Die Initialisierung des Tracking soll aber nicht nur aus einer vorherbestimmten Blickrichtung durchf hrbar sein sondern unabh ngig von der Startposition geschehen Nach der Initia
176. der Gesamtorganisation wie auch f r die Akzeptanz von Einschr nkungen dieser Autarkie also f r subsidi res Handeln Es basiert aber nicht nur auf nfor mationen ber technische und logistische Fakten sondern ganz wesentlich auf geteilten Grund berzeugungen Diese entstehen nur aus Kommunikation und ge meinsamem Erleben und werden so als Sinnstruktur zum Fundament von sozia len Systemen Umgekehrt werden gefestigte Sinnstrukturen aber auch zum Boll werk gegen Ver nderungen Voraussetzung von Ver nderungen in einem sozialen System ist immer dass diese sich im gemeinsamen Erleben bew hren oder die Wahrscheinlichkeit als gro erachtet wird dass sie sich bew hren werden Ohne intensive Kommunikation kann f r nicht triviale Ver nderungen aber nicht erkundet werden wie diese einzusch tzen ist Es ist ein Element des Sicherheitsbed rfnisses und damit von existentieller Bedeu tung dass Menschen beobachten was in der Welt passiert und daf r Erkl rungen suchen Was nicht beobachtbar ist wird dabei durch eigene Konstruktion sprich Phantasie ersetzt Daher sind gerade in einem Ver nderungsprozess zu dem der Einsatz neuer Technologien mit der Folge neuer Aufgabenstrukturen und neuer Machtverteilung geh rt Partizipation Transparenz und Offenheit Grundvoraus setzung f r Erfolg Es gilt die alte Weisheit dass aus Betroffenen Beteiligte werden m ssen Prinzip der Partizipation Mit der reinen Mitteilung von Entscheidungen oder vo
177. der chemischen Industrie 12 IFF Wissenschaftstage Juni 2009 Verbund Site Management Europe Technical Site Services WLD BA L950 Axel Franke The Chemical Company Ludwigshafen Verbund Site An Overview ah x T 231 ZN En ays ee wA udwigshafen 96 NIE q 1 I NES oo Freenet ANS Sse l Nanjing RG 6 ke a Kuantan el rap Geismar atk A as a yd Verbund site Key production site Ay 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE Sales in 2007 32 4 billion by location of customer Employees 61 020 as of December 31 2007 Regional facts e BASF s home market e Ludwigshafen site of the company s global headquarters 2 Headquarters A Research center Verbund site Crop protection station Key production site 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE gt Corporat e Corporate Units SH eaanserterdQ gt competence Centers Operating Divisions De 4 Dt nite Se m global ea em Eee m Europe with i i a A ie a ir ei ua i m regional a Eee EN ook c SA ke Russia business units pai i pia a S mi BRR Middle East a and Africa Regions Chemicals Plastics Performance Functional Agricultural Oil amp Gas Products Solutions Solutions Production site since 1865 Production area Ludwigshafen site 10 sq km Plants more than 200 production plants two steam crackers two CHP power plants one wastewater plant Sales 8 5 million metric ton
178. des Auge Display Ver bundes mathematisch zu ber cksichtigen Dieses als See Through Kalibrierung STK bezeichnete Verfahren ist notwendig um reale Objekte aus Sicht der An wender lagerichtig mit virtuellen Objekten berblenden zu k nnen Zu bestehenden See Through Kalibrierverfahren liegen bisher kaum Aussagen ber erreichbare berlagerungsgenauigkeiten vor Die Auswahl eines STK Verfah rens f r einen konkreten Anwendungsfall h ngt jedoch ma geblich von den vorlie genden Genauigkeitsanforderungen ab Dieser Beitrag beschreibt eine Nutzerstudie zum Vergleich zweier Durchf hrungs methoden der STK hinsichtlich berlagerungsgenauigkeit und Durchf hrungsdau er Dabei werden im Gegensatz zu bisherigen Untersuchungen auch nutzerbezo gene Aspekte w hrend der Kalibrierung ber cksichtigt 2 Verwandte Arbeiten W hrend die Durchf hrungsdauer von STK Verfahren automatisch protokolliert werden kann ist die Beurteilung der berlagerungsgenauigkeit von OST HMD basierten AR Systemen komplexer In bisherigen Arbeiten wurden dazu vorrangig zwei Herangehensweisen verfolgt Bei einigen Forschungsprojekten wurden Nut zer von AR Systemen befragt wie sie die berlagerungsgenauigkeit zwischen virtuellen und zugeh rigen realen Objekten einsch tzen FMS93 Diese qualitative Angabe der Genauigkeit z B akzeptabel bis nicht akzeptabel ist u a von subjektiven Einsch tzungen der Nutzer sowie von den Genauigkeitsanforderungen der zu erledig
179. det werden Der Parser liest die Konfigurationsdatei und die entsprechende Simulationsausgabedatei ein und schreibt alle Daten in das VTK Format Im VTK Format k nnen die Daten durch das im folgenden Kapitel beschriebene Enrichment weiterverarbeitet werden Der Sequenzer liest analog zum Parser eine Konfigurationsdatei ein und generiert auf Basis dieser Konfiguration aus den Daten im VTK Format die geforderte neue Simulationseingabedatei Parser Sequenzer 3 Simualtions Simulations VTK VTK inaab ergebnis Konvertierung nach VTK Konvertierung von VTK p Eingabe Daten Daten Datei eimulauon Simulation 2 Er Auswahl der ben tigten Auswahl der Ben tigren Konvertierungsalgorithmen f r die Konvertierungsalgorithmen f r die Konvertierung der VTK Daten in Konfigura gs Konvertierung der Ergebnisse von Konfigura das Eingabeformat von Simulation tionsdatei Simulation 1 in VTK tionsdatei 2 Simulation 1 Simulation 2 Abbildung 4 Konfigurierbare Konverter 4 3 Enrichment Die Enrichment Komponente des Daten Integrators realisiert mit einem semantischen Mapper Abbildung 5 die semantische Kopplung der Simulationen Die Simulationen werden jeweils zur Darstellung durch eine Klasse repr sentiert Die Klasse besteht aus dem Simulationsnamen den Si
180. dustrieunternehmen zur st ndigen innovativen Anpassung ihrer Fabrik und Produktionsstrukturen Das Ziel einer langfristigen Unternehmenssi cherung kann im internationalen Wettbewerb nur erreicht werden wenn die An passung an diese immer schneller wachsenden und sich wandelnden Anforderun gen gelingt MALOO Insbesondere die zunehmende Volatilit t im Kaufverhalten der Kunden sowie eine immer st rkere Nachfrage nach individualisierten Produk ten stellen hohe Anforderungen hinsichtlich einer flexiblen und qualit tsgerechten Produktion an die produzierenden Unternehmen F r die Volkswagen AG als einer der f hrenden Automobilhersteller weltweit und der gr te Automobilproduzent Europas mit ber 61 Fertigungsst tten auf 21 L n der verteilt bedeutet dies nicht nur die Optimierung bestehender Fertigungsstruk turen sondern vor allem die Umsetzung neuer Fahrzeugprojekte Hierzu sind der Bau neuer Fabriken sowie die Integration neuer Modelle in beste hende Produktionsstrukturen erforderlich wodurch ein hoher Planungsaufwand entsteht Heute werden diese komplexen Planungsaufgaben mit Hilfe der Digitalen Fabrik gel st Am Ende des digitalen Fabrikplanungsprozesses stehen jedoch reale Fertigungshallen und Betriebsmittel So gibt es aktuell bei der Realisierung der Projekte vor Ort also auf den Baustellen viel Handarbeit und wenig Hightech Was nicht passt wird passend gemacht und oft fallen erst vor Ort Entscheidungen und werden Pl ne erst n
181. e Die praktische Ausbildung kann mit einer flexiblen Anzahl der Teilnehmer innen weitgehend zeit und ortsunabh ngig erfolgen Sowohl der zeitliche Ablauf der bungen als auch der Fokus auf einzelne Arbeitsschritte k nnen beliebig variiert werden Die fehlerhafte Durchf hrung von Arbeitsaufgaben hat im virtuellen Szenario keine negativen Folgen und s mtliche Arbeitsschritte sind zu jedem Zeitpunkt f r alle Teilnehmer transparent Zudem hat sich im Informationszeitalter die Anwendung moderner Technologien als zus tzlicher Motivationsfaktor f r die Mitarbeitenden bew hrt F r die systematische Analyse der Potenziale von Technologien der virtuellen Realit t f r die berufliche Bildung haben Jenewein und Fletcher mit Verweis auf Ans tze von Anderson zur Unterscheidung von deklarativem und prozeduralem Wissen sowie D rner zur Bestimmung von Realit tsbereichen die sich Sachverhalts und Handlungsstrukturen zuordnen lassen das folgende Strukturmodell vorgelegt Realit ts Rese Virtuelle Arbeits Didaktische Arbei bereiche ee Umgebung VA Konsequenzen Sachverhalte Didaktische Reduktion komplexer Umgebungen Immer 100 Immer lt 100 Komplexit t Reduzierung oft Reduzierung i d R unm glich m glich Einflussnahme Prinzipiell Anschaulichkeit Dynamik m glichkeiten stark unbegrenzte durch Zeitraffung begrenzt Einflussnahme und Streckung Gezielte Vernetzungsgrad Orientierung an beeinflussbar Lernvoraussetzung en
182. e welche durch die Normenreihe IEC 61970 beschrieben wird Das gesamte Modell besteht aus mehreren Paketen die jeweils hnliche Elemente zusammenfassen Teil 301 der Norm IEC 61970 definiert die grundlegenden Elemente von CIM die unter anderem die Kernkomponenten Last und Erzeugungsmodelle Modelle zu Messeinrichtungen Modelle von Betriebsmitteln und Topologiedefinitionen enthalten Elemente zur Modellierung von Energiefahrpl nen Finanzierung und Reserve werden in Teil 302 noch in Bearbeitung der Norm definiert 4 Visualisierung in den verschiedenen Netzebenen Zu besonders vorteilhaften Visualisierungsl sungen f r die Netzbetriebsf hrung ist die topologische Darstellung des Netzes wobei durch den hohen Komplexit tsgrad der Netzstruktur wird h ufig eine Kombination aus unterschiedlichen Detaillierungsgrades eingesetzt F r die unterschiedlichen Objektsebenen sind relevante Netzabbildungen angewendet Abbildung 3 A F Stationwabeann h A Feldebena Abbildung 3 Betriebsebenenbezogene Netzdarstellung Abh ngig von der Aufgabe des Leitwartepersonals und die zu berwachende Indikatoren Abbildung 4 sind die Netzabbildungen unterschiedlich angewendet F r die Kontrolle der Energiebilanz in dem Bilanzkreis und demzufolge auch den Leistungsaustausch zwischen benachbarten Regelzonen wird die Abbildung die auf Netzebene basiert genutzt Da das zu beobachtete Netz h ufig sehr ausgedehnt ist ist diese Visu
183. e Reize auch bei leichtem Verrutschen des kopfbefestigten Ger ts nicht berlappen Methode In einer 6 6 Matrix wurden O pr sentiert In der H lfte aller Darbietungen war eines der O in der mittleren 4 4 Matrix durch eine 0 ersetzt die es zu entdecken galt s Abb1 Als AR Ger t wurde ein Microvision Nomad ND 2100 verwendet Der Monitor wurde in Aufl sung 800 600 Pixel und Farbe rot auf schwarz an das AR Ger t angeglichen Abb 1 Blick auf den Monitor mit der Reizvorlage durch das ausgeschaltete AR Ger t Nachdem das AR Ger t so eingestellt wurde dass es den gleichen Gesichtsfeldausschnitt wie der Monitor umfasst wurde die visuelle Suchaufgabe demonstriert Die Aufgabe war es mittels Tastendruck so schnell und so genau wie m glich anzugeben ob sich im Display eine 0 befand oder nicht Dabei wurde die 0 an je einer der m glichen 16 Zielreizpositionen je einmal dargeboten Daneben gab es die gleiche Anzahl von Durchg ngen ohne Zielreiz Dar ber hinaus wurde die linke H lfte der Reize entweder auf dem AR Ger t oder auf dem Monitor pr sentiert ebenso die rechte H lfte Daraus resultieren 32 Durchg nge in vier Darbietungsbedingungen insgesamt also 128 Durchg nge die in einer Zufallsreihenfolge pr sentiert wurden Ergebnisse und Diskussion Die mittlere Bearbeitungsdauer der Suchaufgabe auf dem AR Ger t erforderte etwa 15 mehr Zeit als auf dem Monitor s Abb 2 Wenn die Reize auf beiden Medien je zur H lfte pr
184. e ender Oberfl chenrekonstruktion erm glicht es den Schritt der Geometrierekonstruktion abzuschlie en bevor mit dem Tracking in der Szene f r die Augmented Reality Anwendung begonnen wird Sofern zur Laufkeit keine weitere Rekonstruktion durchgef hrt werden soll hat dies den Vorteil dass f r das Tracking in der Augmented Reality Anwendung eine beliebige hochaufl sende Kamera verwendet werden kann Sollen Teile der Szene bzw einzelne Features w hrend des Trackings dynamisch rekonstruiert werden wird die Tiefenkamera auch w hrend des Trackings eingesetzt Abbildung 2 Links Einzelnes Tiefenbild Rechts Aus mehreren Tiefenbildern akkumulierte Punktwolke 3 2 3 D Rekonstruktion von Features Um die Kameraposition in einer Szene tracken zu k nnen m ssen nicht s mtliche Oberfl chen der Szene rekonstruiert werden Es gen gt die 3 D Positionen derjenigen Features zu rekonstruieren die f r die Bestimmung der Kameraposition ben tigt werden Bei punktbasiertem Tracking handelt es sich hierbei um die 3 D Koordinaten einzelner Punkte diese k nnen direkt ausgelesen werden sofern die Bildkoordinaten der Features im Intensit tsbild der Tiefenkamera bekannt sind Als Basis f r die Durchf hrung eines kantenbasierten Trackings wurde ein Ansatz entwickelt mit dem 3 D Kanten insbesondere an Tiefendiskontinuit ten aus Tiefenbildern extrahiert und in mehreren Tiefenbildern gefundene Kanten zu einem konsistenten 3 D Kantenmodell
185. e Fehlerbeseitigung in fr hen Planungsphasen we sentlich geringere Kosten verursacht In fast allen Unternehmen kommen Projektmanagement und Datenmanagement plattformen zur durchg ngigen Unterst tzung des Planungsprozesses zum Ein satz Diese sowie die zunehmende Standardisierung der Prozesse haben zu einer Reduzierung der Planungszeit um ca 30 gef hrt Dieser Zeitvorteil kann im Bereich der Fabrikplanung aufgrund vielf ltiger Abh ngigkeiten h ufig nicht di rekt umgesetzt werden Vielmehr wird die zus tzliche Zeit genutzt um mehr Vari anten zu planen und damit die Planungsqualit t zu steigern oder um mehrere Projekte in der gleichen Zeit durchzuf hren Die jetzt m gliche sorgf ltige und detaillierte Planung in Varianten erh ht entschei dend die Qualit t und den Reifegrad der Planung Weiterhin f hrt die intensive und detaillierte Zusammenarbeit zu mehr Transparenz und erm glicht eine fr hzeitige Absch tzung der sp teren Investitionskosten sodass diese schon in fr hen Pla nungsphasen bewertet und beeinflusst werden k nnen W hrend die bisher beschriebenen Nutzeneffekte Auswirkungen auf die Senkung der Kosten f r Planung und Sachanlagen haben l sst sich auch bei den St ckkos ten aufgrund der besseren Gesamtplanung ein direkter Nutzen auf das Produkt quantifizieren Dieser liegt durch die Reduzierung der Herstellkosten im Bereich zwischen 3 und 5 und stellt absolut bezogen auf den gesamten Lebenszyklus die
186. e Planungssicherheit und Effizienz in der Robotik durch virtuelles Engineering IFF Wissenschaftstage Fraunhofer IFF Magdeburg 3 Ro mann J Schluse M 2005 Synergieeffekte von Robotik und VR AR Entwicklung Gastvortragsreihe Virtual Reality Fraunhofer IFF Magdeburg 4 Neobotix Webpage 2009 http www neobotix de 5 Wright Matt 2004 Brief Overview of OSC and its Application Areas OSC Conference Berkeley CA USA 6 R ssel Christian 2008 Flexible Verkettung von halbautomatischen Montageautomaten Diplomarbeit Fachgebiet Konstruktionstechnik Technische Universitat IImenau 7 Autoren Dipl Ing Stephan Husung Wissenschaftlicher Mitarbeiter Technische Universitat Ilmenau Fakultat fur Maschinenbau Fachgebiet Konstruktionstechnik Max Planck Ring 12 98693 Ilmenau Telefon 03677 69 5078 E Mail stephan husung tu ilmenau de Dipl Ing Christian R ssel HENKEL ROTH GmbH Gewerbepark Am Wald 3d 98693 Ilmenau Telefon 03677 6439 0 Telefax 03677 6439 99 E Mail c roessel henke roth de Prof Dr Ing Christian Weber Fachgebietsleiter Technische Universitat Ilmenau Fakultat fur Maschinenbau Fachgebiet Konstruktionstechnik Max Planck Ring 12 98693 Ilmenau Telefon 03677 69 2472 Telefax 03677 69 1259 E Mail christian weber tu ilmenau de Dr Ing Udo Henkel Gesch ftsf hrer HENKEL ROTH GmbH Gewerbepark Am Wald 3d 98693 Ilmenau Telefon 03677 6439 0 Telefax 03677 6439 99 E M
187. e explanation of three edges task and activity analysis U T information requirements and technological limitations T A ergonomics and training procedures T U User Task analysis ZN Activity analysis Ergonamics Training procedures Task Information requirements Technological requirements Artifact Fig 1 The AUT Triangle 279 The organizational environment includes all the agents that interact with the user performing the task using the artifact Figure 2 It introduces three edges social issues U O role and job analyses T O emergence and evolution of artifacts in the organizational environment A O User Social sues Pai Organizational Emergence Artifact environment Evolution Rinle and Job analy sos aA Task Fig 2 The AUTO Tetrahedron The AUTOS pyramid Figure 3 is an extension of the AUTO tetrahedron introducing the Situation as a new dimension that was implicitly included in the Organizational environment The three new edges are usability usefulness A S situation awareness U S situated actions T S cooperation coordination O S The AUTOS pyramid is proposed as a framework for the categorization and development of novelty complexity criteria in relation to empirical methods Each couple criteria methods is associated with an edge of the AUTOS pyramid e g the edge U T is associated with task and activity analyses appropriate to the analysis of the pe
188. e iff fraunhofer de ala 314 Dipl P d Wilhelm Termath Leiter Kompetenzzentrum Training und Technologie Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 129 Telefax 0391 4090 115 E Mail wilhelm termath iff fraunhofer de Training und Ausbildung Virtuelle 3 D Trainingsumgebung zur Erg nzung eines Lehrsystems f r optische Ubertragungstechnik Prot Dr rer nat et Ing habil Ulrich Fischer Hirchert Dipl Wirtsch Int FH Christian Reinboth Dipl Int FH Andr Winge Mathias Ellermann 316 Seit 2006 2005 Seit 2001 1988 2001 1988 1983 Lebenslauf Prof Dr rer nat et Ing habil Ulrich Fischer Hirchert CEO HarzOptics GmbH Dornbergsweg 2 38855 Wernigerode Telefon 03943 935 615 E Mail ufischerhirchert harzoptics de Gr ndung des An Instituts HarzOptics GmbH der Hochschule Harz Habilitation an der TU Dresden Institut fur Aufbau und Verbindungstechnik Prof Wolter Hochschule Harz Wernigerode Professur fur Kommunikationstechnik im Fachbereich Automatisierung und Informatik mit Schwerpunkt der photonischen Kommunikationstechnik Neuaufbau des Forschungslabors fur Photonische Technologien Heinrich Hertz Institut fur Nachrichtentechnik Berlin GmbH HHI Gruppenleiter optischen Aufbau und Verbindungstechnik AVT mit f nf Vollzeitangestellten und mehreren studentischen Mitarbeitern und Koordina
189. e plastischer Deformation Verschlei und thermischer Vorg nge die Kontaktfl chen w hrend des Betriebs ndern findet ber den Verschlei zeitraum kein gleichm iger Verschlei statt Verschlei u ert sich bei variierenden Werkstoffen sehr unterschiedlich Grundlegend k nnen folgende Werkstoffgruppen bez glich ihrer Verschlei charakteristik unterschieden werden Metalle Polymere Keramik Glas und Carbone Graphite Kabel und Schl uche bestehen zumeist aus Elastomeren wobei f r Isolierungen von Elektrokabeln oft der Werkstoff PVC aus der Gruppe der Thermoplaste zu finden ist Das differierende Verschlei verhalten innerhalb der Werkstoffgruppe Kunststoff erschwert hier generalistische mathematische Beschreibungen Ein fr hes Modell zur Beschreibung des abrasiven Verschlei es von Polymeren wurde durch Ratner et al IIF67 aufgestellt Es gilt _ BP iio Foe mit W Abtragsvolumen u Reibungskoeffizient F Normalkraft H Harte o Scherfestigkeit e Bruchdehnung k Verschlei koeffizient Abbildung 5 Visualisierte Schlauchh lle an der Schadstelle ersetzt durch Punktwolke welche sich durch zunehmenden Verschlei deformiert Ein abweichender Schlauchverlauf resultiert aus dem rtlichen kumulierten Verschlei Unter Anderem wird auf der Basis des mathematischen Modells nach Ratner et al innerhalb der Verschlei simulation das Verschlei volumen ermittelt In diese Berechnungen gehen u A die
190. ealit t durch computer generierte Informationen anreichert Azu97 Zur Analyse und berwachung mechatronischer Systeme k nnen z B Zustandsanzeigen oder rechnerinterne Umgebungsmodelle etc w hrend des Experiments kontextsensitiv visualisiert werden Beispiele hierf r sind z B in BMFO7 6S05 RKKO8 oder RWO8 zu finden Die Visualisierungen haben dabei zwei Aufgaben Erstens f hren sie die Entwickler durch das Experiment Zweitens vereinfachen sie die Datenanalyse indem sie auf relevante Ereignisse hinweisen und den Suchraum dadurch eingrenzen Voraussetzung f r die visuelle Analyse ist die bertragung von Sensor und Zustandsdaten des mechatronischen Systems an eine AR Anwendung Zu diesem Zweck ist im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 614 Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus der Universit t Paderborn der Kommunikations server COMMUVIT entstanden COMMUVIT koordiniert und synchronisiert die Kommunikation zwischen Simulationen Pr fst nden und Visualisierungs Anwendungen wie z B AR Anwendungen Kommunikationsserver oder Simulationsinfrastrukturen mit dem Ziel Simulationen und Visualisierungen Zu verbinden wurden bereits in anderen Projekten erfolgreich eingesetzt Die prominentesten Vertreter sind SClRun PJ95 CavernSoft PCK 00 und CUMULVS KPI97 Diese bieten in der Regel nur die M glichkeit die Kommunikation zwischen Simulationen Visualisierungsanwendungen und Ger te zur Steuerung zu koordinieren In die
191. eality Montage berpr fung 3 D Vermessung Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Dipl Inf Steffen Sauer 6 Fachtagung zur Virtual Reality Agenda E Einleitung und Problembeschreibung m Vorgeschlagener L sungsweg Augmented Reality o 3 D Vermessung Industrielle Anwendung E Zusammenfassung und Ausblick Folie 21 call ui i 11 i Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Z Fraunhofer PTO Wai an 6 Fachtagung zur Virtual Reality Industrielle Anwendung Touch Screens Arbeitsplatz Folie 22 i i Iw j Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Fraunhofer TO NSPECT Dipl Inf Steffen Sauer 125 126 6 Fachtagung zur Virtual Reality Industrielle Anwendung f i I See ll Augmented Reality incl Overlay Navigationsfenster und freie 3 D Datenansicht Folie 23 Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik F rau n hofer ae Dipl Inf Steffen Sauer IFF 6 Fachtagung zur Virtual Reality Industrielle Anwendung Folie 24 l i ay Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Fraunhofer OPTO INS PECT Dipl Inf Steffen Sauer J mmm leo IFF 6 Fachtagung zur Virtual Reality Agenda E Einleitung und Problembeschreibung m Vorgeschlagener L sungsweg Augmented Reality 3 D Vermessung E Industrielle Anwendung E Zusammenfassung und Ausblick Folie 25 l i i Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Fraunhofer OPTO INS wal Dipl Inf Steffen Sauer IFF za 6
192. eb von elektrischen Energiesystemen 11 Kasseler Symposium Energy Systems Technology Kassel Deutschland Kundur P Power System Stability and Control 1994 McGraw Hill New York Schwan M Haubrich H J Schnettler A 2005 Investigation of Power System Security and Availability Proocedings INTELEC2005 Berlin Leder C 2002 Visualisierungskonzepte f r die Prozesslenkung elektrischer Energie bertragungssysteme Dissertation Dortmund Deutschland Schwab A J Elektroenergiesysteme Erzeugung Transport bertragung Und Verteilung Elektrischer Energie 2006 Springer Berlin Wu F F Moslehi K Bose A 2005 Power System Control Centers Past Present Future Proceedings of the IEEE Volume 93 Issue 11 Schnittstelle der Anwendungsprotokolle von Energieverwaltungssystemen EMS API Teil 1 Leitfaden und allgemeine Anforderungen IEC 61970 1 2005 Anwendungsprogramm Schnittstelle f r Netzf hrungssysteme EMS API Teil 301 Allgemeines Informationsmodell CIM IEC 61970 301 2003 7 Autoren Tomasz Smieja M Sc Wissenschaftlicher Mitarbeiter Otto von Guericke Universit t Magdeburg Fakult t f r Elektrotechnik und Informationstechnik FEIT Institut f r Elektrische Energiesysteme IESY Universit tsplatz 2 39106 Magdeburg Telefon 0391 67 11 071 Telefax 0391 67 12408 E Mail tomasz smieja ovgu de Dr Ing Przemyslaw Komarnicki Wissenschaftlicher Mitarbeiter Fraunhofer Institut f r F
193. ebnahme von Maschi nen und Fertigungsanlagen DELMIA Automation koppelt sozusagen die Digitale Fabrik mit der Steuerungstechnik Ziel der virtuellen Inbetriebnahme ist Steue 189 190 rungsprogramme und HMI Funktionalitat vor der realen Erstinbetriebnahme an virtuellen Modellen zu validieren Damit k nnen Anwender effizient detaillierte elektrische und mechanische Systeme modellieren evaluieren und validieren bevor die Systeme aufgebaut sind Bisher waren Test und Inbetriebnahme der Automatisierungsl sung der neuralgi sche Punkt beim Bau neuer Fertigungseinrichtungen Diese Phase konnte traditio nell erst begonnen werden wenn tats chlich Maschinen Hardware real existiert Konstruktive Fehler im Maschinenbau wurden erst sehr sp t erkannt und deren Korrekturen sind aufwendig Mit DELMIA Automation wird diese kritische Phase vorgezogen und entsch rft Das virtuelle mechatronische Abbild einer Anlage entsteht schrittweise parallel zu Planung und Konstruktion Produktdesigner Fertigungsplaner und Fabrikplaner stehen dabei in engem Dialog DELMIA Automation f gt sich nahtlos in die PLM Software Suite von DELMIA ein wie Abbildung 3 zeigt Die F gefolgenplanung Vorrichtungskonstruktion Roboter Simulation Offlineprogrammierung und die virtuelle Inbetriebnahme sind innerhalb einer gemeinsamen Softwareumgebung ablauff hig Program Start Y i m m a i BEBE el eo SS cm d nn 1 eee Conceptua
194. echtzeitf hige Feldbus Systeme Im Unterschied dazu findet die Kommunikation zwischen PCs bzw den darauf ausgef hrten Anwendungen weitestgehend ber Ethernet mittels TCP IP oder UDP statt Ethernet Netzwerke und CAN Busnetzwerke sind nicht kompatibel Der Server muss deshalb Schnittstellen zu allen relevanten Kommunikations Protokollen anbieten Anpassung von Abtastraten Mechatronische Systeme haben eine weitaus h here Abtastrate als AR Anwendungen Stellt eine AR Anwendung nur ca 30 Bilder pro Sekunden dar so berechnen bzw messen mechatronische Systeme die zu verarbeitenden Daten im Bereich zwischen 100Hz bis 3000H2 In der Regel wird ein Datensatz pro Schritt erzeugt der ber das Bus System an eine Visualisierungs Anwendung gesendet wird Diese kann die hohen Raten nicht verarbeiten und nicht visualisieren Deshalb m ssen mehrer Mechanismen zur bertragung zur Verf gung stehen Minimale Netzwerkauslastung Da Netzwerkbandbreiten limitiert sind d rfen keine Daten neu verschickt werden die sich w hrend eines Zeitschrittes nicht ver ndert haben Begrenzte Kontrollm glichkeiten Fehlererkennung Eine wesentliche Herausforderung sind die begrenzten M glichkeiten zur Kontrolle der Kommunikation und des Programmablaufs eines mechatronischen Systems Diese Arbeiten unter harten Echtzeitbedingungen Die Programmausf hrung anzuhalten um z B Fehler zu korrigieren oder auf eine Visualisierung zu warten ist nicht m glich Fehler bei d
195. ed Reality ISMAR Nara 2007 SCH99 Schottner J Produktdatenmanagement in der Fertigungsindus trie Munchen 1999 VDI06 VDI Richtlinie 4499 Blatt 1 Digitale Fabrik Grundlagen D ssel dorf 2006 ZAHO6 Zah M Schack R Methodik zur Skalierung der Digitalen Fabrik In Zeitschrift fur wirtschaftlichen Fabrikbetrieb ZwF 101 2006 1 2 S 11 14 7 Autor Dipl Wirtsch Inform Dirk Richter Fakult t f r Informatik Otto von Guericke Universit t Magdeburg Universit tsplatz 2 39106 Magdeburg Telefon 0531 121 7491 E Mail d richter web de 171 Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik Umsetzungsstand der Digitalen Fabrik Ergebnisse einer Umfrage zur Fabrik planung bei gro en deutschen Automobil herstellern Dipl Wirtsch Ing Andrea Spillner Prot Dr Ing Uwe Bracht Dipl Ing Horst R hl 174 1998 1998 2006 seit Oktober 2006 Lebenslauf Dipl Wirtsch Ing Andrea Spillner Wissenschaftliche Mitarbeiterin Technische Universitat Clausthal Institut fur Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Anlagenprojektierung und Materialflusslogistik Leibnizstra e 32 38678 Clausthal Zellerfeld Telefon 05323 723733 E Mail andrea spillner imab tu clausthal de Abitur am Ernst Moritz Arndt Gymnasium Herzberg Studium des Wirtschaftsingenieurwesens an der TU Clausthal mit der Vertiefungsrichtung Produktion und Prozesse Wissenschaftliche Mitarbeiterin am I
196. edaten Verarbeitungsprozesse Virtueller Modelldralt Die M glichkeiten die der Einsatz von VR f r die Verbesserung des Produktentstehungsprozesses bietet sind vielf ltig und werden in anderen Branchen wie z B dem Automobilbau und der Luftfahrtindustrie schon in vielen Bereichen eingesetzt Im Schiffbau wird hingegen zum Teil noch auf physische Mock Ups gesetzt was einen erheblichen Aufwand und auch Kosten mit sich bringt Diese sollen soweit wie m glich durch Untersuchungen in VR ersetzt werden Zus tzlich f hrt die Integration von VR gest tzten Untersuchungen zu einer Erh hung der Planungsgenauigkeit und erm glicht einfacheres fruhzeitigeres Erkennen von Problemen noch in der Planungsphase Dadurch werden die lterationsschleifen optimiert was eine Verringerung der Durchlaufzeit des gesamten Produktentwicklungsprozesses zur Folge hat Im Rahmen der Mitarbeit in Forschungsprojekten erarbeitet HDW durch die Entwicklung und Analyse von Szenarien die Anforderungen an die Integration von VR in die bestehenden Prozesse Die so gewonnen Erkenntnisse dienen als Referenzen f r die Entwicklung von Konzepten und der Umsetzung der Anbindung von VR F r eine Prozessintegration VR gest tzter Untersuchungen ist ein einfacher Datenaustausch zwischen VR und PDM System n tig Des Weiteren strebt HDW durch ein neutrales 3D Austauschformat eine verbesserte Interoperabilit t von Zulieferer und Werft an Der Austausch von 3D Daten stellt sowohl
197. eduzieren Hierzu m ssen die geplanten Produktions prozesssimulationen ein H chstma an Flexibilit t aufweisen Die Forschung an der semantischen Kopplung zur Realisierung der Simulation von Prozessketten verspricht den Einblick und den Erkenntnisgewinn ber die technischen und wissenschaftlichen Zusammenh nge in der Produktion zu erh hen und damit eine Verbesserung der Produktqualit t und eine Reduzierung der Produktionskosten zu erm glichen In dieser Arbeit wurde die Architektur einer Simulationsplattform zur Verkettung von Prozesssimulationen vorgestellt Die Realisierung der semantischen Verkn pfung der eingesetzten Simulationen reduziert die Gefahr von Erkenntnisverlusten Die Simulationsplattform in der eine erweiterbare modular aufgebaute Wissensbasis hinterlegt ist kann um einzelne Simulationen und damit Produktionsprozessschritte ausgebaut werden Dies erm glicht es weitere Herstellungsprozesse komplett zu simulieren 6 Literatur Arnarsdottir K Berre A J Hahn A Missikoff M Taglino F 2006 Semantic mapping ontology based vs model based approach Alternative or complementary approaches Proceedings of the Open Interop Workshop on Enterprise Modelling and Ontologies for Interoperability Luxembourg www kitware com 2008 Noy Natalya F McGuinness Deborah L 2001 Ontology Developement 101 A Guide to Creating Your First Ontology Stanford Schilberg Daniel Gramatke Arno Henning Klaus 2008 Seman
198. efert sollen prim r genutzt werden um die Ausf hrbarkeit der geplanten T tigkeiten und die Richtigkeit der zeitlichen Bewertung zu verifizieren Aktuell wird aber auch den ergonomischen und arbeitschutzrechtlichen Aspekten der Ablauf und Arbeitsplatzgestaltung eine immer gr ere Bedeutung zuteil Bereits bevor computergest tzte Planungssysteme verf gbar waren entstanden arbeitswissenschaftliche Modelle um h ufig untersuchte Sachverhalte der menschlichen Arbeit abbilden zu k nnen Die Erkenntnisse stammten haupts chlich aus Beobachtungen und daraus resultierenden Zeitbestimmungen 293 294 und sch tzungen Im Gesamtkomplex des Systems einer Digitalen Fabrik sind jedoch ohne gesicherte Bewegungsmodelle des Menschen keine Untersuchungen dynamischer und ergonomischer Sachverhalte m glich Au erdem l sst die Glaubw rdigkeit der Ergebnisse die mithilfe der Visualisierung an unbewegten Werkern gewonnen wurde zu w nschen brig Gerade in der Visualisierung und Simulation von Planungsergebnissen die f r noch nicht realisierte neue Fabriken und Anlagen erstellt wurden liegt aber das Hauptpotential der Digitalen Fabrik 3 Grundidee Grundidee ist die Planung mit Hilfe von so genannten Verrichtungen Diese umfassen in Anlehnung an die blichen Beschreibungsformen f r manuelle Arbeit fest definierte Arbeitsumf nge die mit einer Grundmenge von Parametern ausgestattet sind Anhand der Parameterbelegung wird
199. ehirns Ei ne gleichartige Wahrnehmung der gesamten Au enwelt durch verschiedene Men schen ist damit nicht zu erwarten Die vielen Rekursionen unterschiedlicher Hirn areale bei der Verarbeitung der externen Sinnesreize k nnen eben nicht zu einer determinierten Verarbeitung f hren wie sie etwa der Vorstellung von Realit t als einer direkten Abbildung von physischen Objekten zu Grunde liegt So gesehen sind virtuelle Objekte der digitalen Fabrik also Teil der Realit t aber ein Teil der in einer determinierten Form Repr sentationen von physischen Objekten in ande ren physischen Medien i A digital speichert und verf gbar macht Die philosophische Diskussion des Realit tsbegriffes soll an dieser Stelle nicht weiter vertieft werden Festzuhalten ist jedoch dass Virtualitat und Realit t durchaus nicht als kontradiktorische oder polare sonder als relative Gegens tze zu verstehen und entsprechend in ihrer Bedeutung zu erschlie en sind In diesem Kontext ist der Begriff der Immersion passf hig da das Eintauchen in die virtuelle Welt letztlich eine graduelle Ver nderung der Beobachtungsperspektive bei der Verarbeitung der immer selektiv wahrgenommenen Umweltsignale darstellt 3 Umgang mit Komplexit t Ohne Frage sind schon die Entwicklung der Technologien und Methoden der digitalen Fabrik als auch die mit Hilfe von CA Werkzeugen entwickelten Produkte und Prozesse hoch komplex Diese Komplexit t stellt aber nur einen
200. eiches hnlich ist Daher lauten die Hypo thesen H1 Die ESK ist schneller durchf hrbar als die MSK 405 H2 Die berlagerungsgenauigkeit beider Verfahren ist innerhalb des kalibrierten Bereiches nicht signifikant unterschiedlich 3 5 Ergebnisse Von den 22 am Versuch teilnehmenden Probanden konnten nur Datens tze von 20 Probanden ausgewertet werden Die Durchf hrungsdauer betrug f r die ESK Methode im Mittel 92 Sekunden o 50 8 und f r die MSK Methode im Mittel 155 Sekunden o 35 1 Die Ergebnisse zur berlagerungsgenauigkeit in 120 cm Entfernung sind in Abbil dung 2 dargestellt Der Unterschied in der berlagerungsgenauigkeit in einem Testabstand von 120 cm betr gt im Durchschnitt ca 0 2 cm zugunsten der MSK ist aber statistisch nicht signifikant p gt 0 05 t test Vorsatz in cm BESK 120 cm MSK 120 cm 2 00 1 50 1 00 0 50 0 00 Marker Oben Links Oben Rechts Mitte Unten Links Unten Rechts Abbildung 2 Mittlere Uberlagerungsfehler sowie Standardabweichungen zwischen realen und virtuellen Markern in einem Testabstand von 120 cm Die Markerpositionen entsprechen der Markeranordnung aus Abbildung 1 rechts F r die Testtafel au erhalb des kalibrierten Bereiches ca 70 cm traten signifikan te Unterschiede in der Uberlagerungsgenauigkeit p lt 0 05 t test auf siehe Ab bildung 3 Der Kalibrierfehler der ESK war im Durchschnitt 0 72 cm gr er als der Kalibrierfehler der MSK Obwohl
201. eile Die allgemeinen Trends der letzten Jahre in dieser Branche wie z B Reduzierung von Gewicht und Verbrauch Verbesserung des Wirkungsgrades und Reduzierung der Kosten werden durch die aktuelle Marktsituation noch deutlich versch rft Kleine Motoren mit niedrigem Verbrauch und geringer Belastung der Umwelt sind z Zt von besonderem Interesse Besonders interessant sind Fahrzeuge die neben den genannten Punkten auch noch durch berdurchschnittliche Fahrleistungen berzeugen Das Streben nach st ndiger Verbesserung der Gebrauchseigenschaften zwingt die Automobilhersteller und ihre Zulieferer zur L sung neuer komplizierter Fertigungsaufgaben Ein Schwerpunktbereich im Automobil sind Powertrain Komponenten Die in diesem Bereich eingesetzten Gussteile werden komplexer und komplizierter Massereduzierung und Funktionsintegration sind wesentliche Forderungen der Automobilproduzenten an ihre zuliefernden Gie ereien Gleichzeitig werden die f r die Entwicklung zur Verf gung stehenden Zeiten immer k rzer Durch den prozessorientierten Einsatz rechnergest tzter Techniken ergeben sich enorme Potentiale zur Reduzierung von Entwicklungszeiten und kosten und zur Erreichung der gew nschten Gebrauchseigenschaften insbesondere bei komplexen Bauteilen mit hohem Schwierigkeitsgrad Ein wesentliches Hilfsmittel bei der Bauteil und Prozessentwicklung ist die numerische Simulation So sind beispielsweise bei der Entwicklung komplizierter Motorkomponenten num
202. eispiel auf 1024x768 Pixel statt 8192x6144 reduziert Mit LumEnActive wird ein VNC Client zum gleichen Server mit der Maus platziert und passend zur berdeckung gebracht Dabei steht der LumEnActive Projektor Fokus Projektor n her an der Projektionsfl che und et was seitlich oder tiefer um nicht die Kontext Projektion zu st ren Die Fokus Pro jektion ist im Durchmesser dadurch deutlich kleiner als die Kontext Projektion Die physikalische Aufl sung des Fokus Projektors sollte in etwa mit der Aufl sung des abgedeckten Bereichs bereinstimmen im angesprochenen Beispiel also etwa acht mal so klein sein wie die Kontext Projektion Da der Fokus Bereich dank Lum EnActive den Bewegungen der Maus folgt wird so stets im Umfeld um den Maus zeiger in voller Aufl sung in der weiteren Umgebung nur mit geringerer Aufl sung angezeigt So kann z B pr zise an einer CAD Datei gearbeitet werden oder Teile 397 398 eines Fabriklayouts oder eines umfangreichen Flussdiagramms diskutiert werden ohne dabei die bersicht zu verlieren in welchem Bereich des Datenraums man sich gerade befindet 8 Diskussion Wir haben exemplarisch vier interessante Anwendungsfelder von LumEnActive aufgezeigt die im Labor funktionieren jedoch noch nicht im betrieblichen Alltag eingesetzt sind Zurzeit sind wir auf der Suche nach Pilotanwendern und F amp E Partnern die die M glichkeiten von LumEnActive zur Produktivit tssteigerung im Unternehmen einf hren m
203. eistungsbranche und Unternehmen der klein und mit telst ndischen Wirtschaft Im Bereich der virtuellen Technologien entwickelt das Fraunhofer IFF L sun gen f r alle Schritte in der Prozessket te Mit dem Virtual Development and Training Centre VDTC stehen Spezialis ten Know how und hochmodernes Equipment zur Verf gung um das durchg ngige digitale Produkt von der ersten Idee ber die Entwicklung die Fertigung den Vertrieb bis zur Inbe triebnahme und den Betrieb sicherzu stellen Die Prozess und Anlagentechniker sind Experten auf dem Gebiet der energetischen Nutzung von Biomasse Foto Dirk Mahler Fraunhofer IFF Schwerpunkte liegen beim Virtual En gineering f r die Entwicklung von Pro dukten Prozessen und Systemen bei Methoden der FEM Berechnung bei virtueller Fabriklayout und Montage planung der Qualifizierung und beruf lichen Aus und Weiterbildung und der Erstellung von virtuell interaktiven Handb chern Ersatzteilkatalogen und Produktdokumentationen F r sich wandelnde und hochkomplexe Produktionsnetzwerke optimiert das IFF Fabrikanlagen Produktionssysteme und logistische Netze F hrend ist das Magdeburger Fraunhofer Institut bei der Realisierung von RFID und Telema tik basierten L sungen zur Identifikati on berwachung und Steuerung von Warenfl ssen Mit dem LogMotionLab steht eines der am besten ausgestat teten RFID Labore Europas zur Verf gung um branchentypische Anwen d
204. eitfenster Empfang AS AR Anwendung EEE Zeitfenster Senden t Daten ig Meldung Bild 4 Zeitfenster und Zeitstempel erm glichen eine synchrone Daten bertragung und sind Voraussetzung f r konsistente Daten COMMUVIT definiert f r jeden Kommunikations Schritt ein Zeitfenster indem alle Komponenten ihre Daten an den Server senden m ssen Von mechatronischen Systemen wird erwartet dass sie innerhalb dieses Zeitfensters alle ihre Daten bertragen bzw nur diese Daten werden als g ltig akzeptiert Visualisierungs Anwendungen und Simulationen sind bereits durch die Barrieren synchronisiert F r deren Datenaustausch werden dieselben Zeitfenster in COMMUVIT definiert Die Zeitfenster werden durchgehend berwacht Wird ein Zeitfenster berschritten wird dies erkannt Die entsprechenden Daten werden als fehlerhaft markiert Zus tzlich wird eine Fehlermeldung an die AR Anwendung bermittelt Diese kann die Daten entweder komplett verwerfen oder dem Anwender mitteilen dass die Analyse auf Basis unsicherer Daten erfolgt 3 3 An und Abmelden Unterschiedliche Experimente erzeugen unterschiedliche Daten Hierf r ist es notwendig dass ein mechatronisches System flexibel unterschiedliche Daten anmelden d h anbieten kann und einer AR Anwendung die ben tigten Daten abfragen kann COMMUVIT bietet hierf r Funktionen zum An und Abmelden einzelner Komponenten Clients und Daten Bild 5 Eine Komponente die Daten erzeugt wird als Produc
205. elle Integration der internen Logik f r die mechanischen Komponente einer Fertigungszelle Defintion der Ein und Ausg nge und Verbindung mit derSPS Virtuelle Inbetriebnahme Testen aller was wenn Szenarios OPCcom Abbildung 4 Workflow der virtuellen Inbetriebnahme 4 Uber Dassault Syst mes Als Weltmarktf hrer von 3D und Product Lifecycle Management L sungen PLM betreut Dassault Systemes mehr als 100 000 Kunden in 80 L ndern Seit 1981 agiert Dassault Systemes als Vorreiter im 3D Softwaremarkt und entwickelt PLM Anwendungen und Services welche die standort bergreifenden Produktentwick lungsprozesse unterst tzen PLM L sungen von Dassault Systemes bieten die dreidimensionale Betrachtung des gesamten Produktlebenszyklus der vom ersten Konzept bis zur Wartung des fertigen Produkts reicht Das Portfolio von Dassault Systemes besteht aus CATIA f r die virtuelle Produktentwicklung SolidWorks als 3D CAD L sung DELMIA f r die virtuelle Produktion SIMULIA f r virtuelle Er probung und ENOVIA f r weltweites Collaborative Lifecycle Management ein schlie lich ENOVIA VPLM ENOVIA MatrixOne und ENOVIA SmarTeam Das sault Systemes ist b rsennotiert an der Nasdaq DASTY und Euronext Paris 13065 DSY PA 5 Literatur Homepage Dassault Systemes lt http www 3ds com products delmia solutions automation gt letzter Abruf am 20 04 2009 Graupner T D Virtuelle Inbetriebna
206. ellen Damit sollen leistungsf hige Trainingssysteme f r die Ausbildung von Chirurgen sowie perspektivisch intelligente Operationsinstrumente entwickelt werden Die virtuellen Technologien sorgen f r ein realit tsnahes Erleben der simulierten Operation Ausgehend von pr operativen Schnittbildern CT MRT sollen beliebige Schnittebenen in Abh ngigkeit der Blickrichtung und Position des Nutzers visualisiert und ber geeignete Displays der realen Szene berlagert werden Energietechnik Neue virtuelle Technologien sollen den Betreibern von elektrischen Netzen und Energiewandlungsanlagen erm glichen Informationen zu visualisieren um damit ihre Anlagen umfassend berwachen Fehler rechtzeitig erkennen und gegebenenfalls notwendige Instandhaltungsma nahmen einleiten zu k nnen Fahrzeugtechnik Um komplexe sicherheitstechnische Fragestellungen die sich im Fahrzeugbereich aus dem massiven Einsatz von embedded controllern ergeben beantworten zu k nnen sollen neuartige Methoden und Verfahren an der Schnittstelle zwischen Mechatronik Software Engineering und virtuellen Technologien entwickelt werden Damit sollen in diesen Systemen Sicherheit und Zuverl ssigkeit nicht nur bewertet sondern auch fr hzeitig in den Entwurfsprozess einbezogen werden k nnen 4 Literatur B h09 B hme T Kennel M Schumann M Winge A Automatisierte Erstellung dom nen bergreifender Modelle und echtzeitf hige Kopplung von Sim
207. ellen Koeffizienten gebracht werden wobei sich die dynami schen Eigenschaften des Systems mit den Abklingkonstanten 6 und den ged mp ften Eigenkreisfrequenzen wg ergeben 6 Wq 1 0 0 Wa1 A 0 6 0 a ses Sia Das Ergebnis ist ein in kleine Teilsysteme entkoppeltes System Die Teilsysteme k nnen unabh ngig voneinander effizient im Zeitbereich durch numerische Integ ration berechnet werden Diese Methode wurde im Simulationswerkzeug ISG virtuos f r eine Matlab Schnittstelle umgesetzt Dabei ist es m glich in einem Be triebspunkt linearisierte Matlab Modelle in entkoppelter Form in ISG virtuos einzu binden Der flexible K rper muss dazu zun chst in Matlab importiert werden und kann dort beispielsweise durch Erg nzungen um Regelungskomponenten erweitert werden Die Berechnung des Modells findet anschlie end in Echtzeit ausschlie lich in ISG virtuos statt F r eine detaillierte Beschreibung sei hier auf Rk2007 verwiesen Neuere Arbeiten besch ftigen sich mit der Einbindung von reduzierten FE Model len direkt aus dem bekannten FE Werkzeug Ansys Bei der modalen Reduktion nach Da2008 wird aus der folgenden Bewegungsgleichung eines flexiblen K r pers M y t C y t K y0 Ft mit der externen Kraft F e R t der Massenmatrix M der D mpfungs matrix D R der Steifigkeitsmatrix K E R und den Zust nden y R 1 durch Transformation mit den massenormierten Eigenvektoren
208. en Zus tzlich zu den bereits sehr wirksamen monokularen Informationen stehen In formationen durch die Betrachtung mit beiden Augen zur Verf gung Stereopsis Da die Augen einen seitlichen Abstand besitzen sind die Bilder beider Augen leicht verschieden Aus diesem Unterschied Querdisparation oder binokulare Dis parit t l sst sich ebenfalls Tiefeninformation gewinnen Wenn ein Betrachter ein Objekt fixiert so sind beide Augen in der Form ausgerichtet dass dieses Objekt in beiden Augen mittig foveal abgebildet wird wobei sich die optischen Achsen der Augen in dem Fixationspunkt berschneiden Das fixierte Objekt weist dann keine Disparit t auf Objekte welche vor dem fixierten Objekt liegen weisen eine ge kreuzte oder negative Disparit t auf Objekte hinter dem fixierten Objekt weisen eine ungekreuzte oder positive Disparit t auf siehe Abbildung 2 Abbildung 2 Betrachtung eines Objektes mit beiden Augen blau n heres Objekt mit gekreuzter Disparit t rot und entfernteres Objekt mit ungekreuzter Disparit t gr n Wenn die Disparit t zu stark ist bei gro sen Entfernungsunterschieden entsteht oftmals kein Tiefeneindruck sondern es werden Doppelbilder wahrgenommen So ist zum Beispiel ein Finger in ca 0 5m Entfernung vor dem Gesicht nur einmal sichtbar wenn er fixiert wird aber doppelt wenn ein entferntes Objekt dahinter fixiert wird Bei dem Wechsel der Fixation von einem nahen auf ein entfernteres Objekt nder
209. en in diesem Bereich verst rkt auf virtuelle Technologien um den Forderungen nach Einsparungen sowie immer k rzeren Entwicklungs und Erprobungszeiten bei gleichzeitig wachsenden Anspr chen an Funktionalit t und individuelle Gestaltung eines Produkts gerecht zu werden Mit der Komplexit t der Systeme steigen auch die Anspr che an Sicherheit Verf gbarkeit oder Zuverl ssigkeit also an Eigenschaften die keine physische Realit t besitzen Im Projekt VIERforES werden Konzepte entwickelt die Herstellern helfen sollen ihre Produkte in dieser Hinsicht zu optimieren Was normalerweise nicht sichtbar ist soll im virtuellen Raum Gestalt annehmen und 21 22 veranschaulichen wie sich die in Maschinen und Ger ten integrierte Software verh lt Bei vielen Systemen werden Sicherheit Verf gbarkeit und Zuverl ssigkeit ber die Software gesteuert Um diese Eigenschaften bei der Produktentwicklung beim Test und in der Betriebsphase sicher zu stellen sind virtuelle Techniken mit unterschiedlichen Auspr gungen miteinander zu verbinden Das sind zum einen die bereits bekannten auf virtuellen 3D Modellen basierenden Darstellungen von realen Produkten und zum anderen neue leicht erlernbare und oder intuitiv verst ndliche Visualisierungen f r die Eigenschaften ohne physische Entsprechung Der ausgepr gte Gesichtssinn des Menschen gestattet es einen schnellen berblick ber komplexe Informationen zu gewinnen Wichtige Inhalte werden so
210. en Daten die Realit t in einem aus reichenden Ma e widerspiegeln Da das L sen der bereinstimmungsproblematik genau diesen Umstand garantieren w rde stellt dies eine signifikante Problemstel lung dar welche f r das weitere Aussch pfen von Potentialen der DF unumg ng lich ist 3 Bidirektionaler Datenfluss Im vorhergehenden Kapitel konnte aufgezeigt werden dass das L sen der Ubereinstimmungsproblematik f r die weitere Steigerung der Potentialausnutzung der DF einen essentiellen Beitrag leisten w rde Zur Definition und Veranschauli chung der berf hrungsproblematik ist das in Abbildung 1 aufgezeigte Schema entwickelt wurden Innerhalb diesen Schemas ist der n tige Datenfluss welcher zwischen der DF und der realen Fabrik notwendig ist beispielhaft dargestellt Neu hierbei ist insbesondere die Unterst tzung des Datenflusses aus der DF in die Realit t und somit das Aufzeigen einer ben tigten bidirektionalen Unterst tzung des Datenflusses zwischen der DF und der Realit t berf hrung der DF in die Realit t Anpassung der DF an Aufbau nderungen Anpassung der DF an durchgef hrte Optimierungen reale Fabrik Digitale Fabrik berf hrung geplanter Optimierungen Planungskontrolle in der Realit t Umplanung Sicherstellung der Aktualit t der DF Abbildung 1 Zur Erh hung der Potentialaussch pfung der Digitalen Fabrik notwendiger bidirektionaler Datenfluss zwischen der Digitalen und der realen Fabrik
211. en SPAAM zu genauen Ergeb nissen wenn die Entfernung der Anwender zum verwendeten Passpunkt mehr mals ver ndert wird Die hier verwendete MSK unterscheidet sich vom Verfahren des Tiefen SPAAM dadurch dass die virtuellen 2 D Einblendungen vorgegeben aus welcher Position und Orientierung 3D Passpunkte berlagert werden sollen sodass eine innomogene r umliche Verteilung der Passpunkte forciert wird Ein potentieller Nachteil des Verfahrens ist der hohe zeitliche Aufwand bei der Durch f hrung der durch die mehrmalige Neupositionierung der Anwender entsteht Die am Fraunhofer IFF entwickelte ESK ist die konsequente Fortsetzung des MSK Verfahrens indem es eine Anordnung mehrerer 3 D Passpunkte auf einem Kalibrierk rper siehe Abbildung 1 links Durch die Anordnung der Passpunkte wird ein Tiefenbereich von ca 70 cm abgedeckt Der tats chliche Kalibrierbereich h ngt vom Sichtfeld des verwendeten OST HMDs sowie von nutzerbezogenen Faktoren z B Positionierung der Nutzer Sitz des OST HMDs auf dem Kopf der Nutzer ab Mit dem in dieser Nutzerstudie verwendeten Microvision Nomad ND2100 betrug die kalibrierte Tiefe aus Sicht der Nutzer ca 100 cm 170 cm Um quantitative Aussagen zur berlagerungsgenauigkeit unter Ber cksichtigung nutzerbezogener Fehler treffen zu k nnen wurde eine Messanordnung erstellt bei welcher der Abstand zwischen realen und virtuellen Objekten mit Hilfe eines Laserpointers angeben werden kann siehe Abbild
212. en Zusatzachse bei der gleichen Bewegung aufbringen muss In Abbildung 5 sind die Leistungsfl sse die im Spannungszwischenkreis der Antriebe auftreten und zur Dimensionierung von Zwischenkreis und zur Beurteilung der m glichen R ckspeiseleistung aus den Antrieben dienen k nnen SheetPlaneForce SheetPlanNor mal Force Abbildung 3 Greiferkrafte beim Einlegen eines Teils in eine Maschine Normalkraft schwarz und Transversalkraft blau im Greifer TqTotal 6 Abbildung 4 Antriebsmoment einer Zusatzachse MB Fowerin MM PowerReUse MB PowerReUselnst MB Power Out MM PowerReUselnstNeg Powerln Power Out Abbildung 5 Leistungsaufnahme rot bzw abgabe gr n der Antriebe auf einer Roboterbahn 5 Erweiterte Simulation mit KeMotion Mit der virtuellen Steuerung k nnen viele Fragen eines Robotereinsatzes bereits geklart werden Die Simulation ist jedoch auf die Modellierung eines steifen Robo ters und idealer Antriebsregler beschrankt Bei Hochgeschwindigkeitsanwendun gen haben allerdings auch dynamische Effekte in den Antriebsreglern und in der Robotermechanik eine Bedeutung Schleppfehler und elastische Verformungen des Roboters f hren zu Bahnabwei chungen die umso gr er werden je schneller der Roboter f hrt Weiters k nnen bei schnellen Bewegungen Vibrationen angeregt werden die die Mechanik belasten aber auch zu unerw nschten Prozessergebnissen f hren k nnen insbes beim Materialauftrag oder abtra
213. en kann dass diese Partner immer mit aktuellen Daten arbeiten Die organisatorischen Schnittstellen sowie die Flexibilit t wurden mit gut bis befrie digend bewertet Eine eindeutige Definition organisatorischer Schnittstellen sowie eine klare Zuweisung von Verantwortlichkeiten im Prozess sind Voraussetzungen f r eine durchg ngige Nutzung von Workflowmanagementsystemen und stellen somit ein wichtiges Handlungsfeld zur weitergehenden Umsetzung der Digitalen Fabrikplanung dar Insgesamt sch tzen die Befragten die organisatorischen Entscheidungswege als zu lang ein Dies ist sicherlich teilweise in der mangelnden Transparenz des ge samten Entscheidungsprozesses sowie in den vielf ltigen Abh ngigkeiten der ein zelnen Planungsfelder begr ndet Jedoch gilt es zu beachten dass eine Beschleu nigung der Planungsarbeit nur dann einen Nutzen bringen kann wenn dieser Zeit vorteil der Gesamtplanung zugutekommt und nicht f r l ngere Abstimmungs und Entscheidungsprozesse verwendet wird 3 Einsatz der 3D CAD Planung Die 3D CAD Planung stellt inzwischen ein wichtiges und zukunftsgerichtetes Werk zeug der Digitalen Fabrikplanung dar 1 Im Rahmen der Befragung konnte ermit telt werden dass die Erfahrungen in vielen Bereichen als sehr positiv angesehen werden Abbildung 3 Ein hoher Verbreitungsgrad und die intensive Nutzung von 3D CAD in einigen Bereichen der Planung spricht zudem f r eine hohe Anwender akzeptanz I bessere schnel
214. enden Aufgaben abh ngig In anderen Arbeiten wurde das menschli che Auge durch eine Kamera simuliert und der berlagerungsfehler zwischen rea len und rechnergenerierten Objekten wurde durch bildbasierte Messungen be stimmt so z B in OZT 04 Durch diese im Vergleich zur qualitativen Beurteilung aufw ndigere Herangehensweise erh lt man quantitative Aussagen ber die ber lagerungsgenauigkeit Ein Nachteil dabei ist das Vernachl ssigen von nutzerbezo genen Aspekten So werden das Verrutschen des OST HMDs w hrend der Kali brierung oder eine durch Nutzer ungenau vorgenommene berlagerung als Feh lerquellen vernachl ssigt In MGT 01 wurde ein Ansatz zur quantitativen Erfas sung der berlagerungsgenauigkeit unter Ber cksichtigung nutzerbezogener Feh lerquellen vorgestellt Die Autoren umgehen die Schwierigkeit keinen Zugriff auf die auf der Netzhaut projizierten Informationen zu haben in dem sie die Nutzer die Projektion eines rechnergenerierten Objektes auf ein Messfeld in diesem Fall ein Grafiktablett ortsbezogen angeben lassen Mit diesem Messfeld kann die berla gerungs genauigkeit jedoch nur in Armreichweite der Nutzer berpr ft werden F r gr ere Arbeitsbereiche ist diese Methode nicht geeignet 403 404 3 Nutzerstudie In diesem Beitrag wird eine Nutzerstudie vorgestellt in der die Uberlagerungsge nauigkeit und die Durchf hrungsdauer zweier Durchf hrungsmethoden der STK unter Ber cksichtigung nutzerbezog
215. ener Faktoren quantitativ verglichen wird Im Gegensatz zu vorherigen Arbeiten kann die berlagerungsgenauigkeit f r ver schiedene Arbeitsentfernungen bestimmt werden Zus tzlich wurden subjektive Einsch tzungen hinsichtlich der Nutzerakzeptanz erfasst 3 1 Teilnehmer An der Nutzerstudie nahmen 22 Probanden 2 weiblich 19 m nnlich teil Sie wa ren im Durchschnitt 25 1 Jahre alt o 2 32 Bei den Probanden handelte es sich haupts chlich um Studenten der Informatik Acht Probanden trugen eine Sehhilfe Kontaktlinsen oder Brille Alle Probanden hatten Computererfahrung Neun von Ihnen hatten noch keine Erfahrung auf dem Gebiet der AR Elf Probanden hatten noch nie Umgang mit einem HMD zwei Probanden nutzten HMDs bereits mehr als zweimal 3 2 Versuchsaufbau In der Nutzerstudie wurde die in TMX07 entwickelte und in GTM08 weiterentwi ckelte Ein Schritt Kalibrierung ESK mit dem in TZO03 vorgestellten Tiefen SPAAM und im Rahmen dieser Arbeit erweiterten Verfahren der Mehr Schritt Kalibrierung MSK hinsichtlich berlagerungsgenauigkeit und Durchf hrungsdau er verglichen Als Trackingsystem wurde ein optisches Inside Out Tracking mit Papiermarkern verwendet Als OST HMD wurde ein Microvision Nomad ND2100 eingesetzt Beim Verfahren des Tiefen SPAAM nehmen Anwender eine sequenzielle Zuord nung mehrerer 2 D Einblendungen zu einem 3 D Passpunkt vor siehe Abbildung 1 Mitte Laut TZO03 f hrt die MSK Methode Tief
216. ensmanagement Lehrstuhl Informations management im Maschinenbau Rheinisch Westf lische Technische Hochschule Aachen Dennewartstra e 27 52068 Aachen Deutschland Henkel Udo Dr Ing HENKEL ROTH GmbH Gewerbepark Am Wald 3d 98693 Ilmenau Deutschland Hoffmann Alexander Dipl Ing ARC Solutions GmbH Annaberger Str 73 09111 Chemnitz Deutschland Hoffmann Hilko Dr sc nat Deutsches Forschungs zentrum f r K nstliche Intelligenz DFKI GmbH Forschungsbereich Agenten und Simulierte Realit t Stuhlsatzenhausweg 3 Campus Geb ude D 3 2 66123 Saarbr cken Deutschland Hoffmeyer Andreas Dipl Wirtsch Ing Volkswagen AG Planung Marke Volkswagen Postfach 01619 38436 Wolfsburg Deutschland Huckauf Anke Prof Dr Bauhaus Universit t Weimar Psychophysiologie und Wahrnehmung Bauhausstr 11 99423 Weimar Deutschland Husung Stephan Dipl Ing Technische Universitat IImenau Fakult t f r Maschinenbau Fachgebiet Konstruktionstechnik Max Planck Ring 12 98693 Ilmenau Deutschland Kahn Svenja Dipl Inform Fraunhofer Institut f r Graphische Datenverarbeitung Fraunhoferstra e 5 64283 Darmstadt Deutschland Autoren Karras Ulrich Dr FESTO Didactic GmbH amp Co KG Produktmanagement Rechbergstr 3 73770 Denkendorf Deutschland Komarnicki Przemyslaw Dr Ing Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Prozess und Anlagentechnik Sandtorstra e 22 3
217. eometrie genauer wiedergibt z B mit Ausrundungen so dass keine Singularit t mehr auftritt Die vorgestellten Kriterien wurden im Finite Elemente Programmsystem COSAR implementiert und im Folgenden wird die Dimensionsadaption an einem einfachen Beispiel dargestellt Die in Abbildung 5 dargestellte Scheibe l sst sich aufgrund ihrer Abmessungen gut als Balkenmodell abbilden An den Dickenspr ngen kommt es allerdings zu Spannungs berh hungen durch die Kerbwirkung die im Balken modell nicht enthalten ist 4 i w i 4 i j H x u ER E is ks i S ral 1 9 A 450 Bi 0 42 49 50 0 40 7 49 9 3 5 k E 35 4 af 4 3 24 4 72 1 15 4 yt 3 9 27 9 2 7 he 25 7 3 5 23 6 9 7 1 4 15 9 19 3 f202 dra 78 4 l 15 0 14 6 Scheibenmodell Balkenmodell 12 9 i 40 8 16 7 47 0 Normalspannung 0711 Normalspannung 07 2 6 2 E 65 7 241 71 9 0 0 Abbildung 5 Scheibenmodell In den brigen Bereichen des Modells stellt sich ein ungest rter Spannungszu stand ein der mit dem Balkenmodell sehr gut abgebildet werden kann Ein Modell mit m glichst geringer Anzahl an Freiheitsgraden das den sich einstellenden Spannungszustand in guter Qualit t wiedergibt ist eine Kombination aus Balken und Scheibenmodell Um eine automatisierte Erstellung des Modells zu erreichen bei dem die Scheibenmodellierung nur an den Stellen eingesetzt wird an denen sie wirklich notwendig ist wird die Dimensionsfehlersch tzung eingesetzt Aus gan
218. er 3 Bracht U Spillner A 2008 Die Digitale Fabrik Grundlagen In Praxishandbuch Betriebsleiter WEKA Media 4 Bracht U Reichert J 2009 17 und 18 Februar Digitale Fabrik Stand und neue Entwicklungen In Tagungsband 5 Euroforum Jahrestagung Digitale Fabrik Ingolstadt 7 Autoren Dipl Wirtschaftsing Andrea Spillner Wissenschaftliche Mitarbeiterin Technische Universit t Clausthal Institut f r Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Anlagenprojektierung und Materialflusslogistik Leibnizstra e 32 38678 Clausthal Zellerfeld Telefon 05323 723733 E Mail andrea spillner imab tu clausthal de Prof Dr Ing Uwe Bracht Leiter des Instituts f r Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Technische Universit t Clausthal Institut f r Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Anlagenprojektierung und Materialflusslogistik Leibnizstra e 32 38678 Clausthal Zellerfeld Telefon 05323 722201 E Mail uwe bracht imab tu clausthal de Dipl Ing Horst R hl Fachreferent f r Systemanalyse Projektleiter HLS Entwicklung Volkswagen AG Brieffach 1832 38436 Wolfsburg Telefon 05361 896 3930 E Mail horst roehl volkswagen de 183 Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik Die virtuelle Inbetriebnahme erlangt Industriereife Dipl Ing Tom David Graupner Oktober 1990 April 1997 April 2007 April 2009 Lebenslauf Dipl Ing Tom David Graupner Client E
219. er Daten bertragung m ssen deshalb erkannt und fehlerhafte Daten verworfen werden Einfache Handhabung Ein Kommunikations Server ist f r den Entwicklungs Ingenieur lediglich ein Mittel zum Zweck der visuellen Analyse Diese soll m glichst einfach zu bedienen sein und selbstst ndig arbeiten 3 COMMUVIT Die Hauptaufgabe von COMMUVIT ist Daten zwischen unterschiedlichen Komponenten der Experimentierumgebung auszutauschen Bild 2 Eine Komponente kann ein Simulator eine Anwendung zur Visualisierung von Daten eine realer Prototyp aber auch Ger te zur Steuerung sowie Tracking Systeme sein COMMUVIT behandelt jede Komponente als gleichwertigen Client der sowohl Daten erzeugen als auch Daten abfragen kann Mecha tronisches Simulation Weitere Clients COMMUVIT Schnittstelle Bild 2 Schematische Darstellung einer Experimentier Umgebung mit Kommunikation ber COMMUVIT Jeder COMMUVIT Client wird Uber eine COMMUVIT Schnittstelle mit dem Kommunikations Server verbunden Eine Schnittstelle muss dazu einmal f r jede Komponente z B Simulation mit Matlab Simulink oder SystemC umgesetzt werden und kann in der Regel wiederverwendet werden 3 1 Funktionsprinzip COMMUVIT in drei Teile unterteilt Eine Variablen Tabelle MAP Diese Tabelle speichert w hrend der Ausf hrung alle Daten die zwischen den Komponenten ausgetauscht werden und die Zuordnung von Eingangsdaten zu Ausgangsdaten Einen Kom
220. er Lage sein die Anforderungen der Kunden zu erf llen und den stabilen Betrieb bei st ndiger Ver nderung des Verbrauchs bzw der Einspeisung der Wirk und Blindleistung zu gew hrleisten Da die elektrische Energie mit konventionellen Methoden nicht effizient gespeichert werden kann soll die ad quate Menge der Reserveleistung im System st ndig zur Verf gung gestellt werden Das System soll den Verbraucher mit m glichst geringen Kosten und kologischem Einfluss mit Energie versorgen Die Qualit t der Versorgung muss die Standards bez glich folgender Faktoren erf llen o Frequenzhaltung o Spannungshaltung o Zuverl ssigkeit Lokal sind die Netzbetreiber f r die elektrischen Netze zust ndig Sie beobachten und regeln permanent in eigenen Leitstellen das Gleichgewicht von Stromerzeugung und Nachfrage Die Koordination bernimmt die Systemf hrung die in zentrale Netzleitstelle die berwachung F hrung und Steuerung des Netzes realisiert ist Bei der Erf llung dieser Aufgaben kann erheblicher Aufwand entstehen deswegen sind f r das Schaltpersonal unterschiedliche Funktionen zur Verf gung gestellt Abbildung 1 Ferner werden die Hauptfunktionen kurz charakterisiert Leitwartepersonal Erzeugung Umspanmwerk Verbraucher Abbildung 1 Hauptfunktionen der Leitwarte 2 1 SCADA Die SCADA Funktion Supervisory Control and Data Aquisition sammelt die Echtzeit Messungen von Netzparametern aus den Umspannwerken um
221. er bezeichnet Sie meldet sich zun chst mit einem eindeutigen Namen an COMMUVIT an und gibt Zugriff auf die Liste mit allen lesbaren Daten der Komponente Auch diese sind im einen eindeutigen Namen gekennzeichnet COMMUVIT legt f r jedes Datum eine Referenz auf die Variablen Tabelle an Eine Komponente die auf diese Daten 376 zugreifen m chte wird als Consumer bezeichnet Eine Komponente kann sowohl Consumer als auch Producer sein Ein Consumer kann durch eine Anfrage an COMMUVIT die bertragung von einem oder mehren Daten anfordern subscribe COMMUVIT erstellt aus der Anfrage eine Schreib Tabelle f r die entsprechende Komponente und stellt eine Referenz zur Variablen Tabelle her Ein Consumer muss daf r den Namen der Komponente von der die Daten bezogen werden sollen und den Namen der Variable selbst kennen COMMUVIT selbst ver ffentlicht keine Liste mit den Namen Variablen und Komponenten COMMI RE COMMUVIT Bild 5 Prinzip des An und Abmelden einzelner Daten Wenn ein Consumer eine Variable anfragt legt COMMUVIT unabh ngig davon ob es bereits einen entsprechenden Producer gibt einen Eintrag in der Variable Tabelle an Sollte es keinen Producer geben wird dies entsprechend markiert und der entsprechende Wert wird bei der Kommunikation nicht ber cksichtigt Die bertragung wird automatisch etabliert sobald sich ein passender Producer anmeldet Die Anforderung subscribe eines Datums abzuweisen ist hier nicht sinn
222. er von der Reflexionseinheit abgelenkte Lichtstrahl des Projektors folgt dabei selbstt tig den Bewegungen der Maus und macht das jeweilige Umfeld sichtbar LumEnActive erlaubt neben Grafiken Bildern und Texten auch das Einblenden von im Netz verf gbaren PCs ber das VNC Protokoll und kann dadurch leicht mit existierender betrieblicher Software integriert werden ber das Netzwerk werden die Pixel eines realen oder auch virtuell auf einem Server gehosteten Windows Mac oder Linux PCs bertragen und von LumEnActive passend skaliert und ent zerrt So k nnen z B Informationen der Fertigungsplanung an allen Orten ange zeigt werden die von einem LumEnActive System berstrichen werden k nnen Von den vielen m glichen Anwendungsszenarien f r LumEnActive in der betrieb lichen Praxis beschreiben wir exemplarisch vier im Folgenden ausf hrlicher 4 Anzeige von Messwerten im Arbeitsraum Mehr und mehr Messger te arbeiten PC basiert und zeigen Informationen am Monitor an Verbreitet sind heutzutage zum Beispiel Speicheroszilloskope mit integriertem Windows PC Aber auch Optische Messsysteme verwenden den PC zur Aufbereitung und Darstellung der Messergebnisse Nicht immer ist es dabei m glich die Anzeige g nstig im Arbeitsbereich zu platzieren Insbesondere bei wechselnden Arbeitsorten z B bei Einstellarbeiten am Fahrwerk sind Wege von und zum PC in der Folge unausweichlich Grebner 2007 Mit LumEnActive k nnen die Messwerte fast belie
223. er wagner nemak com 150 Digitale Produktentwicklung Erweiterte Simulation von flexiblen Bauteilen Dr Martin G bel Dr Gernot Goebbels Matthias Fokken Timo Hamburger Jens Hedrich 152 1975 1982 1982 1986 1987 1995 1996 2001 2001 2004 2004 Lebenslauf Dr Martin G bel Managing Director fleXilution GmbH An IC IDO Group Company Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Telefon 0221 460 207 12 E Mail martin goebel icido de Studium der Informatik an der Technischen Hochschule Darmstadt Wissenschaftlicher Mitarbeiter von Prof Encarnacao an der Technischen Hochschule Darmstadt Abteilungsleiter im Fraunhofer Institut f r Graphische Datenverarbeitung Darmstadt Forschungsbereichsleiter in der GMD IMK St Augustin Competence Center Leiter Virtual Enviroments FhG IMK St Augustin Direktor der fleXilution GmbH in K ln 24 6 2003 19 12 2006 1 3 2008 Lebenslauf Jens Hedrich Studentischer Mitarbeiter fleXilution GmbH An IC IDO Group Company Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Telefon 0221 460207 0 E Mail jens hedrich icido de Abitur an der Bismarckschule Hannover Vordiplom im Studiengang Computervisualistik an der Universit t Koblenz Landau Studentischer Mitarbeiter bei der Firma fleXilution GmbH 153 Erweiterte Simulation von flexiblen Bauteilen Jens Hedrich Matthias Fokken Timo Hamburger Dr Gernot Goebbels Dr Martin G bel 1 Zusammenfassung
224. erbei kann die Menge der Reize entweder auf einem oder auf zwei Medien dargeboten werden um Effekte des Wechsels zwischen Medien quantifiziert zu k nnen In einer zweiten Anordnung wurde eine Zweitaufgabe in die visuelle Suche integriert bei der auf einen seltenen Reiz priorit r reagiert werden muss Damit haben wir Prozesse angezielt bei denen die Aufmerksamkeit auf ein Medium AR Ger t oder Monitor gelenkt ist wobei der Kritische Reiz entweder auf dem gleichen Medium oder auf dem anderen pr sentiert wird Ein analoges Anwendungsszenario betrifft die Wahrnehmung von Gefahrensignalen die entweder auf dem aktuell fokussierten Medium erscheinen oder auf einem anderen In einer dritten Anordnung wurden Blickbewegungen beim Betrachten von Reizen auf einem Monitor oder auf dem AR Ger t gemessen 4 Experiment 1 Visuelle Suche Um zu untersuchen inwieweit Informationen von einem AR Ger t mit denen von einem Computermonitor integriert werden k nnen wurde eine visuelle Suchaufgabe eingesetzt Hierbei m ssen Betrachter entscheiden ob sich in einer Menge von Reizen O ein vorher definierter Zielreiz 0 befindet Die Reize wurden entweder alle auf dem AR Ger t oder alle auf dem Monitor dargeboten In zwei weiteren Bedingungen wurde die eine linke H lfte auf dem AR Ger t und die andere rechte H lfte auf dem Monitor pr sentiert und umgekehrt Die Aufteilung der Reize auf zwei nebeneinander liegende H lften hat den Vorteil dass sich di
225. erbei schnell eine un berschaubare Anzahl an notwendigen Kommunikationsadaptern ben tigt Um die bersichtlichkeit bei verwendeten Kommunikationsadaptern zu verbessern muss ein gemeinsamer Kommunikationsstandard zwischen allen Komponenten existieren welcher als Plattform f r das gesamte System dienen kann Das Common Information Model CIM stellt so einen Standard dar Hierdurch muss f r jede verwendete Komponente nur noch ein Adapter erstellt werden der das komponentenspezifische Format in eine CIM konforme Form umwandelt und ersetzt die Vielzahl von Adaptern die vorher notwendig waren um die systeminterne Kommunikation sicher zu stellen Komponenten die CIM konform Informationen austauschen k nnen Applikationen wie SCADA Lastmanagement Energieerzeugungssteuerung dynamische Simulationen und noch weitere sein Auch die Verwendung von Energiefahrpl nen und finanziellen Einflussfaktoren sowie die Erfassung von Messwerten und Steuerung von Ger ten der Leittechnik ber die Protokolle nach IEC 61850 und C37 118 k nnen sich die CIM Definition zu nutze machen Abbildung 2 verdeutlicht das Prinzip der Kommunikation der Komponenten unter einander mit Hilfe eines digitalen Modells des Energie Management Systems auf CIM Basis Konverter Abbildung 2 Digitales Modell eines EMS unter Verwendung von CIM Das Common Interface Model ist eine abstrakte Beschreibung eines Energie Management Systems auf Basis von UML Unified Modeling Languag
226. erden k nnen Die Zeitersparnis gegen ber Tests ohne visuelle Unterst tzung lag hierbei zwischen 16 7 und 42 9 durch schnittlich betrug sie 34 7 Referenzen 1 Krieger Roland Mensch Roboter Kooperation Einrichten von sicheren Fertigungszellen auf Knopfdruck Automation 2009 Juni 2009 Baden Baden 2 Som Franz Robotersteuerung f r sichere Mensch Roboter Kooperation Workshop Assistierende Roboter Fachveranstaltung der Berufsgenossen schaft Metall Nord S d August 2007 Lengfurt 8 Autoren Dipl Inf Roland Krieger ABB AG Forschungszentrum Ladenburg Wallstadter Stra e 59 68526 Ladenburg Telefon 06203 716 017 Telefax 06203 716 412 E Mail roland krieger de abb com Dr Bj rn Matthias ABB AG Forschungszentrum Ladenburg Wallstadter Stra e 59 68526 Ladenburg Telefon 06203 716 017 Telefax 06203 716 412 E Mail bjoern matthias de abb com 213 Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik Verkettung von Prozesssimulationen f r die virtuelle Produktion Dipl Ing Daniel Schilberg Dipl Ing Arno Gramatke Univ Prof Dr Ing Klaus Henning 216 02 2005 03 2005 10 2007 03 2005 heute Lebenslauf Dipl Ing Daniel Schilberg Wissenschaftlicher Mitarbeiter Zentrum f r Lern und Wissensmanagement und Lehrstuhl Informationsmanagement im Maschinenbau der Rhein Westf lischen Technischen Hochschule Aachen Dennewartstra e 27 520 Aachen Telefon 0241 8091136
227. eren Lichtwellenleitern als Lehr und Laborsystem in E Griese Hrsg Tagungsband zum 9 Workshop Optik in der Rechentechnik S 110 117 Siegen 2006 ISSN 1437 8507 4 U H P Fischer J Just amp C Reinboth Applying the Principles of Augmented Learning to Photonics Laboratory Work Paper zur ETOP 2007 Montreal 2007 5 Prinzip der POF POF Application Center N rnberg Stand 25 03 2008 http www pofac de pofac de was_sind_pof stufenindex php 5 Autoren Prof Dr rer nat et Ing habil Ulrich H P Fischer Hirchert Geschaftsfthrer HarzOptics GmbH Dornbergsweg 2 38855 Wernigerode Telefon 03943 935 615 Telefax 03221 236 4868 E Mail ufischerhirchert harzoptics de Dipl Wirtsch Inf FH Christian Reinboth Softwareentwicklung PR HarzOptics GmbH Dornbergsweg 2 38855 Wernigerode Telefon 03943 935 615 Telefax 03221 236 4868 E Mail creinboth harzoptics de Dipl Inf FH Andre Winge Wissenschaftlicher Mitarbeiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 782 Telefax 0391 4090 115 E Mail andre winge iff fraunhofer de Mathias Ellermann Studentischer Hilfswissenschaftler Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Regionales Kompetenzzentrum Harz Virtual Engineering f r Produkte und Prozesse Dornbergsweg 2 38855 Wernigerode Telefon 03943 935 685 Telefax 03943 935 687 E Mail mathias ellermann iff
228. erfahren wird die Simulation mit der Realit t verglichen Hierzu werden anhand eines Laserscanners eingespannte Kabel digitalisiert und in die Simulationsumgebung geladen Dieser Vorgang wird in WG08 WSG 08 n her erl utert Daraufhin wird die Mittellinie aus dem Scan rekonstruiert und mit der Mittellinie aus der Simulation verglichen Abb 1 Die Vergleiche zwischen der Realit t und der Simulation lieferten im Schnitt einen Fehler von unter einem Prozent 155 156 Abbildung 1 Zun chst wird der Formverlauf der digitalisierten Realit t und der der Simulation mit den ermittelten Materialparametern berlagert a Zur genaueren Analyse wird nun die Mittellinie des Scans mit der Mittellinie der Simulation vergleichen b Im Weiteren geht es um den Ermittlungsprozess von Materialparametern im Abschnitt 7 folgt die Erweiterung der fleXengine um den abrasiven Verschlei Die konsistente Erweiterung der fleXengine um weitere physikalische Moduln und Faktoren geschieht dabei nach dem Top Down Prinzip Durch die Verfeinerung einer Simulation kommen meist unweigerlich weitere Eingabeparameter hinzu 3 Kennwertermittlung Wie zuvor beschrieben handelt es sich bei der fleXengine um ein vereinfachtes und somit echtzeitf higes mathematisches Model zur Simulation von isotropen St ben und Zylinderrohren Um eine hinreichende Simulation von Bauteilen zu erreichen sind plausible Eingabeparameter unabdingbar In der Praxis werden diese Kennwer
229. erg Ergonomics Specialist bei Leggett amp Platt Automotive Group Europe N rnberg Wissenschaftliche Mitarbeiterin der Forschungsgruppe Industrieanthropologie an der Christian Albrechts Universit t Kiel Lehrbeauftragte der Christian Albrechts Universit t am Anthropologischen Institut und am Institut Deutsch als Fremdsprache Visiting Lecturer an der Universit t Waseda Tokyo Sprachforschungsinstitut Goken Lehrkraft im Angestelltenverh ltnis f r drei Wochenstunden Japanisch am Humboldt Gymnasium Kiel Wissenschaftliche Mitarbeiterin der Forschungsgruppe Industrieanthropologie an der Universit t Kiel Grundlagenforschung und Konsumententests in den Bereichen K rperunterst tzung und Mikroklima Promotion Innovation und Tradition F cher Englische Philologie Allgemeine Sprachwissenschaft Anthropologie Wissenschaftliche Hilfskraft der Bev lkerungswissenschaft Anthropologie der Universit t Kiel im Bereich Produktforschung Literaturrecherche englische Fachtexte Komfortbewertung in Simulation Sinnvoller Einsatz von Virtuellem Komfort Dr Susanne Frohriep 1 Einleitung Komfort in der Produktentwicklung In der Fahrzeugindustrie entstehen gro e Kosten durch sog Schleifen in der Produktentwicklung ein Produkt wird konzipiert in CAD konstruiert als Prototyp gebaut getestet modifiziert Eine Modifikation veranlasst ein erneutes Durchlaufen des Prozesses ab CAD Design und dieses kann durchau
230. erische Simulationen nicht mehr wegzudenken z B f r den Festigkeitsnachweis oder die Funktionsoptimierung CFD Berechnungen FE Berechnung Lebensdauer Aber auch bei der Prozessgestaltung und Technologiefestlegung sind durch den Einsatz von Simulationssystemen erhebliche Einsparungen m glich Im Gegensatz zur herk mmlichen Trial amp Error Methode k nnen durch die virtuelle Vorwegnahme der realen Prozesse durch die Gie simulation speziell bei neuen komplizierten Fertigungsaufgaben erhebliche Zeit und Kostenvorteile realisiert werden Der folgende Beitrag wird zeigen welche M glichkeiten die Gie simulation heute bietet und wir die Qualit t von Gussteilen nachhaltig verbessert werden kann Dar ber hinaus soll auch gezeigt werden welchen Beitrag die Gie simulation heute und in Zukunft f r eine effektivere Produktentwicklung leisten kann und wird 2 Klassische Einsatzgebiete der Gie simulation Formf llung und Bauteilerstarrung Bei den klassischen Anwendungsfallen der Gie simulation liegt der Fokus auf dem Fertigungsprozess und dessen Optimierung Beispiele hierf r sind Pr fung der Herstellbarkeit eines Bauteils in einem speziellen Gie verfahren Auswahl eines optimalen Verfahrens f r ein definiertes Anforderungsprofil Design und Auslegung des Einguss und Speisersystems 145 146 Festlegung und Optimierung der Prozessparameter unter Ber cksichtigung von qualitativen und wirtschaftlichen Aspekten Optimierung
231. erlaubt das verzerrungsfreie Projizieren von computergenerierter Information auf unterschiedlich ausgerichtete Fl chen im Arbeitsraum LumEnActive projiziert Inhalte auf und neben Produktionsanlagen sowie direkt auf zu fertigende G ter auf W nde Arbeitstische Maschinen geh use Motorhauben Stoffbahnen den Hallenboden etc auch rtlich wechselnd ber einen sehr weiten Arbeitsbereich hinweg Wir beschreiben Systemaufbau und Funktionsweise von LumEnActive sowie vier Anwendungs m glichkeiten von LumEnActive in der industriellen Praxis 2 Einleitung Das Durchdringen der Informationstechnologie in allen betrieblichen Bereichen und ein anhaltender Trend zur Flexibilisierung der Produktion bis hin zur auftrags bezogenen Fertigung hat zur Folge dass mehr und mehr produktionsrelevante Daten prim r elektronisch vorliegen F r die Weitergabe dieser Informationen an die Mitarbeiter m ssen im Produktionsbereich Anzeigem glichkeiten geschaffen werden die flexibel nutzbar sind und mit den Arbeitsabl ufen vertr glich sind 3 LumEnActive LumEnActive ist eine Anzeigetechnologie die auf Projektion mit Digitalprojektoren beruht Durch die Verwendung von Projektion kann die Hardware au erhalb des unmittelbaren Arbeitsbereichs vorgehalten werden und ist somit vor Einwirkungen von Betriebsmitteln aber auch vor Besch digungen durch Werkst cke etc ge sch tzt Als Anzeigefl chen k nnen verschiedene nahezu beliebig ausgerichtete ha
232. ernet ber http dnb d nb de abrufbar ISBN 978 3 8396 0023 8 Umschlaggestaltung Bettina Rohrschneider Titelbildgestaltung Bettina Rohrschneider Fotos Bilder Grafiken Soweit nicht anders angegeben liegen alle Rechte bei den Autoren der einzelnen Beitr ge Alle Rechte vorbehalten F r den Inhalt der Vortr ge zeichnen die Autoren verant wortlich Dieses Werk ist einschlie lich aller seiner Teile urheberrechtlich gesch tzt Jede Verwertung die ber die engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes hinausgeht ist ohne schriftliche Zustimmung des Verlages unzul ssig und strafbar Dies gilt insbesondere f r Vervielf ltigungen ber setzungen Mikroverfilmungen sowie die Speicherung in elektronischen Systemen Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen und Handels namen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme dass solche Bezeichnungen im Sinne der Warenzeichen und Markenschutz Gesetzgebung als frei zu betrachten w ren und deshalb von jedermann benutzt werden d rften Soweit in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze Vorschriften oder Richtlinien z B DIN VDI Bezug genom men oder aus ihnen zitiert worden ist kann der Verlag keine Gew hr f r Richtigkeit Vollst ndigkeit oder Aktualit t bernehmen 6 2009 Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung
233. ers dann schnell wenn gleichzeitig viele hnliche Berechnungen durchgef hrt werden Diese Eigenschaft l sst sich nutzen um Raytracing zu beschleunigen Statt nur einen Strahl zu verfolgen wird ein ganzes Strahlenpaket auf einmal berechnet weil die Berechnungsschritte sehr hnlich sind Allerdings ist die Implementierung solcher Paket basierten Raytracer nicht so trivial wie bei einzelnen Strahlen Das Problem liegt darin dass auch die modernen C C Compiler den Standard C C Code noch nicht automatisch in SIMD Befehle umsetzen k nnen Man muss vielmehr im Programmcode CPU Architektur spezifische SIMD Befehle angeben Ein so implementierter Raytracer ist durchaus sehr schnell aber unflexibel schwer erweiterbar und kaum portierbar Andere auf Flexibilit t ausgelegte Ans tze verwenden objektorientierte Schnittstellen und externe Programmierbibliotheken haben aber signifikante Performancenachteile Die neu entwickelte Raytracing Engine RTfact Georgiev 2008 hat das Ziel maximale Performance auf modernen CPUs und GPUs anzubieten ohne auf Flexibilit t zu verzichten RTfact ist kein komplettes Raytracing System sondern eine Prototypen Bibliothek die Bausteine f r das Erstellen eigener optimal angepasster Raytracer bietet Durch die Verwendung der generischen C Template Programmierung kombiniert die Bibliothek die Performance von modernen Echizeit Raytracing Algorithmen mit der Flexibilit t von langsameren Systemen Die Algorith
234. ersit t Stuttgart Seidenstr 36 70174 Stuttgart Deutschland R hl Horst Dipl Ing Volkswagen AG Systemanalyse und HLS Entwicklung Brieffach 1832 38436 Wolfsburg Deutschland R ssel Christian Dipl Ing HENKEL ROTH GmbH Gewerbepark Am Wald 3d 98693 Ilmenau Deutschland 424 Rubinstein Dmitri Dipl Inform Deutsches Forschungs zentrum f r K nstliche Intelligenz DFKI GmbH Computer Graphics Stuhlsatzenhausweg 3 Campus Geb ude D 3 2 66123 Saarbr cken Deutschland Rudolph Stefan Engineering System International GmbH Mergenthalerallee 15 21 65760 Eschborn Deutschland Runde Christoph Dr Ing Virtual Dimension Center Kompetenzzentrum f r virtuelle Realit t und Kooperatives Engineering W V Auberlenstra e 13 70736 Fellbach Deutschland Sauer Steffen Dipl Inf Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Schega Lutz PD Dr Otto von Guericke Universit t Magdeburg Arbeitsmedizin Leipziger Str 44 39120 Magdeburg Deutschland Schenk Michael Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Institutsleitung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Scheifele Dieter Michael Dr Ing ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Rosenbergstr 28 70174 Stuttgart Deutschland Schilberg Daniel Dipl Ing Zentrum
235. ertigungsanl ufe f r neue Produkte erst sp t ber cksichtigt weil sequentiell und nicht berlappend und r ckbez glich gearbeitet wird Damit fehlt der fr hzeitige Austausch aussagekr ftiger Entwicklungsdaten f r die Fertigungsplanung bzw von Fertigungsrand bedingungen und zielsetzungen f r die Entwicklung Hoher Aufwand bis zum Erreichen der Kammlinie f r die Fertigungsausbringung durch stark manuell gepr gten prozessunsicheren Informationsaustausch und Vernachl ssigung von Wiederverwendungschancen Mangelnde Steuerbarkeit Durchg ngigkeit und Prozesssicherheit von Produkt und Prozessdaten zus tzlich erschwert bei Zusammenarbeit mit externen Partnern z B Lohnfertigern oder internationalen Standorten Entkoppelte Anderungsprozesse Produkt nderungen werden nicht durchg ngig mit der Fertigung abgestimmt Fertigungsgetriebene nderungen werden nicht klar in den Produktdaten nachgehalten bzw in die Entwicklung ruckgekoppelt KMUs schaffen es besser als Gro organisationen durch enge pers nliche Vernetzung das kollektive Know how zur berbr ckung derartiger Schwachstellen zu nutzen und so hohe Flexibilit t an den Tag zu legen Aber wie verh lt es sich ber eine wachsende Anzahl von Mitarbeitern Standorten und externen Beziehungen hinweg Im internationalen Ma stab Wenn Erfahrungstr ger in Rente gehen 99 100 3 Prozess kl ren Prozess ist hier definiert als Aufgabengliederung f r die Ablaufo
236. es of freedom of a system are independent of one another then the controlling system needs only to process an algorithm that is adequate for the control of a single degree of freedom the algorithm can be replicated n times to control the overall system Conversely if the degrees of freedom are dependent that is if the effects of specifications of values for a particular degree of freedom depend on the values of other degrees of freedom then a team of independent controllers is no longer adequate and more complex control algorithms must be considered 27 The interface of a system is characterized by a set of n observable states or outputs O Oo On and a set of m controllable states or inputs Il lo Im The interface is redundant if there are p outputs p lt n and g inputs q lt m that are necessary and sufficient to use the system The remaining n q outputs and m q inputs are redundant interface states when they are associated with independent subsystems of the overall system These redundant states need to be chosen in order to assist the user in normal abnormal and emergency situations In aircraft cockpits for example several instruments are duplicated one for the captain and another for the copilot In addition some observable states displayed on digital instruments are also available on redundant traditional instruments Controlling a system state by state with the appropriate redundant information is quite di
237. es on cognitive stability 4 What is Novelty Complexity Current literature does not address the issue of novelty that is naturally included in any design of interactive systems nowadays We are constantly dealing with transient evolutions and sometimes revolutions without addressing properly the issue of coping with user perceived complexity of new artifacts in interactive systems 4 1 Complexity and Maturity People interact with a computer everyday without noticing its internal complexity fortunately This was not the case only thirty years ago People who were using a computer needed to know about its internal complexity from both architectural and software points of views Computer technology was not as mature as it is today Computer users were essentially programmers Today almost everybody uses a computer However internal complexity may become an issue in abnormal or emergency situations Internal complexity is about technology maturity Maturity is a very complex matter that deals with the state of evolution of the technology involved and especially reliability Are both the finished product and related technology stabilized Internal complexity of artifacts that are mature and reliable i e available with an extremely low probability of failure is not or barely perceived In other words when you can delegate with trust and the work performed is successful the complexity of the delegate is not an issue However when it fai
238. esamtsimulation kinematisch zusammengesetzt siehe Abbildung 2 F r die Handlingoperationen werden geforderte St tzpunkte vorgegeben f r welche die Software eine Bahnplanung vornimmt Die Planung kann manuell nachbearbeitet werden so dass spezifische Anforderungen ber cksichtigt werden k nnen ice BERL ioe aa j en YFF u ml Abbildung 2 Oberfl che der Simulationssoftware von Neobotix Da die Software von Neobotix keine sehr gro en Datenmengen verarbeiten kann die Werkst cke jedoch komplexe Kunststoff Spritzgussteile mit gr erer St ckzahl ber die Stationen verteilt waren und schlie lich die Montagestationen im Handlingbereich zahlreiche Bauteile besa en musste f r den Simulationssolver ein vereinfachtes Modell aufgebaut werden Dieses ber cksichtigte vor allem die geometrischen Koppelstellen der Werkst cke sowie die Grobabmessungen der Maschinen 229 230 Die Simulation liefert f r alle Achsen des mobilen Roboters Winkel bzw Positionsdaten die ber eine Schnittstelle als Transformationen auf das VR Modell projiziert werden konnten Das VR Modell konnte auf Basis der vorhandenen CAD Daten der Werkst cke der Maschinen inklusive der Werkst ckaufnahmen mit hinterlegter Kinematik sowie dem Roboter aufgebaut werden Abbildung 3 Mittels einer Umstrukturierung des Modells konnte ber die VR Modellstruktur die offene kinematische Kette abgebildet werden Dies hat den Vorteil dass die
239. esch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Dipl Inf Steffen Sauer IFE 117 6 Fachtagung zur Virtual Reality Augmented Reality Beispiel CAD Daten der zu montierenden Baugruppe Folie 7 j z s m hr EI Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Za Frau nhofer 0 i i NS PECT Dipl Inf Steffen Sauer 6 Fachtagung zur Virtual Reality Augmented Reality Beispiel 7 if 1 sm a s K E u MS Ls rr e Ue p Kamerabild des Arbeitsplatzes Folie 8 a n Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Frau nhofer FE T Dipl Inf Steffen Sauer 6 Fachtagung zur Virtual Reality Augmented Reality Beispiel Flle 3 Augmented Reality f r den aktuellen Arbeitsschritt Folie 9 Dipl Inf Steffen Sauer 3 be Phi T i Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Fraunhofer T ICE esch ftsfe ess und Pr ftechni 6 Fachtagung zur Virtual Reality Augmented Reality Funktionsweise m Aufnahme von Kamerabildern vom Arbeitsplatz Berechnung der Kameraposition relativ zu einem Referenzkoordinatensystem Tracking Rendering der CAD Daten des aktuellen Arbeitsschritts in einen Framebuffer berblendung der Kamerabilder mit dem Framebuffer Evtl berblendung von Text Informationen Folie 10 Dipl Inf Steffen Sauer rs a T f l Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Fraunhofer 119 120 6 Fachtagung zur Virtual Reality Augmented Reality Standard Over
240. esondere das Lernen aus Fehlern ist gefahrlos m glich e Zur Vorbereitung auf einen konkreten Arbeitsauftrag kann der Lerner individuell zeit und ortsunabh ngig den entsprechenden Arbeitsprozess im virtuellen System durcharbeiten 3 Evaluation des Einsatzes von VR Technologien Zur Analyse und Bewertung von VR Technologien in der Qualifizierung hinsichtlich ihres Zielerreichungsgrades Effektivit t und des Aufwand Nutzen Verh ltnisses Effizienz wurde das Projekt ViReKon Virtual Reality basierte Konzepte initiiert in dessen Rahmen Virtual Reality Technologien in mittelst ndische Unternehmen des Verarbeitenden Gewerbes Sachsen Anhalts implementiert werden sollen Das Projekt wird aus Mitteln des Europ ischen Sozialfonds und des Landes Sachsen Anhalt gef rdert Federf hrende Projektpartner sind e BZ Technologie und Berufsbildungszentrum Magdeburg gGmbH e SLV Schwei technische Lehr und Versuchsanstalt Halle GmbH e RKW Rationalisierungs und Innovationszentrum Sachsen Anhalt sowie e Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung IFF Zu den Zielen des Projektes z hlen u a e St rkung der technologischen Kompetenz mittelstandischer Unternehmen e Unterst tzung der F amp E Prozesse in den Unternehmen e Know How Transfer zur Nutzung von VR Technologien In einem ersten Schritt werden Sensibilisierungs und Schulungsma nahmen f r Fach und F hrungskr fte von Unternehmen zu VR Technologien durchgef hrt
241. esses up to the entry into service There are methods that were developed and extensively used to improve the efficiency of software production processes such as Capacity Maturity Model Integration 21 They partly contribute to assure technology maturity in the sense of quality assurance However these methods do not address directly neither internal complexity nor perceived complexity of the artifact being developed This is why maturity checkpoints should strongly involve novelty complexity analyses using AUTOS complexity criteria and indicators Complexity refers to the internal workings of the system difficulty to the face provided to the user the factors that affect ease of use The history of technology demonstrates that the way to make simpler less difficult usage often requires more sophisticated more intelligent and more complex insides Do we need intelligent interfaces don t think so The intelligence should be inside internal to the system The interface is the visible part of the system where people need stability predictability and a coherent system image that they can understand and thereby learn 22 Norman s citation is very important today when we have layers and layers of software piled on top of each other sometimes designed and developed to correct previous flaws of lower layers We commonly talk about patches This transient way of developing artifacts does not show obvious maturity Technology maturity and
242. f r Lern und Wissensmanagement Lehrstuhl Informationsmanagement im Maschinenbau Rheinisch Westf lische Technische Hochschule Aachen Dennewartstra e 27 52068 Aachen Deutschland Sch nle Herbert Dipl BW BA PTC Parametric Technology GmbH Posener Stra e 1 71065 Sindelfingen Deutschland Schumann Marco Dipl Inf Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Gesch ftsstelle VIVERA AVILUSplus Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Sekler Peter Dipl Ing Institut f r Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen ISW Universit t Stuttgart Seidenstr 36 70174 Stuttgart Deutschland Autoren Slusallek Philipp Prof Dr Deutsches Forschungs zentrum f r K nstliche Intelligenz DFKI GmbH Forschungsbereich Agenten und Simulierte Realit t Stuhlsatzenhausweg 3 Campus Geb ude D 3 2 66123 Saarbr cken Deutschland Smieja Tomasz M Sc Otto von Guericke Universitat Magdeburg Fakultat fur Elektrotechnik und Informationstechnik FEIT Universitatsplatz 2 39106 Magdeburg Deutschland Spillner Andrea Dipl Wirtsch Ing Technische Universit t Clausthal Institut f r Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Leibnizstra e 32 38678 Clausthal Zellerfeld Deutschland Steinbeck Jochen Engineering System International GmbH Mergenthalerallee 15 21 65760 Eschborn Deutschland Steinbeck Behrens Cord Dr Ing CAD
243. f r den Zulieferer als auch f r die Werft einen erheblichen Aufwand dar da es kein einheitliches an die Anforderungen des Schiffbaus angepasstes Datenformat gibt sondern auf allgemeine neutrale Datenformate z B JT und VRML zur ck gegriffen werden muss Das Ziel ist es den Informationsfluss zwischen Zulieferer und Werft zu vereinfachen und zu beschleunigen was die Durchlaufzeit des gesamten Entwicklungsprozesses verk rzt Framework 306 Um das Potential des CAD Modells weiter auszubauen besteht die besondere Anforderung das virtuelle Modell in das reale Modell zu berf hren und im Produktenstehungsprozess st rker zu nutzen wie Mixed Reality diese M glichkeiten bietet Br cken bauen virtuelle und reale Welten miteinander verbinden und effektiv nutzen Autor Dipl Ing Michael Riedel Teilprojektleiter Mixed Reality Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH Ein Unternehmen der ThyssenKrupp Marine Systems AG Werftstra e 112 114 24143 Kiel Telefon 0431 700 124 196 Telefax 0431 700 161 24 196 E Mail michael riedel2 thyssenkrupp com Training und Ausbildung Virtual Reality Technologien f r die Qualifizierung in kleinen und mittel standischen Unternehmen Dr Ing Hans Joachim Clobes Dipl Ing Tina Haase Dipl Pad Wilhelm Termath 308 Feb 1975 Aug 1978 sep 1978 Dez 1982 Jan 1983 Sep 1988 Okt 1988 Jan 1996 Feb 1996 Sep 2002 Okt 2002 Dez 2005
244. feld Mess und Pr ftechnik Ein System zu Montageunterst tzung und berwachung IE a Digitales Engineering zum Planen Testen und ur Betreiben technischer Systeme 6 Fachtagung zur Virtual Reality Dipl Inf Steffen Sauer Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung IFF Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Tel 49 0 391 4090 261 Email steffen sauer iff fraunhofer de Folie 1 i mP i Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik F raun hofer OPT i NS PECT Dipl Inf Steffen Sauer l 22S IFF 6 Fachtagung zur Virtual Reality Agenda E Einleitung und Problembeschreibung m Vorgeschlagener L sungsweg Augmented Reality o 3 D Vermessung E Industrielle Anwendung m Zusammenfassung und Ausblick Folie 2 i i i Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik F rau n hofer OPTO NS PECT Dipl Inf Steffen Sauer IFF 115 116 6 Fachtagung zur Virtual Reality Einleitung und Problembeschreibung Aktuell hoher grad an Automatisierung in der Fertigung Gro er Anteil an manueller Montaget tigkeit Hohe Losgr en Automatische Fehlererkennung durch spezielle Inspektionssysteme Geringe Losgr en Teilweise h here Fehlerrate a5 Wahrscheinlich teurere Fehler Fehlererkennung problematisch da aufw ndig Typische Vertreter Spezial und Sondermaschinenbau Automobil und Flugzeugindustrie Elektroindustrie Folie 3 Sarr j i Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik za Fr
245. fferent from delegating this control activity to an automaton New kinds of redundancy emerge from the use of highly automated systems Traditional system observability and controllability usually deal with the What system states The supervision of highly automated or software rich systems requires redundant information on the why how with what and when in order to increase insight confidence and reliability Why the system is doing what it does How to obtain a system state with respect to an action using control devices With what other display or device the current input output should be associated Cognitive stability is analyzed using the metaphor of stability in physics Stability can be static or dynamic Static stability is related to the degrees of freedom e g 277 an object in a three dimensional world is usually defined by three degrees of freedom A chair is stable when it has at least three legs Human beings are stable with two legs but this is a dynamic stability because they have learnt to compensate often unconsciously their instability When an object is disturbed by an external event there are usually two cases a case where the object returns to its original position we say that the object is in a stable state and a case where the object diverges from its original position we say that the object is or was in an unstable state When a user acts erroneously there are two cases a case where
246. fl che wandern Abbildung 6 mitte Limbs of Disparky A MOF Abbildung 7 Limits of depth of focus DOF and binocular disparity for different viewing distances Lambooij 2007 365 366 Abbildung 7 zeigt die nach Lambooij 2007 m glichen Grenzen f r die konfliktfreie Darstellung von Objekten in unterschiedlichen Tiefen bei verschiedenen Betrach tungsabst nden Entlang dieser Werte ist bei einem Anstand von 1m ein Tiefenbe reich von 0 75 bis 1 75m erm dungsfrei m glich Bei 2m Betrachtungsabstand reicht der Bereich von 1 25m bis 5m Diese Werte k nnen als Planungsgrundlage f r die Auslegung von VR Systemen herangezogen werden Abbildung 8 Konzept und Umsetzung eines einkanaligen links und eines mehrkanaligen rechts Stereo Systems basierend auf eyevis 3D R ckprojektions Cubes Auch in dem Bereich der bewegungsindizierten Tiefeninformationen k nnen Kon flikte entstehen wenn diese von dem VR System nicht unterst tzt werden Bei einem System ohne Head Tracking f hrt eine Kopfbewegung vor dem Display zu keiner nderung in der Bildinformation Dadurch fehlt die erwartete Bewegungspa rallaxe und es entsteht ein Wahrnehmungskonflikt Durch die Verwendung eines Head Trackings kann auch hier der Konflikt vermieden werden und somit ein hochqualitatives und realistisches VR System konzipiert werden 4 Literatur Arditi A 1986 Binocular vision In K R Boff L Kaufman amp J P Thomas Eds Handbook of pe
247. ften Um zuk nftig die Produkteigenschaften fr hzeitig genau bewerten zu k nnen m ssen Fertigungseinfl sse in der Simulation ber cksichtigt werden Die Produkteigenschaften resultieren aus der Summe der durchlaufenen Prozesse die sich gegenseitig berlagern und beeinflussen Besonders Verzug und Eigen spannungen bedingen sich gegenseitig und k nnen sich negativ auf die erforder lichen Produkteigenschaften wie z B Form und Ma haltigkeit oder das Crash Verhalten auswirken Wechselwirkungen innerhalb der Prozesskette Presswerk Karosseriebau Lack sind beispielsweise die Blechdicken und Spannungsverteilung im Bauteil nach dem Tiefziehen die Entstehung von lokalen Entfestigungen und Spannungen in den Bauteilen durch thermische F geverfahren die Induzierung thermischer Spannungen in der Karosserie durch hohe Temperaturen im Lacktrockner unterschiedliche lokal vorliegende W rmekapazit ten durch Blechdickenverteilung in den Bauteilen Ziel ist daher die Verkn pfung von Produktentwicklung und Fertigungstechnik zu einer durchg ngigen digitalisierten und kooperativen Entwicklungs und Produktionsplanung Die erforderlichen CAE Systeme sollen bergreifend integriert werden und eine fertigungsgerechte Konstruktion von Bauteilen erm glichen die bisher aufgrund organisatorischer und prozessualer Unzul nglichkeiten nicht umgesetzt werden konnte Um dies zu realisieren ist die Entwicklung nachfolgend beschriebender Tool
248. ftlicher Mitarbeiter des Magdeburger Forschungsinstitutes f r Fertigungsfragen MFF e V Aninstitut des IFQ Schwerpunkt Anwendung von Systemen zur numerische Simulation zur Optimierung von Gielsprozessen Promotion an der Otto von Guericke Universit t Magdeburg Dissertation zum Thema Beanspruchung Eigenschaften und Fertigung von verlorenen Kernen f r den Aluminium Kokillenguss Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Institutes f r Fertigungstechnik im Automobilbau Inferta GmbH Ausgr ndung aus dem IFQ seit 2004 Schwerpunkt Anwendung und Verbesserung von Systemen zur numerische Simulation von Gielsprozessen Entwicklungsingenieur bei der Fa Nemak im Entwicklungszentrum Wernigerode damals Rautenbach Aluminium Technologie Schwerpunkt Betreuung und Anwendung diverser Simulationssysteme zur Gie simulation MagmaSoft Wincast Flow3D Unterst tzung des Verkaufs der Entwicklung und der Produktion Ermittlung und Implementierung firmenspezifischer Parameter und Randbedingungen f r eine nachhaltige Verbesserung der Simulationsgenauigkeit 143 Einsatz der Gie simulation f r die Bauteil und Prozessentwicklung M glichkeiten und Potentiale Dr Ing Alexander Wagner 1 Einleitung Immer k rzere Entwicklungszeiten im Automobilbau machen den Einsatz geeigneter Methoden zur Straffung und Beschleunigung der Entwicklungsprozesse erforderlich Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die zu entwickelnden Baut
249. g Bei den steigenden Anspr chen an die Geschwindigkeit und die Genauigkeit der Roboteranwendungen spielen die dynamischen Effekte eine zunehmend wichtige Rolle Im speziellen wenn versucht wird Anwendungen mit Robotern zu reali sieren die bisher CNC Maschinen vorbehalten waren Die Beurteilung der Genauigkeit bzw Systemoptimierung zur Beherrschung der dynamischen Effekte in der Simulation hilft hier grundlegende Entwurfsentscheidungen zu treffen F r die Simulation dieser dynamischen Effekte bietet die KeMotion Steuerung eine Kopplung an verschiedene Simulationswerkzeuge So stehen Anbindungen an die verbreiteten Simulationstools MATLAB Simulink und Dymola zur Verf gung In diesen Simulationswerkzeugen kann die volle Breite der Bibliotheken f r die Simulation von Reglern und Mechanik genutzt werden Zudem steht eine Kopplung mit dem Mehrk rpersimulationssystem HOTINT zur Verf gung Der Austausch der Daten der Steuerung mit der Simulation erfolgt synchronisiert im Interpolationstakt der Steuerung damit auch dynamische Vorg nge in den Antriebsreglern und in der Mechanik pr zise simuliert werden k nnen HOTINT ist eine Forschungs Software zur Simulation flexibler Mehrk rpersysteme Es bietet M glichkeiten zur Simulation auch hochkomplexer Probleme wie hoch elastischer K rper Kontaktprobleme oder Massenstr me F r die Integration mit KeMotion wurde HOTINT um Funktionen erweitert die es gestatten f r serielle Kinematiken aus den
250. g imk automotive GmbH Annaberger Strake 73 09111 Chemnitz Telefon 0371 400 9741 E Mail wolfgang leidholdt imk automotive de Studium an der TH Karl Marx Stadt jetzt TU Chemnitz Fachrichtung Fertigungsprozessgestaltung Fakultat Maschinenbau und Verfahrenstechnik TH Karl Marx Stadt jetzt TU Chemnitz Assistenz auf dem Gebiet Rechnergest tzte Arbeitsplanung Promotion zum Dr Ing auf dem Gebiet Fertigungsprozessgestaltung VEB Fritz Heckert Karl Marx Stadt Arbeitsplaner und sp ter Gruppenleiter Prismatische Teilefertigung Dozentur an der TH TU Chemnitz auf den Gebieten Fertigungsprozessgestaltung Methodik der Arbeitsplanung und Fertigungstechnik Teilefertigung Montage Habilitation auf dem Gebiet Technischer Informationsfluss im Unternehmen Sachsenring Fahrzeugtechnik GmbH Zwickau Leiter Arbeitsvorbereitung Sachsenring Entwicklungsgesellschaft mbH Zwickau Leiter Prozessentwicklung IMK Engineering GmbH Frankenberg Leiter Planung imk automotive GmbH Chemnitz Leiter Planung imk automotive GmbH Chemnitz Leiter Vorentwicklung 2001 bis 2006 Seit 2006 Lebenslauf Dipl Inf Sebastian Bauer Vorentwicklung imk automotive GmbH Annaberger Stra e 73 09111 Chemnitz Telefon 0371 400 9753 E Mail sebastian bauer imk automotive de Studium an der Technischen Universitat Chemnitz Studiengang Angewandte Informatik Vertiefungsrichtung Graphische Datenverarbeitung Medieninfo
251. geeigneten Aufbau des Simulationsmodells kann auch die Spannungsumlagerung infolge der mechanischen Bearbeitung ber cksichtigt werden S mtliche Ergebnisse Spannungstensor Dehnungen sind auf FE Netze bertragbar und stehen dann f r eine verbesserte Festigkeitsberechnung zur Verf gung 3 2 Mikrostruktur und mechanische Kennwerte Neueste Anstrengungen zielen auf die Berechnung der erstarrungsbedingten Gef gestruktur im Bauteil Charakteristische Gef gemerkmale von untereutektischen Aluminiumlegierungen sind beispielweise der sekund re Dendritenarmabstand sDAS die Art und die Verteilung von Poren die Ausbildung des Eutektikums oder die Anwesenheit von intermetallischen Phasen Diese Merkmale werden u a durch die bei der Erstarrung wirkenden Abk hlbedingungen beeinflusst Eine schnelle Abk hlung f hrt zu sehr feinem Gef ge eine langsame Abk hlung bewirkt eine gr bere Gef gestruktur Die Feinheit des Gef ges entscheidet ber die erreichbaren Festigkeitseigenschaften im Werkstoff Bauteil Wie bereits bei der Bauteilerstarrung erw hnt ist zur Vermeidung von Gu fehlern eine Erstarrung in Richtung der Speiser erforderlich In dieser Richtung ist entsprechend von einer Veergr berung des Gussgef ges und mit einer Abnahme der mechanischen Kennwerten auszugehen Zus tzlich zur Eigenspannungsverteilung ist Festigkeitsverteilung im Gussteil eine entscheidende Gr e die bei der Produktentwicklung ber cksichtigt werden sollte
252. gement l sungen ist die Umsetzung am geringsten Hier sind noch bei vielen Planungspro zessen weitere inhaltliche systematische und programmierende Vorarbeiten n tig 5 Zusammenfassung In vielen Planungsbereichen der Automobilindustrie hat sich die Digitale Fabrik be reits etabliert Der Nutzen der verwendeten Werkzeuge und Methoden zeigt sich dabei vor allem in einer Steigerung der Planungsqualit t Zudem konnten erheb liche Einsparpotenziale durch die Senkung von Investitions nderungs und Her stellkosten erzielt werden Um weitere Nutzeneffekte aussch pfen zu k nnen gilt es vor allem die Systemintegration sowie das Workflowmanagement voranzutrei ben Die Digitale Fabrik erfordert ein langfristiges Durchdenken der Prozesse und Struk turen im Unternehmen und geht daher ber die reine Einf hrung von IT Werk zeugen weit hinaus Die Mitarbeiter spielen eine Schl sselrolle in diesem Konzept da die damit verbundenen aufbau ablauf und arbeitsorganisatorischen Ver n derungen nur erfolgreich gemeistert werden k nnen wenn sie von m glichst vielen berzeugt angenommen und intensiv gelebt werden 6 Literatur 1 Bracht U Spillner A Reichert J 2008 Stufenweise Einf hrung von 3D CAD basierter Fabrikplanung im Rahmen der Digitalen Fabrik Zeitschrift f r wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 103 12 16 2 Felix H 1998 Unternehmens und Fabrikplanung Planungsprozesse Leistungen und Beziehungen M nchen Hans
253. gen mit STEP durchgef hrt um die fest gestellten Ergebnisse und sonstigen Beobachtungen den Konvertierungen ber STEP ge gen ber zu stellen Hierf r standen bereits die nahezu perfekten Ergebnisse des STEP Benchmarks PSi03 als Referenz zur Verf gung Die durchgef hrten Auswertungen waren nicht nur rein visueller sondern auch metrischer und struktureller Natur So wurde berpr ft ob die Geometrie nach dem Reimport nach CATIA V5 vollst ndig konvertiert wurde Zus tzlich wurde unter sucht ob die Farben mitkonvertiert wurden Ein weiterer Faktor der nicht nur f r 71 72 das Verbauen der Teile sondern auch fur die Arbeitsvorbereitung und Fertigung eine Rolle spielt ist die Ubertragung von Flacheninformationen die u U besonders folgenschwere Modellfehler indiziert Abb 3 na Er er al 1 J f L5 Ta er J BE 7 by E u En La f dia Een E r arrra int mr u AT EHER Re O Eej aiii Ai A RAAT HERNEN E ERLE i F Aptian Aice healt Option Hice klin Abbildung 3 Testmethodik Fl chenvergleich Die Ausgangsdaten wurden au erdem vor und nach der Konvertierung in Hinsicht auf die Datenqualit t mit allgemeinen VDA 4955 und spezifischen Kriterien deut scher Automobilhersteller berpr ft Hierf r wurden die Werkzeuge Q Checker f r CATIA V5 CHECK Geometry f r Pro Engineer und CheckMate f r NX eingesetzt Die Validierungskriterien Oberfl che Volumen Schwerpunkt und Tr gheitsmo mente wurden
254. gen wurden die Probanden gebeten das OST HMD auf ihrem Kopf nicht mehr zu verschieben Die Probanden f hrten nun nochmals beide Methoden durch wobei die Durchf hrungsdauer automatisch protokolliert wurde Als Ergeb nis liegen pro Methode jeweils ein Satz von Kalibierparametern Kalibrierdatei vor Die zweite Phase umfasste die Ermittlung des berlagerungsfehlers f r beide Me thoden am oben beschriebenen Messstand Es wurden Messungen an der Testta fel in 120 cm Abstand vorgenommen Um die Beeinflussung durch subjektive Pr ferenzen f r eine der beiden Kalibiermethoden auszuschlie en war f r die Pro banden nicht ersichtlich welche der beiden Kalibierdateien jeweils f r die berla gerung verwendet wurde Die Probanden gaben mittels Laserpointer die Position der Eckpunkte der virtuellen Rechtecke auf der Testtafel an Der angezeigte Punkt wurde durch einen Versuchsbetreuer markiert und sp ter der Versatz zum Zugeho rigen Eckpunkt des realen Markers ausgemessen Zus tzlich zur Erfassung der berlagerungsgenauigkeit im kalibrierten Volumen wurde die berlagerungsge nauigkeit au erhalb dieses Bereiches untersucht Dazu wurde neben der Testtafel in 120 cm Entfernung eine zweite Testtafel in ca 70 cm Entfernung verwendet 3 4 Hypothesen Es wurde erwartet dass die ESK Methode schneller durchzuf hren ist als die MSK Methode Weiterhin wurde erwartet dass die Uberlagerungsgenauigkeit beider Verfahren innerhalb des kalibrierten Ber
255. gr te Einsparung dar In weiteren Auswertungen und Recherchen wurden der Umsetzungsstand der Digi talen Fabrik bez glich der wesentlichen Handlungsfelder Standardisierung Daten management Systemintegration und Workflowmanagement untersucht sowie die grunds tzlich damit verbundenen Herausforderungen zur weiteren Umsetzung er mittelt Abbildung 6 Anforderungs A Bestands nai datenpflege Datenaurch A erunt g ngigkeit Verankerung im management Schnittstellen Gesch ftsprozess management Informations management Standardisierung System integration management Workflow Management Gemittelte Untersuchungswerte Abbildung 6 Umsetzungsstand und Herausforderungen der Digitalen Fabrik 4 Im Bereich der Standardisierung z B bezogen auf Produkte Prozesse und Mus terl sungen ist der Umsetzungsstand am weitesten fortgeschritten da diese eine Grundvoraussetzung f r die Einf hrung von IT Werkzeugen und Methoden dar stellt Zur weiteren Umsetzung gilt es vor allem das Anforderungsmanagement entschlossener voranzutreiben F r den gesamten Planungsprozess m ssen die Anforderungen f r jeden Planungsschritt ermittelt und abgestimmt werden Erst diese klare Strukturierung erm glicht eine verbindliche Einf hrung von Werk zeugen und Methoden Im Bereich des Datenmanagements besteht noch ein gro er Handlungsbedarf im nderungsmanagement sowie der Bestandsdatenpflege Das nderungsmanage
256. gsmodell ist ein Balkenmodell bestehend aus drei Elementen Abbildung 6 COSsSAR Abbildung 6 Ausgangsmodell In den ersten drei Adaptionsschritten erfolgt eine Netzverfeinerung Die Kriterien f r eine Dimensionsadaption werden nicht erf llt Im 4 Adaptionsschritt wird f r einen der Dickenspr nge die Notwendigkeit zum Dimensionssprung festgestellt da sich die Fehlergr e durch Netzverfeinerung nicht mehr verringern l sst die Feh lerrate ist gr er als 1 Das angepasste Modell ist in Abbildung 7 dargestellt Abbildung 7 Adaptiertes Modell 137 138 F r die Kopplung von Balken und Scheibenmodellen die eine unterschiedliche Anzahl an Freiheitsgraden aufweisen gibt es verschiedene M glichkeiten Es k n nen Zwangsbedingungen zwischen den verschiedenen Freiheitsgraden formuliert oder bergangselemente eingesetzt werden Eine weitere M glichkeit ist die Ver wendung der Arlequin Methode DhiRa05 die eine kompatible schwache Kopp lung zwischen den Elementen durch berlagerung der Elementenergie gew hrleis tet Diese Methode besitzt den Vorteil dass die Spannungsspr nge am Kopp lungsrand kleiner sind als bei anderen Kopplungsmethoden und dadurch geringere Auswirkungen auf nachfolgende Schritte der Fehlersch tzung erwarten lassen BaGa09 3 Zusammenfassung und Ausblick Die Verfahren zur Dimensionsadaption stellen objektive Kriterien bereit die es erlauben Strukturmodelle mit m glichst wenigen Freiheitsgr
257. h 159 160 Verschiedene Visualisierungstechniken erm glichen die genaue Interpretation des Verschlei es an der flexiblen Komponente In einer Variante wird die durch den Verschlei ver nderte Oberfl che visualisiert Abb 6 Mittels weiterer Variationen kann z B der Verschlei verlauf ber die Zeit betrachtet werden 8 Ausblick Diese Erweiterung basierend auf der Simulation von elastischen Bauteilen mit der fleXengine erlaubt das Beurteilen der mittlerweile immer wichtiger gewordenen Systemeigenschaft Verschlei Durch die dabei gewonnen Erkenntnisse k nnen Reibungssysteme bez glich ihrer Leistungsf higkeit verbessert werden z B durch r umliche Umverteilung oder Variation der Werkstoffkombination Die Qualit t der Simulation ist jedoch abh ngig von der Korrektheit der verwendeten mathematischen Modelle sowie der Verf gbarkeit von Verschlei system kennwerten 9 Danksagungen Die Autoren bedanken sich bei Nils Hornung f r die tatkr ftige Unterst tzung bei der Abfassung des Manuskripts Die hier vorgestellten Aufgaben wurden im Rahmen des Forschungsprojekts AVILUS Angewandte virtuelle Technologien im Produkt und Produktionsmittellebenszyklus BMBF 01 IM 08 001 durchgef hrt 10 Literatur GGH 07 Goebbels G M G bel T Hamburger N Hornung U Klein I Nikitin O Rattay J Scharping K Troche und C Wienss Realtime dynamics simulation of cables hoses and wiring harnesses for high accuracy digital m
258. h N Luhmann Information ist nur dann eine Information wenn sie f r das System eine berra schung also eine Neuigkeit darstellt Dabei entscheidet das System entsprechend der von ihm konstituierten Sinnzuweisung ob eine Differenz zwischen Erwartetem und Erhaltenem besteht Stellt die Information eine Neuigkeit dar kann sie die Struktur des Systems ver ndern Sie ist dann a difference which makes a diffe rence ein Unterschied der sp ter einen Unterschied bewirkt s Bateson 2000 S 462 463 Damit sind f r die Anwendung der Methoden und Technologien der Digitalen Fabrik und die dabei entstehende Kopplung technischer und sozialer Systeme f nf wesentliche Parameter zu beachten 1 Realit t ist eine Konstruktionsleistung des strukturell mit dem hochgradig selektiven biologischen System gekoppelten psychischen Systems und ist damit dem Subjekt zuzurechnen 2 Nur Kommunikation konstituiert soziale Systeme 3 Umweltbez ge also auch Wahrnehmungen zu Technologien werden ausschlie lich ber die Mitglieder des sozialen Systems in dieses transportiert und dort mit dem einzig zur Verf gung stehenden Operator Kommunikation bearbeitet 4 Soziale wie psychische Systeme sind Sinnsysteme Informationen werden nur dann als neu selektiert und damit beachtet wenn es zu dieser Information einen abweichenden Erwartungswert gibt 5 Technik als Artefakt geh rt f r das soziale System zur inneren Umwelt und ihre Einord
259. h eine falsche Absch tzung des Netzzustandes kann zu falschen Entscheidungen des Leitwartepersonals f hren Eine Weiterentwicklung der Werkzeuge f r Informationsvermittlung soll in der Zukunft die Aufgabe der sicheren Netzf hrung gew hrleisten einen problemfreien Datenaustausch garantieren und die Experten bei der Netzf hrung unterst tzen Bei der Datenaustausch soll durch die Konsistenz der Daten auch die Fehlerwahrscheinlichkeit verringern werden Die Vorteile der Einf hrung von Visualisierungstechnologien und neuen Operatorunterst tzungssystemen lassen sich in Zukunft auch kombinieren was zu einer weiteren Verbesserung der Effektivit t der Arbeit auf einer Leitwarte f hren wird In den Beitrag wurde die Komplexit t der Aufgaben bei der Systemf hrung im Bereich elektrische Netze dargestellt Weil die Aufgaben nicht nur die technische Ebene betreffen aber auch immer h ufiger das Marktverhalten mitber cksichtigen sollen wird die aufgabenorientierte Informationsvermittlung enorme Rolle spielen Dieses soll als Basis f r die weitere Spezifizierung der Visualisierungsmethoden sowohl der Netzparameter als auch der Systemzust nde mitber cksichtig werden 6 Literatur Smieja T Angelov A N Styczynski Z 2007 Neue Visualisierungsmethoden kritischer Zust nde in elektrischen Energiesysteme 10 IFF Wissenschaftstage Magdeburg Deutschland Styczynski Z A Sachs U Mauser S 2006 Datenbank f r die Planung und den Betri
260. halten zumeist Entwicklungsarbeitspl tze f r Mechanik 2D 3D CAD f r Elektronik Hardware ECAD und f r Softwareentwicklung falls mehrere Disziplinen erforderlich sind Kaum bzw teilweise vorhandene Entwicklungsdatenverwaltung ber einzelne Arbeitspl tze hinweg Team Data Management Arbeitspl tze f r die Fertigungsplanung Enterprise Resource Planning ERP bzw Manufacturing Execution Systems MES Eine derartige Ausgangslage zwingt zu zahlreichen manuellen Arbeitsgangen um die erforderlichen Informationen fur die einzelnen Prozesse und Abteilungen bereitzustellen Weitere Herausforderungen sind ohne Anspruch auf Vollstandigkeit Zusammenf hrung aller Inhalte in strukturierter nachvollziehbarer und visualisierbarer Form O O Darstellung einer gemeinsam zu pflegenden Produktstruktur w hrend der Entwicklungsphasen Rollenspezifische Sichten Management von G ltigkeiten bzw Versionen Unmittelbare Verkn pfung mit den digitalen Outputs der einzelnen Arbeitsschritte z B Gesamtanforderungen Funktionsstruktur CA Daten und Modelle CAE Zusammenf hrung s mtlicher Prozessbeteiligter O O O Intern abteilungs bergreifend Extern standort und unternehmens bergreifend Rollenkonzepte f r die definierten Prozesse Strukturierung und Nachvollziehbarkeit der Prozesse O O O O Workflows in der Entwicklung Simultaneous Engineering Externe Kollaboration
261. hancing collaborative learning by using technology with concept maps Sci Teach vol 68 2 2001 49 51 20 Boy G A Procedural interfaces in Proc IHM O2 the Francophone Conference on Human Computer Interaction Poitiers France 2002 ACM Press New York 21 http www sei cmu edu cmmi general 22 Norman D A Complexity versus Difficulty Where should the Intelligence Be in Ul 02 International Conference on Intelligent User Interfaces 2002 Miami FL USA 23 Nielsen J Usability Engineering 1993 Boston MA Academic Press 24 Polson P Lewis C Rieman J and Wharton C Cognitive walkthroughs A method for theory based evaluation of user interfaces nternational Journal of Man Machine Studies vol 36 1992 741 773 25 Nielsen J and Mack R L Usability Inspection Methods 1994 New York John Wiley amp Sons 26 Rauterberg M How to Measure Cognitive Complexity in Human Computer Interaction in Thirteenth European Meeting on Cybernetics and Systems Research University of Vienna Austria 1996 815 820 27 Jordan M I amp Rosenbaum D A Action In Foundations of Cognitive Science Michael Posner Ed The MIT Press Cambridge MA 1989 Abstract This paper presents an approach to analyzing user perceived complexity of new artifacts in interactive systems or novelty complexity for short The original goal of this research effort was to define user perceived complexity criteria and
262. herung bedeutet den Erhalt und die Wettbewerbsf higkeit von Unternehmen und Arbeitspl tzen in Deutschland Dies betrifft neben den Gro unternehmen vor allem auch kleine und mittlere Unternehmen KMUs Diese sind in Deutschland in Summe die wichtigsten Arbeitgeber und Wachstumsfaktoren Wesentliche unternehmerische Ziele und Entscheidungen dabei beziehen sich auf das Technologie und Produktportfolio was entwickeln aber mindestens genauso auf die Effizienz der Innovation wie entwickeln Zahlreiche Untersuchungen haben ergeben dass die F higkeiten zur Aus bung der Innovationsprozesse erfolgs und damit wettbewerbskritisch sind vgl Deger R Nonn C Schuh G Das sind die Kernf higkeiten der Erfolgreichen In io new management 12 2004 S 40ff Dies stellt steigende Anforderungen an Aufbau und Ablauforganisation sowie an das konkrete Zusammenspiel der Mitarbeiter intern und mit Gesch ftspartnern Ein innovativer L sungsansatz wird exemplarisch an der Schnittstelle zwischen Entwicklung und Fertigung dargestellt anhand des Managements der digitalen Produktion 2 Herausforderungen antizipieren In der betrieblichen Praxis zeigen sich eine Reihe von Herausforderungen im Zusammenspiel zwischen Entwicklung und Produktion Beispiele sind Mangelnde Visibilit t von Fertigungsanforderungen f r die Entwicklungsteams H ufig werden die Anforderungen an eine kosten und qualit tsoptimale Fertigung bzw erfolgreiche F
263. hme mit Werkzeugen der Digitalen Fabrik In M ller E Management Information Center MIC Landsberg Lech TU Chem nitz Ramp up Anlaufmanagement in der Automobil Produktion Fachtagung 28 und 29 September 2006 Leipzig Graupner T D Hrsg Brandner C Hrsg Management Information Center MIC Landsberg Lech Digitale Fabrik in der Automobilindustrie Einf hrungswork shop Wege zur Digitalen Fabrik CD ROM 22 Mai 2006 Ludwigsburg Graupner T D Bierschenk S Erfolgsfaktoren bei der Einf hrung der Digitalen Fabrik In Industrie Management 21 2005 Nr 2 S 59 62 6 Autor Dipl Ing Tom David Graupner Client Executive Aerospace Dassault Systemes Deutschland AG Wankelstra e 4 70563 Stuttgart Telefon 0711 27300 267 Telefax 0711 27300 597 E Mail tom david graupner 3ds com 193 Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik Komfortbewertung in Simulation Sinnvoller Einsatz von Virtuellem Komfort Dr Susanne Frohriep Seit April 2008 Okt 2004 M rz 2008 April 2003 Sep 2004 April 2001 M rz 2003 1999 2000 Okt 1998 M rz 2001 Mai 1998 1992 1998 196 Lebenslauf Dr Susanne Frohriep Senior Ergonomics Engineer Leggett amp Platt Automotive Group Europe Frankenstra e 150A 90461 N rnberg Telefon 0911 952 8282 E Mail susanne frohriep lpautomotive eu Senior Ergonomics Engineer bei Leggett amp Platt Automotive Group Europe N rnb
264. hreiben und deren Inhalt deuten zu k nnen Daf r muss auf der Syntaxebene ein Verst ndnis f r die Dateiformate und strukturen der Simulationsdaten sowohl Eingabe als auch Ausgabe vorhanden sein Denn die Simulationsdaten k nnen z B bin r oder im ASCIl Format vorliegen und Schl sselworte oder Offsets zur Sortierung der Inhalte verwenden Auf der semantischen Ebene m ssen die Bedeutungen von Parametern bekannt sein Das folgende Beispiel zeigt dass f r eine Verkn pfung der Simulationen die folgenden beschriebenen Anforderungen essentiell sind Parameter wie z B das Material werden in einer Simulation durch eine Zahl z B 5 und in einer anderen Simulation durch die Materialbezeichnung z B X2CrNi12 gekennzeichnet Innerhalb der zu simulierenden Prozesskette muss auf alle bereits vorliegenden Simulationsdaten zugegriffen werden k nnen um Daten auszuw hlen und zu manipulieren F r die Speicherung der Simulationsdaten soll ein allgemeines Datenformat verwendet werden damit Datenmanipulationen nicht die originalen Simulationsdaten ver ndern Daher m ssen alle Simulationsdaten in das und aus dem allgemeinem Datenformat konvertiert werden k nnen Hierf r m ssen die Datenstrukturen der Dateien analysiert und verglichen werden Innerhalb des allgemeinen Datenformats ist es f r die syntaktische Kopplung notwendig die von den Simulationen verwendeten bzw erzeugten Parameter und deren Werte zu vergleichen F r die semantische Ko
265. ht einer kompletten Neuentwicklung des Systems gleichkommen w rde Das reine Ersetzen der Rendering Engine durch eine f r Echtzeit Raytracing scheitert wie in Abschnitt 3 erl utert in der Praxis an den verwendeten Szenengraphen deren Struktur ungeeignet f r eine sinnvolle Raytracing Integration ist Rubinstein 2005 Deshalb integriert der hier vorgestellte Ansatz sowohl die Raytracing Engine RTfact sowie den daran angepassten den Szenengraph RTSG in das VR System Lightning Die Rendering spezifischen Anteile des urspr nglich von Lightning verwendeten Szenengraph OpenSceneGraph werden in diesem Ansatz vollst ndig durch RTSG ersetzt Abbildung 3 zeigt die umgesetzte Architektur und die verschiedenen Integrationsebenen VR Applikation VR Applikation VR System Lightning VR System Lightning Verteilung URay NMM Szenengraph OpenSceneGraph Szenengraph RTSG Renderer OGRE Renderer Grafik APl Grafik API RTfact OpenGL Direct3D Betriebssystem Abbildung 3 Architektur eines klassischen VR Systems links und des integrierten Systems rechts Grafik API OpenGL Betriebssystem RTSG implementiert den X3D Standard und bietet damit standardisierte Schnittstellen fur eine leichte Integration in bestehende VR und Visualisierungssysteme aber auch machtige Sprachelemente zur Definition von Anwendungslogik z B durch das Scene Authoring Interface SAl von X3D blicherweise hat auch ein VR System vielf ltige
266. i kleinere Multiple Choice Tests und L ckentexte den Lernprozess multimedial unterst tzen Die M glichkeiten konventioneller Lernsoftware die Versuche anschaulich darzustellen und den Laboranten sowohl den Ablauf visuell n herzubringen als auch ihnen eine einfache M glichkeit zu er ffnen erzielte Messergebnisse zeitnah auf ihre Richtigkeit zu kontrollieren erwiesen sich jedoch als begrenzt Aus diesem Grund wurde 2008 das Projekt Virtual OPTOTEACH gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung IFF ins Leben gerufen Ziel des Projektes ist die Erstellung einer dreidimensionalen physikalisch korrekten Simulation des OPTOTEACH Lehrsystems welche eine umfassende Versuchsvorbereitung erm glicht 3 Virtual OPTOTEACH Die Grundlage f r den Einsatz eines dreidimensionalen interaktiven Lehrsystems mit dem eine Versuchsvorbereitung und durchf hrung virtuell durchgef hrt werden kann sind realit tsnahe 3 D Modelle des OPTOTEACH Lehrsystems Zum Vergleich mit den originalen Ger ten des OPTOTEACH Systems siehe Abbildung 1 zeigt die Abbildung 3 die Transmittereinheit a die Empf ngereinheit b den um Tisch c POF Kabel d sowie Koppler e Splitter f und das optische Powermeter des virtuellen Lehrsystems in der Virtual Development and Training Plattform VDT Plattform des Fraunhofer IFF 321 322 Abbildung 3 Screenshot des Virtual OPTOTEACH Systems in der VDT Plattfor
267. ie Produktbandbreite darstellen 45 46 Karosserievarianten Motor und Getriebefamilien Reifenprogramm Unterschiedliche Fahrwerksabstimmungen Verschiedene Achsen inkl adaptivem 4x4 Allradantrieb Bild 4 Diese Kenngr en werden in der Technischen Fahrzeug Spezifikation als Ziele verankert und halten auf dem weiteren Entwicklungsweg Einzug in das Produkt Des Weiteren enth lt die Technischen Fahrzeug Spezifikation auch die Produktqualit tsziele die Performanceziele sowie die Zielgr en f r die abschlie ende Fahrzeugvalidierung Bild 4 FlexRide Fahrwerk FlexRide Fahrwerk mit adaptivem 4x4 Allradantrieb Aus den Zielen f r das Gesamtfahrzeug leiten sich die erforderlichen Kenngr en der jeweiligen Subsysteme ab die als Fundament zum Erreichen der gew nschten Gesamtfahrzeugeigenschaften erforderlich sind 5 Gesamtheitlicher Ansatz f r Parallelisierung der Entwicklung Der Effizienzerfolg ist ma gebend dadurch bestimmt wie parallelisiert und integriert alle an der Fahrzeugentstehung beteiligten Partner arbeiten Gefordert sind hier alle Bereiche von Package ber Fahrzeugperformance aber auch Fertigung oder Service Bild 5 Wichtig ist in der virtuellen Entwicklung dass jeder auf die gleichen Teiledaten zugreifen kann unabh ngig von der Region und der Funktion zu der er geh rt Die Verwendung der Daten ist ber den Entwicklungsprozess hin standardisiert so dass jeder Beteil
268. ieder zur Tiefenkamera reflektiert wird Um m glichst genaue Messwerte zu erhalten ist es zum Einen wichtig die Aufnahme unter kontrollierten Bedingungen durchzuf hren u a in Hinblick auf die Bewegung der Kamera Dar ber hinaus m ssen vor der weiteren Verarbeitung fehlerhafte Messwerte herausgefiltert oder soweit m glich korrigiert werden Wie in Abbildung 4 links zu sehen ist werden beispielsweise bei Sprungkanten zwischen Objekten und Hintergrund Punkte an Positionen gemessen an denen sich in der erfassten Szene kein Objekt befindet Fehlerhafte Werte k nnen u a anhand der gemessenen Amplitude oder ihrer Lage im 3 D Raum Distanz zu den benachbarten Messwerten herausgefiltert werden Mittels Bildfiltern die auf das graukodierte Tiefenbild angewendet werden k nnen die Messwerte anschlie end korrigiert und zum Beispiel mit einem kantenerhaltenden Filter gegl ttet werden Abbildung 4 Links Ungefiltertes Tiefenbild Mitte Gefiltertes Tiefenbild Rechts Intensit tsbild In der unteren Reihe sind jeweils vergr erte Bildausschnitte der obigen Bilder dargestellt 6 Fazit Bisherige Tiefenkameras bieten nur eine begrenzte Messgenauigkeit welche stark von den Materialeigenschaften der Szene abh ngig ist Daher sind Tiefenkameras bislang nur zur 3 D Rekonstruktion bei industriellen Augmented Reality Szenarien geeignet bei welchen eine grobe Erfassung der Geometrie ausreichend ist und bei denen die Szene aus Materia
269. iel Autos auf einer Auto bahn oder der Blick aus dem Fenster eines Zuges und deren wahrgenommenen Unterschiede erzeugen eine Tiefeninformation Das Aufl sungsverm gen f r r umliche Tiefe ist f r die einzelnen Informationska n le zum Teil stark verschieden Auch die Gewichtung mit der die menschliche Wahrnehmung Tiefe aus den Informationen berechnet ist unterschiedlich f r ver schiedene Entfernungsbereiche Aus Abbildung 3 links l sst sich erkennen dass das Aufl sungsverm gen der Konvergenz im unmittelbaren Nahbereich sehr gut ist aber mit der Entfernung abnimmt Das Gleiche gilt f r die Akkomodation Abbil dung 4 zeigt eine Zusammenfassung des Aufl sungsverm gens verschiedener 363 364 Informationskan le So ist zum Beispiel zu erkennen dass das Aufl sungsverm gen der Verdeckungsinformation occlusion und der relativen Gr e relative size ber den ganzen Bereich gleichm ig ist wohingegen die Information der binokula ren Disparit t binocular disparities ab ca 20m unter die Schwelle f r nutzbare Information sinkt PERSONAL gts VISTA SPACE 3 i 0 001 i OCCLUSION HEIGHT IN i VISUAL FELD 0 01 on P OT a F RELATIVE 25 210 02 7 ee ATIVE D gt PNOCULAR DENSITY 0 1 se ze gt Pie sssumed willig DEPTH CONTRAST GENCE threthold for i i Information D Ds horizon 2 DEPTH in meters Abbildung 4 Just discriminable ordinal depth thresholds as a function of
270. ierbar Die Firma Weeke ein Unternehmen der Homag Gruppe hat mit ISG virtuos ein leistungsf higes CNC Holz Bearbeitungszentrum Optimat BHX 500 zur Fertigung von K chen B rom beln T ren und Massivholzm bel realisiert Im dem komplexen Bearbeitungsaggregat arbeiten u a je nach Kundenwunsch bis zu 32 vertikale und bis zu 20 horizontale Bohrspindeln die jeweils einzeln pneumatisch ein und ausgefahren werden k nnen So wie Weeke die Spindel systeme als mechatronische Baugruppen begreift wurden entsprechend virtuelle Baugruppen realisiert und mehrfach wiederverwendet So war es m glich in weniger als einer Woche die virtuelle Maschine zu erstellen Eine weitere Be sonderheit ist dass die virtuelle Maschine in der Originalsteuerung Beckhoff TwinCAT CNC eingebunden wurde Zur Erh hung der Leistungsf higkeit wurde das Maschinenkonzept durch Weeke um weitere Servoachsen u a zur Bearbeitung horizontaler Taschen und Bohrun gen erweitert BHX 560 Mit wenigen Handgriffen zeigte die virtuelle Maschine die Richtigkeit des Konzeptes Bevor die reale Maschine berhaupt realisiert wurde waren Bewegungs und SPS Programme mit ihren komplexen Steuerungsfunktio nen optimiert und die Produktivit t der Maschine nachgewiesen Abbildung 4 zeigt das virtuelle Bearbeitungszentrum BHX 560 der Firma Weeke LEN GUNTTTALEETES Abbildung 4 Das virtuellen Bearbeitungszentrums BHX 560 der Firma Weeke in ISG virtuos 5 Zusammenfas
271. ieren Zus tzlich 332 wurden Modellierungswerkzeuge integriert die es dem Anwender erlauben beliebige eigene Lernumgebungen zu erstellen Lernszenarien in der CIROS Automation Suite oe Supervision Advanced 00 4 Mechatronics Production Manager ye xo dwoyueqebjny Robotics N Mechatronics is Production Mechatronik Produktionstechnik Ausbildungsdisziplin Abbildung 3 Abdeckung von Lerninhalten Der Automation Suite liegt ein Konzept der offenen Lernumgebung zugrunde also ein durch Konstruktivismus gepr gter freier Lernansatz Das hei t verschiedene Arbeitsmittel wie Grundlagenwissen Lexikon Simulationen und reale Hardware sind verf gbar wobei diese Mittel frei zusammenstellt und einsetzt werden k nnen Diese offene Struktur wurde auch bei der Gestaltung des Grundlagenwissens umgesetzt welches aus einem interaktiven multimedialen Wissensinformations system besteht Der Inhalt ist dabei in einzelnen Informationseinheiten aufbereitet die aus Texten Konzepte Erkl rungen Vorschriften Beispiele usw Grafiken Videos und Animationen bestehen die alle miteinander durch Hyperlinks vernetzt sind 4 1 Robotik F r die Robotik Ausbildung wurden industrielle Anwendungsszenarien analysiert und in Form von Arbeitszellen f r verschiedene Anwendungsbereiche wie z B Handhabung Palettieren Montage Werkst ckbearbeitung Schwei en usw didaktisch aufbereitet In immer
272. iert o Level 3 Unternehmensweit integriert o Level 4 Unternehmensubergreifend optimiert Level 4 Level 3 Level 2 Unternehmens ber Unternehmens greifend optimiert Level 1 weit integriert Strukturiert Fragmentiert gt Definierter MPM Definierter MPM MPM Prozess ist Unterst tzung eines Ansatz Ansatz im ge abteilungs ber verteilten Produktions f samten Ferti greifend integriert netzwerkes mit mehreren Aufgaben und gungsbereich und konsistent Standorten und Auftrags Outputs insbesondere fertigern identifiziert Best Practices ntwicklung i verf gbar jedoch Anbindung von gt Vorgehen ist inkonsistent a Systeme Daten Lieferanten und Kunden reaktiv und umgesetzt Prozesse in sequentiell emeinsamer Abteilungs und unter g 2 Systeme Daten Svstembasi nehmens bergreifend Insell sungen mit Prozesse inner durchg ngig eschlossene Regel Spezialisten an halb des Ferti reise zur kontinuier Spezialapplika ungsbereichs Nutzung im Prozess lichen Verbesserung tionen urchg ngig einheitlich stark i l gt Wechselseitige Opti Personenab Verzahnung ins Einheitliche mierung von Entwicklung h ngige Qualit t Unternehmen die Workflows und und Fertigung durch fr h und Ausf hrung Entwicklung erfolgt Berichtsformate zeitige Ber cksichtigung manuell or re und Verbesserung von x e Bidirektional Randbedingungen in den ement in Abtei automatisierte ungsinse
273. ierte Prozesse Thermische Anlagen zur Energiegewin nung aus Biomasse und Abfallstoffen Wirbelschichttechnologien Prozess simulation und L sungen f r effizien ten Anlagenbetrieb bilden zentrale In halte der Prozess und Anlagentechnik Mit Technologien zur Wandlung und Erzeugung von Energie forscht das IFF in einem Sektor mit hohem Zukunfts potenzial Das Fraunhofer IFF ist in nationale und internationale Forschungs und Wirt schaftsnetzwerke eingebunden und kooperiert eng mit der Otto von Gue ricke Universit t Magdeburg und wei teren Hochschulen und Forschungs institutionen der Region Fraunhofer IFF Ga Impressum Tagungsband Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme 6 Fachtagung zur Virtual Reality 12 IFF Wissenschaftstage 16 18 Juni 2009 Magdeburg Veranstalter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung IFF Herausgeber Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung IFF Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Michael Schenk Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 0 Telefax 0391 4090 596 ideen iff fraunhofer de http www iff fraunhofer de http www vdtc de Redaktion Michaela Schumann M A Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publika tion in der Deutschen Nationalbibliografie detaillierte biblio grafische Daten sind im Int
274. iese Parameter steht die bereits genannte Offline Visualisierung im Si mulationsprogramm zur Verf gung Die Sicherheitsparameter in einer Fertigungszelle auf dem Bedienhandger t oder einem externen PC anzeigen zu k nnen erm glicht eine erste Absch tzung der Lage von Sicherheitszonen und der Ausdehnung von Achsbereichen Dennoch ist diese Darstellung mit dem Makel behaftet dass zun chst kein genauer Abgleich mit real in der Zelle vorhandenen Objekten erfolgen kann sollten diese nicht in RobotStudio als CAD K rper modelliert sein So l sst sich nicht feststellen ob eine Sicherheitszone z B eine Werkzeugmaschine vollst ndig umschlie t oder eine Achsbegrenzung den neben dem Roboter arbeitenden Werker ausreichend absichert Um einen pr zisen Abgleich zwischen konfigurierten Parametern und realen Objekten in der Fertigungszelle zu erm glichen werden verschiedene Ver fahrstrategien umgesetzt die den Roboter als Visualisierungswerkzeug nutzen Abbildung 4 zeigt vier Verfahrmodi die ein schnelles Visualisieren und Testen von Sicherheitszonen erlauben Eckpunkte gelbe Punkte oder Kanten gr ne Linien von Sicherheitszonen k nnen vom Bediener auf der Oberfl che selektiert und per Knopfdruck angefahren werden Grenzfl chen von Sicherheitszonen lassen sich auch durch berstreichen mit dem TCP blaue Linien darstellen Laserpointer 4 Abbildung 4 Visualisierung f r Sicherheitszonen Eckpunkte gelb Kanten gr n Fl chen
275. igte in abgestimmter Weise wei wann er was zu liefern hat aber auch wann er welche Daten zu benutzen hat Standard Work ist im globalen Umfeld die Basis f r die konstruktive Zusammenarbeit u virtual Vehicle Dey Bild 5 Virtuelle Entwicklung bindet alle an der Produktentstehung beteiligten Partner zusammen 6 Kernelemente der virtuellen Entwicklung Neben der Standard Work sind Virtuelle Meilensteine Virtual Vehicle Assessments VVA und eine regelm ige Datensynchronisation die Fundamente der virtuellen Entwicklung Bild 6 VVAs dienen der Vorbereitung der wesentlichen Entscheidungspunkte in der Entwicklung Diese sind entweder Top Management Besprechungen Freigabepunkte oder Entscheidungspunkte zum Bau von Prototypen Virtual Vehicles Synchronization Virtual Assessment max twice In a program ay Bild 6 Virtuelle Meilensteine und Daten Synchronisation Vor jedem VVA werden die Daten weltweit synchronisiert Hierzu werden vorspezifizierte virtuelle Prototypen verwendet die von der Konstruktion gefullt werden und von den Datenkunden als Datenquelle verwendet werden Bild 7 47 48 CLICK ON THI PLUS above TOE XPAND Bild 7 Festlegung von virtuellen Prototypen Zu den im bergeordneten Zeitplan festgelegten Synchronisationspunkten treffen sich die Konstrukteure und Datenkunden um die virtuellen Prototypen durchzusprechen fehlende Informationen zu ermitteln und um einen Konsens
276. ikationsprozesse erfolgt durch den Master Prozess Dieser verwaltet eine globale Uhr ber die die Komponenten zeitlich synchronisiert werden F r die Kommunikation mit mechatronischen Systemen d h den Pr fst nden definiert diese Uhr ein Zeitfenster in dem Daten empfangen und gesendet werden m ssen Der Master Prozess unterteilt die Zeit in quidistante Zeitintervalle Dt F r jeden Zeitschritt werden die folgenden Teilschritte durchgef hrt 1 Schreiben aller Daten aus der Variablen Tabelle zu den jeweiligen Komponenten 2 Inkrementieren der Zeit um das Zeitintervall At 3 Warten bis alle Komponenten ihre Berechnungen durchgef hrt haben 4 Lesen der Daten von den Komponenten und zur ckschreiben in die Variablen Tabelle Jeder Teilschritt wird dabei Synchron ausgef hrt d h der Master Prozess initiiert die Durchf hrung eines Teilschrittes durch die Kommunikations Prozesse und wartet auf deren Fertigstellung Anschlie end wird der n chste Teilschritt durchgef hrt 3 2 Konsistente Datenubertragung Synchronisation Die wichtigste Anforderung an den Kommunikations Server ist die synchrone Daten bertragung Dadurch wird eine konsistente Visualisierung der Daten gew hrleistet Die Komponenten die in Software realisiert sind z B Simulationen und Visualisierungen werden auf einem PC unter weichen Echizeitbedingungen ausgef hrt Die Pr fst nde der mechatronischen Systeme arbeiten hingegen mit harten Echtzeitbedingunge
277. ikrostruktur gt Q simulation simulation gt Q simulation Abbildung 2 Anwendungsfall Getriebezahnrad Warmebe handlungen Mikrostruktur simulation Mikroebene Die eingesetzten Softwarewerkzeuge die fur die Simulationskette verwendet werden sind monolithische Softwareanwendungen ohne gemeinsame Schnittstellen Datenformaten strukturen und reprasentation Im folgenden Kapitel wird gezeigt welche Anforderungen sich aus der Kopplung dieser monolithischen Simulationen ergeben Der Fokus liegt hierbei bei der Umsetzung der syntaktischen Verkn pfung Datenformate und strukturen und der semantischen Verkn pfung Datenrepr sentation und Bedeutung 3 Anforderungen an eine Simulationsplattform Die Anforderungen an eine Simulationsplattform zur Verkettung von den in Kapitel 2 vorgestellten Simulationen teilen sich in funktionale und nichtfunktionale Anforderungen Die wichtigsten Anforderungen fokussieren sich auf die syntaktische und semantische Kopplung der beteiligten Softwareanwendungen Schilberg 2008 Dar ber hinaus werden eine Mensch Maschine Schnittstelle und eine M glichkeit zur Anbindung von Simulationen an die Plattform ben tigt Die Anforderungen zu den beiden letztgenannten Punkten werden in diesem Beitrag nicht thematisiert Basis der Kopplung der Simulationen ist es die Ausgaben und Eingaben der eingesetzten Simulationen lesen sc
278. ild dem Tiefenbild ein Intensit tsbild zur ck welches den an den einzelnen Pixeln gemessenen Amplitudenwerten entspricht 107 108 iC is amp oc oe E ss Ea fr gt Eam a eT oe E EE E EE Te tft amp amp amp A E ii a a a2 2 8 E 5 Abbildung 1 Links SwissRanger 3000 Mitte Tiefenbild farbkodierte Darstellung der Distanz Rechts Intensit tsbild 3 Rekonstruktion von Szenen oder Features Zur Bestimmung der Kameraposition werden 2 D 3 D Korrespondenzen zwischen 2 D Punkten im Kamerabild und 3 D Punkten in der Welt ben tigt Hierf r kann entweder eine 3 D Rekonstruktion der gesamten Szene vorgenommen werden oder eine 3 D Rekonstruktion der f r das Tracking relevanten Features Im Gegensatz zu Stereo Rekonstruktionsverfahren oder Structure from Motion Ans tzen k nnen mit einer Tiefenkamera auch Tiefeninformationen ber Bereiche der Szene gewonnen werden an denen keine 2 D Features gefunden werden k nnen Dadurch liegen Echtzeit Distanz Informationen ber die gesamte im aktuellen Bild erfasste Umgebung vor Mit Hilfe einer Tiefenkamera kann beispielsweise auch die Distanz zu einer einfarbigen Fl che bestimmt werden was mit Stereo Rekonstruktions Ans tzen nicht m glich ist Ein weiterer Vorteil beim Einsatz von Tiefenkameras zur 3 D Rekonstruktion liegt darin dass durch die 2 D Struktur der Pixel Nachbarschaftsinformationen direkt gegeben sind wodurch
279. ilen Roboters Die Untersuchungen am physischen Prototypen zeigen dass die durchgef hrte Simulation hinsichtlich der Kinematik gute Ergebnisse erzielte Die Erkenntnisse aus der Simulation konnten direkt in die Programmierung des Roboters einflie en so dass weniger Iterationen am realen System notwendig waren Die Arbeit mit dem realen System zeigt jedoch auch dass viele Problemstellungen anhand des virtuellen Prototypen noch nicht ersichtlich waren Dies betrifft vor allem das Fehlverhalten bei vorhandenen Toleranzen aufgrund der Bodenbeschaffenheiten oder der Relativlagenbestimmung zum Werkst ck vor dem Handling 5 Zusammenfassung Der Beitrag zeigt eine Praxisanwendung der VR Technologie im Bereich der flexiblen Verkettung von Montagestationen mit mobilen Robotern Unter Nutzung von VR konnten viele Probleme auf Basis des virtuellen Prototypen untersucht und behoben werden Dies erleichterte den Aufbau des physischen Prototypen erheblich Im Rahmen des Projektes wurden allerdings auch Defizite der derzeitigen Simulation ersichtlich da derzeit noch nicht alle Prozesse realit tsnah nachgebildet werden k nnen Die Verbesserung der Simulation ist eine Aufgabe in fortzuf hrenden Untersuchungen 6 Literatur 1 Anton Stefan 2004 15 Oktober Inverse Kinematik am Robotersimulationsprogramm EASY ROB Workshop Robotik Hochschule Mittweida FH Institut f r Automatisierungstechnik 231 232 2 Liepert Bernd 2008 H her
280. in Leipzig mit Hilfe dieser Werkzeuge bearbeitet werden sind in Abb 3 dargestellt Einige Beispiele und Anmerkungen m gen die systemische Perspektive verdeutlichen 1 Betreibersimulation Die Kombination der Ablaufsimulation mit der R ckf hrung von Realdaten der OEE kann als Beispiel f r die Aneignung eines urspr nglich von Experten gef hrten Systems durch die Nutzer dienen Alle Produktions und F rderanlagen des Wer kes sind inder Ablaufsimulation abgebildet Das Simulationstool greift zur Para metrierung auf reale St rdaten in beliebig definierbaren Zeitr umen zur ck Be dient wird das System ber eine Intranet Oberfl che In durch Real Time Simula tionsl ufe gest tzten Diskussionen legen die Betreiber der Anlagen die gemein same Produktionsstrategie f r die n chsten Stunden oder Tage fest in dem sie erfahrungsbasierte Annahmen ber eine sinnvolle Parametrierung mit St rdaten vorgeben und verschiedene Betriebszeitmodelle soziozentriert pr fen Das Si mulationstool zeigt sofort auf ob die vorgeschlagene Produktionsstrategie mit den gegebenen technischen Randbedingungen umsetzbar ist und wo Engp sse Kennuellssdlans i Hanzlunmepl janmen Weinstein i hart eiiamnaari D mia Maihoden Mitici a Syalene katen Abbildung 3 Systemische Organisationsentwicklung zur Integration der digitalen Fabrik in die Fabrik nach BMW AG Werk Leipzig Knau J Aghaei F 2006 2009 Digitale Fabrik im Werk Leipzig
281. in die global operierende Informations und Wissensgesellschaft Dieser Wandel macht ein berdenken bisheriger Kon zepte und grunds tzlicher Gesetzm igkeiten notwendig Die Antwort von Das sault Syst mes hierauf lautet PLM 2 0 So wie Web 2 0 mit sozialen Netzwerken Blogs Video und Bild Portalen davon lebt dass viele zu einer Sammlung beitragen und gemeinsam etwas Gr eres schaffen will Dassault Systemes mit PLM 2 0 die im Produktlebenszyklus anfal lenden Daten allen Berechtigten transparent online verf gbar machen PLM 2 0 setzt somit die Versprechungen von Web 2 0 f r gesch ftliche Anwendungen um Mit der neuen Version V6 wird das neue Planungsparadigma Internetbasiertes globales Engineering unterst tzt Die Vorteile Statt wie bisher sequenziell an der Entwicklung der Produktionspla nung und absicherung zu arbeiten k nnen die Beteiligten aller Bereiche unab h ngig von ihrer geografischen Lage online via Internet oder Extranet zusam menarbeiten Statt der fr her gelebten Praxis der asynchronen Vernetzung via E Mail und FTP Server arbeiten zuk nftig alle Beteiligten direkt auf demselben zent ralen Planungssystem So wird sichergestellt dass alle Beteiligten stets ber aktu elle Daten verf gen 2 2 Internetbasiertes globales Engineering Die Digitalisierung der Wertsch pfung basiert auf digitalen Produkt Prozess und Ressourcenmodellen Die zunehmende horizontale und vertikale Verbreitung und
282. ineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme It l fa 5 t j 6 Fachtagung zur Virtual Reality 263 264 Autoren Dipl Inform Sebastian D rr Sales Director ITandFactory GmbH Auf der Krautweide 32 65812 Bad Soden Telefon 06196 6092 517 Telefax 06196 6092 202 E Mail sebastian doerr itandfactory com Dr Rolf Paul Gesch ftsf hrer B 1 M Consulting mbH R ntgenstra e 13 39108 Magdeburg Telefon 0391 592 790 Telefax 0391 592 7911 E Mail rolf paul bim consulting de Dr Martin Endig Projektleiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 120 Telefax 0391 4090 370 E Mail martin endig iff fraunhofer de Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik Qualifizierungsentwicklung in der BG Chemie Dr rer nat Gerd Uhlmann 24 04 1949 10 06 1967 14 10 1967 13 05 1977 02 11 1977 01 04 1987 01 02 1997 Lebenslauf Dr rer nat Gerd Uhlmann Ausbildungsbereichsleiter BG Chemie Zentrum f r Arbeitssicherheit Obere M hle 1 67487 Maikammer Telefon 06321 588 418 E Mail guhlmann bgchemie de Geboren in Gadesb nden Niedersachsen Abitur in Nienburg Weser Beginn des Chemiestudiums in Clausthal Promotion zum Dr rer nat Eintritt in die Hoechst AG Wechsel zur BG Chemie Referat Aus und Weiterbildung Fachbereichsleiter Anlagensicherheit Ausbildungsbereichsleiter im Zentrum f
283. inem wesentlichen Erfolgsfaktor entwickelt Besonders bedeutsam ist der Produktentwicklungs bzw Engineeringprozess In dieser fr hen Phase des Produktlebenszyklus werden alle wesentlichen Merkmale des k nftigen Produktes sowie ca 80 der Erzeugniskosten definiert Die Unterst tzung des gesamten Produktentstehungsprozesses durch Virtuelle Techniken ist ein ma geblicher Erfolgfaktor In der Vergangenheit zeigte das der Einsatz der digitalen Werkzeuge Das Potenzial der Virtuellen Techniken zur Unterst tzung des Prozesses wurde in der letzten Zeit immer wieder klar herausgestellt Hierbei spielen nicht nur finanzielle Betrachtungen eine Rolle sondern die Verbesserung der Abl ufe die Beschleunigung entlang der Prozesskette In vielen F llen ist das Digital Engineering die einzige realistische Antwort auf wichtige Trends in der Industrie etwa zunehmend individuelle Produkte st rker dezentralisierte Wertsch pfungsketten h here Produkt komplexit t und funktionalit t sowie die notwendige Zeiteinsparung bis zur Markteinf hrung von Produkten Allerdings sto en die bislang am Markt verf gbaren Softwareprodukte bei der realistischen Darstellung der Verarbeitung gro er Datenmengen der nat rlichen Interaktion in virtuellen R umen der echtzeitf higen Simulation sowie geeigneten Eingabeger ten an ihre Grenzen Eine vollst ndige virtuelle Darstellung eines komplexen Produktes oder einer kompletten Fabrik ist damit noch nicht m glich Da
284. inen Reiz der auf dem aktuell nicht mit Aufmerksamkeit bedachten Medium pr sentiert wird dadurch beeintr chtigt sind Methode Die visuelle Suche entsprach der in Experiment 1 berichteten Aufgabe Bei der priorit ren GO NO GO Aufgabe musste auf ein P mit einer Taste reagiert werden auf ein R nicht Die Reize wurden in zuf lliger Folge entweder auf dem AR Ger t oder auf dem Monitor dargeboten Die Reize der sekund ren visuellen Suchaufgabe wurden ebenfalls entweder nur auf dem AR Ger t oder nur auf dem Monitor pr sentiert Insgesamt wurden 10 Bl cke mit je 32 Durchg ngen der visuellen Suche bearbeitet Die Reize P oder R wurden unvorhersehbar und selten dargeboten zuf llig in Intervallen von 2 bis 6 sek Ergebnisse und Diskussion Die Befunde replizieren die Beobachtungen aus Experiment 1 gleich in mehrerer Hinsicht Zun chst sind die Leistungen generell schlechter wenn die Reize auf dem AR Ger t dargeboten werden als wenn sie auf dem Monitor pr sentiert werden Zudem verursacht der Wechsel zwischen den Darbietungsmedien Kosten von durchschnittlich etwa 10 s Abb 3 Erneut stellt sich also die Frage wodurch diese Wechselkosten zustande kommen 1300 E Kein Switch 1200 Switch 1100 1000 900 Reaktionszeiten in ms E00 700 Monitor Nomad Abb 3 Reaktionszeiten in der visuellen Suchaufgabe wenn die priorit re Doppelaufgabe auf dem gleichen Kein Switch oder dem anderen Medium Switch pr sentiert wurde
285. ingaben verarbeitet oder mehrere Blickpunkte in die Szene gerendert werden z B f r Stereo Bildpaare Der gew hlte Ansatz zur Parallelisierung des Rendering Prozesses nutzt die inh rente Unabh ngigkeit einzelner Pixel beim Raytracing aus Die Verteilung auf mehrere Rechner ist dadurch h chst effizient und nahezu linear skalierbar 5 Integration eines Raytracers in ein VR System Die Softwarearchitektur etablierter VR Systeme wie z B Lightning Bues et al 2008 oder VR Juggler besteht typischerweise aus drei Schichten einer Applikations und Interaktionsschicht High Level einem Szenengraph System Mid Level und einer Rendering Schicht Low Level In aktuellen auf Rasterisierung basierenden Systemen hat sich OpenGL aufgrund seiner plattform bergreifenden Verf gbarkeit und breiten Hardware Unterst tzung als Low Level Rendering Bibliothek durchgesetzt In der dar ber liegenden Schicht zur Grafikabstraktion und organisation befinden sich in der Regel klassische Szenengraphen meist auf OpenGL Basis wie z B OpenSceneGraph oder OpenSG Erst die obere Schicht zur Anwendungsentwicklung unterscheidet die einzelnen VR Systeme konzeptuell voneinander und definiert damit ihre Zielgruppe Um nun Echtzeit Raytracing in ein bestehendes VR System zu integrieren kann man theoretisch auf jeder der drei Schichten ansetzen Die Applikationsschicht des VR Systems soll aber typischerweise unver ndert erhalten bleiben da ein Ersetzen dieser Schic
286. ionsebenen hinsichtlich ihrer Aufgaben Durch die schrittweise Integration der Virtual Engineering Bausteine in den Gesamtfahrzeugprozess konnte der eingeschlagene Weg auf physikalische Prototypen f r Derivate zu verzichten bereits seit dem Opel Corsa 5 T rer stetig verfeinert werden In diesem Zeitraum konnte auch die Opel Produktqualit t drastisch verbessert werden Im TUV Report 2007 Bild 3 5 wurde der Opel Meriva als Nummer Eins aufgrund seiner geringen M ngelquote 1 8 genannt Dieser Erfolg basiert auch auf der konsequenten Anwendung der Virtual Engineering Bausteine i 1 Pl beia JOY Pepai J00 aed marabi Miren SOE F r den pel Meriva ein Kinderspiel Meriva Market Leader in 2007 TUV Report Coma Vectra Agila and Astra above Bild 3 TUV Report 2007 Der Qualit tsbericht 2008 2 attestiert Opel ist bester europ ischer Gro serienhersteller Die hohe Produktqualit t war und ist das oberste Ziel auch f r den Opel Insignia Diese Zielvorgabe erfordert stets die konsequente Mitarbeit aller Mitarbeiter der verschiedenen Unternehmensbereiche 4 Fahrzeug Definitionen Die unterschiedlichen Anforderungen aus den verschiedenen internationalen M rkten und die daraus resultierenden Produkteigenschaften werden zu Beginn des Fahrzeugentwicklungsprozesses definiert und in technische Kenngr en transformiert Darin werden alle Systeme ber cksichtigt die innerhalb der Insignia Familie d
287. istoph Runde Techn Gesch ftsf hrer Virtual Dimension Center Kompetenzzentrum f r virtuelle Realit t und Kooperatives Engineering w V Auberlenstra e 13 70736 Fellbach Telefon 0711 58 53 09 11 E Mail christoph runde vdc fellbach de Dipl Ing Robert Struck Projektleiter Volkswagen AG Forschung Werkstoffe und Fertigungsverfahren 38436 Wolfsburg Dr Ing Matthias Trier Technische Universit t Berlin Systemanalyse und EDV Franklinstra e 28 29 10587 Berlin E Mail trier sysedv cs tu berlin de Digitale Produktentwicklung KeMotion als Virtual Engineering Tool T r Roboter Dipl Ing Christoph Mittermayer Dr Michael Garstenauer 88 22 8 1964 1983 1990 1990 1994 1994 1998 1998 2000 2000 2009 Lebenslauf Dipl Ing Christoph Mittermayer Entwicklung Motion Control KEBA AB Gewerbepark Urfahr A 4041 Linz Telefon 43 732 7090 23332 E Mail mit keba com Geboren in Innsbruck Studium der Elektrotechnik und Informatik an der TU Wien Vertragsassistent an der TU Wien Projekte im Bereich der Sensorintegration fur Robotersteuerungen Universitatsassistent am Institut fur elektrische Messtechnik an der TU Wien Projektmitarbeiter am Institut f r elektrische Messtechnik f r Robotersteuerungsentwick lung bei KEBA Entwicklung einer neuen Roboterbahnplanung Freier Mitarbeiter in der Motion Entwicklung bei KEBA KeMotion als Virtual Engineering Tool f r Roboter Dipl Ing Ch
288. isuell unterst tztes Einrichten von Fertigungszellen aller Art erm glicht Es wird ein Verfahren vorgestellt welches die Darstellung der r umlichen berwa chungsparameter mittels in der Zelle vorhandener Hardware Programmierhandge r t Roboter erlaubt und so den Inbetriebnehmer beim Einrichten der Zelle unters tutzt 2 Einleitung Die Vorteile eines Roboters hohe Traglast bzw hohe Geschwindigkeit bei gro er Pr zision mit denen eines Menschen sensorische F higkeiten und probleml sendes Denken zu vereinigen spielt in der Produktion eine immer wichtigere Rol le Die Mensch Roboter Kooperation MRK und Interaktion l sst sich insbeson dere dann vorteilhaft einsetzen wenn kleine Losgr en bei gro er Variantenvielfalt hohe Anforderungen an die Flexibilit t der Fertigung stellen Um einen hinreichenden Schutz des Menschen zu gew hrleisten werden so ge nannte Safety Controller SC verwendet Diese berwachen die Bewegung des Roboters als zus tzliche Kontrollinstanz und verhindern beispielsweise das Befah ren von kartesischen Sicherheitszonen in denen sich ein Mensch aufh lt Die Ein richtung dieser Sicherheitszonen kostet den Inbetriebnehmer einer Fertigungszelle mit zunehmender Komplexit t der Anwendung viel Zeit da M glichkeiten f r eine geeignete Visualisierung der berwachungszonen innerhalb der Fertigungszelle g nzlich fehlen Der vorliegende Beitrag stellt ein neues Konzept f r die Einrichtung von MRK
289. it 41 Integrierte Virtuelle Entwicklung wird global Chancen und Grenzen Dr Ing Christoph G ttlicher 1 Kurzfassung Stetig wachsende Kundenanforderungen wie weltweit steigende gesetzliche Anforderungen an neue Fahrzeuge lassen die Komplexit t und Teile System vielf ltigkeit ebenso ansteigen Hoher Qualit tsstandard und hohe Kunden zufriedenheit m ssen gegeben sein Gleichzeitig soll dem Kunden aber auch ein kosteng nstiges Fahrzeug angeboten werden erst recht in wirtschaftlich schweren Zeiten Hierzu gilt es an zwei Kostenschrauben zu drehen Die Effizienz der Entwicklung und die Produktkosten Das Nutzen von weltweiten Entwicklungs ressourcen wie auch weltweiten Absatzm rkten hilft beide Kostenaspekte zu optimieren Wesentlich hierbei ist die weltweite Verwendung von Gleichent wicklungen und Gleichteilen systemen Schl ssel zur Realisierung dieser Ziele ist die globale virtuelle Entwicklung Sie wurde erstmalig mit dem neuen Mittelklassefahrzeug Insignia angewendet das seit dem Herbst 2009 auf dem Europ ischen Markt eingef hrt wird und in der Folge weltweit unter verschiedenen Brands gelauncht wird 2 Einleitung Mit seinem wegweisenden Design den innovativen Technologien f r maximale Sicherheit und h chste Dynamik und mit der perfekten Ergonomie bringt der neue Opel Insignia die besten Voraussetzungen mit neue Ma st be in der Mittelklasse zu setzen Der Insignia wird gepr gt von einer flie enden k
290. it t sind ebenso in der Verbesserung der Aktualit t der DF und somit der Ausgangs daten der Planung zu sehen Auf Grund einer hierdurch geschaffenen Qualit ts steigerung der Ausgangsdaten einer Planung ist eine Erh hung der Planungsqua lit t zu erreichen Die berf hrung der innerhalb der DF durchgef hrten Planung in 165 166 die Realit t und somit der Aufbau von Fertigungsanlagen geh rt prinzipiell nicht zum Themenbereich der Digitalen Fabrik Aus gesamtheitlicher betriebswirtschftlicher Sichtweise sollte die Qualit t einer Planung allerdings an den realisierten Fertigungsanlagen gemessen werden Hieraus ergibt sich dass die Planungsqualitat in diesem Zusammenhang nur so gut sein kann wie es die Qualit t der berf hrung erlaubt Die Absicherung der Realisierung einer Planung kann demnach indirekt zur Steigerung der Planungsqualitat beitragen und ist so mit beim L sen der bereinstimmungsproblematik zu ber cksichtigen Da durch das L sen der bereinstimmungsproblematik eine gesicherte Grundlage geschaf fen wird vorhandene Planungsdaten weiter verwenden zu k nnen ist hierdurch sowohl eine weitere Reduzierung von Planungskosten und zeit als auch eine Erh hung der Planungssicherheit m glich Die Ziele welche bez glich des Wis senserwerb und erhalt definiert sind k nnen somit durch eine gesicherte berf h rung der innerhalb der DF realisierten Planung in die Realit t und dem stetigen Aktuellhalten der DF
291. ize nicht einheitlich dargeboten wurden Das gleiche galt f r Doppelaufgaben wenn die Reize auf einem anderen als dem aktuell mit Aufmerksamkeit bedachten Medium dargeboten wurden Diese Leistungseinbu en betragen etwa 10 bis 20 Sie sind umso bemerkenswerter wenn ber cksichtigt wird dass wesentliche Unterschiede zwischen AR Ger t und Hintergrund n mlich die selbstleuchtenden Eigenschaften der Reizdarbietung sowie die unklare Gr eninformation bei Distanzver nderung im Versuchsaufbau keine Rolle spielen Anders gesagt ist zu erwarten dass die Wechselkosten zwischen Medien in der realen Nutzung der AR Ger te eher h her ausfallen als hier gezeigt Hier stellt sich die Frage wodurch diese Leistungseinbu en zustande kommen Die Annahme dass es sich dabei um Unterschiede in der Tiefenwahrnehmung handelt scheint sich durch die Beobachtungen in Experiment 3 zu erh rten Offensichtlich verarbeitet das visuelle System die Reize von AR Ger ten in einer anderen Tiefe als die Reize die auf dem jeweiligen Hintergrund betrachtet werden Das w rde bedeuten dass das visuelle System bei der gleichzeitigen Darbietung von virtuellen und realen Reizen st ndig die Einstellung von Vergenz und Akkomodation ndern muss Dies k nnte die visuelle Beanspruchung erkl ren die in zahlreichen Studien beobachtet wurde Ausgehend von dieser Annahme wird klar dass eine Integration der Reize zwischen den Medien kaum m glich ist F r die Anwendung von AR
292. k Raphael 2008 Spine Load in the Context of Automotive Seating IQPC 2008 Frankfurt Zhang Lijian 1996 Identifying Factors of Comfort and Discomfort in Sitting Human Factors 38 3 377 389 202 7 Autor Dr Susanne Frohriep Senior Ergonomics Engineer Leggett amp Platt Automotive Group Europe Frankenstra e 150A 90461 N rnberg Telefon 0911 952 8282 E Mail susanne frohriep lpautomotive eu Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik Mensch Roboter Kooperation Generieren und Visualisieren r umlicher Uberwachungszonen Dipl Int Roland Krieger Dr Bj rn Matthias 204 1999 2004 Juni 2004 seit 2004 Lebenslauf Dipl Inf Roland Krieger Scientist ABB AG Forschungszentrum Wallstadter Str 59 68526 Ladenburg Telefon 06203 71 6017 E Mail roland krieger de abb com Technische Universit t Kaiserslautern Diplom in Angewandter Informatik ABB AG Forschungszentrum ABB Corporate Research Wissenschaftlicher Mitarbeiter Robotics and Manufacturing 1979 1983 Juni 1983 1983 1991 Mai 1985 Mai 1987 Mai 1991 1991 1994 seit 1994 1994 2000 1997 2000 1998 2000 2001 2001 2002 seit 2003 Lebenslauf Dr Bj rn Matthias Senior Principal Scientist Robotic Automation ABB AG Forschungszentrum Wallstadter Str 59 68526 Ladenburg Telefon 06203 71 6145 E Mail bjoern matthias de abb com California Institute of Technology B
293. k Leipzig i R Neuh usl 1 93155 Hemau Deutschland Clobes Hans Joachim Dr Denkfabrik im Wissenschaftshafen RKW Sachsen Anhalt GmbH Werner Heisenberg Str 1 39108 Magdeburg Deutschland Doil Fabian Dipl Ing FH Volkswagen AG Konzernforschung Virtuelle Techniken Postfach 01511 38436 Wolfsburg Deutschland D rr Sebastian Dipl Inform ITandFactory GmbH Auf der Krautweide 32 65812 Bad Soden Deutschland Eger Ulrich Dipl Ing ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Bereichsleiter Simulationstechnik Rosenbergstr 28 70174 Stuttgart Deutschland Ellermann Mathias Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Regionalen Kompetenz zentrums Harz Virtual Engineering f r Produkte und Prozesse RKVE Dornbergsweg 2 38855 Wernigerode Deutschland Endig Martin Dr Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Fischer Hirchert Ulrich H P Prof Dr rer nat et Ing habil HarzOptics GmbH Dornbergsweg 2 38855 Wernigerode Deutschland Fokken Matthias fleXilution GmbH Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Deutschland Franke Axel Dipl Ing BASF SE WLD BA L950 67056 Ludwigshafen Deutschland Frohriep Susanne Dr Leggett amp Platt Automotive Group Europe FrankenstraBe 150A 90461 Nurnberg Deutschland 421 Autoren Fr hlich Arnulf Dr PROSTEP AG CA Prozesse Dolivostra e 11 64293 Darms
294. k that novelty complexity could be understood in one shot this is why it is intimately linked to maturity time and continuous revisions of the relevance of the selected AUTOS complexity criteria and indicators People adapt to almost anything even to artifacts that are very complex to handle but it is not a reason not to master complexity in interactive systems because complexity comes back to the front in abnormal and emergency situations In addition it takes time to learn complex things On the one hand user expertise may be necessary when technology centered internal complexity cannot be ignored for technology maturity reasons On the other hand the right information should be provided at the right time in the right format This is also adaptation but adaptation of the artifact this time e g designers should take care of appropriate information symbology adequate colors and proper color contrast The same holds for the complexity of the tasks that must be incrementally adapted to simpler and easier usages However the focus on the triplet users tasks and artifacts is not enough complexity is also in the various situations and organizational setups where the triplet elements enter into play For example dealing with the unpredicted in real time usually disturbs cognitive stability user perceived complexity increases when end users have to manage automation under time pressure and in case of failure it is almost always hurry up
295. kleinen Ausschnitt aus der Komplexit t der f r Technologie Produkt und Prozess 29 30 entwicklung und den Betrieb der realen Fabrik relevanten Umwelt dar die kontinuierlich be und verarbeitet werden muss Es geht also st ndig darum die Chancen zur erfolgreichen Bearbeitung einer un endlich vielf ltigen Umwelt zu erh hen Der Zusammenschluss zu sozialen Syste men also zu Gruppen und Organisationen die ein Mehr an Wahrnehmung und Verarbeitung durch Entscheidung erlauben als es einem Einzelnen m glich ist geh rt zu den Erfolgsrezepten der Evolution Allerdings hat auch dieser Erfolg seinen Preis Die Eigenkomplexit t sozialer Systeme muss beobachtet verstanden und verarbeitet werden und dieses Unterfangen erscheint h ufig schwieriger als die L sung fachlicher technischer Probleme 4 Soziale und technische Systeme Eine systemorientierte Perspektive kann bei der Durchdringung der Zusammen h nge zwischen technischen und sozialen Systemen sehr fruchtbar sein Die im kybernetischen Sinne triviale Maschine der technischen Fabrikstruktur wird unter Einbeziehung der sie entwickelnden und betreibenden Menschen zu einem kyber netischen System 2 Ordnung vgl von Foerster 2006 von Foerster Br cker 2007 das sich aus den R ck Kopplungseffekten zwischen technischem und sozialem System einerseits und der Umwelt andererseits ergibt und in seinem Verhalten nicht prognostizierbar ist W hrend die f r die digi
296. klung hinl nglich bekannt sind zeigt die Abb 4 Solche Probleme sind vornehmlich auf die bislang geringe Abstimmung einzelner Vendoren in der JT Entwicklung zur ck zu f hren Es wird dem im ProSTEP iViP e V noch zu gr ndenden JT Implementors Forum vorbehalten bleiben die Wege zur Fehlerbehebung und Er zielung h herer Robustheit wie sie bei den STEP Prozessoren mittlerweile er reicht ist den Vendoren aufzuzeigen Konstruktionsvariante 1 Spiegelteil Abbildung 4 CAD Methodik abh ngiges Konvertierungsproblem 5 Zusammenfassung und Ausblick Im vorliegenden Beitrag wurden die vielf ltigen Anforderungen an die Engineering Kollaboration die typischen Praxisprobleme mit den marktf higen Tools sowie die praktischen L sungen auf Basis der universellen 3D Formate vorgestellt Im Vortrag werden ferner die Benchmark Ergebnisse und die Erfahrungen aus aktuellen Entwicklungsprojekten geschildert sowie der Ausblick auf anderweitige Anwendungsf lle gegeben Der Einsatz universeller 3D Formate wie JT er ffnet eine ganz neue Perspektive in der Optimierung der Engineering Kollaboration Der bislang erreichte technologi sche Stand ist sehr ermutigend und l sst erwarten dass in K rze der technologi sche Stand von STEP bei der Konvertierung eingeholt wird Somit wird eine tech nologische Basis zur Verf gung stehen die die unternehmens bergreifende Pro zesse entscheidend zu ver ndern hilft Nichtsdestotrotz muss betont wer
297. kostenintensive Schritte in KMU Sachsen Anhalts sehr h ufig an fehlenden eigenen Forschung und Entwicklungs M glichkeiten selbst eingestandener Strategieschw che mangelnder Koordination und Kooperation Die Anwendung von Virtual Reality VR Technologien kann hier einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung und Sicherung von verwertbarer technologischer Kompetenz in mittelst ndischen Unternehmen Sachsen Anhalts leisten Kleine und mittelst ndische Unternehmen erhalten einen technologischen 399 310 Schub sowie neben der Kompensierung struktureller Benachteiligungen ihre Wettbewerbsf higkeit erh hen und Arbeitspl tze nachhaltig sichern 2 VR Technologien in der Qualifizierung Der Erwerb handlungsorientierter Kompetenzen erfordert die aktive Bew ltigung realer Aufgabenstellungen In diesem Zusammenhang stellt sich jedoch das Problem der Verf gbarkeit von entsprechenden Betriebsmitteln Maschinen oder Anlagen dar VR Technologien erm glichen die Bearbeitung realer Arbeitsaufgaben durch den Einsatz virtuell interaktiver Modelle von Maschinen und Anlagen Abbildung 1 Die CAVE als Arbeitsraum Foto Fraunhofer IFF Dirk Mahler Mit den Technologien der virtuellen Realit t VR werden zun chst virtuelle als Computermodell vorliegende dreidimensionale Objekte dargestellt Nach der Erstellung der Objektgeometrie wird das Verhalten eines Betriebsmittels einer Maschine oder Anlage beschrieben und implementiert sodass mit der
298. l Planning Resource Planning Resource Programming Process Abbildung 3 Automotive Body in White Solution 3 4 Virtuelle Inbetriebnahme im Brownfield Einsatz Besondere Bedeutung gewinnt der Einsatz von DELMIA Automation bei Anlagen umbauten also im Brownfield Einsatz Solche Umbauma nahmen stehen i d R unter sehr gro em Termindruck da die Umbauzeit verlorene Produktionszeit ist i HMI Abk f r Human Machine Interface englisch f r Mensch Maschine Schnittstelle Im Automobilbau geh rt Retooling heute zur Tagesordnung Aufgrund der zuneh menden Variantenvielfalt der Verk rzung der Modellzyklen und der langen Le bensdauer moderner Industrieroboter berdauern die Anlagen heute die Lebens zyklen der Fahrzeuge Beim Modellwechsel bzw bei der Aufplanung eines neuen Fahrzeugmodells auf einer existierenden Fertigungslinie wird daher umgebaut statt abgerissen DELMIA Automation erm glicht dabei die geplanten nderungen unter Ber ck sichtigung des aktuellen Anlagenstandes vorab am virtuellen Modell der Anlagen zu untersuchen Dazu ist es wichtig neben der realen SPS auch die reale Robo tersteuerung mit der virtuellen Anlage zu verbinden Reale Programme treiben so das virtuelle modifizierte Modell der Realit t an Insgesamt f hrt das zu einer Erh hung der Planungsqualit t bei gleichzeitiger Re duzierung der Realisierungszeit auf der Baustelle Dieses Plus an Sicherheit und Zeitgewinn macht sich f r den
299. l ist die Integration aller dieser Daten in einem einheitlichen System Daf r bietet sich der Einsatz eines Produktdatenma nagement Systems PDM System an Es handelt sich dabei um technische Kom munikations und Datenbanksysteme deren Hauptaufgabe die eindeutige konsis tente Speicherung Verwaltung und Bereitstellung aller im Produktlebenszyklus an fallenden Daten ist Mittels einer in das PDM System eingebundenen Workflow Komponente ist es zus tzlich m glich den Prozess der Bearbeitung und Weiterlei tung der Daten zu steuern und zu kontrollieren VDI02 W hrend heute die Ablage von CAD Daten in PDM Systemen g ngige Praxis ist fehlt eine Einbindung von Simulationsdaten fast v llig Erste Ans tze dazu wurden im Rahmen einer Prostep Arbeitsgruppe f r die Mehrk rpersimulation MKS entwickelt PROO3 Im Zusammenhang mit FEM Simulationen werden momentan die Daten h ufig noch in Dateisystemen also unabh ngig von PDM Systemen abgelegt Ziel ist daher die Speicherung und Verwaltung aller anfallenden Simulationsdaten in einem PDM System und die Realisierung des Datenaustausches zu den einge bundenen Simulationsprogrammen Das PDM System fungiert somit als ein Bin deglied zu den einzelnen Simulationssoftwaresystemen Abbildung 3 Eingangt Ausgang Eingangs Ausgangs information Infanmallor A2 EIFAT A Simulation i a i m i l i Sehnitistelle IL Schn teielie al T Ba u a nee M
300. lay Darstellung u Vorteile m Nachteile Standard Hintergrund wird verdeckt Sieht schick aus Vordergrund wird verdeckt Objektfarben sind symbolisch i Beleuchtung kann vollkommen falsch sein Folie 11 Fraunhofer OPTO Maia sacs 6 Fachtagung zur Virtual Reality Augmented Reality Konturdarstellung m L sung Darstellung der Objektkontur Beschreibt detailliert die Formmerkmale eines Objekts Hintergrund bleibt sichtbar Invariant gegen ber Farbe und Beleuchtung Folie 12 a P Zi Fraunhofer OPTION Aeee 6 Fachtagung zur Virtual Reality Augmented Reality Konturdarstellung m Kontur Punkte Methode nach Curtis und Decaudin Kanten des Tiefenpuffers kombiniert mit Kanten des Normalenpuffers Folie 13 IFF r Fi Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Z Fraunhofer DPTO M241 ooo I menu ema 6 Fachtagung zur Virtual Reality Augmented Reality Konturdarstellung Folie 14 i p Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik F raun hofer Dipl Inf Steffen Sauer IFF i 121 6 Fachtagung zur Virtual Reality Augmented Reality Konturdarstellung 1 Erster Render Pass Fragment Shader codiert Oberfl chennormale als Farbe Tiefenpuffer Z Buffer wird automatisch generiert 2 Zweiter Render Pass o Laplace auf beiden Puffern Zeichne Kontur wenn Schwellwert berschritten wird ansonsten Kamerabild u Vorteile 2 Einfache aber effiziente Visualisierung Generierung in
301. lbwegs homogene Fl chen dienen wie etwa W nde Arbeitstische und Werkb n ke der Hallenboden aber auch je nach Gr e der zu fertigenden Produkte oder der zu bearbeitenden Materialien die Produkte oder Werkst cke selbst beispiels weise Motorhauben Stoffbahnen Stahlplatten Furnierplatten etc Auch Abdeck ungen von Maschinen sind als Projektionsfl che wegen ihrer homogenen Fl che h ufig gut geeignet M glich wird die besondere Flexibilit t von LumEnActive durch eine speziell kon struierte computergesteuerte Reflexionseinheit die das aus der Projektionsoptik austretende Licht des Projektors in eine nahezu beliebig w hlbare Richtung ablenkt und so den Lichtstrahl frei im ganzen Arbeitsraum herumschwenken kann Die weitere Hardware von LumEnActive besteht aus Standardkomponenten Pro jektor PC mit 3D Grafikkarte Maus Tastatur Die LumEnActive Software steuert die Reflexionseinheit an und generiert das Bild f r den Projektor so dass es nach Reflexion am Ablenkspiegel der Reflexionseinheit und dem im allgemeinen schr gen Auftreffen auf der Projektionsfl che f r den Betrachter unverzerrt er scheint Der prinzipielle Aufbau des Systems aus Digitalprojektor und PC gesteuer ter Reflexionseinheit sowie die Entzerrung in Software ist mit dem der Everywhere Displays vergleichbar Pinhanez 2001 bei denen nach einer Kalibrierung zwischen verschiedenen Anzeigefl chen umgeschaltet werden kann 393 394 Abbildung
302. lefon 0711 22992 30 Telefax 0711 22992 25 E Mail info isg stuttgart de www isg stuttgart de BKR Ingenieurb ro GmbH Werk 3 Im B ropark 92442 Wackersdorf Telefon 09431 7446 0 Telefax 09431 554 10 E Mail info bkrgmbh de www bkrgmbh de www bkr laserscanning de 428 BMR Ingenieurb ro GmbH Wir bedanken uns und Forschung FR Bundesministerium f r Bildung soo ACOD gt AUTOMOTIVE CLUSTER OSTDEUTSCHLAND e V Pd p900 Forschung f r die Praxis Virtual Reality bietet viele Vorteile f r die Projek tierung die Konstruktion und den sicheren An lagenbetrieb Hier eine Visualisierung im Elbe dom des VDTC des Fraunhofer IFF m glich ist die Darstellung in jedem beliebigen Ma stab Foto Dirk Mahler Fraunhofer IFF Fraunhofer Institut f r Fabrikbe trieb und automatisierung IFF Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Michael Schenk Institutsleiter Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Telefon 49 391 4090 0 Telefax 49 391 4090 596 ideen iff fraunhofer de www iff fraunhofer de www vdtc de Das Fraunhofer Institut f r Fabrikbe trieb und automatisierung IFF forscht und entwickelt auf den Schwerpunkt gebieten Virtual Engineering Logistik und Materialflusstechnik Automatisie rung sowie Prozess und Anlagentech nik Zu seinen Kunden f r die Auf tragsforschung geh ren die ffentliche Hand internationale Industrieunter nehmen die Dienstl
303. leme technisch orientierter Studieng nge ist die oft klare Trennung von theoretischer und praktischer Wissensvermittlung W hrend die Theorie in den Vorlesungen gelehrt wird erfolgt die praktische Ausbildung in Laborveranstaltungen und unter Einsatz von Lehrsystemen wie OPTOTEACH Laboraufsichten bzw Lehrende werden dabei mit dem Problem konfrontiert sich an die unterschiedlichen Fortschritte der Laboranten bzw einzelner Gruppen anpassen zu m ssen Wie in 4 festgestellt wird ist es w hrend der Versuche h ufig erforderlich theoretische Inhalte wiederholend aufzugreifen oder individuelle Hilfestellung zu leisten womit das Wunschbild einer hohen Autonomie der Lernenden verfehlt wird Bereits kurz nach der Markteinf hrung von OPTOTEACH wurde daher seitens einiger Anwender der Wunsch nach einer Lernsoftware ge u ert Diese sollte idealerweise sowohl das f r das Verst ndnis der Versuche ben tigte Hintergrundwissen zur Verf gung stellen als auch die Versuche schrittweise begleiten bzw die Studenten bei der Vorbereitung von Versuchen au erhalb des Labors unterst tzen Totalreflexion Sopa er es rn Abbildung 2 Screenshot der aktuellen OPTOSOFT Version 2 0 Mit der Erarbeitung der HTML basierten Lernsoftware OPTOSOFT wurde 2007 ein erster Schritt in diese Richtung unternommen Die Software erm glicht es den Laboranten versuchsrelevantes Fachwissen vor und auch w hrend der Laborarbeit abzurufen und zu rekapitulieren wobe
304. leres h here niedrigere h herer Zusammenarbeit Erkennen von Planungsqualit t Planungskosten Koordinationsaufwand ber alle Gewerke Planungsfehlern ber zahl OEM An Mehrfachnennungen m glich Abbildung 3 Erfahrungen bez glich des Einsatzes von 3D CAD in der Fabrikplanung Die Angaben aus der Praxis weisen der 3D CAD Planung vor allem eine h here Planungsqualit t sowie das schnellere Erkennen von Planungsfehlern im Vergleich zur 2D CAD Planung zu Kollisionen zwischen Planungsbereichen k nnen schon sehr fr h in 3D CAD erkannt und behoben werden Durch den Aufbau entspre chender Objektbibliotheken sowie intensiver Mitarbeiterqualifikation und schulung im Umgang mit den dreidimensionalen Werkzeugen konnten die Planungskosten nachhaltig gesenkt werden Zudem erm glicht die Visualisierung der Planungs ergebnisse eine hohe Transparenz und anschauliche Darstellung auch ber Abtei lungs und Unternehmensgrenzen hinaus wodurch die Zusammenarbeit wesent lich verbessert und die Akzeptanz von nderungen gesteigert werden kann Die Gesamtlayoutplanung hat als wichtiges Planungsfeld der Fabrikplanung einen starken Integrationscharakter da sie eine Vielzahl von Teilplanungen zusammen f hrt So kann dieser Bereich in besonders hohem Ma e von einer durchg ngigen 3D Planung profitieren In der Befragung wurde der Anwendungsstand bez glich der Planung in 2D bzw 3D ermittelt wobei die Systematik der Planungsfelder nach Felix 2 als
305. lexity without taking into account qualitative issues Van Daele made another distinction between situation complexity and the complexity of task and operational goals 12 He relates complexity to constraints blocking task execution remote character of goals multiple goals to be satisfied at the same time interdependent goals and environment attributes multi determination uncertainty and risks Norman proposed a generic model that takes into account human actions learning usability and possibility of errors 13 He proposed the following concepts physical versus psychological variables physical versus mental states goal as a mental state and intention as a decision to act to reach a goal He expressed interaction complexity in terms of execution gulf and evaluation gulf In particular the distinction between physical and psychological variables reveals complexity factors related to interaction induced by the use of the physical system and the task to be performed Amalberti analyzed complexity by making a distinction between nominal and non nominal situations 14 He related interaction complexity to action reversibility and effect predictability the dynamics of underlying processes time pressure the number of systems to be managed at the same time resource management when the execution of a task requires several actors artifacts representation risk factors coming from the insertion of safety critical systems in cooperative macro
306. lien besteht deren Distanz gut erfasst werden kann Time of Flight Kameras sind jedoch eine sehr neue Technologie die einer schnellen Weiterentwicklung und Verbesserung unterliegt Dieses Jahr wurden von Time of Flight Kamera Herstellern neue Modelle vorgestellt die eine deutlich h here Messgenauigkeit besitzen als die hier verwendete Kamera Es ist zu erwarten dass sich diese Technologie Weiterentwicklung fortsetzen und damit die M glichkeit er ffnen wird mit Time of Flight Kameras auch f r deutlich anspruchsvollere Szenen Augmented Reality Anwendungen realisieren zu k nnen 7 Danksagung Die hier beschriebenen Arbeiten werden im Rahmen des BMBF gef rderten Projekts AvilusPlus durchgef hrt 8 Literatur Kazhdan M Bolitho M Hoppe H 2006 Poisson Surface Reconstruction In SGP 06 Proceedings of the fourth Eurographics symposium on Geometry processing 111 112 Oggier T et al 2005 SwissRanger SR3000 and First Experiences based on Miniaturized 3D TOF Cameras In Proceedings of the 1 Range Imaging Research Day May S Pervoelz K Surmann H 2007 3D Cameras 3D Computer Vision of wide Scope In Vision Systems Applications I Tech Wien Prusak A et al 2008 Pose Estimation and Map Building with a PMD Camera for Robot Navigation In International Journal of Intelligent Systems Technologies and Applications Volume 5 Issue 3 4 Rusinkiewicz S Levoy M 2001 Efficient variants of the ICP algorith
307. lisierung wird mittels eines hybriden Trackingverfahrens Kombination Inertialsensorik Computer Vision ein robustes und instrumentierungsfreies Bild zu Bild Tracking gestartet gt Visualisierung virtuelles Rohrsystem Zur Visualisierung des Rohrsystems wird ein Loader f r das PipeFAB Format entwickelt Dieser Loader generiert ein Linienzugmodell f r die Visualisierung Neben dem Linienzug k nnen hier auch Parameter z B Winkel L ngen Rohrdurchmesser ausgegeben werden Ebenso wird ein Konverter entwickelt der aus der PipeFAB Datei ein 3D Modell des Rohres generiert So werden etwa Rohrst cke die in PipeFAB durch L ngen Winkel und Durchmesser spezifiziert sind im 3D Modell durch Zylinder Modelle visualisiert Flansche und Armaturen werden durch eine Boundingbox visualisiert da ihre Daten im PipeFAB Format nicht verzeichnet sind gt Visualisierung Kollisionsflachen Das 3D Modell wird zur Kollisionsdetektion verwendet Zur Kollisionskontrolle wird zun chst berpr ft welche Boundingboxen von Schiffsteilen und von Rohrabschnitten kollidieren Bei kollidierenden Boundingboxen werden ber Strahltests die Polygone in denen sich die Modelle durchdringen ermittelt Die Fl chen werden eingef rbt Ebenso 303 k nnen Kontaktflachen d h Fl chen die sich fast ber hren oder bei denen die Durchdringung ein Epsilon unterschreitet visualisiert werden gt Modellierung des Virtuellen Rohrsystems F r die Modifizierung de
308. llt Die in AVILUS entstehenden Methoden und Technologien sollen daf r sorgen virtuelle Technologien mit der realen Arbeitswelt in Deutschland zu verbinden Sie sollen direkt und mit einem Zeithorizont von weniger als drei Jahren in den Arbeitsalltag integriert und anwendernah erprobt werden Auszugsweise sind folgende geplante Anwendungen in den unterschiedlichen Teilprojekten zu nennen Realistische Darstellung von Fahrzeugen in der fr hen Entwicklungsphase unter Verzicht auf physische Prototypen Vergleich der digitalen Daten der Fertigungseinrichtungen mit den sp ter realisierten Anlagen R ckkopplung f r die digitale Fabrik Mitarbeiterunterst tzung in der Kommissionierung oder im Service Produktpr sentation im Kundenumfeld Mit dem Start von AVILUS wurde schnell deutlich dass auch ein Bedarf nach Technologien mit einem langerfristigen Forschungsbedarf ber einen Zeithorizont von drei Jahren und mehr besteht Da hier das Risiko f r den wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Erfolg deutlich h her ist haben sich f r diese Aufgabe im Projekt AVILUSplus neun renommierte Forschungseinrichtungen mit einem Fokus auf Anwendungs bzw Grundlagenforschung zusammengeschlossen Vorarbeiten bestanden hier durch das virtuelle Kompetenznetzwerk zur virtuellen und erweiterten Realit t ViVERA deren Partner bereits auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit auf diesem Gebiet zur ckblicken k nnen Die Teilprojekte von AVILUSplus
309. llungen des Roboters kann erst zusammen mit Roboter Werkzeug und Arbeitsbahn beurteilt und gegebenenfalls entsprechend vermieden werden Bei Bahnbearbeitungs aufgaben ist es auch erforderlich zu pr fen ob die erforderlichen Bahngeschwindigkeiten mit dem Roboter berhaupt erzielbar sind In beiden 91 92 F llen ist eine nderung des Aufstellortes des Roboters oder der Platzierung des Werkst cks eventuell auch eine Anderung des Werkzeuges notwendig um die Aufgabe f r den Roboter ausf hrbar zu machen Die Ausf hrungszeit ist meist eine wichtige Gr e f r die Rentabilit t einer Roboterl sung Realistische Ergebnisse werden hier nur erzielt wenn die Bahnplanung der vorgesehenen Steuerung verwendet wird Bei der mechanischen Auslegung eines Roboters sind neben der Geometrie und Geschwindigkeit auch die auftretenden Kr fte und Momente von Bedeutung Grundlegend bei der Antriebsauslegung sind beispielsweise die von den Antrieben aufzubringenden Momente In KeMotion k nnen die Antriebsmomente mit Hilfe des integrierten dynamischen Robotermodells berechnet werden Oft gehen die Fragestellungen jedoch ber diese Gr en hinaus Beispiele daf r sind in den folgenden Abbildungen dargestellt Sie stammen aus der Voranalyse aus einem Roboterprojekt Abbildung 3 zeigt ein Beispiel f r die Kr fte die f r einen Greifer bei der Manipulation eines Teils auftreten Abbildung 4 zeigt die Momente die der Antrieb einer optionalen linear
310. ln Verkn pfungen Bild 2 F higkeiten f r Manufacturing Process Management Konkrete Beispiele f r die Fortentwicklung des jeweiligen F higkeitenniveaus sind Verbesserungen f r die Fertigungsvorbereitung o Vermeidung mehrmaliger redundanter Dateineingaben in verschiedene Systeminseln o Anderungsfreundliche Datenbasis mit automatisierter Propagation von nderungsw nschen entscheidungen und st nden o Assoziative Transformation zwischen eBOM und mBOM in beide Richtungen o Unterst tzung durch akkurate Visualisierungen in 3D die aus gemeinsamer Systembasis angeboten und stimmig gehalten werden f r Planung und Bereitstellung der Arbeitsanweisungen 101 102 O O Wiederverwendung von Best Practice Auslegungen Assoziative nderungsm glichkeiten zwischen 3D und NC Programmen Proaktive Einbeziehung von Praxis Feedback aus der Fertigung Projektbasierte Kollaboration mit verteilten Standorten und Zulieferern Verbesserungen f r den gesamten Innovations und Markteinf hrungsprozess O O Pr sentation von Fertigungsanforderungen in Konzeptphase und Detailentwicklung Stimmige und rechtzeitige Dokumentation von Produkten und Prozessen Zuverl ssigere Anl ufe mit h herer Ausgangsqualit t Fr hzeitige Herstellungskostenoptimierung Verk rzung der Time to Market 5 Systemunterst tzung f r den Prozess und die zu erzielenden F higkeitsstufen definieren Bestehende Systemlandschaften in KMUs bein
311. ls you start to investigate why You look into the black box For that matter the black box should become more transparent i e an appropriate level of complexity must be shown to the user This implies that the user should be able to interpret this complexity Therefore either the user is expert enough to handle it or needs to ask for external help Perceived complexity is about practice maturity Product maturity analysis is also a matter of user experience of this technology Is this technology appropriate for its required use How and why do or don t users accommodate to and appropriate the technology Answers to this question contribute to better understand perceived complexity and further develop appropriate empirical criteria Perceived complexity is a matter of the relation between users and technology Interaction with an artifact is perceived as complex when the user cannot do or has difficulty doing what he or she decides to do with it Note that users of a new artifact still have to deal with its reliability and availability which are not only technological but are also related to tasks users organizations and situations This is why novelty complexity analysis requires a solid structuring into appropriate categories lt would be a mistake to consider that a user who interacts with a complex system does not build some expertise He or she cannot interact efficiently with such an artifact as a naive user For new c
312. lumfassend ausgesch pft werden Zur Ab schw chung der dargestellten bereinstimmungsproblematik sind sowohl M glich keiten zur Reduktion von Unterschieden als auch Verfahren zum Abgleich zwi schen der Digitalen und der realen Fabrik zu evaluieren Im Weiteren wird die bereinstimmungsproblematik mit der Einschr nkung auf Geometriedaten disku tiert 2 Potentiale Potentiale welche durch das L sen der bereinstimmungsproblematik zu erm gli chen sind werden im Folgenden unter den Kontexten Ziele empirisch ermittelte Nutzeneffekte und Methoden Werkzeuge sowie Benutzerschnittstellen der DF diskutiert Die VDI Richtlinie 4499 zeigt explizit f nf Ziele der DF auf von denen drei durch das L sen der bereinstimmungsproblematik positiv beeinflusst werden k nnten hierzu z hlen die Wirtschaftlichkeit die Qualit t sowie der Wissenserwerb und erhalt VDIO6 Die expliziten Auswirkungen welche durch das L sen der bereinstimmungsprob lematik in Bezug auf diese Ziele zu erm glichen sind werden folgend erl utert Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit w rde eine systematische Verbindung der nicht zu vermeidenden redundanten Datenhaltung innerhalb der DF und der Realit t zu positiven Auswirkungen bez glich der bereinstimmung zwischen der DF und der Realit t und somit einer aktuellen DF f hren Hierdurch k nnte eine weitere Kos ten und Zeitreduktion realisiert werden Die Auswirkungen hinsichtlich Qual
313. m Neben der Vorstellung der Ger te enth lt das virtuelle Lehrsystem eine Auswahl von Laborversuchen die interaktiv durchgef hrt werden k nnen Das Trainingskonzept der VDT Plattform st tzt sich auf drei unterschiedliche Modi Im sog Pr sentationsmodus werden dem Nutzer die notwendigen Ger te vorgestellt und der durchzuf hrende Versuch vorgef hrt Im gef hrten Modus muss der Anwender den Versuch interaktiv durchf hren er erh lt jedoch Anweisungen vom System Im freien Modus ist er auf sich gestellt und muss den Laborversuch ohne Hilfestellung durchf hren Um die korrekte physikalische Simulation der Laborversuche sicherzustellen wird ein physikalisches formales Modell der dargestellten Laborgerate in die Software integriert Jedes Ger t im virtuellen Lehrsystem ver ndert oder benutzt auf eine bestimmte Weise ein vom Transmitter ausgehendes Grundsignal Dieses Verhalten l sst sich durch ein formales Modell beschreiben Um eine einfache Parametrisierung der abgebildeten Ger te zu gew hrleisten erfolgt die Zuweisung der notwendigen Parameter zu einem Ger t im virtuellen OPTOTEACH System durch Konfigurationsdateien im XML Format Ein Laborversuch des realen OPTOTEACH Lehrsystems besteht beispielsweise darin das D mpfungsverhalten der einzelnen Komponenten zu ermitteln Dabei soll einerseits die Abh ngigkeit der D mpfung von der Leitungsl nge andererseits aber auch die Abh ngigkeit von der verwendeten Wellenl nge ber cksi
314. m BMS bezeichnet Die Marktspieler kaufen und verkaufen die Energie um den eigenen Profit zu erh hen Das verursacht dass die Energiefl sse durch das Marktverhalten stark beeinflusst sind Die SCUC Funktion Security Constrained Unit Commitment wird im Vorlauf auf Basis der durch Erzeuger akzeptierten Angebote ein Plan zum Anlauf bzw Abfahren von Kraftwerken aufstellen Zus tzlich zum Markthandel werden auch die planm igen Transaktionen aus bilateralen Vertr gen realisiert Terminmarkt Dies verursacht enorme Intensivierungen der Energie bertragung und im Endeffekt f hrt dies zu h ufigen Engp ssen in bertragungsnetzen Um die Engp sse zu beseitigen ist ein Engpassmanagement notwendig 341 342 3 Konzept der Datenbankstruktur CIM Die Aufgaben die ein Energie Management System EMS erf llt werden durch eine Vielzahl von Komponenten erf llt Das richtige Zusammenspiel der Komponenten unter einander und somit auch eine funktionierende Kommunikation zwischen ihnen ist eine wichtige Voraussetzung um ein EMS zu betreiben Ein Problem das hierbei auftritt ist die nicht einheitliche Kommunikationsschnittstelle zwischen den Komponenten da die meisten Komponenten herstellerspezifische Standards verwenden Somit ben tigt jede Komponente zur Kommunikation mit einer anderen Komponente einen entsprechenden Adapter der die beiden Kommunikationsformate in einander umwandelt Mit steigender Zahl der Komponenten wird hi
315. m In Proceedings of the 3rd International Conference on 3 D Imaging and Modeling 3DIM 9 Autoren Dipl Inform Svenja Kahn Wissenschaftliche Mitarbeiterin Fraunhofer Institut f r Graphische Datenverarbeitung Fraunhoferstra e 5 64283 Darmstadt Telefon 06151 155 280 Telefax 06151 155 196 E Mail svenja kahn igd fraunhofer de Dr Ing Ulrich Bockholt Abteilungsleiter Virtuelle und Erweiterte Realit t Technische Universit t Darmstadt Fachgebiet GRIS Fraunhofer Institut f r Graphische Datenverarbeitung Fraunhoferstra e 5 64283 Darmstadt Telefon 06151 155 277 Telefax 06151 155 196 E Mail ulrich bockholt igd fraunhofer de Digitale Produktentwicklung Ein System zur Montageunterstutzung und uberwachung Dipl Int Steffen Sauer Dipl Ing Jorg Niemann Dr Ing Dirk Berndt 114 2000 2006 2003 2006 Seit 2006 Seit 2008 Lebenslauf Dipl Inform Steffen Sauer Wissenschaftlicher Mitarbeiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtrostra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 261 E Mail steffen sauer iff fraunhofer de Diplomstudium der Informatik an der Otto von Guericke Universitat Magdeburg Hilfswissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IFF Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IFF Gesch ftsfeld Mess und Pr ftechnik Leitung der Arbeitsgruppe Werkerassistenz am Fraunhofer IFF Gesch fts
316. m Bauteil betrachtet die im Anwendungsfall des folgenden Kapitels verwendet werden Nach Festlegung der Anforderungen werden aus diesen die f r die Plattform ben tigten Komponenten abgeleitet Mit einer Zusammenfassung schlie t das Beitrag die Vorstellung der Simulationsplattform ab 217 218 2 Anwendungsfall Der Herstellungsprozess eines Getriebezahnrads soll durch eine Simulationskette abgebildet werden Das Getriebezahnrad wird in mehreren Arbeitsschritten gefertigt Abbildung 2 Ein Rohling wird mehrfach w rmebehandelt und umgeformt bis ein Zahnrad gefertigt ist Anschlie end erfolgen weitere W rmebehandlungen und ein Synchronring wird auf das Zahnrad aufgeschwei t damit ist der Fertigungsprozess des Getriebezahnrads abgeschlossen Die f r diesen Fertigungsprozess ben tigte Simulationskette wird in zwei Ebenen Simulationen erfordern In der Makrostrukturebene werden Umform W rmbehandlungs und Schwei simulationen verwendet In der Mikrostruktur ebene werden Simulationen zur Betrachtung der Mikrostrukturen eingesetzt Des Weiteren werden auf einer Transferebene Mikrostrukturdaten f r die Makrostruktur ebene homogenisiert Rohling Rohling Zahnrad Zahnrad Getriebezahnrad w rmbebehandelt w rmebehandelt Schwei en j i Umformungen i W rmebe a d handlungen Makroebene az T an a 7 di S Transferebene Homogenisierung Homogenisierung Homogenisierung Hamogenisierung j Mikrostruktur Mikrostruktur M
317. men die die Raytracing Datenstrukturen aufbauen bzw nutzen sind in diesem Ansatz von der konkreten Repr sentation der Daten getrennt Allerdings ist dieses Design welches sich an die Konzepte der C Bibliotheken von STL und boost anlehnt keine bin re Raytracing Programmierbibliothek im traditionellem Sinne Vielmehr baut man sich seinen spezifischen Raytracer aus einzelnen Template basierten Komponenten zusammen die dann von dem Architektur spezifischen Compiler optimiert werden Folglich muss bei jeder nderung an den einzelnen Komponenten der Raytracer zusammen mit der Anwendung neu kompiliert werden Um dieses Problem abzumildern gibt es eine RTfact basierte vorkompilierte Raytracing Bibliothek die eine bin re Programmierschnittstelle bereitstellt und die meisten Anwendungsfalle abdeckt Sollte der Benutzer mehr Funktionalit t ben tigen kann er entweder die Bibliothek erweitern oder eine eigene implementieren 3 Der Raytracing Szenengraph RTSG Die Raytracing Engine RTfact bietet eine vergleichbare Funktionalit t wie die Programmiierschnittstellen OpenGL und DirectX Allerdings verwendet die Mehrzahl an Anwendungen wie z B auch die meisten VR Systeme solche Schnittstellen nicht direkt sondern nutzen das n chst h here Abstraktionsniveau den so genannten Szenengraphen Szenengraphen erlauben die Elemente der Szene z B geometrische Objekte Lichtquellen Kameras Sensoren etc ZU benutzen anstatt direkt mit ge
318. ment sollte sicherstellen dass Planungs nderungen systematisch erfasst im Da 181 182 tenmanagementsystem gepflegt und alle Betroffenen informiert werden Erst die Vollst ndigkeit Konsistenz und Aktualit t aller Daten gew hrleistet eine hohe Zeit und Kostentransparenz und eine qualitativ hochwertige Planung Bez glich der Be standsdatenpflege sollten klare Zust ndigkeiten definiert werden Dies betrifft nicht nur die Planungsdaten sondern auch die R ckspielung der Betriebsdaten aus der Realit t in die digitale Welt Hier ergibt sich ein Zielkonflikt da die Pflege der Be standsdaten h ufig im ersten Schritt keinen Nutzen f r den Verantwortlichen mit sich bringt Erst die Verwendung dieser Daten f r die Planung liefert den er w nschten Vorteil Diese Durchg ngigkeit der Daten muss auch systemseitig sichergestellt werden Dabei ist die Umsetzung im Bereich der Systemintegration weniger weit fortge schritten als beim Datenmanagement Zur Verbesserung der Systemintegration m ssen zun chst noch weitere bestehende Insell sungen integriert werden Es bedarf einer weitreichenden Abstimmung zwischen Datenmodell und verwendeten Werkzeugen Dazu gilt es zwischen den einzelnen Planungsbereichen abge stimmte Softwareschnittstellen zu verwenden die eine durchg ngige Datennut zung ohne hohen Konvertierungsaufwand und mit minimalem Informationsverlust erm glichen Im Bereich des letztendlich angestrebten Einsatzes von Workflowmana
319. mer an unseren Veranstaltungen teil Durchgef hrt werden zurzeit ca 660 Seminare bei ca 140 verschiedenen Seminartypen Die durchschnittliche Seminargr e liegt bei etwa 23 Teilnehmern Im Einsatz sind ca 200 Referenten berwiegend Gastreferenten auf Honorarbasis aus unseren Mitgliedsunternehmen Die fachliche Organisation und Weiterentwicklung liegt in den H nden von 8 hauptamtlichen Fachbereichsleitern Circa 80 der 3 5 t gigen Veranstaltungen finden in den berufsgenossenschaftlichen Bildungszentren der BG Chemiie in Laubach und Maikammer statt BG ke Die Zielgruppen F hrungskr fte u i Fachkr fte f r Aipeilssidifthert Sicherheitsbeauftragte Betriebs rzte i a Betriebsr te Betriebliche Spezialisten Sy E u u BG Chemie Referat Ausbildung Uli B rkert Mai 2008 Seite 9 267 268 Rund 35 Prozent unserer Seminarg ste waren Sicherheitsbeauftragte an zweiter Stelle folgten die speziellen Seminarangebote die von gut 30 Prozent der Teilnehmer wahrgenommen wurden Sie dienen insbesondere der Fortbildung von Fachkr ften f r Arbeitssicherheit richten sich aber auch an alle anderen Zielgruppen die in den Unternehmen mit der Verh tung von Arbeitsunf llen Berufskrankheiten und arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren betraut sind Mit rund 25 Prozent bilden die F hrungskr fte einen erfreulich gro en Anteil gut neun Prozent der Teilnehmer nehmen an der Ausbildung zur Fachkraft f r Arbeitssicherheit teil
320. mulationsattributen Parameterwerte und den Simulationsalgorithmen mit denen aus den Eingabeparametern die Ausgabeparameter berechnet werden Diese Informationen werden in eine Wissensbasis berf hrt Der semantische Mapper greift f r Vergleiche auf diese Wissensbasis die im Enrichment hinterlegt ist zu Noy 2001 Der Zugriff kann ber einen Planer eine Inferenzmaschine oder einen Hybriden aus Planer und Inferenzmaschine realisiert werden F r den vorliegenden semantischen Mapper wird eine hybride L sung verwendet In der Wissensbasis sind Parametertabellen mit ihren Abh ngigkeiten f r alle im Daten Integrator integrierten Simulationen in Form einer Ontologie hinterlegt Tudorache 2008 Parametertabelle Parametertabelle z 7 Ausgangssimulation Zielsimulation i Ausgangssimulation Simulationsname Simulationsname Zielsimulation Attribute Parameterwerte Parameterwerte Attribute Zuordnung Zuordnung Algorithmen Parameter Parameter Algorithmen lt gt lt gt Bedeutung Bedeutung Ausgangsimulation Zielsimulation Vergleich der Parameterbedeutungen Ausgangssimulation lt gt Zielsimulation Abbildung 5 Semantische Kopplung Aus dieser Ontologie kann die Bedeutung einzelner Parameter abgeleitet werden womit es dem semantischen Mapper m glich ist die jeweiligen Parameterwerte ihrer Bedeutung zuzuordnen und die Parameterbedeutungen der Simulationen die verkn pft werden sollen zu verglei
321. munikations Prozess f r jede angeschlossene Komponente der die eigentliche Kommunikation mit der Komponente dem Client durchf hrt Einem Master Prozess der die Zeit berwacht und die Kommunikation koordiniert Kern von COMMUVIT ist die Variablen Tabelle MAP in der jedes Datum gespeichert wird Zur eindeutigen Identifikation tr gt jeder Wert einen eindeutigen Bezeichner Der Bezeichner setzt sich aus dem Namen der Komponente die das 373 374 Datum zur Verf gung stellt und einem eindeutigen Namen der das Datum selbst innerhalb der Komponente kennzeichnet zusammen NAME_CLIENT NAME_WERT Der Name des Clients wird bei der Anmeldung an COMMUVIT bergeben Der Name des Datums wird vom Anwender f r jeden Wert eindeutig festgelegt Das Datum l sst sich damit innerhalb von COMMUVIT eindeutig einer Komponente zuordnen Die Kommunikationsprozesse verwalten eine Liste die eine Zuordnung der Daten der Komponente zu den Eintr gen der Variablen Tabelle enth lt Schreib Lese Tabelle Die Tabellen werden bei der Anmeldung der Komponente an COMMUVIT erstellt Dazu werden die von der Komponente angebotenen write und ben tigten read Daten abgefragt und Referenzen zu der Variablen Tabelle MAP erstellt Die Kommunikationsprozesse f hren anhand der erstellten Schreib Lese Tabellen den Datenaustausch zwischen der Komponente und der Variablen Tabelle durch Bild 3 Funktionsprinzip von COMMUVIT Die Koordinierung aller Kommun
322. n Robotersteuerung Bedienhandger t Roboter zur ckgegriffen wird Den Bediener unterst tzende Werkzeuge der Roboterhersteller zur Online Visualisierung von Parametern sind nach dem Stand der Technik kaum vorhanden Mit Hilfe von grafischen L sungen wie beispielsweise der von der Firma Reis in 2 vorgestellten Zonenvisualisierung in Augmented Reality AR erweiterte Realit t erh lt der Benutzer eine sehr gute r umliche Darstellung wodurch er die grobe Position von Zonen in Bezug auf ein Werkst ck leicht einsch tzen kann siehe Abbildung 2 Derartige L sungen k nnen jedoch nur bedingt als praktikabel ange sehen werden da sie auf die Verwendung von Kameras oder speziellen kostenin tensiven AR Brillen angewiesen sind Diese d rften f r die meisten Fertigungszel len nicht zu den Standardkomponenten geh ren Tr Abbildung 2 Augmented Reality zur Visualisierung einer Sicherheitszone die das auf der Werkbank liegende Gussteil umschlie t 2 Ein Bedienhandger t ist blicherweise in der Roboterzelle vorhanden da es als integraler Bestandteil zum Einrichten und h ufig auch zum Betreiben einer Applika tion unabdingbar ist Will man auf externes Equipment verzichten bietet es sich daher an die Visualisierung auf diesem zu implementieren Verwendet wurde das FlexPendant von ABB mit dazugeh riger Benutzerprogrammiierbibliothek Die oben in Abbildung 1 dreidimensional dargestellte Sicherheitszone ist in Abbil dung
323. n Dennewartstra e 27 52068 Aachen Telefon 0241 80911 11 Telefax 0241 80 911 22 E Mail henning zlw ima rwth aachen de 223 Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik Virtuelle Absicherung von Verkettungs automatisierung mittels mobiler Roboter Dipl Ing Stephan Husung Dipl Ing Christian Rossel Prot Dr Ing Christian Weber Dr Ing Udo Henkel Dipl Ing Matthias Roth 226 2000 2005 2001 2003 2004 2005 Seit 2005 Lebenslauf Dipl Ing Stephan Husung Wissenschaftlicher Mitarbeiter Technische Universitat Ilmenau Fakult t f r Maschinenbau Fachgebiet Konstruktionstechnik Max Planck Ring 12 98693 Ilmenau Telefon 03677 695078 E Mail stephan husung tu ilmenau de Studium Maschinenbau Spezialisierung Maschinenkonstruktion Rechneranwendung im Maschinenbau Praktikum bei der Firma RMA TSK Kunststoffsysteme GmbH amp Co KG in S mmerda Teamleiter eines universit ts bergreifenden Konstruktionsmethodik Projektes im Rahmen von Pro Teach Net Fachpraktikum bei der Robert Bosch GmbH in Waiblingen Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Universitat Ilmenau Fakult t f r Maschinenbau Fachgebiet Konstruktionstechnik Kompetenzzentrum Virtual Reality Aufgabenbereich Virtuelle Produktentwicklung Virtuelle Absicherung von Verkettungsautomatisierung mittels mobiler Roboter Dipl Ing Stephan Husung Dipl Ing Christian R ssel Prof Dr Ing Christian Weber D
324. n Eine gebr uchliche L sung um Echtzeitsysteme mit Nicht Echtzeitsystemen zu koppeln ist die Verwendung eines Ringspeichers als Puffer Dieser erm glicht es nahezu alle anfallenden Daten zu beobachten Durch die Pufferung sind diese Daten allerdings nicht mehr konsistent d h die Daten lassen sich nicht mehr mit der Analyseumgebung basierend auf AR synchronisieren Das ist eine Einschr nkung der Analysem glichkeiten Dabei wird angenommen dass Daten die zum ann hernd gleichen Zeitpunkt erstellt worden sind auch logisch zusammengeh ren COMMUVIT verwendet zwei Prinzipien zur Synchronisation der Kommunikation Simulationen und Visualisierungs Anwendungen werden gezwungen nach einer globalen Uhr zu laufen Dies wird durch die oben beschriebene Zerlegung der Zeit und die Ausf hrung durch die vier Teilschritte erreicht Das Vorgehen entspricht der Synchronisation mit Barrieren Zudem erh lt jedes Datum einen Zeitstempel Reale mechatronische Systeme k nnen nicht gezwungen werden nach einer globalen Uhr zu laufen da dadurch deren Echtzeitbedingungen verletzt werden Deren Kommunikation arbeitet nach dem Push Prinzip Datenkonsistenz kann hier nur durch Erkennung inkonsistenter Daten gew hrleistet werden Hierf r werden Zeitstempel und Zeitfenster genutzt Bild 4 zeigt schematisch wie die konsistente bertragung der Daten sichergestellt wird nu gt Fehlermeldung ia an AR Arwendur DE E ta Legende Mech System Z
325. n Proceedings of the Seventh IEEE and ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality 2008 ISMAR08 87 90 10 Autoren Prof Dr Anke Huckauf Juniorprofessorin Psychophysiologie und Wahrnehmung Bauhaus Universitat Weimar Bauhausstr 11 99423 Weimar Telefon 03643 583 710 E Mail anke huckauf uni weimar de Dipl Sys Wiss Mario Urbina Psychophysiologie und Wahrnehmung Bauhaus Universitat Weimar Bauhausstr 11 99423 Weimar Telefon 03643 583 710 E Mail mario urbina uni weimar de 419 420 PD Dr Irina B ckelmann Arbeitsmedizin Otto von Guericke Universitat Magdeburg Leipziger Str 44 39120 Magdeburg Telefon 0391 67 150 56 E Mail irina boeckelmann medizin uni magdeburg de PD Dr Lutz Schega Arbeitsmedizin Otto von Guericke Universit t Magdeburg Leipziger Str 44 39120 Magdeburg Telefon 0391 67 150 56 E Mail lutz schega medizin uni magdeburg de Dipl Ing Fabian Doil Konzernforschung Volkswagen AG Konzernforschung VRlab Postbox 1511 38436 Wolfsburg Telefon 05361 949 089 E Mail fabian doil volkswagen de Dipl Ing Inf Johannes T mler Konzernforschung Volkswagen AG Konzernforschung VRlab Postbox 1511 38436 Wolfsburg Telefon 05361 949 089 E Mail fabian doil volkswagen de Dr R diger Mecke Leiter des Kompetenzfeldes Virtual Prototyping Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 146
326. n Au enwelt Urrwelt Selektion der Unnreltsignale Urmmweltereignisse Innenwelt der Mitglieder des Syster haben nur ber die fist Bestandteil der Umwelt durch begrenzte physiologische Filter von lebendem E Syst g hi z M glichkeiten stem und psychi i us schem System und Zellstimulation Sensorik t H ren Sehen Tasten Riechen deren Selektion 1 pert Zugang zu dem so schmecken Akiorik Handlung Lebende Systeme mit physischer r umlicher Ausdehnung und Grenze zialen System Artikulation komplexe Umgekehrt hat das Sirukturen neuronaler Akinatat soziale System kejl ne eigene WWahrneh mungstahiqhkeit Es ist auf die selektive Wahrnehmung und Strukturelle Kopplung Psyc hische Systeme Selektion durch Grenzen der neud ronalen Strukturen und verarbeitung Komplexe Bewertung verarbeitung von Sinngre nze Gedanken _mweltereignissen ni Sinnzuordnung in den lebenden Zurechnung Systemen und den diesen zugeh rigen psychischen Syste men angewiesen was von den Indivi duen nicht wahrge Zu Soziale Systeme Selektion der komplexen Gedanken strukturen durch begrenzte Sprach und Syrmbolumf ange und individuelle vs soziale Differenzierung Kommunikation nommen und kom Sinngrenze muniziert wird erh lt keine soziale Relewanz tintormation Mitteilung Yerstehen soziale Sinn Zuordnung Soziales System Abbildung 1 Definition und Struktur sozialer Systeme nac
327. n Automobilherstellers sind die Prozes se mit Ziffern Abb 2 markiert die sich potenziell mit einem universellen 3D Format abdecken lassen das die Anforderungen der typischen CAD Konvertierung sowie der CAD Visualisierung gleicherma en erf llt Daher wurde die PROSTEP AG beauftragt die marktf higen Software Produkte der interessierten Vendoren auf ihre Praxistauglichkeit zu pr fen und ggf Verbesserungsvorschl ge zu erar beiten Einen besonderen Stellenwert erhielt von vornherein das Datenformat JT Jupiter Tesselation der Firma Siemens PLM Software das sich in den letzten Jahren in der Engineering Visualisierung rasch verbreitet hatte Insofern erschien es ratsam die Untersuchungen bei diesem Format zun chst einzuleiten ohne die anderen Formate grunds tzlich auszuschlie en In den Vorarbeiten wurde die grunds tzli che Eignung des JT Formats f r die Austausch und Konvertierungsaufgaben PSi05 bereits theoretisch beleuchtet Zudem wurde in der Zwischenzeit sowohl die JT Format Spezifikation offen gelegt als auch der Normungsprozess bei der ISO angesto en JT hat wegen seiner Container Struktur einen gro en Vorteil dass eine JT Datei sowohl die exakte als auch die tesselierte Produktrepr sentati on in unterschiedlichen Auspr gungen BREP XT samt PMI Product Manafucaturing Information enthalten kann Downstream Prozesse Kernkompetenz NC Fertigung Lehren P Pr se ot ae N Wanra Uon orario pF ic
328. n Computational Intelligence Robotics and Autonomous Systems 6 2008 Ludwig Rafael Gerstmayr Johannes Augdopler Christian Mittermayer Christoph 2008 Flexible Robot with Clearance Proc European Conference on Structural Control 4ECSC 9 2008 ISBN 978 5 904045 10 4 8 Autoren Dipl Ing Christoph Mittermayer Senior Development Engineer KEBA AG Gewerbepark Urfahr A 4041 Linz Telefon 43 732 7090 23332 Telefax 43 732 7090 66630 E Mail mit keba com Dr Michael Garstenauer Product Manager KeMotion KEBA AG Gewerbepark Urfahr A 4041 Linz Telefon 43 732 7090 23178 Telefax 43 732 7090 66630 E Mail gar keba com 95 Digitale Produktentwicklung Digitales Engineering ein wesentlicher Beitrag zur Standortsicherung Dipl BW BA Herbert Sch nle 98 1995 heute 1991 1995 1988 1991 1988 1991 Lebenslauf Dipl BW BA Herbert Sch nle Vice President Sales PTC Parametric Technology GmbH Posener Stra e 1 71065 Sindelfingen Telefon 07031 951 2704 E Mail hschoenle ptc com PTC Parametric Technology GmbH Vice President Sales IBM Mittelstandspartner Systemhaus Key Account Manager Vertriebsleiter Zollern GmbH amp Co KG Assistent Vertriebsdirektion Berufsakademie RV BWL Diplom Betriebswirt BA Industrie Marketing Controlling IT Digitales Engineering ein wesentlicher Beitrag zur Standortsicherung Dipl BW BA Herbert Sch nle 1 Einf hrung Standortsic
329. n Ergebnissen die Andere erarbeitet haben kann aber weder Commiitt ment noch Unterst tzung entstehen 6 Anforderungen zur Integration der digitalen in die reale Fabrik F r die Integration der Werkzeuge und Methoden der digitalen Fabrik in die reale Fabrik lassen sich zwei Handlungsebenen ausmachen Wie alle anderen Prozesse der Fabrik m ssen die der digitalen Fabrik auf dem Fundament gemeinsam erarbeiteter Grund berzeugungen hinsichtlich ihrer Be deutung f r das Ganze und den Einzelnen diskutiert und verstanden werden Verst ndnis ist ein hierbei ein Produkt des sozialen Systems ber dessen nor mative Skalierung es ausschlie lich selbst befindet Es kann aus der Sicht eines externen Beobachters daher auch ein schwer zu akzeptierendes Unverst ndnis zu verschiedenen Elementen sein das hier erzeugt wird Nur wer durch Integration in sein Kommunikationsgeschehen Teil des Systems wird kann die Bedeutungs zuschreibungen mit beeinflussen muss aber dann auch die innere Logik des Kommunikationsprozesses hinsichtlich des Zeitbedarfs f r die berpr fungsrou tinen akzeptieren Ansagen von au en sind hier eher kontraproduktiv Vielmehr ist es sinnvoll eine methodisch geplante Folge von Schritten in diesem hinsichtlich der Ergebnisse nicht prognostizierbaren und nicht determinierbaren Prozess vgl Wimmer 1999 zu w hlen Dabei m ssen sowohl die Frage der Bedeutung von Er eignissen und Vorgehenswei
330. n Objekten wie z B die Entwicklung einer taktilen Haut Die taktile Haut besteht aus Schaumstoffzellen verschiedenster Gr e und Dicke die aufgrund ihres Aufbaus sowohl zur Ortsaufl sung als auch als kraftmessende Einheit dienen kann In zwei Szenarien wird die taktile Haut zum Verformen virtueller Objekte sowie f r die Interaktion zwischen Mensch und Roboter eingesetzt In einem weiteren Teilprojekt werden Tangible User Interfaces betrachtet Diese geben digitalen Funktionen und virtuellen Objekten eine physische Repr sentation Es handelt sich um f hlbare Werkzeuge mit funktionsspezifischer Form die Teile der Applikationslogik in sich tragen Kra07 Als potenzielle Anwendung wird das dreidimensionale Skizzieren in der Produktentstehungsphase untersucht Geometrieerfassung Insbesondere um Planungsfehler bei der Uberlagerung von CAD Daten und realen Modellen aufzusp ren ist es notwendig die Geometrie realer Objekte schnell und pr zise erfassen zu k nnen Dabei liegen die Forschungsschwerpunkte auf 3D Messverfahren die mit Technologien der Erweiterten Realit t kombiniert werden k nnen Abbildung 3 Links Darstellung der extrahierten Teile einer komplexen 3 D Szene Die automatisch vorgeschlagenen Objekte f r den n chsten Arbeitsschritt sind farblich hervorgehoben Rechts Lagekorrekte berlagerung von CAD Daten auf einem realen Kamerabild durch Positionserfassung der Kamera Bildentzerrung und Rendering der Objekte
331. n Sensoren Thermo und PMD Kameras notwendig Die einzelnen Sensorsysteme sind Embedded Systems die nach festen Zeitvorgaben kommunizieren und nicht eindeutige Situationen erkennen sollen Virtuelle Technologien sollen die jeweilige Situation intuitiv erfassbar darstellen und Gefahrenpotentiale aufzeigen Materialflusstechnik Logistik In der internationalen Logistik laufen Arbeitsprozesse und Kommunikation weitgehend virtualisiert und automatisiert ab Mit der Automatisierung steigt das Fehlerrisiko Wenn z B der Inhalt eines geschlossenen Beh lters mit Funksensoren identifiziert wird spart das zwar Zeit reduziert aber die M glichkeit auf eine eventuelle Abweichung zum Sollzustand der Ware zu reagieren Die Systeme versuchen das Problem selbststeuernd zu l sen bis eine vordefinierte Kritische Stufe erreicht wird Erst dann wird die Person im Leitstand am Betriebsmittel oder an der Ware informiert Zuk nftig soll die Entscheidungssituation visualisiert werden die z B auch die Unsicherheiten der verwendeten Funksensor Verfahren und der lokalen Logiken der Embedded Systems ber cksichtigt Dabei sind alle verf gbaren Prozessdaten wie z B Auftrag Intralogistik und Verkehrsmanagement am mobilen Objekt und am Leitstand anzubieten um den autonomen Logistikprozess berwachen zu k nnen Medizintechnik In diesem Bereich sollen virtuelle Technologien die Versorgungsqualit t bei minimalinvasiven Operationen sicherst
332. n den Roboter zu bermitteln 212 Motors On TOOL_CALC_TESTSYS DE L S1 Running Speed 100 Move Home Method Y Options Move Stop Abbildung 5 Testen von Zonengrenzen und Geschwindigkeitsvorgaben auf dem Bedienhandgerat Der Roboter kann durch Antippen des Bildschirms an beliebige Positionen verfahren werden Abbildung 5 zeigt eine manuell konfigurierte Sicherheitszone deren Grenzen durch Anfahren mehrerer Punkte berpr ft werden k nnen Die TCP Position des Roboters wird durch das orange Kreuz markiert Ber hren des Bildschirms im Punkt A1 initiiert eine Bewegung des Roboters zum Punkt A1 Durch Selektieren und Anfahren von Punkten in und au erhalb der gr nen Si cherheitszone z B Punkte A1 und A2 wechselweise C1 und C2 wechselweise k nnen die Zonengrenzen validiert werden Die eingezeichneten Punkte stellen exemplarisch m gliche Trajektorienpunkte dar Generell kann jedoch auch jeder andere Punkt gew hlt werden der im Arbeitsbereich des Roboters liegt In der Registerkarte der Achswinkelbereiche kann der Roboter analog durch Selek tieren eines Winkels bewegt werden 5 Quantitative und Qualitative Auswertung Im Rahmen verschiedener Testf lle bei denen unterschiedliche Parameterkonfigu rationen mit und ohne grafische Unterst tzung und Visualisierung einzurichten waren konnte das vorgestellte Konzept seine Leistungsf higkeit unter Beweis stellen Betrachtet man zun chst die Zeitersparnis die aus der
333. n der Simulation in der gleichen Weise zur Verf gung Zur Visualisierung des Steuerungsverhaltens dient ein Software Oszilloskop Neben der Darstellung von Signalen in Form von Yt und XY Diagrammen und der textuellen Anzeige ist hier auch eine 3D Ansicht integriert Die 3D Visualisierung ist durch die Verwendung des Standards VRML sehr offen und einfach erweiterbar VRML Dateien sind aus den meisten g ngigen CAD Programmen exportierbar Alle vom Oszilloskop aufgezeichneten Signale k nnen dazu verwendet werden Eigenschaften der 3D Darstellung zu beeinflussen So k nnen neben einer Verschiebung und Drehung von Maschinenteilen auch Eigenschaften wie Sichtbarkeit oder Farben und hnliches beeinflusst werden Feng Hi Kertsali li a Sethef aye fill AMoreLiniph wi aid 1 Leer p a Harertripi ri orlo 4 Herel IH ip ol oriji DO Mevecrucipeive pi wi eviii Were vi wrlb Ad mme Lear Se 9 e O B ivi ii F Po Mm Faget Jai i bii eu E Sey Jh ee we i Jen A R a 8 DM 2 J 271 FHSS BFaE Sa a F Bist i MA AP Misan ee EL Pa rea li Abbildung 2 Virtuelles Handbedienger t und 3D Visualisierung Die virtuelle Steuerung kann auf jedem Arbeitsplatzrechner oder Laptop ohne spezielle Software oder Hardwareanforderungen installiert werden Neben diesem Vorteil bietet die virtuelle Steuerung zus tzlich noch die M glichkeit einer beschleunigten Ausf hrung Die vir
334. n die einzelnen Kompetenzen mehr oder weniger stark im Vordergrund In den technisch orientierten Fachseminaren ist es eindeutig die Fachkompetenz sowie die Methodenkompetenz bei der Zielgruppen Ausbildung wie z B den Fachkr ften f r Arbeitssicherheit sind alle Kompetenzen mehr oder weniger gleich bedeutend Die der Kompetenz Vermittlung zugrunde liegenden didaktischen Prinzipien sind Lernzielorientierung Teilnehmerorientierung Erfahrungsorientierung Teilnehmeraktivierung Transferorientierung Die in den Seminaren angewendeten Lernmethoden und eingesetzten technischen Medien h ngen nat rlich sehr stark vom Charakter der jeweiligen Veranstaltung ab z B vom Aus bzw Vorbildungsgrad der Teilnehmer von der inhaltlichen Orientierung von der zur Verf gung stehenden Zeit und von den Erwartungen der Teilnehmer selbst aber auch von den Erwartungen ihrer Arbeitgeber sowie speziell in staatlich anerkannten Veranstaltungen auch sehr stark von u eren Vorgaben Grunds tzlich werden alle geeignet erscheinenden Methoden ins Auge gefasst die Auswahl sowie die Information der eingesetzten Referenten ber neue didaktische Methoden bzw technische Medien wird ber zugeordnete Fachgruppen unter Leitung eines Fachbereichsleiters gesteuert F r die Weiterqualifizierung unserer Referenten wird ferner ein breit angelegtes Weiterbildungsangebot kostenfrei angeboten 2 3 Zuk nftiger Einsatz von VR bei der BG Chemie Bei dem hohen Technik u
335. n in einer deutlich k rzeren Zeit erfolgen so dass oft allein schon diese Zeitersparnis die Zusatz kosten f r die virtuelle Anlage bertrifft hnliche Zeit und Kostenersparnisse lassen sich auch im Ausbildungsbereich erzielen wenn Methoden der virtuellen Produktion eingesetzt werden 2 Grundkonzept Wer sich mit Lehrpl nen von Teildisziplinen der Fertigungstechnik befasst erkennt schnell dass die zu bearbeitenden Projekte und Aufgaben idealer Weise an mechatronischen Systemen im Sinne komplexer Anlagen aufzubereiten sind Die Firma FESTO Didactic GmbH amp Co KG hat schon vor einigen Jahren mit dem Ansatz der modularen Produktionssysteme ein Ausbildungskonzept geschaffen das diese Anspr che hardwareseitig bereits erf llt Es enth lt viele moderne mechatronische Subsysteme wie z B Roboter und SPSen und bildet zahlreiche Funktionen nach die sich in modernen Fertigungs Montage oder Verpackungs linien finden lassen Die Hardware dieses Systems besteht aus Industrie komponenten und bietet damit optimale Voraussetzungen f r den Transfer in die berufliche Praxis Zur Vermittlung der Lerninhalte kann ein Ausbilder heute unter zahlreichen Methoden w hlen vom konservativen Frontalunterricht bis hin zum multimedialen E Learning Die praxisnahe Anwendung dieses theoretischen Wissens ist im Rahmen der Ausbildung jedoch oft nur schwierig umzusetzen Hier ist die These Learning by Doing unstrittig dahingehend dass die T tigkeit
336. nario erfordert auch bei gro em Arbeitsvolumen von Hallen mit Abmessungen von 100 m x 100 m eine genaue Bestimmung von Kameraposi tion und Orientierung Da die Abnahmen bei einer Begehung vor Ort stattfinden ist 333 es erforderlich dass die berlagerung und somit auch das Tracking kontinuierlich in Echtzeit erfolgen Das eingesetzte Trackingsystem muss bei den genannten Entfernungen eine quantifizierte Aussage zu erkannten Abweichungen erm gli chen Dies ist insbesondere bei der Feststellung von Positionsabweichungen ein zelner Objekte erforderlich Bei der Bauabnahme handelt es sich in der Regel um einen einmaligen Termin so dass ein entsprechendes System mobil auszuf hren ist und m glichst kurze R st zeiten aufweisen sollte Im Folgenden wird ein Konzept f r ein m gliches Systemsetup und Vorgehen be schrieben mit dem den aufgef hrten Herausforderungen f r das Anwendungsfeld Layout und Bauabnahme begegnet werden soll Dabei soll ein Lasermesssys tem genutzt werden welches die vom Laserscanning bekannten Vorteile in den Bereichen Reichweite und Genauigkeit bietet 3 Konzept zur Realisierung einer Augmented Reality gest tzten Bau und Layoutplanung mit Hilfe eines laserbasierten Large Area Tracking 3 1 Systemsetup und Funktionsweise Das Systemsetup zur Realisierung einer Augmented Reality gest tzten Bau und Layoutplanung mit Hilfe eines laserbasierten Large Area Trackings besteht aus einem AR Wagen und einem
337. nd Automatisierungsstand in den Betrieben der chemischen Industrie beruhen die mit Abstand meisten Ursachen f r Unf lle auf Organisationsm ngeln und fehlerhaftem Verhalten von F hrungskr ften und Mitarbeitern Alle Seminarmethoden die geeignet sind im Rahmen einer Gefahrdungsermittlung realit tsnah gef hrliche Situationen zu simulieren haben zumindest eine gr ere Chance einen nachhaltigen Weiterbildungserfolg zu generieren als klassische Vorgehensweisen gest tzt auf Paragrafen und den ber hmten erhobenen Zeigefinger Hierbei ist die Nutzung auch von Elementen die der Neugier bzw dem Spielbed rfnis der Teilnehmer gerade in Hinsicht auf moderne Technik entgegenkommen eine sinnvolle Variante Dies umso mehr wenn eine vom Teilnehmer angenommene und angewendete Methode seinen tats chlichen aktuellen Kenntnisstand widerspiegelt und dem Referenten gleichzeitig eine R ckmeldung ber den aktuellen Lernerfolg gibt Diese Art der Lernerfolgskontrolle f rdert mit gro er Wahrscheinlichkeit den Prozess der Nachhaltigkeit 2 4 Virtuell interaktives 3 D Training f r betriebliche Prozesse Sicheres Umf llen von brennbaren Fl ssigkeiten Betrieblicher Brand und Explosionsschutz Aufgrund der Vielfalt und Mengen an eingesetzten brennbaren Fl ssigkeiten ist der sichere Umgang damit und somit die Vermeidung von Unf llen sowie erheblichen Sach und Umweltsch den ein wichtiges Thema in vielen Seminaren des Angebotes der BG Chemie
338. nd Simulation um ein effizientes Learning by Doing Szenario f r den Sch ler zu erm glichen Der Auszubildende kann sich damit individuell so vorbereiten dass die Umsetzung an der realen Hardwareumgebung lediglich die Form eines Abschlusstests hat Um diesem Anspruch gerecht werden zu k nnen wurden in das Basissimulationssystem unter anderem die folgenden Module integriert Mehrrobotersimulation mit den originalen Roboterprogrammen SPS Simulation mit den originalen STEP7 Steuerungsprogrammen Transportsimulation Transfersysteme Magazine usw Sensor und Aktorsimulation Ankopplung realer Steuerungen Uber verschiedene Schnittstellen z B OPC Betrieb der simulierten Anlage mit dem originalen HMI System 3 1 St rungssimulation Zur Wartung und berwachung eines mechatronischen Systems ist eine praxisorientierte Fehlersuche und Fehlerbehebung unbedingt erforderlich Zu diesem Zweck wurde die Simulationssoftware so erweitert dass der Ausbilder umfassende M glichkeiten erh lt Fehlerszenarien zu definieren und zuf llig zur Bearbeitung durch die Sch ler einzuspielen Die Ma nahmen zur Fehler identifikation k nnen anschlie end vom Ausbilder ausgewertet werden so dass gleichzeitig auch eine Bewertung der erreichten Lernfortschritte unterst tzt wird An ausgew hlten Beispielen kann dann gezielt eine Fehlersuche und praktische Fehlerbehebung erfolgreich an der Hardwareanlage erfolgen i EEIEIE IG LELE
339. nd die Umst nde Ursachen und Kausalketten sehr komplex Um hier ein authentisches Szenario zu realisieren wurden zusammen mit Experten der BG Chemie basierend auf bisherigen Ereignissen und Erkenntnissen wesentliche Gefahren generiert und bewertet Sie wurden als zuf llig auftretende Ereignisse in die Testlektionen integriert Diese Ereignisse werden bei fehlerhaftem Verhalten durch den Nutzer selbst verursacht oder durch umgebende Faktoren beeinflusst wie defekte Pumpen oder liegen gelassene Gegenst nde Trainingsziel ist nicht nur das Erlernen und ben der korrekten Vorgehensweise Wichtig ist auch die Wahrnehmung der Umgebung des explosionsgef hrdeten Bereiches und potenzieller Gefahren Kritische Einflussfaktoren die zu Unf llen f hren k nnen werden in den Testlektionen zuf llig und realit tsbezogen eingestreut Die Nutzer werden mit nahezu realen Problemstellungen konfrontiert auf die sie entsprechend reagieren m ssen Je nach Zielgruppe und erforderlichem Wissensniveau kann die Stoffvermittlung jedoch auch weiterhin ausschlie lich klassisch d h mit Pr sentation Diskussion Videos Fallbeispielen und gegebenenfalls Experimenten vermittelt werden und das VR Trainingsmodul anschlie end zur Lernerfolgskontrolle verwendet werden Nach Vorliegen ausreichender Erfahrungen mit dieser neuen Technologie wird im Rahmen der M glichkeiten in der Aus und Weiterbildung der BG Chemie ber weitere Module zur Nutzung dieser neuen
340. ndungen zum Vorteil der Endanwender einged mmt werden k nnte Vielmehr w re es sehr erstrebenswert 69 70 das Aufgabenfeld Engineering Kollaboration durch ein Format weitest gehend abzudecken ohne die Software Applikationen daf r vorzuschreiben 3D Nutzung 3D Formate Anforderungen Detaillierung Grosse Natives CAD Format _ 2D 3D Visualisierung in Dokumenten Abbildung 1 Spannungsfeld der 3D Nutzung und der passenden 3D Formate 3 Vorgehensweise Zur Erreichung ambitionierter Ziele wurde von der deutschen Industrie eine prag matische Vorgehensweise gew hlt die sich z B bei der Entwicklung und Imple mentierung der STEP Norm ISO 10 303 bereits bew hrt hatte PSi03 Einerseits wurde beim ProSTEP iViP e V eine Arbeitsgruppe PSi09 eingesetzt die sich die Definition und Implementierung von Referenzprozessen zum Ziel gesetzt hat Dazu werden die verschiedenen IST Prozesse aufgenommen und analysiert um entsprechende Referenzprozesse zur Harmonisierung des Austauschs von Visua lisierungsdaten unabh ngig von verwendeten CAD Systemen auszuarbeiten Der zeit stehen folgende Szenarien im Vordergrund Design in Context Zuliefererintegration Konstruktionspr fung und freigabe Fertigungsvorbereitung Alleine diese Auflistung zeigt auf dass die Bed rfnisse der beteiligten Industrie weit Uber die bliche 3D Visualisierung von Produktdaten hinaus gehen Im sche matischen Prozessschaubild eines typische
341. ne RTfact und dem Echtzeit Szenengraphen RTSG beschrieben das die Konzepte und die vielen Rechenkerne der neue Hardware m glichst optimal nutzt Das System beschleunigt die Bildberechnung mit dem Raytracing Verfahren soweit dass es f r interaktive Virtual Reality Anwendungen eingesetzt werden kann RTSG erlaubt eine abstrakte Beschreibung der darzustellenden virtuellen Welt auf Basis des X3D Standards um die Austauschbarkeit von Daten und Objektverhalten sicherzustellen RTSG bildet die Schnittstelle zwischen der Visualisierungsanwendung bzw einem Virtual Reality System und verschiedenen Rendering Modulen Das Design von RTSG erlaubt es alternativ zu RTfact auch die klassische Rasterisierung mittels OGRE zur Bildberechnung zu verwenden RTSG ist derzeit einer der schnellsten verf gbaren X3D Browser In industriellen Virtual Reality Anwendungen kann das hier vorgestellte System Konstruktions und Designentscheidungen anhand virtueller Modelle durch die erreichbare Bildqualit t den erreichbaren visuellen Realismus sowie den Detaillierungsgrad der interaktiv visualisierbaren virtuellen Modelle ma geblich unterst tzen Keywords Real Time Raytracing Echtzeit Raytracing Virtual Reality System Szenengraphen X3D Many core CPU Many core GPU 381 382 1 Einf hrung Ein Einsatzgebiet f r Virtual Reality VR Anwendungen ist die r umliche Darstellung von virtuellen Welten zur visuellen Entscheidungsunterst t
342. nformationen sind dabei nicht auf den vor Beginn des Trackings erfassten Bereich beschr nkt sondern k nnen auch w hrend des Trackings dynamisch erweitert werden Daraus ergeben sich vielversprechende Perspektiven f r den Einsatz von Tiefenkameras bei Augmented Reality Anwendungen Dabei ist jedoch zu beachten dass derzeitige Tiefenkameras eine geringere Aufl sung haben als herk mmliche Videokameras und die gemessenen Tiefendaten mit einer Ungenauigkeit behaftet sind die je nach Szene einige Zentimeter betragen kann Die Genauigkeit der gemessenen Daten h ngt unter anderem von den Materialien der in der gefilmten Szene vorhandenen Objekte ab und ist bei matten Oberfl chen in der Regel h her als bei spiegelnden Objekten wie etwa metallischen Gegenst nden welche h ufig in industriellen Umgebungen vorzufinden sind 2 SR 3000 Time of Flight Kamera F r die Umsetzung der hier beschriebenen Ans tze wird eine SR 3000 Time of Flight Kamera von Mesa Imaging eingesetzt Oggier et al 2005 Diese besitzt eine Aufl sung von 176x144 Pixeln und basiert auf dem Time of Flight Prinzip Eine kontinuierlich von der Kamera ausgesandte Lichtwelle wird von der Szene reflektiert und anschlie end von der Kamerasensorik erfasst Anhand der hierbei gemessenen Phasenverschiebung kann die Distanz berechnet werden Abh ngig von der gew hlten Modulationsfrequenz k nnen Distanzen bis zu 7 5 Metern gemessen werden Die Tiefenkamera gibt neben einem 2 5D B
343. ng Grundfunktionen eines Produktionsplanungssystems Die simulierte Fertigung der aufgebauten Produktionslinien verh lt sich wie die reale Fertigung der Produktionslinie Damit wird f r den Anwender sofort sichtbar ob er die Produktionslinie korrekt konfiguriert und programmiert hat Auch die Wirkung von Fehlbedienungen ist sichtbar ohne dass Schaden an der Produktionslinie entsteht So kann der Anwender selbst ndig R ckschl sse ziehen und auswerten sowie seine Kenntnisse und F higkeiten an einer Vielzahl von m glichen Produktionslinien trainieren 5 Vorteile des Konzepts Ein wesentlicher Vorteil des hier vorgestellten Ansatzes neben der Kosten ersparnis ist dass die Sch ler gut vorbereitet an der wenigen vorhandenen Hardware erscheinen und diese so effizient nutzen k nnen Sie sind nicht nur theoretisch sondern auch handlungsorientiert mit dem System vertraut Sie k nnen sich so auf die zentralen Dinge konzentrieren die reale und virtuelle Welt trotz aller Detailtreue noch voneinander trennen z B 333 334 Wie l sst sich ein Sensor mit entsprechenden Werkzeugen einstellen Welche Sicherheitsma nahmen ist bei der mechanischen Verdrahtung zu beachten Wie l sst sich ein Roboter mit dem originalen Handbedienger t bewegen Damit reduziert sich der notwendige Zeitaufwand f r den ersten Lernschritt an der Hardware ganz erheblich Die Folge ist dass trotz aller Zeitengp sse ein Ablauf organisiert werden
344. ng Robotertechnik bei der Dortmunder Initiative zur rechnerintegrierten Fertigung RIF e V T tigkeitsschwerpunkte Koordination von Forschung und Entwicklung im Bereich Digitale Fabrik Integration von Steuerungs und Robotersimulationssystemen Virtuelle Realit t Ein hybrider Ansatz f r die interdisziplin re Aus und Weiterbildung auf Basis eines 3 D Echtzeitsimulations systems Prof Dr Ing J rgen Ro mann Dr Ulrich Karras Dipl Inform Oliver Stern 1 Einleitung Im Gegensatz zum Ausbildungsbereich sind Simulationssysteme in der industriellen Praxis heute in gro en Unternehmen Stand der Technik Die M glichkeiten solcher Softwarepakete zum realit tsnahen virtuellen Umgang mit komplexen mechatronischen Systemen sollen nun verst rkt auch f r einen kosten g nstigen und motivierenden Einstieg in die Automatisierungstechnik genutzt werden Der Einsatz der 3 D Simulation in der Ausbildung bietet dabei nicht nur eine hervorragende Unterst tzung von Lernprozessen sondern konfrontiert den Sch ler auch mit einem Werkzeug das speziell im Umfeld der Automobilindustrie l ngst zum Standard herangereift ist Zur Vorbereitung der Inbetriebnahme oder der Programmierung einer Fertigungsanlage ist aus terminlichen Gr nden meistens die reale Anlage noch nicht verf gbar Daher wird ein virtuelles Modell programmiert und die Inbetriebnahme an dieser virtuellen Anlage simulativ durchgef hrt Die Umsetzung auf die reale Anlage kann dan
345. ng durch eine Druckmessmatte kann eine Simulation mit einer tats chlichen Verteilung verglichen werden Allerdings sind die Ergebnisse dieser Simulation nicht im Kontext des Komfortempfindens berpr fbar denn es liegt damit noch kein definierter Zusammenhang mit dem Komforteindruck vor Personen vergleichbarer K rpermaf se k nnen durchaus individuell verschiedene Vorlieben bez glich der Druckverteilung haben z B Druck in der Lordosenregion oder am Beckenrand Weiterhin ist die Verformung des Gewebes der Insassen nicht linear mit Sitzeigenschaften zu korrelieren Frohriep 2000 somit hat die Reduktion auf einzelne Individuen lediglich eine sehr begrenzte Aussagekraft Die scheinbar exakte Berechnung liefert lediglich eine virtuelle Entsprechung f r ein Individuum jedoch kein generalisierbares Ergebnis Aufgrund des Zwanges zur Vereinfachung wird das virtuelle Nutzerkollektiv somit auf ein Konglomerat von Durchschnittswerten reduziert Oftmals wird das 50 Perzentil m nnlich eingesetzt statt Bereiche zu untersuchen Ein Menschmodell durchschnittlicher Gr e eignet sich jedoch nicht dazu ein Nutzerkollektiv abzubilden Die Grundannahme der Arbeiten zu virtuellen Komfortmodellen beruht darauf dass es mit fortschreitender Leistungssteigerung von Computern m glich sein sollte diese Berechnungen auf eine gr ere Anwendungsbreite auszuweiten 197 198 Allerdings gibt es bisher nur wenige Indizien dass dieses gelingen k nnte O Ba
346. ngenieur HKL und Energieberatung Entwicklungsingenieur bei Kreuter GmbH in Hamburg Maschinenbauingenieur bei HDW in Kiel Teilprojektleiter Mixed Reality Fertigungsunterst tzender Einsatz von Mixed Reality im Uboots Bau Dipl Ing Michael Riedel Die Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH HDW geh ren zur weltweit agierenden Thyssen Krupp Marine Systems AG TKMS Die TKMS mit ca 10 400 Mitarbeitern an sieben europ ischen Standorten entstand Anfang 2005 aus dem Zusammenschluss der Thyssen Krupp Werften und der HDW Group Die TKMS gliedert sich in drei Bereiche Uboote berwasserschiffe Megayachten Services F r unsere Kundenmarinen liefern wir ma geschneiderte L sungen im berwasser und Unterwasserbereich Verdeutlicht wird dieser Anspruch durch 60 MEKO Fregatten und Korvetten die in Auftrag gegeben oder bereits in Dienst gestellt sind sowie durch die Korvetten der VISBY Klasse Auf dem Feld der nichtnuklearen U Boot Technologie ist TKMS Weltmarktf hrer Die U Boote der Klasse 209 sind der weltweit erfolgreichste Typ konventioneller Boote nach dem Zweiten Weltkrieg Ein technologischer Quantensprung gelang mit den U Booten der Klassen 212A und 214 die mit dem revolution ren Brennstoffzellenantrieb ausger stet sind Au enluftunabh ngig sind auch die schwedischen Boote der Gotland Klasse die von einem Stirlingmotor angetrieben werden Aber nicht nur im Marineschiffbau hat das Unternehmen seine au ergew hnliche Position im
347. ngezeigt was er real vor sich sieht Dadurch k nnen dem Betrachter w hrend der Arbeit an einem realen Objekt Informationen eingeblendet werden ohne dass er sich von diesem Objekt abwenden muss Dazu werden die Ausgabeger te auf dem Kopf getragen Diese Ausgabeger te finden in der Medizintechnik Anwendung wobei beispielsweise w hrend eines operativen Eingriffs Informationen ber Art oder Ort einer Struktur visuell bereitgestellt werden Ein anderes Szenario ist die industrielle Fertigung bei der in allen Bereichen von der Kommissionierung bis zur Montage Hilfen ber solch ein kopfgetragenes Ausgabesystem gegeben werden k nnen ohne dass ein Werker seine H nde oder seine Aufmerksamkeit von einem realen Objekt wegbewegen muss Die AR Ausgabegerate lassen sich in video see through VST und optical see through OST Ger te unterteilen Bei den VST Ger ten wird die reale Umgebung ber Kameras aufgezeichnet und die virtuelle Information wird direkt in das Videobild eingebettet Dadurch wird das akkurate bereinanderliegen von realer und virtueller Information erm glicht Da die Position der Kamera nicht mit der Position der Augen des Nutzers bereinstimmt wird so auch die Hand Augen Koordination gest rt und die reale Welt durch die Latenz der Kamera zus tzlich minimal zeitversetzt wahrgenommen Dies wird h ufig als st rend insbesondere f r manuelle Arbeiten empfunden Bei der OST Technologie werden Informationen ber einen semi t
348. ngsenergie der Finite Element L sung sind Damit ist die Steuerung adaptiver Verfahren auch aus einem der beiden An teile m glich In Oh96 wird dieser Anteil des Fehlerindikators als heuristischer Fehlerindikator bezeichnet und f r die dort beschriebene Netz und Dimensions adaption verwendet 2 2 Sch tzung des Dimensionsfehlers Der Dimensionsfehler ergibt sich aus der Modellierung eines Bauteils mit unzurei chenden kinematischen Hypothesen Basiert das Modell eines realen Bauteils beispielsweise auf der Kirchhoff schen Schalentheorie der reale Spannungszu stand gen gt aber nicht der damit verbundenen Hypothese sondern es stellt sich ein komplizierter dreidimensionaler Spannungs und Verformungszustand ein ergibt sich ein Dimensionsfehler Ein Verfahren zur Lokalisierung von Modellberei chen bei denen die verwendeten kinematischen Hypothesen und konstitutiven Gleichungen nicht ausreichen wurde von Stein und Ohnimus beschrieben Oh96 Der Ablauf dieses Verfahrens ist in Abbildung 4 dargestellt Die Dimensionsadap tion wird stets in Verbindung mit einer Diskretisierungsfehlersch tzung und Netz verfeinerung durchgef hrt 135 136 Ist der berechnete Indikator 7 f r ein Element gr er als ein kritischer Wert der eine Netzverfeinerung zur Folge hat werden zus tzlich zwei weitere Kriterien ge pr ft n2 373 dQ 4 Als Fehlerindikator wird ein sogenannter heuristischer Fehlerindikator 7 basierend auf den Spann
349. ngssituation Die Notwendigkeit der CAD Konvertierung ist beinahe so alt wie die CAD Systeme selbst Auch wenn die Konvertierungstechnologie als ausgereift und robust gilt besteht der permanente Bedarf zur Weiterentwicklung getrieben durch die ge sch ftskritischen Prozesse wie DMU als zentralen Absicherungsprozess Andererseits haben die CAD Modelle l ngst die Komplexit tsschwelle berschrit ten wo sie noch als einfach handhabbar galten Mittlerweile haben sich verschie dene 3D Visualisierungsformate auf breiter Front durchgesetzt die einen hohen Informationsgehalt mit einer einfachen Bedienung und guter Performance verei nen Dar ber hinaus k nnen damit auch mehrere Prozessketten der DMU Absi cherung unterst tzt werden Durch die rasche Verbreitung der Visualisierungsformate wurde die nicht ganz neue Diskussion erneut entfacht inwieweit ein einheitliches Format die Belange der Engineering Kollaboration intern und extern abdecken kann 2 Problemstellung 3D Visualisierung von Produktdaten gilt mittlerweile als selbstverst ndlich begr n det durch den durchg ngigen Einsatz von 3D CAD Systemen in der Produktkon struktion sowie ein attraktives Preis Leistungsverh ltnis und breites Anwendungs spektrum der erforderlichen Visualisierungsapplikationen Anwendungsgebiete liegen in den der Konstruktion nachgelagerten Bereichen Simulation Absiche rung Fertigungsvorbereitung Vertrieb Marketing und Kundendienst Einer der he
350. nk alle Materialkenngr en der Einzelkomponenten die zu einem B ndel komponiert wurden und errechnet anhand des mathematischen Modells die projektiven Kenngr en eines B ndels 6 Einsatzm glichkeiten Mit der Bereitstellung solcher Werkzeuge wie der Materialdatenbank oder dem Material Composer wird der Arbeitsfluss in der praktischen Umsetzung eines virtuellen Prototyps beschleunigt Durch das Vermeiden von teuren Kabelvermessungen oder der Berechnung von plausiblen Materialkennwerten kommt es zudem zu einer Kosteneinsparung Durch den komplexen Aufbau von Kabelb ndeln und durch Toleranzen in deren Herstellung k nnen nur stark approximierte Werte berechnet werden Zu die jeweiligen Parametern gilt es einen Fehlerwert zu ermitteln Dieser kann dazu verwendet werden in der Visualisierungsumgebung ein H llvolumen aufzubauen Ein solches Volumen 157 158 deckt dabei mehrere L sungen ab und vermittelt einen Eindruck ber alle m glichen Verl ufe eines flexiblen Bauteils In zuk nftigen Untersuchungen soll festgestellt werden ob durch ein H llvolumen bessere Aussagen zu den Positionen von komplexen anisotropen Materialen gemacht werden k nnen Dies gilt besonders f r Materialien deren Elastizit tsmodul in Torsionsrichtung um ein vielfaches h her liegt als in Biegerichtung Abbildung 4 Simulation eines Kabelb ndels a Simulation mit absoluten Werten b Simulation und Darstellung eines H llvolumens eines Kabel
351. nn 1972 1976 1976 1977 1983 1988 1992 1994 seit 1994 2003 seit 2003 ab Oktober 2006 seit 2007 Juni 2007 seit 2008 September 2008 seit 2009 Lebenslauf Prof Dr Ing habil Dr Ing E h Michael Schenk Institutsleiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 471 E Mail michael schenk iff fraunhofer de Studium der Mathematik an der Technischen Hochschule Magdeburg IT Manager in einem Gro unternehmen der Armaturenindustrie Promotion und Habilitation an der Fakult t Maschinenbau TH Magdeburg zum Dr Ing und Dr sc techn Abteilungsleiter Logistik und Produktions prozesssteuerungssysteme Fraunhofer IFF Institutsleiter Fraunhofer IFF Berufung zum Universitatsprofessor Lehrstuhl f r Logistische Systeme an der OvGU Bundesvereinigung Logistik e V BVL Juryvorsitzender Wissenschaftspreis Logistik Gesch ftsf hrender Institutsleiter des Instituts f r Logistik und Materialflusstechnik an der OvGU VDI Landesverband Sachsen Anhalt Vorsitzender Verleihung der Ehrendoktorw rde der Staatlichen Technischen Universit t Moskau Bundesvereinigung Logistik e V BVL Mitglied des Wissenschaftlichen Beirates Verleihung der Ehrendoktorw rde der Polytechnischen Universitat Odessa VDI e V Vorsitzender des Regionalbeirats und Mitglied des Prasidiums 1991 1998 1995 19
352. nnon 2007 nannte den Gesamtzusammenhang Komfortbeurteilung einen Prozess der nicht reduzierbaren Komplexit t da zu viele Dimensionen beteiligt seien Auch eine komplexe Entsprechung des Prozesses h tte nicht notwendigerweise eine tiefergehende Aussagekraft da sie multidimensional w re und ihre Aussagen nicht mehr auf umsetzbare Richtlinien herunterzubrechen sind 3 Falsche Grundannahmen bewirken unsichtbare Fehler Typische Fehlannahmen in der Konzeption von Modellen sind z B menschliche Bewegungen verhalten sich rationell unterschiedliche Nutzergruppen haben identisches Komfortempfinden oder was bequem ist ist auch gesund In diesen Annahmen liegt eine gro e Gefahr f r die Simulation die von falschen Grundannahmen ausgehend nicht funktionieren kann aber so komplex ist dass Fehler nicht ohne weiteres auffallen Menschliche Bewegungen folgen nicht immer der Logik der Rationalit t In der virtuellen Entwicklung und Begutachtung von Arbeitsabl ufen wird eine beidh ndige Nutzung abh ngig von dem Grad der Schulterabwinklung angenommen d h man geht davon aus dass die dominante Hand h chstens bis zur anderen Schulterebene benutzt wird Ein Experiment von Choi 2007 hat jedoch aufgezeigt dass die bevorzugte Hand noch bis zu einer 20 Abweichung der Schulterebene verwendet wird wenn die zu leistende Aufgabe die dominante Hand erfordert Hier handelt es sich um eine Bevorzugungsgrenze statt einer absoluten Grenze anthr
353. nstitut f r Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit 1977 1978 1984 1984 1984 1996 1996 1996 heute Lebenslauf Prof Dr Ing Uwe Bracht Institutsleiter Technische Universit t Clausthal Institut f r Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Anlagenprojektierung und Materialflusslogistik Leibnizstra e 32 38678 Clausthal Zellerfeld Telefon 05323 722201 E Mail uwe bracht imab tu clausthal de Abschluss Studium Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Produktionstechnik an der Universit t Hannover Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut f r Fabrikanlagen und Logistik der Uni Hannover Promotion Rechnergest tzte Fabrikplanung am Institut f r Fabrikanlagen und Logistik der Universit t Hannover Verschiedene leitende Funktionen in der Technischen Planung im Werk Bremen der Daimler AG Ernennung zum Universitats Professor Technische Universit t Clausthal Leiter des Instituts f r Maschinelle Anlagentechnik und Betriebsfestigkeit Professur f r Anlagenprojektierung und Materialflusslogistik der TU Clausthal 175 176 1975 1985 1985 heute seit 2007 Lebenslauf Dipl Ing Horst R hl Fachreferent f r Systemanalyse Projektleiter HLS Entwicklung Volkswagen AG Brieffach 1832 38436 Wolfsburg Telefon 05361 896 3930 E Mail horst roehl volkswagen de Schulabschluss Abitur Abschluss des Maschinenbaustudium an der Technischen Universitat Braunschweig
354. nt sind Gerade bei groBen Anlagen mit vielen verketteten Bearbeitungsstationen und umfangreicher F rdertechnik wie beispielsweise Fla schenabf llanlagen Tablettenverpackungsanlagen oder Anlagen zur Best ckung von Halbleiterplatinen ist die Inbetriebnahme der dezentralen und meist sehr hete rogenen Steuerungstechnik sehr zeit und kostenaufwendig und deren berwa chung im Betrieb sehr schwierig Treten Fehler auf f hrt dies unmittelbar zum Pro duktionsausfall und damit zu weiteren Kosten Dieses Problem konnte bislang f r die virtuelle Inbetriebnahme von Handhabungs systemen mit Hilfe einer Hardware in the Loop Simulation nicht gel st werden Der Grund ist dass die daf r erforderliche echtzeitf hige Kollisions und Kontaktbe rechnung bislang nicht zur Verf gung stand In Zusammenarbeit mit dem ISW wurde eine echtzeitf hige Kollisionsbibliothek entworfen und in die Echtzeitsimulationsplattform ISG virtuos integriert Die damit m glichen Simulationsszenarien sind in Abbildung 1 dargestellt Flaschentransfereinheit Teileselektion Abbildung 1 Echtzeitf hige Simulation von Handhabungssystemen mit virtuos Die Bibliothek wurde anhand mehrerer Szenarien erfolgreich erprobt Insbeson dere die numerischen Anforderungen sind bei der Kontaktberechnung sehr hoch 59 60 weswegen spezielle Algorithmen f r die Berechnung in Echtzeit entworfen werden mussten Die Bibliothek wurde zur vorzeitigen Entwicklung und Test von Steuer
355. ntwicklung steht daher die Aufgabe der Findung einer geeigneten Konfiguration welche die Anforderungen hinsichtlich Bewegungsbereich Zug nglichkeit Handhabungsgewicht und Genauigkeit erf llt Aus konomischer Sicht ist ein weiteres Kriterium die erreichte Zykluszeit des Roboters unter Ber cksichtigung m glicher Ruhezeiten w hrend der Werkst ckbearbeitung Die Findung einer optimalen L sung ist aufgrund unterschiedlicher Werkst cke mit komplexer Geometrie unterschiedlichen Bearbeitungslagen in den Werkzeugmaschinen sowie der Zug nglichkeit oftmals sehr aufwendig Daher ist f r die Durchf hrung der Aufgabe ein Einsatz von Simulationen sinnvoll Durch die Nutzung von immersiven Pr sentationstechniken zur Visualisierung der Simulationen k nnen viele m gliche Probleme wie z B Kollisionen effizient erkannt werden 3 Modell F r die Durchf hrung von Robotersimulationen gibt es zahlreiche Werkzeuge die f r verschiedene Fragestellungen sehr gute Ergebnisse liefern 1 2 3 4 Die Nutzung von Simulationssoftware der Roboter Hersteller bietet den Vorteil dass die vorhandenen zul ssigen Achsbelastungen Verfahrgeschwindigkeiten sowie Achsdrehwinkel in den Modellen hinterlegt sind Im Rahmen des Projektes wurde f r die Simulation der inversen Roboterkinematik die Software der Firma Neobotix eingesetzt In der Simulation werden die Verfahrbewegungen zwischen den Stationen sowie das Handling zun chst separat behandelt und in der G
356. nung in die Sinnstruktur eines sozialen Systems entsteht ausschlie lich in der Kommunikation des sozialen Systems das dieses Artefakt wahrgenommen und die Information selektiert hat 31 32 5 Voraussetzungen f r Akzeptanz und Nutzen der Werkzeuge und Methoden der digitalen Fabrik Aus einer systemtheoretischen Perspektive betrachtet stellt eine Fabrik eine Kopplung von sozialem und technischem System dar Beide Teilsysteme bestehen im Allgemeinen aus mehreren Subsystemen Die digitale Fabrik kann zum Beispiel als Subsystem des technischen Systems aufgefasst werden das sowohl mit anderen technischen Subsystemen als auch mit verschiedenen Subsystemen des sozialen Systems gekoppelt ist Parinerintemehmen Asa ZD Rechtasysten Lieleranben irelevants Liae iale Eysbens hier wine beim Fabrik zB Mark kunde Tectuweelees System 2 6 grala inmemarli techn Infrastrukbur _ i remain Tea der Au errwelli PB reglanales Bildurigieyetem Abbildung 2 Fabrik als System Wichtig ist die Erkenntnis dass eine Organisation als soziales System i A aus Teilsystemen besteht die wiederum differenzierte Sinnsysteme entwickeln Die Aufgabe von Fuhrung in einer Organisation ist es damit u a in der Kommunikation zwischen den Subsystemen zu einem Abgleich der Sinnstrukturen fur das Gesamtsysteme zu kommen In dem permanenten Strom von kleinen und gr eren Ver nderungen und Anpassungsleistungen in einer F
357. obe und Kamera kann die Orientie rung der Kamera bestimmt und diese Daten ebenfalls an die Recheneinheit ber mittelt werden Hierdurch ist der Rechner in der Lage alle 6 Freiheitsgrade der Kamera in Bezug auf das Ursprungskoordinatensystem zu berechnen Diese Trackinginformationen werden an die AR Software bergeben so dass die berlagerung des 3D Modells mit der realen Umgebung m glich wird Durch die Realisierung des hybriden laserbasierten Large Area Trackings kann der AR Wagen frei im Raum bewegt werden und zus tzlich die Kamera in unterschied liche Richtungen gedreht werden Demnach erm glicht das System die dynami sche Visualisierung von AR Szenen Der erste Prototyp des vorgestellten Systemsetups erlaubt das Tracking in einem Radius von 60 Metern um den Lasertracker so dass eine Fabrikhalle von ca 130 m x 130 m untersucht werden kann Aufgrund der hohen Flexibilit t des konfigu rierten Systems ist mit einem geringen Aufwand auch die Untersuchung gr erer 336 Geb ude m glich Hierzu sind lediglich die Schritte 1 und 2 zu wiederholen wobei als Ursprungskoordinatensystem f r Zwischenmessungen auch jeweils drei Mess punkte herangezogen werden k nnen Allerdings ist dabei der Genauigkeitsverlust durch die Addition der einzelnen Messfehler zu beachten Nach Herstellerangaben verliert der f r den Prototyp eingesetzte Lasertracker zur Probe 0 01 Millimeter pro Meter Entfernung an Genauigkeit ber die Genauigkeit der Schrit
358. ockups and load analysis In Proceedings of the Conference Automotive Power Electronics Paris Salons de l Aveyron APE Societe des Ing nieurs de l Automobile SIA Paris France 2007 WG08 Wienss Christian und Gernot Goebbels Kabel und Schlauchsimulation in der Produktentstehung In Proceedings des 7 Paderborner Workshop Aug mented amp Virtual Reality in der Produktentstehung Band 7 Seiten 301142 Heinz Nixdorf Institut 2008 WSG 08 Wienss Christian Julia Scharping Gernot Goebbels Igor Nikitin Stefan M ller und Martin G bel Complex Cable Bund le Simulation and Validation in VR In 2nd European Symposium on Computer Model ling and Simulation Band 2 EDAS 2008 Rab95 Rabinowicz Friction Friction And Wear Of Materials Second Edition John Wiley And Sons INC 1995 IIF67 I Farberova S B Ratner Zum Einfluss der Zusammensetzung von Plaste auf ihre Verschlei festigkeit Soviet plastics Rubber and plastics research association of Great Britain S 64 67 Rubber and Technical Pr 1967 11 Autoren Jens Hedrich Studentischer Mitarbeiter fleXilution GmbH Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Telefon 0221 460 207 0 Telefax 0221 460 207 29 E Mail jens hedrich icido de Matthias Fokken fleXilution GmbH Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Telefon 0221 460 207 0 Telefax 0221 460 207 29 E Mail matthias fokken icido de Timo Hamburger fleXilution GmbH Gottfried Hagen St
359. oden und Werkzeuge f r den modernen Anlagenbau und betrieb S D rr TandFactory GmbH Bad Soden R Paul B I M Consulting mbH Magdeburg M Endig Fraunhofer Institut fur Fabrikbetrieb und automatisierung EII 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg 7 en CEM Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme it fa L t O j Y 6 Fachtagung zur Virtual Reality Situation und Motivation im Anlagenbau Anlagenbau hat gef llte Auftragsb cher Zunahme der Arbeitsteilung mit unterschiedlichen Zulieferern an unterschiedlichen Standorten weltweit kurze Lieferzeiten Einhaltung der Kosten Zeit und Qualit tsbedingungen KMUs haben erh htes Risiko da sie nicht ber die Ressourcen und den organisatorischen Apparat des Gro anlagenbaus verf gen Integration von Tools f r Engineering Projektabwicklung und Projektcontrolling CE M 12 IFF WISSENSCHAFTSTAGE Magdeburg a Digitales Engineering zum Planen Testen und Betreiben technischer Systeme I t f d 5 i B T Y 6 Fachtagung zur Virtual Reality Ablauforganisation im Anlagenbau Vertrieb Auftragsabwicklung und Projektcontrolling Change Change management management Dokumente Engineering Engineering Arbeits Konstruk Arbeits R ck planungen tionen vorbereitung meldungen Ubergabe an Kunden Detail Dokumente Dokumente Dokumente Dokumente Auswertungen Auswertungen
360. ogrammierer am Max Planck Institut f r Limnologie in Pl n Anf nglich neben dem Studium Physik Psychologie beides ohne Abschluss sp ter dann in fester Anstellung als VR Systemadministrator am Max Planck Institut f r biologische Kybernetik in T bingen Produktmanagement und Entwicklung f r den Bereich VR und Simulation bei der Firma eyevis GmbH in Reutlingen Der Einfluss des Tiefensehens auf die Konstruktion von VR Systemen Hans G nther Nusseck 1 Einleitung Virtuelle Realit ten finden immer h ufiger Einsatz in Forschung Ausbildung Trai ning und Simulation Mit zunehmendem Einsatz und steigender Leistungsf higkeit der bildgebenden Computersysteme steigt auch die Anforderung an den Realitats grad der Darstellungen Dabei sind die Anforderungen je nach Anwendungsbereich durchaus unterschiedlich So existiert zum Beispiel f r Designstudien im Automo bilbereich eine sehr hohe Anforderung an exakte Schattenwirkungen Reflektionen und Farbtreue In der Fahr und Flugsimulation hingegen steht vor allem eine fl s sige Simulation im Vordergrund In der Ausbildung und Handhabungssimulation ist wiederum eine hochpr zise Interkation und gute Tiefenwirkung das herausra gende Kriterium Die Bandbreite der m glichen Visualisierungs Technologien Sichtsysteme reicht vom einfachen PC Bildschirm ber Datenbrillen bis zu hoch aufgel sten Kuppel oder CAVE Systemen Die Auswahl eines geeigneten Sicht systems und die exak
361. olle f r die Nach haltigkeit des Ansatzes und die Ausrollbarkeit auf andere Anwendungsbereiche spielt die Ber cksichtigung von bestehenden Standards zur Beschreibung von Ablauflogik BPMN BPEL WSDL etc sowie Spezifikationen f r Datenhaltung transformation und austausch zwischen Anwendungen z B mittels SQL XML XSLT oder SOAP Fehlende Standards zum Datenaustausch zwischen FE Programmen erfordern schnelle und flexible Direktschnittstellen zu allen Simulatio nen die an der Fertigungskette beteiligt sind Die Simulationsdaten lassen sich dann ber Importschnittstellen einlesen und ber Exportschnittstellen den anderen Prozesssimulationen zur Verf gung stellen Da alle Simulationsprogramme unter schiedliche Koordinatensysteme benutzen bzw viele Koordinaten lokal definieren ist eine kompatible L sung zu erarbeiten z B durch einen Transfer in Fahrzeug koordinaten F r die Prozessplanung und Datenhaltung wird ein Modell in drei Ebenen vor geschlagen die Datenebene mit den Simulationsdaten die Workflow Ebene mit den ausf hrenden Anwendungen und einem Webservice Layer und schlie lich die Anwenderebene aus PDM Umgebung Workflow Editor und Engine sowie dem Simulationsdatenmanagement zu dem auch das Modulcockpit z hlt Abbildung 4 zeigt die entsprechende konzeptionelle Software Architektur f r das Daten management der Prozesskettensimulation Emulalisnscalaken Do Prosenkellerminhalen i ka Simudationadatelan ee Dahan
362. ometrischen Primitiven zu arbeiten F r OpenGL existieren eine Reihe von Szenengraphen Bibliotheken wie z B OpenSceneGraph Kuehne et al 2007 oder Openinventor Wernecke 1994 Die erheblichen Unterschiede in der Bildberechnung mit OpenGL bzw mit RTfact verhindern aber die einfache Integration von RTfact in einen existierenden Szenengraphen Das resultierende System ware fur die Echtzeitvisualisierung zu ineffizient und langsam Dietrich 2004 Deshalb musste der auf Raytracing abgestimmte Szenengraph RTSG Real Time Scene Graph entwickelt werden RTSG verwendet den ISO Standard X3D Kloss et al 2009 Die aktuelle Implementierung nutzt als Rendering Engine RTfact sowie alternativ die Object Oriented Graphics Rendering Engine OGRE Junker 2006 welche die Bilderzeugung mit OpenGL und DirectX unterst tzt Die Programmierschnittstelle Bos 384 von RTSG basiert auf dem X3D Scene Access Interface SAl und ist vollkommen unabh ngig vom verwendeten Renderer Diese Abstraktionsschicht erlaubt es u a auch hybride Systeme zu entwickeln die gleichzeitig verschiedene Renderer ansprechen k nnen RTSG muss lediglich mitgeteilt werden welche Engine verwendet werden soll An der Anwendung selbst m ssen dazu keine nderungen vorgenommen werden Auf Basis von RTSG wurde einer der derzeit schnellsten X3D Viewer implementiert 4 Das Verteilungsframework Uray RTfact und RTSG nutzen die Rechenkapazit t eines ein
363. omfortperzentile der Insassen abzubilden So existieren beispielsweise Personen die bei der Einsch tzung der Sitzh rte besonders harte Unterst tzungsfl chen favorisieren 95 Perzentil oder solche die besonders weiche Fl chen bevorzugen 5 Perzentil Ebenso l sst sich bei Aspekten wie Konturierung der R ckenlehne gerade bis stark geschwungen Seitenhalt sehr eng bis weit und Druckverteilung differenziert bis homogen eine solche Unterscheidung des Nutzerkollektivs treffen Eine solche Differenzierung ginge ber die durch K rperma e vorgegebenen Spannen hinaus um Aspekte der individuellen Vorlieben einzuschlie en 5 Das Komfortged chtnis einer Institution Eine Datensammlung abgeschlossener Entwicklungen aus der Richtlinien f r zuk nftige Produkte abgeleitet werden k nnen bildet die Grundlage f r virtuellen Komfort Solche Entwicklungsrichtlinien aus Unternehmenserfahrungen k nnen eine Reduktion des Aufwandes in der Konstruktion bewirken wenn sie allgemein zug nglich und verst ndlich sind Die Messmethodik muss auf die Anwendung des Unternehmens zugeschnitten entwickelt werden Frohriep 2007 Bei der L amp P Automotive Group bezieht sich die Komfortbeurteilung auf konturver ndernde Komfortelemente in Sitzen z B Lordosenst tzen Schulterunterst tzung oder Seitenwangenverstellung Faktoren die f r diese Elemente komfortrelevant sind wurden bestimmt und Verfahren um diese zu messen angepasst oder entwickelt
364. omplex tasks and artifacts there is an adaptation period full stop Why The answer is usually very simple Complex artifacts such as airplanes or mobile phones providing personal digital assistants cameras and other services are prostheses The use of such prostheses requires two major kinds of adaptation mastering capacities that we did not have before using them i e flying or interacting with anyone anywhere anytime and measuring the possible outcomes of their use mainly in terms of social issues All these elements are very intertwined dealing with responsibility control and risk life management Therefore the criteria that will be given cannot be used for analysis by just anyone They must be used by a team of human centered designers who understand human adaptation 4 2 Complexity and Maturity The AUTO tetrahedron 2 was introduced to help designers relate four entities Artifact User Task and Organizational environment Artifacts may be systems devices and parts for example Users may be novices experienced or experts coming from and evolving in various cultures They may be tired stressed making errors old or young as well as in very good shape Tasks may be at various levels including regular manipulation process control repairing designing supplying or managing a team or an organization Each task corresponds to one or several cognitive functions that users must learn and use The AUT triangle Figure 1 enables th
365. onsreife vorange trieben werden konnten BADO3 Dabei handelt es sich um St rkantenanalysen Konzeptplanungen Soll lst Vergleiche Bauteil berpr fung und Planungswork shops vgl Abb 1 Storkanten Konzeptplanung analyse Bauabnahme Soll Ist Vergleich Bauteilvergleich Planungs von workshops Betriebsmitteln Abbildung 1 Anwendungsfelder von Augmented Reality im Bereich der Fertigungsplanung bei der Volkswagen AG St rkantenanalysen erm glichen die berpr fung der Freig ngigkeit neuer Pro dukte in bestehenden Fertigungs oder Transportsystemen noch bevor erste Pro duktprototypen existieren Die Konzeptplanung dient in erster Linie der Entschei dungsfindung und Verifikation von Planungsst nden in bestehenden Geb ude strukturen Bei Umplanungen werden Soll Ist Vergleiche durchgef hrt welche digitale Planungsdaten als Grundlage f r die nderungsma nahme verifiziert Dies geschieht f r Betriebsmittel und mit leicht ge ndertem Systemsetup auch f r Bau teildaten Die AR Unterst tzung von Planungsworkshops erm glicht mehreren Anwendern in kurzer Zeit interaktiv verschiedene Varianten von Fertigungslayouts zu entwickeln und zu bewerten Eine der wesentlichen Voraussetzungen f r eine korrekte berlagerung ist das Erfassen von Position und Orientierung relevanter Objekte in der Realit t und die Registrierung dieser Objekte in der virtuellen Umgebung Dieser Prozess wird als Tracking bezeichnet In der Verg
366. ookeschen Gesetz welches besagt dass die wirkende Spannung ann hernd proportional zur elastischen Verformung ist Dieses Gesetz stellt unsere Grundlage zur echtzeitf higen Simulation von ideal runden isotropen Bauteilen dar Die Simulation erwartet f r jedes Bauteil geometrische Charakteristika Innen Au endurchmesser und L nge sowie physikalische Eigenschaften Elastizit tsmodul Poissonzahl und Materialdichte als Eingabeparameter Zur Vereinfachung werden die physikalischen Parameter als richtungsunabh ngig interpretiert Die geometrischen Parameter f hren zu einem ideal runden Bauteil wobei f r alle Parameter gilt dass sie ber den Verlauf konstant sind Dessen ungeachtet k nnen einem flexiblen Bauteil abschnittsweise definierte Materialparameter zugewiesen werden Multimaterials Flexible Bauteile wie ein Kabel Kabelb ndel oder ein Schlauch sind im Regelfall Aufgrund ihrer komplexen Zusammensetzung anisotrop In der Planung des Verlaufsweges von solchen Bauteilen steht im Regelfall die Simulation der Biegeeigenschaft eines Materials im Vordergrund Hierbei kann die Longitudinalrichtung weitgehend vernachl ssigt werden Unter dieser Voraussetzung und der Annahme dass anisotrope Materialien unter geringen Belastungen ebenfalls einen Hookschen Bereich aufweisen kann die fleXengine zur Simulation angewendet werden Diese Annahme konnte empirisch ber die bisherigen Validierungsergebnisse best tigt werden In dem Validierungsv
367. opometrischer Grenzwert der Erreichbarkeit Zus tzlich gibt es kulturelle Aspekte des Komfortempfindens wie eine Studie von PSA zur Seitenkonturierung aufgezeigt hat Vercaygne Bat 2008 Das bedeutet dass f r ein Produkt das weltweit vertrieben werden soll nationale Untersuchungen nicht ausreichen da sich das Komfortempfinden je nach Nutzergruppe unterscheiden kann Bei der Beurteilung von Sitzkomfort l sst sich die Bewertung bequem nicht mit gesund gleichsetzen Es ist bekannt dass die Rundr ckenhaltung eine komfortable Sitzposition darstellt die f r B nder und Bandscheiben sehr belastend ist Dolan 2006 4 Der Mensch als Messger t Bei den unterschiedlichen Ans tzen zur Modellierung wird auf Konferenzen und in der Literatur generell darauf hingewiesen dass ein physischer Aufbau zur Abstimmung weiterhin notwendig ist Der Insasse stellt dabei die komplexe Schnittstelle dar und wird als Komfort Universalmessger t genutzt Dainoff 2007 Bei der Bewertung wird ein Kollektiv dieser Mehrzweck Hilfsmittel gebildet die eine genaue Einsch tzung der Sitzqualit t liefern k nnen Subjektiv bedeutet nicht beliebig O Bannon 2007 d h individuelle Bewertungen von Sitzkomfort sind g ltig und reproduzierbar solange die angewendeten Verfahren g ltig und reproduzierbar sind An der TU M nchen sind ber viele Jahre Untersuchungen der Druckverteilung und zugeh riger Komfortbewertung durchgef hrt worden die in eine Beschreib
368. optimieren um den Wunsch der Kunden nach einem individualisierten Produkt zu den Kosten eines Massenprodukts zu erf llen Vision der integrativen Produktionstechnik Aufl sung des Polylemmas der Produktionstechnik Reduzierte Dilemmata Planungs orientierung orientierung Zeitlinie Abbildung 1 Polylemma der Produktionstechnik Schuh Der Exzellenzcluster Integrative Produktionstechnik f r Hochlohnl nder der RWTH Aachen University beschaftigt sich mit der Reduzierung des Polylemmas In dem Teilcluster Virtuelle Produktionssysteme wird die Problematik des zweiten Spannungsfelds thematisiert Es wird eine Simulationsplattform entwickelt mit der Simulationen die im Produkt oder Fertigungsplanungsprozess eingesetzt werden zu Simulationsketten verkn pft werden k nnen Diese Verkn pfung soll den Auf wand f r den Einsatz der Simulationen verringern und damit die Ausrichtung von der Planungsorientierung hin zur Wertorientierung verst rken ohne dass es zu einer Reduzierung der Planungsqualitat kommt Die Herausforderung liegt in der Verkn pfung monolithischer Simulationen um sinnvoll ganze Produktionsprozesse f r die virtuelle Produktion abzubilden Schilberg 2008 In diesem Beitrag wird gezeigt welche Anforderungen die Simulationsplattform erf llen muss Hierbei werden Prozesssimulationen wie z B das Schwei en oder das Umformen von Bauteilen sowie Mikrostruktursimulationen zur Betrachtung der Gef ge i
369. orkload adhesion and culture It induces several cognitive functions such as learning situation awareness that involves understanding short term memory and anticipation decision making and action that involves anticipation and cross checking To summarize a U complexity analysis deals with user s knowledge skills and expertise on the new artifact and its integration Artifact complexity is split into internal complexity and interface complexity Internal complexity CM 2 is related to the degree of explanation required to the user to understand what is going on when necessary Concepts related to artifact complexity are flexibility both system flexibility and flexibility of use system maturity before getting mature a system is an accumulation of functions the another function syndrome maturity is directly linked to function articulation and integration automation linked to the level of operational assistance authority delegation and automation culture and operational documentation Technical documentation complexity is very interesting to be tested because it is directly linked to the explanation of artifact complexity The harder an artifact is to use the more related technical documentation is required and therefore it has to provide appropriate explanation at the right time in the right format Interface complexity CM 3 is characterized by content management information density and ergonomics rules Content m
370. ovide acceptable cognitive stability Consequently this paper proposes to analyze complexity in human computer interaction in terms of cognitive stability 3 Complexity and Cognitive Stability The concept of cognitive stability 17 supports the concept of procedural interface that takes into account four mains high level requirements i e simplicity of use as opposed to user perceived complexity observability controllability redundancy and cognitive support 20 When a human being controls a system there are two main questions that arise 1 is the system observable i e are the available outputs necessary and sufficient to figure out what the system does 2 Is the system controllable i e are the available inputs necessary and sufficient to appropriately influence the overall state of the system A mental model is developed to control a system associating observable states to controllable states 9 13 There is a compromise to be made between controlling a system through a large set of independent observable states and a small set of integrated observable states The larger the number of degrees of freedom in a system the more difficult it is to make the system behave as desired i e perceived complexity is higher Simply counting degrees of freedom however oversimplifies the issue It is the manner in which degrees of freedom interact that determines the difficulty of controlling a system For example if the n degre
371. pment process 6 1 Training Novelty Complexity to Appropriate Analysts In addition to being familiar with the domain in which the new artifact will be tested professionals who will have to analyze novelty complexity are required to have a clear awareness of and knowledge on the various relationships among user perceived complexity and cognitive stability Perceived complexity is more related to the gulf of evaluation and cognitive stability to the gulf of execution in Norman s terminology 14 Even if adaptation is an asset of human beings their lives are better when technology is adapted to them Therefore novelty complexity analysts need to better understand co adaptation of people and technology in the perspective of increasing cognitive stability Cognitive stability is defined taking the physical metaphor of passive and active stability that respectively involves static and dynamic complexity These concepts were taken into account to support human centered design and led to the following major principles that are simplicity observability and controllability redundancy and cognitive support 20 Let s take a biological approach to understand complexity of interactive systems is a matter of finding out the salient parts and their interrelations Complexity is intimately related to separability When a doctor administers a medication to a patient he or she has to know the secondary effects of this medication i e acting on
372. pplung m ssen dar ber hinaus die Parameter bedeutungen gegen bergestellt werden k nnen Die Generierung von fehlenden Parametern die aus bekannten Parametern errechnet werden k nnen muss erm glicht werden Die Kopplung der Simulationen zu einer Simulationskette muss automatisch ablaufen um den Arbeitsaufwand f r den Einsatz von Simulations ketten zu reduzieren Daher ist es erforderlich dass die zuvor beschriebenen Konvertierungen Generierungen und Vergleiche innerhalb der Simulations plattform ohne manuelle Arbeitsschritte vonstattengehen Die nichtfunktionalen Anforderungen an die Simulationsplattform wurden in Workshops mit den Anwendern ermittelt und werden im Folgenden kurz zusammengefasst Ein modularer Aufbau soll die Verwendung alternativer Komponenten erm glichen Erweiterbarkeit und Flexibilit t sollen das Anbinden von weiteren Simulationen an die Plattform gestatten Eine automatisierte Bedienung sowie ein hoher Grad an Konfigurierbarkeit der Plattform sind neben einer geringen Datenverarbeitungsdauer und einer hohen Zuverl ssigkeit Anforderungen die erf llt werden m ssen Kapitel vier stellt basierend auf den Anforderungen dar wie die Systemarchitektur der Plattform gestaltet ist und mit welchen Komponenten die Erf llung der Anforderungen konkret umgesetzt wird 4 Simulationsplattform zur Verkettung von Prozesssimulationen 4 1 Architektur der Simulationsplattform Die Systemarchitektur f r die Simulationsplat
373. r Arbeitssicherheit der BG Chemie in Maikammer Qualifizierungsentwicklung in der BG Chemie Dr rer nat Gerd Uhlmann 1 Einleitung Die gewerblichen Unfallversicherungen sind zusammengenommen nach den staatlichen Bildungseinrichtungen der gr te Bildungstr ger in Deutschland Ihre Aus und Weiterbildungsarbeit stellt einen integralen Bestandteil der gesetzlich geforderten Pr vention zum Schutz der Besch ftigten vor Unf llen Berufserkrankungen und berufsbedingten Erkrankungen dar Der im Gesetz verankerte Grundsatz mit allen geeigneten Mitteln bedeutet hier mit allen anerkannten Wegen und Medien der modernen Erwachsenenbildung Die Aus und Weiterbildung der BG Chemie setzt zur Erreichung der Lernziele vielf ltige Methoden ein und wird zuk nftig auch die Teilnehmer orientierte VR Technik Virtual Reality anwenden 2 Art und Umfang der Ausbildung bei der BG Chemie Der Sicherheitsstandard in der chemischen Industrie ist trotz des Gefahrstoffes bedingten hohen Grund Risikos im Vergleich der gewerblichen Wirtschaft sehr hoch Dies beruht auf durchdachten Sicherheitskonzepten einem hohen Stand der Sicherheitstechnik aber auch einem hohen Niveau an Ausbildung und Erfahrung seitens Besch ftigten und F hrungskr ften Die BG Chemiie beteiligt sich an der Weiterqualifikation ihrer Versicherten seit vielen Jahren mit erheblichem Aufwand und einem breit angelegten Bildungsangebot J hrlich nehmen rund 15 000 Seminarteilneh
374. r 60 51105 K ln Telefon 0221 460 207 0 Telefax 0221 460 207 29 E Mail timo hambuerger icido de Dr Gernot Goebbels Managing Director fleXilution GmbH Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Telefon 0221 460 207 11 Telefax 0221 460 207 29 E Mail gernot goebbels icido de Dr Martin G bel Managing Director fleXilution GmbH Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Telefon 0221 460 207 12 Telefax 0221 460 207 29 E Mail martin goebel icido de 161 Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik bereinstimmungsproblematik zwischen der Digitalen und der Realen Fabrik Potentiale Heraustorderungen und Losungsansatze Dipl Wirtsch Inform Dirk Richter 164 1996 1999 1999 2000 2000 2003 2004 2004 2005 2005 2005 2008 Seit 2008 Lebenslauf Dipl Wirtsch Inform Dirk Richter Fakult t f r Informatik Otto von Guericke Universit t Magdeburg Universit tsplatz 2 39106 Magdeburg Telefon 0531 121 7491 E Mail d richter web de Besuch des Fachgymnasiums Aschersleben Absolvierung des Grundwehrdienstes Immatrikulation zum Wintersemester an der Otto von Guericke Universit t Magdeburg Studiengang Wirtschaftsinformatik bernahme einer Hiwi Stelle als bungsleiter der Vorlesung Einf hrung in die Datenverarbeitung Praktikant bei der Volkswagen AG in Wolfsburg Diplomand bei der Volkswagen AG in Wolfsburg Doktorand bei der Volkswagen AG in Wolfsburg AUEL
375. r Ing Udo Henkel Dipl Ing Matthias Roth 1 Einleitung Industrieunternehmen sind bestrebt s mtliche Arbeitsabl ufe rationell zu gestalten und neue Arbeitsmittel und Prozesse zu entwickeln um die Produktionskosten von G tern zu senken Seit den siebziger Jahren wurden deshalb im Bereich der Fertigung viele Arbeitsmittel automatisiert um die Wettbewerbsf higkeit von produzierenden Unternehmen zu verbessern Hierf r wurden Maschinen entwickelt welche die entstehenden Produktionskosten reduzieren die Qualit t verbessern die Produktionsmenge erh hen und Personen von monotonen k rperlich anstrengenden und gesundheitsgef hrdenden Arbeiten entlasten sollen Beispiele dieser Automatisierungsbem hungen sind Werkzeugmaschinen flexible Fertigungszellen und Industrieroboter welche einen wesentlichen Beitrag f r die Automatisierung der Fertigung leisteten Eine weitergehende M glichkeit zur Rationalisierung des Produktionsablaufes ist die Automatisierung des Materialflusses Dabei besteht oftmals das Ziel die Verkettung m glichst flexibel zu gestalten Auf Basis dieser Problemstellungen entwickelte die Firma HENKEL ROTH GmbH das Konzept eines flurgebundenen Unstetigkeitsf rderers in Form eines mobilen Roboters Dieser kann mit eigener Energieversorgung und integrierter Steuerung autonom zwischen verschiedenen Fertigungsstationen verfahren und ber geeignete Handlingsysteme unterschiedlichste Manipulationen an Werkst cken aus ben
376. r Fall Zur Ermittlung der Qualit t in der organisato rischen Umsetzung wurden die OEMs nach individuellen St rken und Schw chen befragt Abbildung 2 Zusammenarbeit 4 lt je 5 Toop Te ug sehr gut gut befriedigend ausreichend mangelhaft k A 4 Zusammenarbeit mit Externen sehr gut gut befriedigend ausreichend mangelhaft k A Schnittstellen Kurze Ent scheidungswege Anzahl OEM sehr gut Anzahl gut befriedigend ausreichend mangelhaft E sehr gut gut befriedigend ausreichend mangelhaft k A 4 Flexibilit t gz _ m a gut sehr gut befriedigend ausreichend mangelhaft z Abbildung 2 Organisatorische St rken und Schw chen bei der Einf hrung der Digitalen Fabrikplanung Dabei wurde die Zusammenarbeit mit internen Stellen von der Mehrzahl der Be fragten als gut und die Zusammenarbeit mit Externen als gut bis befriedigend beur teilt Zur Unterst tzung der Kommunikation und besseren Koordination der Pla nungsbeteiligten kommen h ufig Projektmanagementplattformen zum Einsatz Im internen Bereich haben zudem alle Beteiligten Zugriff auf ein Datenmanagement system in dem zunehmend alle relevanten Planungsdaten abgelegt werden Diese Online Nutzung ist f r Externe h ufig beschr nkt oder gar nicht m glich wodurch es bisweilen zu einer versp teten Information ber nderungen kommt und somit nicht sichergestellt werd
377. r die Orientierung in einem gr eren Dokument verloren geht F r viele Bereiche etwa Technisches Zeichnen oder bei der Arbeit mit Karten und Pl nen w ren Displaytechnologien w nschenswert die an die Aufl sung von bedrucktem Papier heran reichen w rden Ans tze mehrere Monitore aneinander zu setzen haben zum Nachteil dass die Bildfl che durch Stege unterbrochen ist Arrays aus Projektoren sind wegen der notwendigen Jus tage und der notwendigen mehrfachen Signalbereitstellung teuer Das mensch liche Auge besitzt im Zentrum des Sichtbereichs einen Bereich des Scharfen Sehens Fovea bei dem die Sehzellen besonders eng beieinander stehen w hrend im peripheren Bereich die Zellen gr er sind und folglich weniger gut aufl sen Analog zu den Bereichen im Auge wurden deshalb Anzeigesysteme mit Bereichen unterschiedlicher Aufl sung vorgeschlagen sogenannte Fovea oder auch Fokus Kontext Displays Harvey et al 1979 Baudisch et al 1999 Ashdown 2004 Staadt et al 2006 Dadurch kann an der Stelle an der gearbeitet wird eine hohe Aufl sung bereitgestellt werden und trotzdem ein wenn auch schlechter aufgel ster sehr weiter Bereich f r das periphere Sehen bereitgestellt werden Abbildung 2 Fokus Kontext Display Ein Fovea Display l sst sich direkt mit LumEnActive realisieren Mittels eines ska lierenden VNC Clients projiziert ein station r installierter Deckenprojektor eine grob aufgel ste bersicht Kontext Projektion zum B
378. ra e 10 78559 Gosheim Deutschland Winge Andr Dipl Inf FH Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Verhoeven Hubert Dr Ing Volkswagen AG Innovation amp IT m Werkzeugbau Fahrzeuge 38436 Wolfsburg Deutschland Zabel Henning Dipl Inform Universitat Paderborn Fachgruppe Entwurf paralleler Systeme C LAB F rstenallee 11 33102 Paderborn Deutschland 425 Aussteller der begleitenden Fachausstellung ACOD GmbH Nuthedamm 14 14974 Ludwigsfelde Telefon 03378 518068 O Telefax 03378 518068 30 E Mail info acod de www acod de eyevis GmbH Hundsschleestra e 23 72766 Reutlingen Telefon 07121 43303 0 Telefax 07121 43303 22 E Mail info eyevis de www eyevis de Dr Stefan Rapp Uhlandstra e 10 78559 Gosheim Telefon 07426 933883 Telefax 07426 933882 E Mail rapp conante com www conante de realicon GmbH Ernst Ludwig Stra e 7 64646 Heppenheim Telefon 06252 7901 0 Telefax 06252 7901 98 E Mail info realicon de www realicon de ee ACOD u i AUTOMOTIVE CLUSTER OSTDEUTSCHLAND e V F egeee 6 eVIS PERFECT VISUAL SOLUTIONS realicon GmbH 427 PTC Parametric Technology GmbH Edisonstra e 8 85716 Unterschlei heim Telefon 089 32106 O Telefax 089 32106 150 www ptc com ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH Rosenbergstra e 28 70174 Stuttgart Te
379. raftvollen Silhouette mit coupeartig geschwungenem Dach und so wird der Opel Insignia in der Presse Bild 1 1 beschrieben Dank der guten aerodynamischen cw 0 27 bzw 0 26 f r Bild 1 Opel Insignia Styling mit Coup Charakter 43 44 die Version ecoF LEX Eigenschaften z hlt er zu den Besten in seiner Klasse Diese Charakteristik wird durch die vorliegenden Proportionen und Dimensionen Bild 1 2 erm glicht F r Fahrwerk und Sicherheitskonzept findet sich in der Produktwerbung folgende Beschreibung Bereits das Serienfahrwerk bietet h chste Fahrdynamik mit au ergew hnlichen Sicherheitsreserven Mit dem FlexRide Premium Fahrwerk und dem adaptiven 4x4 Allradantrieb lassen Handling und Fahrspa auch f r sportlich ambitionierte Fahrer keine W nsche mehr offen Das besondere am 4x4 Allradantrieb besteht in der separaten Drehmomentverteilung auf die Hinterr der das so genannte Torque Vectoring Der Opel Insignia bietet weiterhin ein umfassendes Sicherheitskonzept f nf Sterne f r Insassenschutz bei 35 von 37 m glichen Punkten im Euro NCAP mit vielen innovativen Technologien z B die fortschrittliche Lichttechnologie Adaptives Fahrlicht AFL das mit neun verschiedenen Lichtfunktionen jederzeit f r eine optimale Ausleuchtung der jeweiligen Situation sorgt 1 3 Um die Komfort und Ergonomieeigenschaften verbessern zu k nnen ist die Fahrgastzelle um 58 mm verbreitert worden und in der Limou
380. ransparenten Spiegel oder direkt auf die Retina projiziert so dass die Wahrnehmung der realen Umgebung kaum beeintr chtigt ist Eventuelle Beeintr chtigungen ergeben sich lediglich durch Einschr nkungen des Sichtfeldes aufgrund der Anbringung des Projektionssystems am Kopf Schon allein aufgrund dieser geringeren Nachteile ist die OST Technologie ein interessanter Kandidat f r einen industriellen Einsatz Allerdings erfordert diese Methode eine hohe r umliche Pr zision beim Tracking des Betrachters damit die eingeblendete Information relativ zur realen Information an dem gew nschten Ort pr sentiert wird Erste Untersuchungen beim Einsatz kopfbasierter OST Ausgabegerate zeigen dass insbesondere das visuelle System durch diese Technologien belastet wird Die Symptome die von Betrachtern ge u ert werden sind besonders Augenbeschwerden sowie Kopfschmerzen z B T mler et al 2008 Hier stellt sich die Frage wodurch diese Beeintr chtigungen zustande kommen 2 Visuelle Wahrnehmung mit kopfgetragenen OST Ausgabeger ten Ziel der AR Ausgabeger te ist es die reale Umgebung mit virtueller Information anzureichern Die Vorstellung dabei ist dass die virtuelle Information sich in die reale Umgebung einf gt d h dass Betrachter die virtuelle und reale Information zu einem Bild integrieren Aus psychologischer Perspektive ist einerseits plausibel dass Informationen in raum zeitlicher Nachbarschaft zusammenzuf gen sind Andererseits kann
381. rausragenden Anwendunggsf lle ist die Unterst tzung der Zusammenarbeit in der Produktentwicklung Kollaboration So wurde die unternehmens bergreifende Kooperation durch den Einsatz von 3D Visualisierungsdaten zum Gegenstand einer VDA Empfehlung VDAO7 und internationaler Initiativen SASO5 Infolgedessen penetriert die 3D Visualisierung immer mehr Anwendungsgebiete die bis dahin den CAD Systemen und deren nativen bzw neutralen Formaten STEP IGES VDAFS vorbehalten waren CAD als Anwendung wird dadurch auf reines Autorenwerkzeug reduziert Ferner werden durch die neuesten Entwicklun gen auf Basis sog intelligenter Dokumente Anwendungsgebiete f r die 3D Visualisierung erschlossen und die entsprechende Software entwickelt die auf Grund bescheidener Anspr che an die Hard und Software durchaus an jedem Arbeitsplatz angewendet werden k nnen So gesehen wird die Vision 3D f r alle zur Realit t bei durchaus vertretbaren Kosten Das Spannungsfeld der 3D Nutzung und der passenden 3D Formate ist in der Abb 1 schematisch dargestellt Eine zus tzliche Komplexit tsstufe entsteht bei einer unternehmens bergreifenden Anwendung wie sie in der Automobil oder Luftfahrtindustrie vorliegt Da sich die Anwendungsgebiete einzelner Formate durchaus berschneiden und die einzelnen Marktteilnehmer ohnehin hegemonisti sche Ziele verfolgen dr ngt sich die Frage auf ob durch eine Prozessharmonisie rung und Normung die Vielfalt an Formaten und Anwe
382. rceived complexity of a system device or user interface What has been called the novelty complexity is not only the artifact complexity but also the perceived complexity of the other entities of the AUTOS pyramid User Situation Awareness Task wa Organization Siualusisd Artifact achors Cooperation Coordination Usability WESRLA NGER situation Fig 3 The AUTOS Pyramid 5 Results from GEM Sessions and Interviews 5 1 What is a GEM session The Group Elicitation Method GEM 18 is a computer supported brainwriting technique that enables contradictory elicitation of viewpoints from various field domain experts augmented with a classification method that enables the categorization of these viewpoints into structured concepts The participants to the GEM session then score these concepts i e each participant assigns a priority and an averaged consensus is computed for each concept Ordered concepts are shared for a final debriefing where participants verify and discuss their judgments A typical GEM session optimally involves seven experts or end users and contributes to the generation of 10 to 30 concepts Sometimes GEM is criticized because it provides very basic viewpoints from field people that cannot be abstracted into high level concepts It is important to note that an expert in the field familiar with abstraction making facilitates the concept categorization phase In addition a str
383. rception and human performance Vol 1 pp 23 1 to 23 41 New York Wiley Collett T C Schwarz U Sobel E C 1991 The interaction of oculomotor cues and stimulus size in stereoscopic depth constancy Perception 20 733 754 Cours N 2004 Wahrnehmungspsychologische Evaluation eines dreidimensio nalen Visualisierungssystems Dissertation Universit t Kassel urn nbn de hebis 34 1560 Cutting J 1997 How the eye measures reality and virtual reality Behavior Re search Methods Instruments amp Computers 29 1 27 36 Guski R 2000 Wahrnehmung Eine Einf hrung in die Psychologie der mensch lichen Informationsaufnahme Kohlhammer Stuttgart Lambooij M IJsselsteijn W A Heynderickx 2007 Stereoscopic displays and visual comfort a review SPIE Newsroom DOl 10 1117 2 1200702 0648 5 Autor Hans G nther Nusseck VR Produktentwicklung eyevis GmbH Hundsschleestra e 23 72766 Reutlingen Telefon 07121 433 030 E Mail nusseck eyevis de 367 Werkzeuge und Technologien Kommunikationsserver zur dynamischen Kopplung mechatronischer Systeme an Augmented Reality Anwendungen Dr Ing Rafael Radkowski Dipl Intorm Henning Zabel 370 1998 2003 2003 2006 2006 seit 2006 Lebenslauf Dr Ing Rafael Radkowski Wissenschaftlicher Mitarbeiter Heinz Nixdorf Institut Furstenallee 11 33102 Paderborn Telefon 05251 60 6228 E Mail rafael radkowski hni upb de Maschinenbau S
384. rden Ver nderungen im realen Umfeld vorgenommen die nicht im Planungsmodell erfasst wurden In diesem Fall kann eine AR Visualisierung unterst tzen insbesondere dann wenn 3 D Geometrien erfasst und in das Planungsmodell zur ckgef hrt werden k nnen Diese Szenarien sind nur beispielhaft und k nnen in die unterschiedlichsten Anwendungen bertragen werden 5 Eigenschaften von Szenen und Erfassung der Daten Wie gut eine Szene rekonstruiert werden kann ist abh ngig von der Gr e und den Materialeigenschaften der in der Szene vorhandenen Objekte Gut zu erfassende Szenen zeichnen sich u a durch folgende Eigenschaften aus Die maximale Distanz der Objekte liegt innerhalb des von der gew hlten Modulationsfrequenz abh ngigen eindeutigen Messbereichs Weiter entfernte Objekte f hren zu Fehlmessungen die gemessene Distanz liegt in diesem Fall innerhalb des Messbereichs obwohl die Objekte weiter entfernt sind Die Materialien reflektieren einen ausreichenden Anteil des von der Tiefenkamera ausgesandten Lichts mittels diffuser Reflektion Wird ein wei es Blatt Papier aus einem Meter Entfernung erfasst kann eine Messungenauigkeit von einigen Millimetern erreicht werden Bei dunklen Fl chen liegen die Messwerte jedoch teilweise mehrere Zentimeter von der korrekten Position entfernt Die Szenen sollten m glichst wenig Objekte enthalten bei denen das Licht innerhalb der Szene gespiegelt oder gebrochen wird bevor es w
385. rden sph rische Kameras verwendet um gleichzeitig Navigation und Gestenerkennung durchf hren zu k nnen Interaktion Im Bereich der Interaktionstechniken werden zwei Schwerpunkte verfolgt Zum einen wird die Robustheit bekannter Interaktionstechniken erh ht Zum anderen werden neuartige Eingabeger te untersucht F r Augmented Reality Anwendungen auf Basis von See Through Brillen muss f r jeden Benutzer eine individuelle Kalibrierung durchgef hrt werden damit die in der Brille sichtbaren berlagerungen der Realit t lagerichtig eingeblendet werden Bisherige Kalibrierungsverfahren bestehen aus mehreren Schritten in denen der Benutzer eine reale Markierung aus verschiedenen Positionen mit einer eingeblendeten berlagerung in bereinstimmung bringen muss Im praktischen Einsatz ist dies recht zeitaufw ndig wenn die Kalibrierung oft zu wiederholen ist Daher besch ftigt sich ein Teilprojekt innerhalb von AVILUSplus mit der Optimierung der Kalibrierung zu einem Ein Schritt Verfahren Da werden verschiedene Kalibrierk rper getestet und die erreichbare Genauigkeit sowie der zeitliche Aufwand gegen das bisher verwendete Verfahren getestet Gru08 Abbildung 2 zeigt einen der verwendeten Kalibrierk rper p ave i a a Bl el Abbildung 2 Prototyp eines Kalibrierk rpers f r die Ein Schritt Kalibrierung Erforscht werden auch komplett neue M glichkeiten der Interaktion zwischen Mensch und realen oder virtuelle
386. rei Dimensionen dargestellt werden blaue Sicherheitszone Abbildung 1 Als Simulationsumgebung wurde RobotStudio von ABB verwendet Dies ist insbesondere vorteilhaft wenn der Roboter sowie ggf weitere Zellenbe standteile als CAD Datenmodell vorhanden sind Der Inbetriebnehmer kann so virtuell durch die Zelle wandern die konfigurierten r umlichen Bereiche in 3D inspizieren und Konfigurationsfehler schnell erkennen Abbildung 1 Visualisierung von zul ssigen und verbotenen Achsbereichen gr n bzw rot einer Orien tierungs berwachung am Roboterflansch und dreidimensionalen Sicherheitszonen in RobotStudio Neben den Sicherheitszonen im kartesischen Raum lassen sich auch Achsbe reichsgrenzen im Stil von Kuchendiagrammen darstellen Vor allem die Bewe gungsbereiche der Hauptachsen des Roboters kann der Inbetriebnehmer so schnell absch tzen In Abbildung 1 dargestellt sind die zul ssigen gr nen und verbotenen roten Achsbereiche der ersten und zweiten Achse des Roboters Zur Visualisierung der TCP Orientierungs berwachung TCP Tool center point dt Werkzeugarbeitspunkt geben zwei Kegel die zul ssigen Toleranzen beim Umorientieren um die verschiedenen Koordinatenachsen an Die Kegel sind in Abbildung 1 am Roboterflansch blau dargestellt 3 2 Online Visualisierung Der Vorteil der Online Visualisierung ist die permanente Verf gbarkeit der Daten da zur Visualisierung lediglich auf jederzeit vorhandene Standard Komponente
387. ren AR Ger ten replizieren Eine dritte M glichkeit allerdings besteht dass die Leistungsunterschiede auf generelle Faktoren beim Sehen mit AR Ger ten zur ckzuf hren sind Tats chlich deuten die Befunde aus Experiment 3 darauf hin Sie deuten an dass die Lokalisation der virtuellen Information st ranf llig ist Geht man davon aus dass neben der Vergenz also der Einstellung der Blickachsen auch die Akkomodation also die Kr mmung der Linse auf eine bestimmte Tiefe eingestellt wird liegt die Vermutung nahe dass das Zusammenspiel von Vergenz und Akkomodation die bei realen Objekten in Kopplung arbeiten bei AR Ger ten gest rt ist Die Gr enordnung dieser St rung ber die Zeit zu quantifizieren sowie die Erlernbarkeit einer Dissoziation zwischen beiden Mechanismen zu untersuchen bleiben die Hauptanliegen f r unser weiteres Vorgehen 8 F rdervermerk Die Arbeiten zur vorgestellten Thematik wurden vom Bundesministerium f r Bildung und Forschung Fkz 01IM08001A gef rdert 9 Literatur Huckauf A M sseler J amp F hrmann F 2009 Sehscharfeverteilung in der dritten Dimension In Eder Rothermund Schweinberger Steffens amp Wiese 51 Tagung experimentell arbeitender Psychologen 82 T mler J Mecke R Schenk M Huckauf A Doil F Paul G Pfister E A B ckelmann I und Roggentin A 2008 Mobile Augmented Reality in Industrial Applications Approaches for Solution of User Related Issues I
388. rganisation innerhalb derer je Arbeitsschritt in verschieden feiner Aufl sung Eingangsgr en Operationen und Ausgangsgr en dargestellt werden Unter dem Stichwort Management der digitalen Produktion Manufacturing Process Management vgl Abb 1 wird hier auf folgende Schrittfolge eingegangen Eingangsgr e Detailliertes Design aus der Entwicklung Schritt 1 Randbedingungen kollaborativ setzen Design f r die Fertigungsplanung freigeben Standort bzw Auftragsfertiger ausw hlen Anforderungen aus der Fertigung aufnehmen z B Toleranzen Beurteilung der Fertigbarkeit nderungsw nsche aufnehmen und beurteilen freigeben Prototypische Validierung Schritt 2 Ablaufplan aufstellen o eBOM Produktstruktur aus der Entwicklung in mBOM fertigbare Produktstruktur berf hren Abl ufe planen Alternativen bewerten Betriebsmittel planen o Ablauf bewerten Zeiten Kosten Material Schritt 3 Ablaufplan optimieren o Line balancing work cells optimieren o Simulationen Ergonomiestudien durchf hren Schritt 4 Ablaufplan dokumentieren o Grafische Arbeitsanweisungen erstellen o NC und CMM Programmierung abschlie en Ausgangsgr e Freigabe von Teilen mBOMs Routings ins ERP bzw MES Nachfolgend iterativ bzw kontinuierlich Vorserie und Serienfertigung o Arbeitsanweisungen verteilen o Feedback der Fertigungsmitarbeiter sammeln und einarbeiten o Anderungsmanagement o Qualit tsmanagement O O Oo oO
389. ristoph Mittermayer Dr Michael Garstenauer 1 Einleitung Mehr denn je zuvor spielen Effizienz und Optimalit t bei der Auslegung und beim Betrieb von Robotersystemen eine Schl sselrolle f r den Erfolg Durch die Komplexit t der Aufgabe k nnen diese Optimierungen meist nur mehr durch iterative Entwicklungsprozesse oder mit Hilfe der Simulation durchgef hrt werden Im Automationsumfeld spielen aber auch die Zeit und Kostenaufw nde f r die Entwicklung eine entscheidende Rolle Hilfsmittel wie ein Simulationssystem werden nur dann genutzt wenn der Einsatz ohne hohe zus tzliche Kosten und Aufw nde m glich ist Wenn die Simulation mit der Anschaffung von Software Tools oder der h ndischen Erstellung von Simulationsmodellen oder Simula tionsanbindungen verbunden ist wird sie in vielen F llen nicht genutzt F r eine st rkere Verbreitung von Simulationswerkzeugen ist es daher sehr wich tig diese m glichst nahtlos in die normale Arbeitsumgebung f r die Entwicklung und den Betrieb des Roboters einzuf gen Es sollten im Idealfall keine zus tzl ichen Kosten oder Aufw nde f r eine Simulation anfallen damit die Ersparnisse die mit virtuellem Engineering m glich sind auch tats chlich zum Tragen kommen Der folgende Beitrag stellt den Zugang zur integrierten Simulation im KeMotion Steuerungssystem der Firma KEBA vor 2 Das Robotersteuerungssystem KeMotion Das KeMotion System bietet eine umfassende Steuerungsl sung f r Ro
390. rker S G Johnson C R 1995 SCIRun A scientific programming environment for computational steering In Proceedings of Supercomputing 95 ACM IEEE KPI97 Kohl J A Papdopoulos P M Il G A G 1997 CUMULVS Collaborative infrastructure for developing distributed simulations In PPSC SIAM RKKO6 Richert W Kleinjohann B Koch M Bruder A Rose S Adelt P 2006 The paderkicker team Autonomy in realtime environments In Proceedings of the Working Conference on Distributed and Parallel Embedded Systems DIPES 2006 RW08 Radkowski Rafael Wa mann Helene 2008 Augmented Reality based Approach for the Visual Analysis of Intelligent Mechatronic Systems In IDETC CIE 2008 ASME 2008 Design Engineering Technical Conference amp Computer and Information in Engineering Conference New York USA RZR08 Radkowski R Zabel H Richert W Adelt P 2008 Augmented Reality based behavior Analysis of Autonomous Robotic Soccers In Guimaraes Nuno Isaias Pedro IADIS International Conference of Applied Computation Algarve Portugal 7 Autoren Dr Ing Rafael Radkowski Wissenschaftlicher Mitarbeiter Heinz Nixdorf Institut Fachgebiet Produktentstehung F rstenalle 11 33102 Paderborn Telefon 05251 606 228 Telefax 05251 606 268 E Mail rafael radkowski hni uni paderborn de Dipl Inform Henning Zabel Wissenschaftlicher Mitarbeiter Universit t Paderborn Fachgruppe Entwurf paralleler Systeme C L
391. rmatik imk automotive GmbH Chemnitz Software Entwickler 291 Der virtuelle Facharbeiter Editor menschlicher Arbeit Dr Doz Sc techn Wolfgang Leidholdt Dipl Inf Sebastian Bauer 1 Einleitung Die Firma imk automotive GmbH in Chemnitz entwickelt den Editor menschlicher Arbeit kurz EMA eine Software zur Planung und Visualisierung manueller T tigkeiten Sie ist gedacht als Erweiterung der Planungssoftware DELMIA als Plugin f r andere Planungssysteme und auch als eigenst ndige L sung Ziel des EMA ist es den bestehenden Mangel der Modellierung und Visualisierung menschlicher T tigkeiten im Umfeld der digitalen Fabrik zu beheben Es soll ein Werkzeug geschaffen werden welches anhand eines algorithmisch gesteuerten digitalen Menschmodells den Workflow zur Erzeugung von Simulationen manueller Arbeiten optimiert und diese mit vorhandenen Planungs Methoden Sollzeitbestimmung Ergonomie Bewertung etc verkn pft 2 Der Mensch in der digitalen Fabrik Unter dem Schlagwort Digitale Fabrik vereinten sich in den letzten Jahren Anstrengungen die Produktionstechnik durch den Einsatz moderner Computersysteme zu revolutionieren Dahinter steht die Vision den gesamten Entstehungsprozess von Produkten virtuell abzubilden Im Zuge der Digitalisierung entstehen die Instrumente um Gesamtsysteme dynamisch optimieren zu k nnen Die einzelnen Komponenten bei der Fabrikplanung beginnend bei der Architektur der Halle
392. rmationen dar ber dass sich diese Objekte in unterschiedlichen Tiefenebenen befinden ohne Informationen ber die tats chliche Entfernung zu geben Erst die relative Gr e von Objekten gibt Aufschluss ber die Entfernung der Objekte Diese Einsch tzung ist allerdings ungenau wenn die tats chliche Gr e der Objekte nicht bekannt ist Wenn aber die Gr en der Objekte bekannt sind so l sst sich eine recht genaue Absch tzung treffen Der Gr enunterschied zwischen zwei Personen auf einem Foto zum Bei spiel gibt bereits eine sehr gute Information ber den Abstand der Personen zuei nander 361 362 Auch Schatten und Helligkeitsverteilungen geben Informationen ber Entfernungs unterschiede oder Abst nde aber vor allen geben sie Informationen ber die Orien tierung und Ausrichtung von Objekten Parallele Linien welche sich von dem Betrachter entfernen zum Beispiel Eisen bahnschienen oder Stra en konvergieren in der Ferne Das bedeutet dass der wahrgenommene Abstand bei gr eren Entfernungen geringer wird F r sehr gro Re Entfernungen ist kein Abstand mehr sichtbar sie verschmelzen am Flucht punkt Dieser Effekt wird lineare Perspektive genannt Auch Texturgradienten wie zum Beispiel ein Fliesenmuster welches mit zunehmendem Betrachtungsabstand kleiner zu werden scheint erzeugt eine Tiefeninformation Abbildung 1 Zwei Beispielbilder mit sehr starken monokularen Tiefeninformationen 2 2 Binokulare Information
393. roceedings of the IEEE and ACM International Symposium on Augmented Reality S 157 166 2001 OZT 04 Owen C Zhou J Tang A Xiao F Displayrelative calibration for optical see through head mounted displays In ISMAR 04 Proceedings of the 3rd IEEE ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality S 70 78 Washington DC USA 2004 7 Autoren Bacc Jens Grubert Hilfswissenschaftlicher Mitarbeiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 40 90 715 Telefax 0391 40 90 93715 E Mail jens grubert iff fraunhofer de Dipl Ing Inf Johanes T mler Wissenschaftlicher Mitarbeiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 40 90 106 Telefax 0391 40 90 93715 E Mail johannes tuemler iff fraunhofer de Dr Ing R diger Mecke Leiter Virtual Prototyping VP Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 40 90 146 Telefax 0391 40 90 115 E Mail ruediger mecke iff fraunhofer de 409 Werkzeuge und Technologien Besonderheiten der Wahrnehmung bel AR basierten Ausgabeger ten Prof Dr Anke Huckauf 412 2006 2005 seit 2003 1999 2002 1998 1999 1996 1998 1996 1992 1996 1992 1989 1992 1990 1992 1987 1989 Lebenslauf Prof Dr phil habil Anke Huckauf Juniorprofessorin P
394. rodukte gegeben Diese individuelle Fertigung erzwingt permanente Adaptionen und Modifikationen im Konstruktionsprozess und einen verteilten Entwicklungsprozess in Kooperation von Fertigung und Planung Ein permanenter Abgleich von geplanten und gefertigten Bauteilen und eine effektive Kommunikation ist hierbei unbedingte Voraussetzung Aufgrund der engen Verzahnung von Konstruktion und Fertigung im Schiffsbau ist ein permanenter Abgleich von real gefertigten Maschinen bzw Anlagenteilen und digital konstruierten 3D Modellen unbedingt erforderlich Dieser Abgleich soll nicht nur die korrekte berlagerung von CAD Modellen und realen Bauteilen beinhalten ebenso sollen geometrische Differenzen zwischen digitalen und realen Modellen bestimmt und in einem 3D Differenzmodelle festgehalten werden Fertigungsablauf Modellrohre Bestandteil der maschinenbaulichen Ausr stung im Ubootsbau sind auch Anfertigung Einbau und Montage von Rohren Der Gesamtumfang der rohrbaulichen Ausr stung von ca 6000 Rohren verteilt sich in etwa auf 600 Vorfertigungsrohre 1400 Pa rohre sowie 4000 Reb Rohre Bauunterlage nur aus Einbaust ckliste bestehend m Reb Rohre m Pa rohre o Vorfertigungsrohre Von den Vorfertigungs und Pa rohren liegen geometrische Informationen in Form von CAD Modellen vor die als Grundlage f r deren Anfertigung dienen Aus den CAD Daten der Vorfertigungsrohre werden PipeFAB Datens tze PipeFAB ist eine Software
395. ronment Such complexity may block them when they cannot see the outcome of their possible actions i e world states are so intertwined that they cannot see a clear and stable path to act correctly In addition they may become aware of such complexity after they commit errors and need to recover from them Therefore user perceived complexity is intimately linked to cognitive stability Technology provides cognitive Stability when it either is self recoverable or supports users with the necessary means to anticipate interact and recover by themselves We know that users recover most of their errors when they have the appropriate recovery means whether they are technological i e tool based or conceptual i e training based Obviously the required level of user s experience and expertise may vary according to the cognitive stability of the overall human machine system This paper presents an account of the state of the art on complexity in interactive systems and knowledge elicited from expert users to better identify how they perceive complexity A number of knowledge elicitation sessions provided a large set of concepts that were categorized using a paradigm based on a previous framework developed for human centered design of life critical systems 2 Results are commented and synthesized in order to produce an overall abstraction of the novelty complexity concept This exercise provides a good example of the power of both the group elicita
396. rton und Klebeband herzustellen die zun chst von der Gruppe optimiert wird und erst danach mit 3 D Tools aus konstruiert wird Versuche mit Tools der AR im direkten Produktionsablauf zeigen dass die Fer tigungsmitarbeiter durchaus an diesen Werkzeugen interessiert sind die ergono mischen Einschr nkungen aber derzeit einen Produktiveinsatz noch nicht erlau ben 3 Daten und Umsetzungsqualitat Generell ist ein durchg ngiges Verst ndnis zur Sinnhaftigkeit der Werkzeuge und Prozesse bei allen Beteiligten Voraussetzung f r die Verwendbarkeit der Ergeb nisse der CA Werkzeuge Am Beispiel der Technischen Geb udeausr stung ist dies nachzuvollziehen Die mit CA Methoden erarbeitete Planung zur Trassen oder Einzelleitungsver legung beschreibt den geometrischen Verlauf mit Toleranzen von z B 30mm Bei den Mitarbeitern der beauftragten Firmen und deren Subunternehmern be steht jedoch eine langj hrige Tradition Leitungen nach dem Kriterium der Arbeits effizienz zu verlegen Dabei sind Abweichungen von 500 mm keine Seltenheit Der Sinn einer exakten Einhaltung der Trassenlage und der Toleranzen ist in der vielfach gestaffelten Kette von beteiligten Unternehmen und Subunternehmen auch mit gro em Aufwand nur schwer und teilweise auch gar nicht vermittelbar Aus der Perspektive der Systemtheorie kann dies damit erkl rt werden dass hier 33 36 viele nur sehr lose gekoppelte Einzelsysteme mit jeweils eigener Identit t und
397. s Using novelty complexity criteria is a matter of either expert judgment or decomposition into indicators that enable designers to reach measurable variables The former methods are usually called subjective the latter are said to be objective At some point subjectivity always enters into the picture Objective methods are either based on qualitative measures or require strong interpretation of quantitative results in the end In order to facilitate the job of human centered design teams 63 indicators l were developed from the elicited concepts and related to novelty complexity criteria using a CMap also To summarize a criteria C is a combination of several indicators lj It is advised to run one or several brainstorming or GEM sessions to determine the various appropriate combinations with domain experts Such combinations can be modified along the analysis process as more knowledge is acquired on AUTOS complexity of the new artifact being analyzed The analysis is based on data acquisition methods varying from various kinds of recording e g parameters verbal protocols and video to observation interviews and debriefings 6 3 Maturity Management It is expected that AUTOS complexity varies along the life cycle of an artifact Therefore both technology and practice maturities will be taken into account along the life cycle axis of a product we call maturity axis a sequence of maturity checkpoints and re design proc
398. s zur Serienreife nachvollzogen werden kann Zusammenfassende Berichte geben Ergebnisse und Schlussfolgerungen zu den jeweiligen St nden der Sitz Systeme en M j i P Eut en a O mn eee Eon en eee i Homepage asian rd A Ergensmie Li a ial li y en l r i ete 12j u je mm Jim Ergonomische Unlersuchvangen bei LAP Peer TEST mia Bpi arrargaeerzec be erg ee ap nA i Bb en rm Abbildung 2 Firmen Intranet als lebende Ressource Aus den Entwicklungslinien verschiedener Komfortsysteme lassen sich dann unter Ber cksichtigung der best practices und Gesundheitsaspekten Entwicklungsrichtlinien ableiten die als Datenbank mit Beispielen im Firmen Intranet f r alle Mitarbeiter zug nglich gespeichert sind und kontinuierlich aktualisiert werden Diese Daten bilden ein von individuellen Mitarbeitern unabh ngiges Komfortged chtnis und damit eine Ressource die mit jeder weiteren Entwicklung weiterentwickelt werden kann 6 Literatur Choi Hyeg Joo Leonard S Mark et al 2007 Constraints on Demarcating Left and Right Areas in Designing of a Performance Based Workstation Ergonomics and Health Aspects ed M Dainoff HCII 2007 LNCS 4566 171 179 Dainoff Marvin 2007 Forget About Aethetics in Chair Design Ergonomics Should Provide the Basis for Comfort Ergonomics and Health Aspects ed M Dainoff HCII 2007 LNCS 4566 pp 19 25 Dolan Patricia 2006 How does Sitting Posture Influence Muscle A
399. s Bundesministerium f r Bildung und Forschung BMBF f rdert daher innerhalb der Hightech Strategie der Bundesregierung gezielt weitere Technologieverb nde zum Thema Virtuelle und Erweiterte Realit t Die in unterschiedlichen Programmen gef rderten Projekte werden in der Innovationsallianz Virtuelle Techniken zusammengefasst Ziel der Innovationsallianz ist es ber Projektgrenzen hinweg die beteiligten Partner aus Industrie kleinen und mittleren Unternehmen sowie Forschungsinstitute und Universit ten zu einem engen Erfahrungsaustausch zusammenzuf hren Dies verk rzt zum einen die Zeitspanne in der neue Technologieentwicklungen aus dem akademischen Umfeld zu Innovationen in der Wirtschaft umgesetzt werden k nnen Anderseits er ffnet sich f r die Anwender der Technologien fr hzeitig die M glichkeit ihre Anforderungen und Erfahrungen an die Entwickler zu kommunizieren 2 Forschungsverb nde AVILUS und AVILUSplus Besonders deutlich wird dieser Ansatz der Innovationsallianz in der Kooperation der Projekte Angewandte virtuelle Technologien im Produkt und Produktionsmittel Lebenszyklus AVILUS und Angewandte virtuelle Technologien mit Langfristfokus im Produkt und Produktionsmittel Lebenszyklus AVILUSplus Im Rahmen des Technologieverbundes AVILUS entwickelt ein Konsortium von 28 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft leistungsstarke Technologien im Kontext virtueller und erweiterter Realit t Im Fokus des Projekts s
400. s Rohrsystems wird ein Editor entwickelt In diesem Editor k nnen die Parameter ver ndert oder erg nzt werden die im PipeFAB Format festgehalten werden Der Editor bietet somit die folgenden Modellierungsm glichkeiten e Selektion eines Flansches o Modifikation der Endposition des folgenden Rohrst cks o Modifikation der L nge des folgenden Rohrst cks o Modifikation der Winkel zwischen vorgehendem und nachfolgendem Rohrst ck o Modifikation des Rohrdurchmessers des folgenden Rohrst cks o Modifikation des Materials des folgenden Rohrst cks e Einf gen eines neuen Rohrst cks o Selektion des Flansches an den das Rohrst ck angef gt werden soll o Definition der Rohrparameter Endposition Lange Winkel Rohrdurchmesser etc e Annotierung von Bauteilen o Alle Bauteile k nnen selektiert und mit Annotationen bezeichnet werden Virtuelles Post IT Der Editor wird auf dem mobilen UMPC aktiviert Die durchgef hrten Modifikationen werden sofort in der AR Visualisierug ber cksichtigt Mit Hilfe der Kollisionsdetektion werden die ver nderten Kollisionsfl chen berpr ft gt bertragung des virtuellen Modelldrahtes zur CNC Biegemaschine Die Ergebnisse der interaktiven Modellierung werden als PipeFAB Daten ausgegeben Dazu wird ein PipeFAB Writer implementiert Die Ergebnisdatei kann so von der CNC Biegemaschine verarbeitet werden Die beschriebenen Prozesse k nnen im nachfolgenden Diagramm nachvollzogen werden Engabedaten Ausgab
401. s das FE Netz nicht nur in den Gebieten mit hohen Span nungen und Spannungsgradienten verfeinert wird sondern auch in einem Gebiet in dem das nicht der Fall ist Dieser Effekt tritt bei Modellen mit nichtrechtwinkligen Elementen auf da sich zus tzliche numerische Fehler durch die Berechnung der zweiten Ableitungen der Verschiebungsfunktionen ergeben F r Modelle mit komplexer Geometrie wie sie im VE Prozess h ufig auftreten sind daher Fehlerindikatoren die auf dem Residuum des Spannungsgleichgewichts basieren f r finite Elemente mit linearen oder quadratischen Ansatzfunktionen nicht gut geeignet Wird allerdings nur der zweite Term des Fehlerindikators nach Gl 1 verwendet ergibt sich ausschlie lich eine Netzverfeinerung in den Gebieten mit hohem Span nungsgradienten Die Netzadaption zeigt damit hnliche Ergebnisse wie bei Ver wendung der gl ttungsbasierten Fehlerindikatoren BaGa03 die von Zienkiewicz und Zhu entwickelt wurden ZiZh37 COSAR Normalspannung 011 Abbildung 3 Netzadaption unter Nutzung des Babuska Indikators ohne Ber cksichtigung der Residuen F r Bauteile mit komplexer Geometrie ist es daher sinnvoll nur die Spannungs spr nge zwischen den Elementen f r die Berechnung des Fehlerindikators zu ver wenden In M 92 wurde au erdem gezeigt dass die beiden Anteile des Fehlerin dikators von Babuska die gleiche Konvergenzordnung besitzen und diese identisch mit der Konvergenzordnung der Formanderu
402. s ist die M glichkeit ausgew hlte Teile einer realen Arbeitsumgebung durch ein virtuelles Abbild ersetzen zu k nnen Hardware in the Loop Dies erm glicht au erdem benutzerspezifische Trainingsszenarien zu gestalten f r die eine reale Arbeits umgebung gar nicht oder nur in Teilen verf gbar ist 3 Eigenschaften der virtuellen Lernumgebung Das Konzept basiert auf einem industriellen 3 D Simulationssystem f r die Digitale Fabrik Dadurch k nnen nicht nur Robotersysteme Sensoren und technische Prozesse simuliert werden sondern vollst ndige komplexe Fertigungslinien die sonst f r die Ausbildung nicht zur Verf gung stehen Eine so leistungsf hige Basis ist notwendig um die Lerninhalte realit tsgetreu vermitteln zu k nnen d h Komponenten z B Magazinschieber Schwenkarm Drehtisch Bandsystem Handlingsystem Roboter und ihre reale Funktionalit t zu begreifen Verdrahtungen mit Aktoren und Sensoren durchzuf hren Komponenten zu bewegen oder einzelne Prozessschritte auszuf hren und SPS oder Roboterprogramme zu erstellen und im Ablaufverhalten zu testen z B korrektes funktionales Verhalten korrekte Interaktionen mit Sensoren Kollisionspr fung Das Ziel der virtuellen Lernumgebung ist es nicht nur eine Animation von Prozess vorg ngen zu zeigen sondern die reale Hardwareumgebung im fast w rtlichen Sinn begreifbar zu machen Dies erfordert eine sehr realistische und detailgetreue 3 D Darstellung u
403. s of sales products per year Daily site traffic 21 000 vehicles on Ludwigshafen site Buildings approx 2 000 Products inorganics petrochemicals and chemical intermediates human and animal nutrition raw materials for cosmetics aroma chemicals pharmaceutical and agricultural products plastics performance chemicals and polymers 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE 239 Storage capacity 100 000 metric tons packaged chemicals 8 fold handling year in Europe s most modern chemical logistics center Handling capacity approx 300 000 containers per year the region s most efficient intermodal transport terminal Overground pipes 2 000 km from Ludwigshafen to Seville Cables 3 900 kilometers from Ludwigshafen to Kuwait Road 115 km from Ludwigshafen to Strasbourg Rail 211 km from Ludwigshafen to Bonn Riverbank facilities along the Rhine 6 km Inland port of Ludwigshafen North BASF handles more than 40 percent of total goods here 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE 240 Informationen sind essentiell f r betriebliche und technische Entscheidungen VR Technologie im Plant Life Cycle Plant Life Cycle 241 242 10010m 1913 er 101g on ASS ER S 243 As Designed As Operating 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE 17 Juni 2009 Axel Franke BASF SE 244 VR Technologie im Plant Life Cycle immmersive Visualisierung f r Design Reviews 17 Juni 2009
404. s und Softwaresysteme notwendig 2 1 Modulcockpit Um Transparenz entlang der Prozesskette zu schaffen wird w hrend des Projektes ein Modulcockpit realisiert Jeder relevante Prozess muss erst abgesichert bzw f r jedes relevante Einzelteil muss die Herstellbarkeit gegeben sein bevor es durch eine gr ne Ampel f r den n chsten Fertigungsprozess freigegeben wird Aus den Einzelteilen der Umformung entstehen in der n chsten Stufe Baugruppen die auf ihre F gbarkeit zu pr fen sind Dann werden die Baugruppen zur Karosserie zusammengesetzt Die Lackaush rtung im Trockner darf bei der Karosserie keine plastischen Deformationen hinterlassen Bis das fertige Produkt vorliegt m ssen alle Ampeln auf Gr n stehen Das Modulcockpit schafft somit eine maximale Transparenz f r alle Beteiligten und der Reifegrad der Produktionsplanung ist jederzeit abrufbar Abbildung 2 Umform Karosserie prozesse bau VIPROF Madgul vIPRGF Mogul VIPFROF Madul WIPROF Madul Einzelteile Fugen Lackierung Montage Simulations datenmanagement SOM Lackierung Montage Produk Abbildung 2 Virtuelle Verbindung der Teilgewerke vom Einzelteil bis Zum Produkt in einer Prozesskettensimulation 79 80 2 2 Produktdatenmanagement PDM Systeme In einem Produktentwicklungsprozess fallen eine Vielzahl unterschiedlicher Daten an die durch die unterschiedlichsten Systeme zum Beispiel CAD Systeme Simu lationsprogramme etc erzeugt werden Zie
405. s wiederholt passieren Somit ersehnt die Industrie eine M glichkeit Sitzkomfort virtuell zu erfassen und den Entwicklungsprozess dank der Simulation lediglich ein einziges Mal zu durchlaufen OEMs fordern Konzepte zum idealen Sitz der idealen Druckverteilung und zur Simulation von Sitzkomfort 2 Aussagekraft virtueller Komfortmodelle Eine ganze Reihe von unterschiedlichen Ans tzen hat sich der Entwicklung von virtuellen Komfortmodellen gewidmet Diese umfassen beispielsweise die Integration von Komfortwinkeln der K rpergelenke die Modellierung von Muskelkr ften die FEM Darstellung von K rperteilen und die Einbeziehung von Grenzwerten f r Muskelarbeit in unterschiedliche Menschmodelle Eine Hinterfragung der Anwendungsreife ergibt allerdings bisher eine Einschr nkung auf Detailfragen oder genau definierte Umgebung und Abl ufe mit direkt zur Tiefe der Bearbeitung korrelierender geringer werdender Aussagekraft Auch umfassende Arbeiten z B Verver 2004 Mergl 2006 zeigen in welch engen Grenzen bisher Modellierung m glich ist ein Individuum und ein Sitz wurden nachgebildet und f r dieses Individuum und diesen Sitz ist die Verformung der Kontaktfl che oder die Druckverteilung im Modell nachzuvollziehen F r eine weitere Verallgemeinerung sind diese Modellierungen in der Regel nicht geeignet Ein komplexes FE Modell modelliert die Druckverteilung die auf einem Sitz durch ein bestimmtes Individuum erzeugt wird Mit einer Messu
406. se Abweichungen auf Weiterhin kann damit auch die Abnahme eines fertigen Geb udes oder auch die bernahme unterst tzt werden 2 Visualisierung von Planungskonzepten Nach der Fertigstellung der Geb ude k nnen mit dem System Planungskonzepte Betriebsmittel Geb udestruktur F rdertechnik Logistik weitere Layoutkomponenten in ihrer sp teren realen Umgebung visualisiert und validiert werden Fr hzeitig k nnen Planungsfehler erkannt und ohne gro e Kosten beho ben werden da die nderungen nur im 3D Modell erfolgen m ssen Auch Proble me die aufgrund von Unterschieden zwischen realem Bau und dem Fabrik DMU entstehen k nnen ohne einen aufwendigen Laserscan reduziert werden Abbildung 5 zeigt als Beispielszenario die Visualisierung einer neuen F rdertech nikanlage in einer bestehenden Fabrikhalle Durch die Darstellungsm glichkeit mehrerer Planungskonzepte und Detaillierungsstufen k nnen schnell und mit ei nem geringen Aufwand Bewertungen durchgef hrt und Dokumentationen erstellt werden Weiterhin kann Insbesondere die Kommunikation durch die qualitativ hochwertige Visualisierung verbessert und dem Planer einen einfachen Einstieg in die digitale Planungswelt erm glicht werden Abbildung 5 Beispielszenario Visualisierung und Verifikation von Planungskonzepten 4 Zusammenfassung Ausblick Zu Beginn des Beitrags wurde die Augmented Reality Technologie im Bereich der Fabrikplanung als Schnittstelle zwischen der Digi
407. seit Jan 2006 Lebenslauf Dr Hans Joachim Clobes Gesch ftsf hrer RKW Sachsen Anhalt GmbH Werner Heisenberg Str 1 39108 Magdeburg Telefon 0391 736 19 0 E Mail info rkw sachsenanhalt de Assistent an der TH Magdeburg Aspirantur mit Abschluss Promotion zum Dr Ing Projekt Ing in der MAW Stahlgie erei Rothensee Dezernent f r Technik und Bau an der Otto von Guericke Universit t Magdeburg stv Gesch ftsf hrer im IGZ Magdeburg Gesch ftsf hrer bei der H amp B OMEGA Europa GmbH Sondermaschinen und Werkzeugbau Gesch ftsf hrer der RKW Sachsen Anhalt Rationalisierungs und Innovationszentrum GmbH Virtual Reality Technologien f r die Qualifizierung in kleinen und mittelst ndischen Unternehmen Dr Ing Hans Joachim Clobes Dipl Ing Tina Haase Dipl P d Wilhelm Termath 1 Ausgangssituation Die Wirtschafts und Besch ftigungssituation in Sachsen Anhalt ist gepr gt durch einen sich abzeichnenden technischen Fachkr ftemangel Indikatoren daf r sind e die Verl ngerung des Zeitraums bei der Belegung freier Stellen bei technischen Berufen im Vergleich zu den Vorjahren e sowie die steigende Anzahl von technischen Berufen auf die in Sachsen Anhalt weniger als drei formal qualifizierte Arbeitssuchende je Stellenangebot kommen Von dieser Entwicklung sind insbesondere die Berufsgruppen Maschinenbauingenieure Schwei fachingenieure Elektroingenieure Zerspanungsmechaniker Schwei er Mechatroniker
408. sem Beitrag wird speziell auf die Problematik der Kommunikation bei der Visualisierung von Daten eines realen mechatronischen Systems mit einer AR Anwendung eingegangen Welche Analysem glichkeiten berhaupt bestehen wurde bereits in RW08 diskutiert Zun chst wird die Problematik erl utert anschlie end wird das Funktionsprinzip von COMMUVIT erkl rt und ein Anwendungsbeispiel vorgestellt Der Beitrag schlie t mit einem Ausblick 2 Problembeschreibung F r die visuelle Analyse mechatronischer Systeme sowie die Testf hrung ist eine bertragung der Daten von einem mechatronischen System zu einer AR Anwendung notwendig Bild 1 Hier werden zwei Systeme kombiniert die sich 371 372 nicht nur in ihrem funktionalen Verhalten sondern vor allem in ihrem zeitlichen Verhalten unterscheiden Mechatronische Systeme arbeiten unter harten Echtzeitbedingungen AR Anwendungen und gegebenenfalls weitere Simulatoren unter weichen Echtzeitbedingungen F r die Analyse der Daten w hrend der Testdurchf hrung ergeben sich daraus einige Herausforderungen die im Folgenden beschrieben werden Die Anforderungen werden in dem Komm unikationsservers COMMUVIT realisiert atronisches System Mech Barrieren Neizwerkproiok lle Bandbreiten Flexible Anbindung a Datenkonsisienz weiche Echtzeit nedige Bidrate begrenzte Informalionsaufnahmen hohe Abtasfralern hohes Dsienaufkommen Bild 1 Die vi
409. sen der Vergangenheit reflektiert als auch ein Zu kunftsbild entworfen werden um dann die Abfolge der als sinnhaft erachteten Schritte zwischen dem Status quo und der angestrebten Zukunft zu beschreiben und schlie lich in Handlung umzusetzen Hierzu hat sich eine Vorgehensweise be w hrt zun chst und als Grundlage f r die im System festgelegten Handlungs schritte die Wegbeschreibung Strategie ein gemeinsames Bild zu den erforderlichen Prozessen der Fabrik zu beschreiben und darauf aufbauend Rol lenbeschreibungen anzufertigen Der Rollenbegriff verdeutlicht dass dem Rol leninhaber eine Rollenerwartung gegen bersteht die unabh ngig von der Person die die Rolle ausf llt besteht ber die Diskussion der Spielregeln deren Einhal tung von den Tr gern der verschiedenen Rollen erwartet wird k nnen dann die Wertvorstellungen der Beteiligten explizit gemacht und abgeglichen werden Diese werden so zu einem Bestandteil der gemeinsamen Grund berzeugungen Hier sind dann auch der Fragen zum Umgang mit den Werkzeugen der digitalen Fa brik zu verorten Wer verantwortet den Werkzeugeinsatz und die Qualit t des Outputs Wieweit will die Gruppe sich auf die Ergebnisse st tzen determiniert der Output der Maschine die Entscheidungen oder sind zus tzliche Perspektiven er laubt und erw nscht Wo sollen welche Werkzeuge eingesetzt werden In wel chem Prozess werden die Ergebnisse gemeinsam bewertet Auf der zweiten Ebene ist
410. sentiert wurden dauerte die Aufgabenbearbeitung am l ngsten Dies spricht daf r dass der Wechsel zwischen den Medien Zeit in Anspruch nimmt Hier stellt sich die Frage wodurch genau diese Wechselkosten zustande kommen Bevor diese Frage im Detail untersucht wird wurde der Medienwechsel in einer weiteren Aufgabe untersucht 415 416 1100 1000 S00 a00 700 j Nur Monitor Nur Nomad Manitor links Nomad links Nomad rechts Monitor rachte Reaktionszeiten In ms Abb 2 Reaktionszeiten f r die visuelle Suchaufgabe wenn die Reize auf einem Medium oder h lftig auf beiden Medien dargestellt wurden 5 Experiment 2 Doppelaufgaben Eine kritische Frage insbesondere auch f r den industriellen Einsatz von AR Ger ten lautet inwieweit die Verarbeitung von Reizen auf dem AR Ger t von der Wahrnehmung realer Reize ablenkt und umgekehrt So sollten die Wechselkosten nicht dazu f hren dass eine Gefahr oder ein Gefahrensignal bersehen wird Zur Untersuchung dieser Frage wurde ein hnlicher Versuchsaufbau wie in Experiment 1 gew hlt mit dem Unterschied dass eine zus tzliche Go NoGo Aufgabe gestellt wurde Dabei werden den Versuchspersonen zwei Reize dargeboten von denen sie auf einen P reagieren sollen auf den anderen R jedoch nicht Dabei wurde die visuelle Suchaufgabe auf dem AR Ger t oder auf dem Monitor dargeboten die Go NoGo Aufgabe ebenso Auf diese Weise kann berpr ft werden inwieweit die Reaktionen auf e
411. setzt werden muss gilt in Bezug auf die Zeitspanne die geforderte Genauigkeit die Datenaktualit t und die Datenqualit t Analoges 5 L sungsans tze Die Analyse der Technologie des Laserscanning zur L sung der zuvor dargestell ten Herausforderungen hat ergeben dass dieses Verfahren zum Erzeugen belast barer Planungsdaten umfassend einsetzbar ist Es bietet auf Grund unterschiedli cher Nutzungsm glichkeiten der erzeugten Punktewolken die Handhabe auf un terschiedliche Datenaktualit t und Datenqualit t zu reagieren Schw chen welche bei der L sung der drei weiteren diskutierten Herausforderungen zum Tragen kommen spielen hierbei keine Rolle Die Eignung des Laserscanning f r die drei weiteren Herausforderungen muss nach der Analyse als unbefriedigend eingestuft werden Als essentiell wichtig ist hierbei die Feststellung der unm glichen Unter st tzung von zwei der vier Herausforderungen festzuhalten dem fr hzeitigen Er kennen von Planungsfehlern und dem Unterst tzen der Daten berf hrung Der Grund hierf r ist vor allem die fehlende M glichkeit einer Unterst tzung der Infor mations bertragung von der DF in die Realit t Die letzte zu analysierende Her ausforderung das fr hzeitige Erkennen von berf hrungsfehlern kann unter ge wissen Einschr nkungen von dieser Technologie gel st werden Zu ber cksichti gen ist dass mit dieser Technologie keine unmittelbare Erzeugung von Untersu chungsergebnissen m glich ist
412. sine steht ein Kofferraumvolumen von 500 Litern und in der Flie heckvariante ein Volumen von 520 Litern zur Verf gung Der Opel Insignia ist gegen ber dem Vorg ngermodell deutlich gr er geworden Bild 2 Die Gesamtfahrzeugl nge ist um 219 mm vergr ert worden wobei die Radstandvergr erung 37 mm beitr gt Die vordere Fahrzeugspur ist um 49 mm und die Fahrzeugspur hinten um 62 mm breiter wodurch auch die Fahreigenschaften positiv beeinflusst werden 1537 62 a 2034 RE Bild 2 Opel Insignia Fahrzeugdimensionen vs Opel Vectra C 3 Der Fahrzeugentwicklungsprozess und die Produktqualit t Allgemein betrachtet sind im traditionellen Entwicklungsprozess alle erforderlichen Meilensteine von der Konzeptphase ber die einzelnen Entwicklungsphasen und Validierungsphasen bis hin zum eigentlichen Produktionsstart enthalten Die Verk rzung der Entwicklungszeiten erfordert konsequente Parallelisierung der Entwicklungsaufgaben und den kontinuierlichen Einsatz der CAx Werkzeuge Ein weiterer Schritt ist der gezielte Einsatz einer reduzierten Anzahl von Prototypen Diese Vorgehensweise erfordert zus tzliche Ma nahmen Die Schl sselstrategie zum Integrieren und Parallelisieren der einzelnen Entwicklungsaufgaben ist Virtual Engineering mit den drei Haupts ulen Technologie integrative IT Infrastruktur Prozess Datensynchronisation und Virtual Vehicle Assessment Mitarbeiter alle Organisat
413. so bereits virtuell lange bevor eine reale Maschine gebaut und in Betrieb ge nommen wird Fehler in der Planung k nnen so erkannt und korrigiert werden ohne dass reale Anlagen umgebaut werden m ssen Produktdesigner Fertigungsplaner Fabrik planer und Logistiker arbeiten eng zusammen decken Schwachstellen auf und nutzen Optimierungsm glichkeiten lange bevor reale Anlagen errichtet werden Auswirkungen von nderungen am Design eines Produktes auf die Fertigung las sen sich vorab analysieren und rechnergest tzt testen 3 2 Konventionelle Inbetriebnahme Bei der konventionellen Inbetriebnahme erfolgt die initiale Inbetriebnahme der Steuerungstechnik erst auf der realen Produktionsanlage In der Steuerungstech nik m ssen s mtliche Produktionsabl ufe definiert gesteuert und kontrolliert wer den Entsprechend hoch ist der Aufwand und die Sorgfaltspflicht Das konventionelle Einfahren findet oft unter ung nstigen Umgebungsbedingun gen statt H ufig ist man auf Systeme der Peripherie angewiesen die wom glich noch nicht vollst ndig funktionsf hig sind Kurzum Schnelle Hochlaufzeiten und eine wirtschaftliche Inbetriebnahme sind mehr Wunsch denn Realit t Dar ber hinaus lassen sich realistische Leistungsdaten der Produktionssysteme wie z B Ausbringung und Auslastung oft erst dann ermitteln wenn die Anlagen bereits in Betrieb sind 3 3 Virtuelle Inbetriebnahme DELMIA Automation ist ein Werkzeug f r die virtuelle Inbetri
414. space ISAE SUPAERO Toulouse France Master Psychology Degree University of Toulouse France HDR Habilitation Cognitive Science Degree University of Paris VI Pierre et Marie Curie FR Qualification University Professor Degree Ministry of Education and Research France Research Scientist and Group Leader at ONERA The French Aerospace Lab Toulouse Center France Group Leader at NASA National Aeronautics and Space Administration Ames Research Center California USA Director and President at EURISCO European Institute of Cognitive Sciences and Engineering Toulouse France Elected Permanent Member at the Air and Space Academy France Senior Research Scientist at IHMC Florida Institute for Human and Machine Cognition Pensacola Florida USA Evaluation of Novelty Complexity in Human Machine Systems Application to Cockpit Certification Prof Guy Boy 1 Introduction Human centered design and automation are the central themes of this paper that addresses the difficult topic of user perceived complexity of new artifacts in interactive systems or novelty complexity for short A major distinction is made between technology centered internal complexity and user perceived complexity A similar distinction was introduced by Schlindwein and Ray 1 between descriptive and perceived complexity as an epistemological problem of complexity People perceive complexity as they are acting or need to act in their envi
415. ssorientierten Anwendungsf llen erlauben es heutige Gie simulationswerkzeuge auch wichtige produktspezifische Eigenschaften Eigenspannungen und mechanische Kennwerte zu berechnen Ursache f r die Entstehung von Eigenspannungen sind unterschiedliche Abk hlbedingungen im Bauteil bei der Erstarrung oder ggf bei der W rmebehandlung Deshalb induzieren alternative Gie und W rmebehandlungsstrategien unterschiedliche Eigenspannungen in Gr e und Verteilung Die mechanischen Kennwerte werden stark von der Struktur Feinheit des Gu gef ges beeinflusst Diese kann zwar von au en beeinflusst werden Kornfeinung Veredelung aber letztendlich entscheiden die lokalen Abk hlbedingungen bei der Erstarrung ber die Gef gestruktur Da sowohl die Spannungen als auch die Kennwerte von den lokalen Abk hlbedingungen abh ngen wird klar dass in einem gegossenen Bauteil keine konstanten Werte auftreten sondern eine entsprechende Eigenschaftsverteilung vorliegt Dabei h ngen die absoluten Werte und die Bandbreite der Eigenschaften sowohl von der Bauteilgeometrie als auch vom Gie verfahren und der Gie technologie ab Die Ber cksichtigung von verfahrensspezifischen Bauteileigenschaften in fr hen Phasen der Produktentwicklung erm glicht eine bessere Ausnutzung vorhandener Werkstoffeigenschaften Unterdurchschnittliche Eigenschaften m ssen durch Geometrie nderungen kompensiert oder durch gezielte Ma nahmen bzw alternative Gie verfahren op
416. suelle Analyse mechatronischer Systemen erfordert eine bertragung relevanter Daten Datenkonsistenz Eine wesentliche Herausforderung ist Daten unterschiedlicher Systeme die logisch zusammengeh ren auch zusammen zu visualisieren Wird dies nicht sichergestellt ist eine Analyse des mechatronischen Systems in der Regel nicht m glich Ein Kommunikations Server muss sicherstellen dass zusammengeh rende Daten aus unterschiedlichen Quellen zeitgleich zusammen bertragen werden Datenvermittlung An einem Experiment sind in der Regel mehr als nur ein mechatronisches System und eine AR Anwendung beteiligt Tracking Systeme Ger te zur Steuerung etc werden in der Regel als Hilfsmittel ben tigt Dadurch entstehen potentiell n zu n Verbindungen die von einem Kommunikations Server verwaltet werden m ssen und dessen Datenaustausch koordiniert werden muss Dynamische An Abmeldung Die visuelle Analyse und Steuerung eines Experiments bietet dem Entwickler erweiterte Kontrollm glichkeiten Dadurch kann er ein Experiment zur Laufzeit anpassen Eine Folge ist dass sich der Fokus der Untersuchung auf ein anderes Teilobjekt verlagern oder sogar die Anzahl der zu untersuchenden Komponenten dynamisch zur Laufzeit ndern kann Ein Kommunikations Server muss deshalb die dynamische An und Abmeldung einzelner Komponenten Clients erm glichen Protokoll bergreifender Datenaustausch Verteilte mechatronische Systeme kommunizieren ber CAN Busse oder andere
417. sulting activity of agents involved in it is not observable Task complexity is linked to the number of sub tasks task difficulty induced risk consistency lexical syntactic semantic and pragmatic and the temporal dimension perception action frequency and time pressure in particular Task complexity is due to operations maturity delegation and mode management Mode management is related to role analysis To summarize a T complexity analysis deals with task difficulty according to a spectrum from best practice to well identified categories of tasks 6 A Method for Analyzing Novelty Complexity Beside providing user requirements users can be involved in the design process especially in early stages if mockups or prototypes are available We must not forget that designers and engineers main asset is creativity They are the ones who propose solutions In addition the human centered design team needs to take the above dimensions into account to figure out the complexity of these solutions Since maturity is at stake here claim that when high level requirements are right from the beginning subsequent developments when they are carefully carried out are not likely to lead to deep revisions when the artifact needs to be delivered For that matter user perceived complexity needs to be tested from the very beginning of the design when first ideas of the artifact start t0 be drawable or writeable and all along the design and develo
418. sung Es wurde gezeigt dass die Modellierung idealisierter Maschinenfunktionen Teil modelle f r logisches kinematisches und dynamisches Verhalten erfordert Dies sind die Mindestanforderungen an eine Simulation f r die virtuelle Inbetriebnahme ISG virtuos erf llt diese Anforderungen f r die Hardware in the Loop Simulation mit realen Steuerungssystemen Physikalische komplexe Ph nomene sind in einigen Applikationen wie beispiels weise f r Handhabungssysteme oder hochdynamische Produktionssysteme erfor derlich Durch eine enge Zusammenarbeit in verschiedenen Verbundprojekten zwischen der Fa ISG und dem ISW an der Universit t Stuttgart konnten einige Forschungsergebnisse in dem Produkt ISG virtuos bereits industriellen Einsatz finden F r den Einsatz virtueller Maschinen und Anlagen im Bereich der virtuellen Inbet riebnahme ist die effiziente Erstellung von Verhaltensmodellen gefordert Dabei werden Mehraufwendungen zu Beginn nur dann akzeptiert wenn diese auf lange Sicht zu Kosteneinsparungen und Qualit tssteigerungen an realen Maschi nen und Anlagen f hren Dieses Ziel kann u a nur durch die Realisierung wieder verwendbarer parametrierbarer virtueller Baugruppen erreicht werden Am Bei spiel eines komplexen Bearbeitungszentrums der Fa Weeke konnte gezeigt werden dass mit Hilfe der Simulation die Leistungsf higkeit einer Maschine effizient gesteigert werden kann 6 Literatur Sle2007 Scheifele D Eger U R ck
419. sungen Eine bew hrte M glichkeit zur Erf llung dieser Anforderungen und zur L sung der oben genannten Herausforderungen f r KMUs bietet PTC auf Basis der web nativen Windchill Technologie 6 Autor Dipl BW BA Herbert Sch nle Vice President Sales PTC Parametric Technology GmbH Posener Stra e 1 71065 Sindelfingen Telefon 07031 951 2704 E Mail hschoenle ptc com 103 Digitale Produktentwicklung 3 D Rekonstruktion mit einer Tiefenkamera f r industrielle Augmented Reality Anwendungen Dipl Intorm Svenja Kahn Dr Ing Ulrich Bockholt 106 2001 2004 2004 2007 2005 2006 2007 2008 Seit 2008 Lebenslauf Dipl Inform Svenja Kahn Wissenschaftliche Mitarbeiterin Fraunhofer Institut f r Graphische Datenverarbeitung IGD Fraunhoferstra e 5 64283 Darmstadt Telefon 06151 155 280 E Mail svenja kahn igd fraunhofer de Studium der Informatik an der Albert Ludwigs Universit t Freiburg Studium der Informatik an der Technischen Universit t Darmstadt Abschluss Diplom Studentische Hilfskraft am Fraunhofer Institut f r Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt Abteilung f r Virtuelle und Erweiterte Realit t Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Technischen Universit t Darmstadt Fachgebiet Flugsysteme und Regelungstechnik Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer Institut f r Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt Abteilung f r Virtuelle und Erweiterte
420. sychophysiologie und Wahrnehmung Bauhaus Universitat Weimar Bauhausstr 11 99423 Weimar Telefon 03643 583 710 E Mail anke huckauf uni weimar de Habilitation Universitat Erlangen N rnberg Erfolgreiche Zwischenevaluation Bauhaus Universitat Weimar Juniorprofessorin fur Psychophysiologie und Wahrnehmung Bauhaus Universitat Weimar Wissenschaftliche Assistentin C1 Allgemeine und Arbeitspsychologie RWTH Aachen Stipendiatin der Robert Bosch Stiftung Lektorin Universitat Gdansk Polen Wissenschaftliche Mitarbeiterin Allgemeine und Arbeitspsychologie RWTH Aachen Promotion zum Dr phil summa cum laude Wissenschaftliche Mitarbeiterin DFG Projekt des Instituts fur Psychologie der RWTH Aachen und dem CNRS Marseille Frankreich Diplom in Psychologie mit Auszeichnung RWTH Aachen Hauptstudium Arbeits Betriebs und Organisationspsychologie RWTH Aachen Studentische Hilfskraft Institut fur Allgemeine und Arbeitspsychologie RWTH Aachen Grundstudium Psychologie Johannes Gutenberg Universitat Mainz Besonderheiten der Wahrnehmung bei AR basierten Ausgabeger ten Prof Dr Anke Huckauf Dipl Sys Wiss Mario Urbina PD Dr Irina B ckelmann PD Dr Lutz Schega Dipl Ing Fabian Doil Dr R diger Mecke Dipl Ing Inf Johannes T mler 1 AR basierte Ausgabeger te Bei Medientechnologien die auf erweiterten Umgebungen Augmented Reality basieren werden Informationen dem Nutzer zus tzlich zu dem a
421. t Polymer fasern POF engl f r Polymer Optical Fibres von grunds tzlicher Bedeutung 2 Die Vermittlung von praxisnahen Kenntnissen an POF WDM Systemen d rfte daher eine der zu k nftigen Schwerpunktaufgaben von Universit ten und berufsbildenden Einrichtungen werden Die HarzOptics GmbH ein An Institut der Hochschule Harz hat zur Unterst tzung der praxisnahen Laborarbeit das Lehr und Laborsystem OPTOTEACH entwickelt welches seit 2006 europaweit vertrieben und mittlerweile an etlichen Hochschulen eingesetzt wird Das OPTOTEACH System besteht aus zwei Sendern einer LED einem Laser im cw Betrieb sowie zwei Empf ngern und wird in 3 im Detail beschrieben Es ist darauf ausgerichtet analoge FBAS Video oder Testsignale zu bertragen F r die Daten bertragung kommen ausschlie lich LEDs im sichtbaren Wellenl ngen bereich Rot bei 660nm und Blau bei 490nm zum Einsatz da die Nutzung von sichtbarem Licht das visuelle Verstehen des WDM Effektes erheblich erleichtert Zwei Signale werden durch einen Koppler der Firma Ratioplast Optotelectronic GmbH zusammengefasst und am Ende der POF bertragungsstrecke durch einen Ratioplast Splitter aufgetrennt Mittels optionaler Farbfilter l sst sich eine n herungsweise vollst ndige Signalaufteilung erreichen http www harzoptics de http www hs harz de http harzoptics de optoteach htm 1 2 3 i http www ratioplast de 319 320 Abbildung 1 OPTOTEACH Lehrs
422. t es sich meist um isolierte Insell sungen die einen be stimmten Problembereich behandeln und nicht um durchg ngige Planungsinstru mente Es fehlt insbesondere eine auf der Informations und Kommunikationstechnologie IKT basierte Verkn pfung zwischen der Konstruktion und Entwicklung auf der ei nen Seite und der Fertigungsplanung auf der anderen Seite Bisher k nnen Daten zwischen den Simulationsprogrammen f r einzelne Prozesse meistens nur von Hand bertragen werden bertragungs Tools wenn berhaupt vorhanden ver binden maximal zwei Glieder der Simulationskette wie z B der SCAI Mapper zwi schen Umform und Crashsimulation Automatische Verkn pfungen dieser Werk zeuge die zumeist von unterschiedlichen Herstellern stammen gibt es kaum Stra tegien zur Datenhaltung im Sinne des Produktdatenmanagements befinden sich noch im Forschungsstadium In der Folge k nnen bisher nderungen die sich in einem Bereich ergeben nur mit hohem Aufwand im anderen Bereich ber cksichtigt werden Fehler in der Pro duktentwicklung k nnen nach wie vor erst sp t aufgedeckt werden und verursa chen hohe Kosten Es fehlen prozess bergreifende Werkzeuge 2 Elemente einer virtuellen Automobilentwicklung und Produktion Im Fahrzeugbau besteht die Anforderung dass die Dauer des Produktentsteh ungsprozesses aus Kosten und Wettbewerbsgr nden weiter gesenkt wird Die Herstellungsprozesse haben umfangreichen Einfluss auf die Produkteigen scha
423. t sich auch der Winkel den die Augen einnehmen um das Objekt mit beiden Augen zu fixieren Dieser Bewegung wird Konvergenz genannt und be schreibt die gegensinnige Augenbewegung Vergenz bei der die optischen Ach sen beider Augen im Fixationspunkt zur berschneidung gebracht werden F r sehr weit entfernte Objekte sind die optischen Achsen beider Augen nahezu paral lel Der Konvergenzwinkel ist damit Null Werden nahe Objekte fixiert so nimmt der Konvergenzwinkel zu 50 B z 2 erwartet gesch 2 5 ri gesch a a L gesch 7 57 g 41 E a os sos 5 1 T lt pzd Konvergenzwinkel Grad ha A o oO a a ee Gesch tzte Entfernung cm g0 a F 70 a 10 w F 60 o ei _ _ T F T 1 ty 40 ge 4 oo 19 u N i 30 tod di iii C 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 30 40 30 70 0 90 100 110 120 130 Tad Entfernung m Physische Entfernung cm Abbildung 3 Experimentelle Daten zum Konvergenzwinkel in Abh ngigkeit der Entfernung links nach Arditi 1986 und zur wahrgenommenen Entfernung ohne monokulare Tiefeninformationen rechts nach Collett Schwarz amp Sobel 1991 Aus Guski 2000 Abbildung 3 zeigt den Zusammenhang des Konvergenzwinkels und der Entfernung links aus Guski 2000 Es ist deutlich zu erkennen dass sich der Winkel bei gr Beren Entfernungen nur gering oder nahezu nicht mehr
424. tadt Deutschland Gabbert Ulrich Prof Dr Ing habil Dr h c Otto von Guericke Universitat Magdeburg Fakultat fur Maschinenbau Universitatsplatz 2 Gebdude 10 39106 Magdeburg Deutschland Garstenauer Michael Dr KEBA AG Gewerbepark Urfahr A 4041 Linz sterreich Goebbels Gernot Dr flexilution GmbH Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Deutschland G bel Martin Dr flexilution GmbH Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Deutschland G ttlicher Christoph Dr Adam Opel GmbH GME Integr Safety Reg VCE amp Perf IPC R3 04 65423 R sselsheim Deutschland Gramatke Arno Dipl Ing Zentrum f r Lern und Wissensmanagement Lehrstuhl Informations management im Maschinenbau Rheinisch Westf lische Technische Hochschule Aachen Dennewartstra e 27 52068 Aachen Deutschland 422 Graupner Tom David Dipl Ing Dassault Systemes Deutschland AG WankelstraBe 4 70563 Stuttgart Deutschland Grubert Jens Bacc Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Haase Tina Dipl Ing Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Deutschland Hamb rger Timo fleXilution GmbH Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Deutschland Hedrich Jens fleXilution GmbH Gottfried Hagen Str 60 51105 K ln Deutschland Henning Klaus Univ Prof Dr Ing Zentrum f r Lern und Wiss
425. tale Fabrik entwickelten und zur Verf gung stehenden Technologien und Systeme deterministisch sind sind soziale Systeme nicht de terminierbar Sie konstituieren sich durch die Operation Kommunikation wobei Kommunikation ist hier nicht nur im umgangssprachlichen Kontext zu verstehen sondern abstrakt als Interaktion von zwei oder mehreren Elementen eines sozialen Systems oder Subsystems Ziel von Kommunikation ist es Information im Partner element system entstehen zu lassen Daf r werden in technischen wie biologi schen wie sozialen Systemen unterschiedlichste bertragungsmedien und ver fahren Schall elektromagnetische Strahlung Gradient der Stoffkonzentration Volumenstrom Farbwechsel genutzt In der neueren Systemtheorie wird der Begriff Kommunikation ausschlie lich als Interaktion in sozialen Systemen ver standen die im Medium Sprache aber auch in symbolisierter Form z B auch durch Prozessabl ufe Organisation Privilegienstrukturen dargestellt werden kann und sich nicht ausschlie lich auf die momentanen u erung der Menschen beschr nkt Kommunikation entsteht wenn eine 1 Information 2 mitgeteilt Mitteilungshandeln und 3 verstanden wird Die Unterscheidung zwischen Information und Mitteilung setzt die Existenz einer Operation voraus die diese Unterscheidung erm glicht z B der Erwerb von Erfahrungen Die Kommunikation kann die Seite der Information oder die Seite der Mitteilung st rker fokussieren sie
426. talen Fabrik und der realen Fabrik vorgestellt und aktuelle Anwendungsfelder beschrieben Dabei wurden bestehende Limitierungen im Bereich des Trackings als Basistechnologie der AR aufgezeigt Weiterhin wurde verdeutlicht welche Anforderungen das Einsatzszenario Konzept und Layoutplanung f r einen produktiven Einsatz an Trackingsysteme stellt Um diesen Herausforderungen zu begegnen wurde ein Konzept f r ein hybrides Large Area Tracking System erarbeitet das die Vorteile von Lasermesssystemen f r die AR nutzbar macht Der Beitrag schlie t mit der Konzipierung eines ersten Prototyps und den geplan ten Einsatzszenarien Um das Konzept in eine industriell nutzbare L sung zu berf hren sind f r 2009 erste Pilotversuche vorgesehen Dabei sollen folgende Fragestellungen analysiert werden F r die Usability ist die Kl rung des Umgangs mit Verdeckungen der Sichtlinie zwischen Lasertracker und Probe entscheidend Bisher ist eine manuelle Neujus tierung notwendig die in Zukunft zu automatisieren ist Weiterhin ist ein Prozess zu entwickeln der eine schnelle und zuverl ssige Kalibrierung von Kamera und Probe erm glicht Letztendlich ist die Messgenauigkeit des Gesamtsystems zu ermitteln wof r eine Analyse der Fehlerkette aller beteiligten Systemkomponenten durchzu f hren ist Nachdem die Entwicklungsarbeit abgeschlossen ist k nnen weitere Einsatzfelder wie z B das Positionieren von Betriebsmitteln in der Halle erschlossen werden
427. te 1 und 2 liegen derzeit noch keine Angaben vor 3 2 Erste Einsatzszenarien Nach der Beschreibung der Systemkonfiguration und des laserbasierten Large Area Trackings werden nachfolgend zwei Einsatzszenarien in denen das System erprobt werden soll vorgestellt 1 Aufbaumonitoring bzw Ab und bernahme von Fabrikgeb uden Bei der Umsetzung der Architektur neuer Fabriken kommt es immer wieder zu Problemen in der Kommunikation Koordination und Dokumentation Baupl ne werden nicht vollst ndig eingehalten und als Folge stimmt das Fabrik DMU nicht mit dem realen Modell berein Dadurch kommt es in weiteren Planungsphasen zu Fehlern da Layoutkomponenten nicht an die in der Realit t ver nderte Umgebung angepasst werden k nnen Mit dem vorgestellten System k nnen bereits in fr hen Bauphasen Soll Ist Vergleiche zwischen Fabrik DMU und realen Geb udestruktu ren durchgef hrt werden Abbildung 4 zeigt exemplarisch einen solchen Vergleich f r einen neuen Stahlbaubereich Im linken Bild ist zu erkennen dass im linken Kreis ein Stahltr ger real vorhanden ist wohingegen der rechte Kreis keinen ent h lt Das rechte Bild zeigt die Differenz zwischen 3D Modell und dem neuen Stahl bau auf Im linken Kreis ist laut 3D Modell kein Stahltr ger vorgesehen und im rechten Kreis ein Tr ger erforderlich Abbildung 4 Beispielszenario Aufbaumonitoring bzw Ab und bernahme von Fabrikgeb uden Dieser Abgleich zeigt bereits w hrend der Baupha
428. te Konstruktionsweise h ngen dabei ma geblich von dem geplanten Anwendungs und Einsatzbereich ab Eine wichtige Einflussgr e auf die Planung von VR Systemen ist der Entfernungsbereich in dem Objekte in der Simulation dargestellt werden sollen Dieser l sst sich in drei Hauptbereiche unter teilen Den unmittelbaren Nahbereich den Aktions oder Bewegungsbereich und den Fernbereich Je nach dem in welchem Entfernungsbereich die haupts chli chen Komponenten der Simulation liegen sind unterschiedliche Displaysysteme mehr oder weniger geeignet Bei einer falschen Auslegung des Sichtsystems kann es zu Wahrnehmungskonflikten und einer verzerrten oder falschen Wahrnehmung der r umlichen Tiefe kommen Mit dem Wissen um die Prinzipien des menschli chen Tiefensehens lassen sich Konflikte in der Wahrnehmung bereits im Vorfeld durch eine angepasste Konstruktion und Auslegung des Sichtsystems minimieren 2 Tiefenwahrnehmung Das menschliche Sehsystem nutz mehrere unterschiedliche Informationsquellen gleichzeitig um daraus r umliche Tiefe zu berechnen Es lassen sich dabei mono kularen und binokularen Informationskan le unterscheiden 2 1 Monokulare Informationen Monokulare Tiefeninformationen die zum Beispiel beim Betrachten eine Fotos wahrgenommen werden geben bereits sehr viel Aufschluss ber Entfernungen Abst nde und Gr en ohne das beide Augen verwendet werden m ssen Die gegenseitige Verdeckung von Objekten liefert Info
429. te Praxiseinsatz des mobilen Roboters ist f r 2009 vorgesehen In einem ersten Probeeinsatz beim Best cken von Montageautomaten konnte die Richtigkeit der durchgef hrten Simulation nachgewiesen werden Die Nutzung des Roboters zeigt jedoch auch Optimierungspotential f r die Simulation um f r weitere Einsatzgebiete die Absicherung auszubauen 227 228 2 Motivation F r die Verkettung von Montagestationen werden aus konomischen und technischen Gr nden heute bereits F rdersysteme in unterschiedlichen Ausf hrungen eingesetzt Speziell in hochautomatisierten Fertigungsstra en werden oft station re flurgebundene aufgest nderte oder flurfreie F rdersystem eingesetzt Aufgrund der gro en und flexiblen Bewegungsbereiche findet man in diesem Zusammenhang oft auch Roboter Durch die Ansteuerung mehrerer Bewegungsachsen k nnen effizient Handlingoperationen mit dem Werkst ck in unterschiedlichen Maschinen durchgef hrt werden Im Bereich der One Piece Flow Montage haben mobile Roboter durch das Hinzuf gen einer Transporteinheit neben den Vorteilen klassischer Systeme die Vorteile eines vergr erten Bewegungsbereiches sowie des flexiblen Einsatzes an unterschiedlichen Stationen siehe Abbildung 1 6 Abbildung 1 Modell des Einsatzes mobiler Roboter Unter Nutzung der Kombinatorik von Varianten der Fahrplattform und der Handlingsysteme lassen sich mobile Roboter f r unterschiedliche Einsatzzwecke konfigurieren W hrend der E
430. te h ufig durch Fachpersonal gesch tzt oder durch kostenintensive Messverfahren ermittelt Beispielsweise gibt der Drei Punkt Biegeversuch das Elastizit tsmodul in Biegerichtung wieder Durch die Idealisierung dass ein flexibles Bauteil stets ideal rund ist m ssen ggf bei der Ermittlung der Materialkennwerte die Parameter auf einen Stab oder Zylinderrohr projiziert werden Dies gilt insbesondere f r Kabelb ndel da sie durch ihren Aufbau viele Lufteinschl sse aufweisen In Abbildung 2 wird eine solche Projektion veranschaulicht Anisotropes Material Proickti Homogen Isctroper Stab amp Zylindemohr Abbildung 2 Projektion der Materialparameter auf Stab oder Zylinderrohre Mit der Ubergabe der Materialparameter werden diese auf Stab oder Zylinderrohre projiziert Je mehr LufteinschlUsse ein Material aufweist desto h her ist die Abweichung des eigentlichen Materials zu den physikalischen Werten die aus standardisierten Messverfahren stammen Kabelb ndel weisen zudem ber den Verlauf in ihren Eigenschaften Ungenauigkeiten auf Um diese Herstellungsschwankung in der Simulation zu ber cksichtigen siehe Abschnitt 6 ist die Ermittlung einer Fehlertoleranz der Materialparameter sinnvoll 4 Materialverwaltung Mit steigender Anzahl an Materialvermessungen wird eine Materialverwaltung unvermeidlich Diese wird aktuell in Form einer Materialdatenbank aufgebaut In ihr werden alle verf gbaren Informationen zu einem Kabel Ka
431. teht der Mensch Er soll mit Hilfe virtueller Techniken in die gesamte Produktentwicklung eingebunden werden und Entscheidungen in unterschiedlichen Entwicklungsphasen deutlich schneller und zuverl ssiger treffen k nnen Bereits zu einem sehr fr hen Zeitpunkt soll der Entwickler die Rolle des sp teren Nutzers oder K ufers einnehmen um das virtuelle Produkt funktional bewerten und bei Bedarf optimieren zu k nnen F r die L sung komplexerer Aufgabenstellungen m ssen sowohl das virtuelle Produkt als auch seine Umgebung m glichst realit tsnah erleb und bedienbar sein Um dieses Ziel zu erreichen werden im Projekt AVILUS die Technologien zu den Themen Informationsmanagement Darstellung virtueller Informationen Trackingsysteme Systeme zur Visualisierung Renderer mobile Informationsaufnahme und Anzeigegerate sowie Erstellung und Verarbeitung von Informationen Engineering und Autorensysteme weiterentwickelt und ganzheitlich verkn pft Produkt Lebenszyklus rin T IT T pee Abbildung 1 Einsatz produktivitatssteigernder Basistechnologien im Lebenszyklus Volkswagen Group Die im Projekt adressierten inhaltlichen Schwerpunkte bilden jedoch nur einen Teil der Basistechnologien die aus Sicht der Industrie mittelfristig produktivitats steigernd eingesetzt werden k nnen Eine bersicht dieser Technologien und deren phasengerechte Zuordnung f r das Arbeiten in digitalen und realen Umgebungen ist in Abbildung 1 dargeste
432. ten und Potenziale Dr Ing Alexander Wagner Erweiterte Simulation von flexiblen Bauteilen Dr Martin G bel Seite 11 Seite 13 Seite 25 Seite 39 Seite 51 Seite 65 Seite 5 Seite 87 Seite 97 Seite 105 Seite 113 Seite 131 Seite 141 Seite 151 Digitale Prozessentwicklung und Digitale Fabrik bereinstimmungsproblematik zwischen der Digitalen und der Realen Fabrik Potenziale Herausforderungen und L sungsans tze Dipl Wirtsch Inform Dirk Richter Umsetzungsstand der Digitalen Fabrik Ergebnisse einer Umfrage zur Fabrikplanung bei gro en deutschen Automobilherstellern Dipl Wirtsch Ing Andrea Spillner Die virtuelle Inbetriebnahme erlangt Industriereife Dipl Ing Tom David Graupner Komfortbewertung in Simulation Sinnvoller Einsatz von Virtuellem Komfort Dr phil Susanne Frohriep Mensch Roboter Kooperation Generieren und Visualisieren r umlicher berwachungszonen Dipl Inform Roland Krieger Verkettung von Prozesssimulationen f r die virtuelle Produktion Dipl Ing Daniel Schilberg Virtuelle Absicherung von Verkettungsautomatisierung mittels mobiler Roboter Dipl Ing Stephan Husung Einsatz der VR Technologie im Plant Lifecycle der chemischen Industrie Dipl Ing Axel Franke Demonstratorl sung f r den Anlagenbau Methoden und Werkzeuge f r den modernen Anlagenbau und betrieb Dipl Inform Sebastian D rr Qualifizierungsentwicklung in der BG Chemie Dr rer nat Ger
433. ten Abbildungen von Maschinenfunktionen in der Hardware in the Loop Simulation aufzeigen 3 1 Modellierung idealisierter Maschinenfunktionen F r die Modellierung idealisierter Maschinenfunktionen sind Teilmodelle zur Ab bildung des logischen kinematischen und dynamischen Verhaltens erforderlich Die logischen Teilmodelle dienen zur Abbildung von Schaltfunktionen oder von intelligenten Maschinenkomponenten intelligente Antriebe Sensoren etc Die kinematischen Teilmodelle erm glichen das Abbilden r umlicher Bewegungen Dabei k nnen die Bewegung beliebig gekoppelt sein Sei es eine offene kinema tische Kette wie bei einem Knickarmroboter oder eine geschlossene kinematische Kette wie bei einer Parallelkinematikmaschine F r beispielsweise verkettete Ma schinen sind dar ber hinaus Teilmodelle zur Beschreibung des Materialflusses erforderlich Hierzu geh rt der Teiletransport auf F rdereinrichtungen unter Be r cksichtigung des Aufstauverhaltens Zu den idealisierten Maschinenfunktionen geh ren auch einfache Dynamikmodelle wie z B Reglerstrukturen lineare Reglerkaskade f r einfache Regelstrecken bertragungsglied 2 Ordnung ISG virtuos bietet f r alle genannten Maschinenfunktionen eine umfangreiche Modell Bibliothek zur Erstellung von Systemmodellen an Oft werden bei der virtuellen Inbetriebnahme nur regul re Betriebszust nde be trachtet die so genannten Gutf lle Somit kann der Steuerungstest auch nur f r diese
434. ternehmen Motorenbau Werk M nchen Leitung Mechanische Fertigung Aufbau Montagestrukturen Werk Regensburg Leitung Einrichtungstechnik Steuerungstechnik und IT f r den Bereich Montage und Leitung Vorrichtungsbau Werk Regensburg Projekte im Rahmen der Gestaltung von Produktionssystemen Werksplanungen Analyse Transplants USA Planung Werk Wackersdorf Werksprojektleitung 3er Touring Werk Regensburg Leitung Karosseriebau Werk Regensburg England Oxford Beratung und Unterst tzung bei Anlauf Rover 75 und Turnaround der Rover Group Change Management Leitung Projekt Neues Werk Standortsuche Planung Aufbau und Inbetriebnahme Leitung Werk Leipzig Ruhestand und beratende T tigkeiten Arbeitsschwerpunkte Beratung und wissenschaftliche Arbeit im Themengebiet Organisations u Strategie entwicklung Fabrikplanung Produktion BMW Foundation Initiative on Changing Behavior and Belief mit R Sennett C Calhoun u J Chrobog Lehrbeauftragter an der TU Dresden Systemische Fabrikplanung 27 Digitale Fabrik Virtualit t in realer Umgebung Dipl Ing Peter Claussen 1 Einleitung Die Entwicklung der Technologien die wir zum Gebiet der Virtual Reality z hlen geht mit unverminderter Geschwindigkeit weiter und durchdringt immer weitere Gebiete Ganze Filmproduktionen sch pfen ihre Wirkung aus den technischen Methoden und kurze Entwicklungszyklen komplexer Produkte z B in der Fahr zeugindustrie oder die
435. tform wird in Abbildung 3 dargestellt Die Komponenten der Plattform sind das Web Interface die Visualisierung der Daten Integrator und die Middleware Das Web Interface ist Teil der Mensch Maschine Schnittstelle zu der auch die Visualisierung geh rt Es dient der Bedienung der Plattform durch den Anwender hier werden die Prozessketten die simuliert werden sollen zusammengestellt und Simulationsdaten die nicht durch die Plattform bereitgestellt werden k nnen abgefragt Die Visualisierung stellt die Simulationsergebnisse einzeln oder vergleichend dar So k nnen z B die Ergebnisse von parallel ablaufenden Simulationen auch parallel und verkn pft dargestellt werden Die Middleware dient zum Datenaustausch zwischen der Plattform und den ber ein Netzwerk verteilten Simulationen Der Daten Integrator wird ben tigt um die in Kapitel 2 spezifizierten Anforderungen an die syntaktische und semantische Kopplung zu realisieren Des Weiteren speichert der Daten Integrator ber eine Datenmanagement Komponente alle Simulationsdaten ab Die Daten werden mit einer eindeutigen Identifikationsnummer ID markiert Die Prozess ID der Prozessschritt und der jeweilige Simulationszeitschritt werden erg nzt um die Produktionshistorie nachverfolgen zu k nnen Die Konverter und 219 220 das Enrichment greifen ber die Datenmanagement Komponente auf die gespeicherten Informationen und Daten zu Die Kommunikation des Daten Integrators mit den brigen
436. the above CMap They were categorized to fit with the five AUTOS complexity sets of criteria that follow A complexity interface simplicity required explanation redundancy and situation awareness U complexity user s knowledge skills and expertise T complexity task difficulty according to a spectrum from best practice to well identified categories of tasks O complexity required level of coupling between the various purposeful agents to handle the new artifact S complexity predictability of the various purposeful situations These criteria may be dependent on each other For example the analysis of the required explanation A complexity criterion to handle the new artifact is a matter of maturity of the underlying technology If it is mature then complexity can be hidden from the user otherwise it must be shown with the right level of required explanation Consequently the user needs to understand the provided explanation and therefore have the appropriate expertise U complexity criterion and rely on current best practice T complexity criterion Sometimes a right coupling among actors dealing with the artifact O complexity criteria related to cooperation and coordination of activities for example in predictable situations S complexity criterion simplifies its usage This example shows the need for designers to master the various categories of novelty complexity criteria and their possible interrelation
437. the logarithm of distance from the observer from 0 5 to 10 000 m for nine sources of information about layout Cutting 1997 3 Konstruktion von VR Systemen Aus diesem Wissen Uber die menschliche Tiefenwahrnehmung lassen sich ein paar Regeln ableiten um mit einem VR System eine m glichst realistische Wahr nehmung zu erreichen Generell kann man sagen dass Konflikte zwischen unter schiedlichen Informationskan len so weit wie m glich vermieden werden sollten Ein Konflikt entsteht immer dann wenn unterschiedliche Informationsquellen un terschiedliche Tiefeninformationen liefern Au erdem sollten die Informationen so vollst ndig wie m glich sein Je mehr plausible und realistische Information zur Verf gung steht umso realistischer ist der Eindruck Daher sollten auf jeden Fall alle monokularen Informationen so gut es geht vorhanden sein Das gilt besonders f r Objekte bekannter Gr e Schatten und Beleuchtung sowie Texturgradienten Mit modernen Grafikcomputern ist dies mittlerweile in nahezu realistischer Qualit t m glich Anders ist es bei den binokularen Tiefeninformationen Hier hilft zwar ein 3D Stereosystem diese Information bereit zu stellen aber es kommt oft zu konflikt behafteten Darstellungen Abbildung 5 Stereodisplay und die n tigen Bildpaare f r ein Objekt auf der Bild schirmebene links hinter der Bildschirmebene mitte und davor rechts Abbildung 5 zeigt einen Stereomonitor und die Bildpaare welche dar
438. the user recovers from his or her erroneous action we say that the user is ina stable state and a case where the user does not recover from his or her erroneous action we say that the user is or was in an unstable state There are human erroneous actions that may be tolerated and others that should be blocked Error tolerance and error resistance systems are usually useful redundancy Error tolerance is always associated to error recovery There are errors that are good to make because they foster awareness and recovery However recovery is often difficult and sometimes impossible when appropriate resources are not available The concept of action reversibility should be put forward and exploited whenever a user can backtrack from an erroneous action and act correctly The UNDO function available on most software applications today provides a redundancy to users who detect typos and decide to correct them Thus making typos is tolerated and a recovery resource is available Error resistance is or should be associated to risk Error resistance resources are useful in life critical systems when high risks are possible They may not be appropriate in low risk environments because they usually disturb task execution For example text processors that provide permanent automatic grammar checking may disturb the main task of generating ideas Inappropriate learning and training poor vigilance fatigue and high workload are important adverse influenc
439. tic Interconnection of Distributed Numerical Simulations Via SOA Proceedings World Congress on Engineering and Computer Science 2008 Hong Kong Schuh Gunther Klocke Fritz Brecher Christian Schmidt Robert 2007 Excellence in Production Aachen Tudorache Tania 2008 Ontologies in Engineering Saarbr cken Zhang Lin Gu Jin Guang 2005 Ontology Based Semantic Mapping Architecture Proceedings of the Fourth International Conference on Machine Learning and Cybernetics Guangzhou 7 Autoren Dipl Ing Daniel Schilberg Wissenschaftlicher Mitarbeiter Zentrum f r Lern und Wissensmanagement Lehrstuhl Informationsmanagement im Maschinenbau Rheinisch Westf lische Technische Hochschule Aachen Dennewartstra e 27 52068 Aachen E Mail schilberg zlw ima rwth aachen de Telefon 0241 80911 36 Telefax 0241 80911 22 Dipl Ing Arno Gramatke Leiter des Bereichs Ingenieur Informatik Zentrum fur Lern und Wissensmanagement Lehrstuhl Informationsmanagement im Maschinenbau Rheinisch Westf lische Technische Hochschule Aachen Dennewartstra e 27 52068 Aachen Telefon 0241 80911 30 Telefax 0241 80911 22 E Mail gramatke zlw ima rwth aachen de Univ Prof Dr Ing Klaus Henning Leiter des Zentrums f r Lern und Wissensmanagement Lehrstuhl Informationsmanagement im Maschinenbau Zentrum f r Lern und Wissensmanagement Lehrstuhl Informationsmanagement im Maschinenbau Rheinisch Westf lische Technische Hochschule Aache
440. timiert werden berdurchschnittliche Eigenschaften er ffnen die M glichkeit zum Materialabbau und zur Gewichtsreduzierung 3 1 Eigenspannungen Eigenspannungen k nnen f r das Gussteil den Fertigungsprozess und das finale Produkt von Interesse sein Gussteil bzw Prozessrelevanz ist dann gegeben wenn sich Eigenspannungen w hrend der Herstellung zu sichtbaren Deformationen des Gussteils f hren Diese Verformungen k nnen geometriebedingt so gro werden dass die Bauteile ma liche Spezifikationen nicht mehr erf llen Auch in Urformwerkzeugen Dauerformen kommt es aufgrund von thermischen Spannungen zu Deformationen welche die Ma haltigkeit des Gussteils beeinflussen Fur das finale Produkt sind vor allem die Eigenspannungen von Bedeutung die nicht durch Verformungen oder nachfolgende Fertigungsschritte abgebaut werden und die unsichtbar im Bauteil verbleiben Sie k nnen die Gebrauchseigenschaften des finalen Produktes ma geblich beeinflussen Eigenspannungen f hren beim Einsatz des Bauteils im g nstigen Fall dazu die auftretenden Lastspannungen zu kompensieren Eine ung nstige berlagerung der Spannungen kann jedoch andererseits auch zum vorzeitigen Bauteilversagen f hren Aktuelle Software f r die Gie simulation erm glicht die Berechnung der bei der Bauteilerstarrung erzeugten Gusseigenspannungen Dar ber hinaus ist es m glich auch W rmebehandlungsprozesse zu untersuchen Abschrecken und Auslagern Durch einen
441. tion Frankfurt VDA VDA Empfehlung 4966 7 Autoren Dr Alain Biahmou Senior Consultant PROSTEP AG Dolivostra e 11 64293 Darmstadt Telefon 06151 92 87 372 Telefax 06151 92 87 326 E Mail alain biahmou prostep com Dr Arnulf Frohlich Teamleiter CA Prozesse PROSTEP AG Dolivostra e 11 64293 Darmstadt Telefon 06151 92 87 365 Telefax 06151 92 87 326 E Mail arnulf froehlich prostep com Dr Josip Stjepandic Leiter des Competence Centers CA Technologie PROSTEP AG Dolivostra e 11 64293 Darmstadt Telefon 06151 92 87 363 Telefax 06151 92 87 326 E Mail josip stjepandic prostep com Digitale Produktentwicklung Durchg ngige Virtualisierung der Entwicklung und Produktion von Fahrzeugen Dipl Ing FH Sebastian Pinner Dr Ing Steffen Kulp 76 28 06 1980 09 1987 07 1991 09 1991 07 1999 09 1999 06 2000 10 2000 9 2002 10 2002 11 2007 04 2005 10 2005 08 2006 08 2007 05 2008 heute 10 2008 heute Lebenslauf Sebastian Pinner Konzernproduktionsplanung Technologie Management Volkswagen AG Brieffach 1349 38436 Wolfsburg Telefon 05361 986 573 E Mail sebastian pinner volkswagen de geboren in Erlabrunn Breitenbrunn Erzgebirge Hans Beimler Oberschule Gehringswalde Gymnasium Marienberg Abschluss Allg Hochschulreife Grundwehrdienst 2 Pionierbataillon 701 Gera Studium Wirtschaftsinformatik TU Chemnitz St
442. tion der AVT Servicearbeiten f r das gesamte Institut Dissertation an der FU Berlin Institut f r Atom und Festk rperphysik Prof Schwentner Diplom in Physik an der F Berlin 2003 2006 seit 2006 Lebenslauf Dipl Inf FH Andre Winge Wissenschaftlicher Mitarbeiter Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Sandtorstra e 22 39106 Magdeburg Telefon 0391 4090 782 E Mail andre winge iff fraunhofer de Studium der Kommunikationsinformatik Hochschule Harz FH Wernigerode Fraunhofer Institut f r Fabrikbetrieb und automatisierung Magdeburg Wissenschaftlicher Mitarbeiter 317 Virtuelle 3 D Trainingsumgebung zur Erg nzung eines Lehrsystems f r optische Ubertragungstechnik Prof Dr rer nat et Ing habil Ulrich Fischer Hirchert Dipl Wirtsch Inf FH Christian Reinboth Dipl Inf FH Andre Winge Mathias Ellermann 1 Das OPTOTEACH Lehr und Laborsystem Die Optischen Technologien geh ren dem Bundesministerium f r Bildung und Forschung zufolge zu den wesentlichen Schl sseltechnologien f r den Wirtschafts und Forschungsstandort Deutschland 1 Da der gegenw rtige IT Markt immer schnellere Datenraten fordert gewinnen optoelektronische Verfahren wie das Multiplexing zunehmend an Wichtigkeit Insbesondere das Wellenl ngen multiplex Verfahren WDM engl f r Wavelength Division Multiplex hat sich im Bereich der Glasfaser bertragungssysteme etabliert und ist auch f r Systeme mi
443. tion method and the selected structuring framework as well as the limitations that may be overcome by taking into account appropriate expertise assumptions and models This is where the connection between user perceived complexity and cognitive stability is extremely useful and thoughtful by considering action as the main driving factor by the designers of interactive systems The paper concludes in discussing constraints of human centered design in real world setups and reasons to take into account complexity and maturity concepts seriously 2 State of the art Pylyshyn refered to the equivalence between cognitive complexity and computational complexity Two different algorithms are equivalent from a complexity viewpoint when there is a specific topological relation between them 3 page 116 Pylyshyn compared programs as instances of generic algorithms The choice of an algorithm is often made under contradictory requirements Understandability transferability and modifiability of an algorithm are generally contradictory to its efficiency The measure of computational complexity of an algorithm was studied extensively in theoretical computer science 4 Pedersen dissociated computational complexity into algorithmic and informational complexity and provided several kinds of complexity definitions 5 He distinguished objective and subjective complexity system complexity representational complexity and agent related complexity Card
444. tschland Radkowski Rafael Dr Ing Heinz Nixdorf Institut Fachgebiet Produktentstehung F rstenalle 11 33102 Paderborn Deutschland Rambke Martin Prof Dr Ing Fachhochschule Braunschweig Wolfenb ttel Fachbereich Maschinenbau Institut f r Produktionstechnik Salzdahlumer Stra e 46 48 38302 Wolfenb ttel Deutschland Rapp Stefan Dr Dr Stefan Rapp Uhlandstra e 10 78559 Gosheim Deutschland Reckmann Bernd Dr Ing Siemens Product Lifecycle Management Software DE GmbH EMEA Automotive Industry Practice Director Hohenstaufenring 48 54 50674 K ln Deutschland Reinboth Christian Dipl Wirtsch Inf FH HarzOptics GmbH Dornbergsweg 2 38855 Wernigerode Deutschland Richter Dirk Dipl Wirtsch Inform Otto von Guericke Universitat Magdeburg Fakult t f r Informatik Universit tsplatz 2 39106 Magdeburg Deutschland 423 Autoren Riedel Michael Dipl Ing Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH Ein Unternehmen der ThyssenKrupp Marine Systems AG Werftstra e 112 114 24143 Kiel Deutschland Ro mann J rgen Prof Dr Ing Institut f r Mensch Maschine Interaktion MMI der RWTH Aachen Institutsleitung Ahornstr 55 52074 Aachen Deutschland Roth Matthias Dipl Ing HENKEL ROTH GmbH Gewerbepark Am Wald 3d 98693 Ilmenau Deutschland R ck Sascha Prof jun Dr Ing Institut f r Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen ISW Univ
445. tudium Maschinenbau an der TU Darmstadt Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Datenverarbeitung in der Konstruktion TU Darmstadt Promotion auf dem Gebiet der virtuellen Produktentstehung Senior Consultant bei der PROSTEP AG im Competence Center CA Technologie Teamleiter bei der PROSTEP AG f r das Thema CA Prozesse Verantwortungsbereich und Tatigkeits schwerpunkte Durchgangige CAx Prozesse Methoden f r CA Zuliefererintegration Vereinfachte Formate JT 3D PDF 3D XML Koordination der ProSTEP iViP Projektgruppen JT Workflow Forum sowie JT Benchmark 67 68 2 4 1961 1967 1978 1978 1983 1983 1985 1986 1988 1988 1994 1994 1996 Seit 1996 Lebenslauf Dr Josip Stjepandic Leiter des Competence Centers CA Technologie PROSTEP AG Dolivostra e 11 64293 Darmstadt Telefon 06151 92 87 363 E Mail josip stjepandic prostep com Geburtsdatum Schulausbildung im ehemaligen Jugoslawien Studium des Maschinenbaues an der Universit t Zagreb Promotion zum Dr techn an der TU Graz Berechnungsingenieur bei der Steyr Daimler Puch Fahrzeugtechnik in Graz Gruppenleiter CA Techniken bei der WABCO PERROT BREMSEN GMBH in Mannheim Professor f r Informatikanwendungen im Maschinenbau an der FH Dortmund bei der PROSTEP AG Visualisierung und Konvertierung in der Engineering Kollaboration Dr Alain Biahmou Dr Arnulf Fr hlich Dr Josip Stjepandic 1 Ausga
446. tudium an der Universitat Paderborn mit Schwerpunkt Produktentwicklung Stipendiat im Graduiertenkolleg des Heinz Nixdorf Institut Automatische Konfiguration in offenen Systemen in Paderborn Promotion am Heinz Nixdorf Institut bei Prof Gausemeier Post Doc in der Fachgruppe Produktentstehung bei Prof Gausemeier Universit t Paderborn Kommunikationsserver zur dynamischen Kopplung mechatronischer Systeme an Augmented Reality Anwendungen Dr Ing Rafael Radkowski Dipl Inform Henning Zabel 1 Einleitung Zuk nftige mechatronische Systeme bestehen aus Systemkomponenten mit einer inh renten Teilintelligenz Intelligent bedeutet in diesem Zusammenhang dass die Komponenten ihre Situation erfassen analysieren und ihr Verhalten optimieren k nnen Zudem sind die Systeme lernf hig um auch in unbekannten Situationen ad quat zu reagieren Zur Absicherung der Funktionen m ssen diese Systeme ausgiebige Testphasen durchlaufen Diese Tests werden mit Hilfe von rechnergest tzten Hilfsmitteln analysiert So erfordert die Anpassung des Verhaltens w hrend der Laufzeit eine geeignete Pr sentation der Daten um den Zusammenhang zwischen Aktion und Reaktion f r den Ingenieur zu verdeutlichen und damit die Analyse zu vereinfachen Ein vielversprechender Ansatz ist die Analyse eines Prototypen in einer Experimentierumgebung mit Hilfe der Technologie Augmented Reality AR AR ist eine Mensch Maschine Schnittstelle die die Wahrnehmung der R
447. tuelle Steuerung kann den Prozessor zu 100 auslasten um so eine wesentlich schnellere Simulation der Steuerungsfunktion als in Echtzeit zu erhalten Es ist jedoch auch ein Betrieb in Soft Realtime m glich Die Steuerung besitzt ein Remote Interface entsprechend RRS II damit kann die Steuerung auch von Offline Programmiersystemen bedient werden Als Beispiel soll hier die automatisierte Bedienung einer Abkantpresse mit einem Roboter angef hrt werden Im Programmiersystem f r die Presse wird das Blechteil mit den auszuf hrenden Biegungen programmiert Das Programmiersystem erzeugt automatisch die zugeh rigen Roboterbewegungen und benutzt die virtuelle Steuerung um die Bewegungen zusammen mit der Maschine zu berpr fen und zu visualisieren 4 Simulationsbeispiele Mit Hilfe der virtuellen Steuerung k nnen Roboteranwendungen zu einem gro en Teil in der Simulation entwickelt werden H ufig zu kl rende grunds tzliche Fragen bei einem Robotereinsatz sind hier Arbeitsraum Erreichbarkeit Kollisionen Singularitaten Bearbeitungsgeschwindigkeit Taktzeiten Bez glich Arbeitsraum Erreichbarkeit und Kollisionen spielt die Auswahl des Roboters bzw die Gr senauslegung eine wesentliche Rolle Zus tzlich sind auch noch Aufstellort des Roboters die Positionierung der Werkst cke und die Gestaltung des Werkzeugs oder Greifers wichtige Variationsparameter Das Auftreten von Singularit ten f r eine Bewegung ungeeignete Ste
448. typ geeignet ist um den sich einstellenden Spannungszustand abzubilden In diesem Beitrag werden verschiedene Methoden zur Modellbewertung von FE Modellen vorgestellt die auf einer Absch tzung der Diskretisierungsfehler und der Modellfehler basieren Mit der Dimensionsfehlersch tzung auf die besonders eingegangen wird gelingt es an Hand verschiedener Kriterien die Qualit t der mit einem bestimmten Modell typ z B einem Balken Scheiben oder Schalenmodell berechneten L sung zu bewerten 2 Modellfehler In Abbildung 1 ist der VE Prozess und mit den dabei blicherweise eingesetzten Methoden und Werkzeugen dargestellt F r die Berechnung ist stets die Erstellung eines Modells erforderlich das aufgrund der bei Modellbildung getroffenen An nahmen und Idealisierungen einen mehr oder weniger gro en Modellfehler auf weist F r die Berechnung und Simulation von strukturmechanischen Bauteilen stellt die FEM Finite Elemente Methode ein vielseitig einsetzbares Werkzeug dar bei der das Bauteil diskretisiert d h in finite Elemente unterteilt wird Die bei An wendung dieser Methode entstehenden Modellfehler sind in Abbildung 1 darges tellt Um ein Ergebnis von ausreichender Qualit t im Simulations und Berech nungsprozess zu erreichen m ssen die Modellfehler hinreichend klein sein Da eine genaue Kenntnis dieser Modellfehler nicht m glich ist muss eine Absch t zung erfolgen f r die verschiedene Methoden entwickelt wurden die daz
449. u beitra 133 134 gen die Modellerstellung zu objektivieren F r strukturmechanische Modelle die zur Berechnung der im Bauteil entstehenden Spannungen eingesetzt werden sind vor allem der Diskretisierungsfehler und der Dimensionsfehler entscheidende Krite rien der Modellqualit t eC ws Y iw S Weg zum realen Produkt Abbildung 1 VE Prozess und Modellbewertung Ga et al MODELLBEWERTUNG MODELLVERBESSERUNG 2 1 Sch tzung des Diskretisierungsfehlers Die Methoden zur Absch tzung des Diskretisierungsfehlers lassen sich in residua le Methoden und gl ttungsbasierte Verfahren unterteilen ZiTa00 F r die residua len Methoden wurde von Babuska ein expliziter Fehlerschatzer GI 1 angege ben der sich aus dem Residuum des Spannungsgleichgewichts und den Span nungsspr ngen am Elementrand zusammensetzt Ae c h2 rir dv ch fao 1 Q Q Mit den Residuen des Spannungsgleichgewichts r D o p D EDu p und den Spannungsspr ngen an den Elementr ndern J ho In o 3 In Abbildung 1 ist ein FE Modell dargestellt dessen Vernetzung unter Nutzung des Babuska Indikators adaptiert wurde 2 COSAR rye hee ul 97 2 Zu C E m f Li t Pi k i ip dr re ee A ER Fe BEE L i je 5 br Eri ae Normalspannung 01 Abbildung 2 Netzadaption unter Nutzung des Babuska Indikators Die gr ten Spannungen im Modell treten an den Ausrundungen auf In Abbildung 2 ist zu erkennen das
450. u stellen Der Stand der Produktionsplanung wird ber Reifegradampeln in einem Modul cockpit jederzeit abrufbar sein und maximale Transparenz f r alle Beteiligten schaffen Hierf r werden gatebasierte Referenzprozesse entwickelt Das dieser Ver ffentlichung zugrundeliegende Vorhaben wird mit Mitteln des Bun desministeriums f r Bildung und Forschung unter dem F rderkennzeichen 02PC1097 gef rdert Die Verantwortung f r den Inhalt dieser Ver ffentlichung liegt bei den Autoren 4 Literatur VDIO2 Verein Deutscher Ingenieure VDI Richtlinie 2219 Informations verarbeitung in der Produktentwicklung Einf hrung und Wirtschaft lichkeit von EDM PDM Systemen D sseldorf 2002 PROO8 Projektgruppe SimPDM im Prostep iViP Verein Stand August 2008 http www prostep org de projektgruppen simpdm html 83 84 5 Autoren Prof Dr Ing Birgit Awiszus Universitatsprofessorin fur Virtuelle Fertigungstechnik Institut fur Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse Technische Universitat Chemnitz Reichenhainer Strake 70 D 09126 Chemnitz Telefon 0371 531 235 00 Telefax 0371 531 235 09 E Mail birgit awiszus mb tu chemnitz de Dipl Ing Alexander Hoffmann Gesch ftsf hrer ARC Solutions GmbH Annaberger Str 73 09111 Chemnitz Telefon 0371 523 19 0 Telefax 0371 523 19 99 E Mail info arcsolutions de Dr Ing Steffen Kulp Konzernforschung Volkswagen AG Brieffach 1275 38436 Wolfsburg E Mail steffen kulp volks
451. u unterschiedlich komplexen Anlagen aus dem Produktionsbereich erstellt Damit sollen folgende grundlegende F higkeiten und das zugeh rige methodische Vorgehen trainiert werden SPS gesteuerte Anlagen in ihrer Funktionsweise und Systemstruktur zu analysieren und zu verstehen SPS Programme f r immer komplexer werdende Anlagen zu erstellen und zu testen verteilte Anlagen zu bedienen zu beobachten und zu vernetzten und systematische Fehlersuche als Teil von Instandhaltung und Wartung an Anlagen durchzuf hren 4 3 Produktionstechnik Hier k nnen komplette Produktionslinien mit vorgefertigten Automatisierungszellen wie z B zur Montage CNC Bearbeitung Lagerung oder Qualit tspr fung individuell zusammengestellt und mit Materialflusssystemen verbunden werden Die Aufgabenstellungen orientieren sich an betrieblichen Handlungsabl ufen und zielen auf eine Ganzheitlichkeit des Lernprozesses um Methodenkompetenz und Handlungskompetenz zu trainieren Damit sollen Lerninhalte aus den folgenden Bereichen bearbeitet und vermittelt werden Aufbau und Funktionsweise von Produktionslinien Struktur und Funktionsweise von flexiblen Fertigungssteuerungen Definition von Abl ufen f r die Steuerung der Produktionslinie Programmierung von Fertigungssteuerungen mittels Prozessplanen Struktur und Funktionsweise von flexiblen Fertigungssteuerungen Produktionsdatenbanken als Teil einer computergest tzten Fertigu
452. ucturing framework or model such as the AUTOS pyramid is very useful to further refine the categorization of the produced concepts In the current research effort we carried out three GEM sessions involving 11 airline pilots and 7 cognitive engineers and two structured interviews of two certification test pilots 49 raw concepts were generated They were refined into a concept map CMap presented in the following section A CMap is not only a graphical presentation of interrelated concepts of a domain 19 but also a very good integrating framework for relating concepts among each other In this approach to novelty complexity analysis if a CMap was generated from an extensive user experience gathering effort it is still an initial contribution that provides useful and meaningful directions for further research and development We used it to derive high level criteria for the analysis of novelty complexity 5 2 A CMap of Generated Concepts on Novelty Complexity The central concept of novelty complexity is connected to five sub CMaps Figure 4 CM 1 for user experience CM 2 and CM 3 for the artifact CM 4 for the task and CM 5 for both organization and situation The various relationships between the five first level concepts characterize the edges of the AUTOS pyramid User experience CM 1 concepts include training expertise trust risk of confusion lack of knowledge ease of forgetting what to do w
453. udium Maschinenbau Hochschule Zittau G rlitz University of Applied Sciences Abschluss Dipl Ing FH BMW AG Werk Dingolfing Bereich Karosseriebau Strukturplanung Arbeitsgebiet Digitale Fabrik BMW Group Munchen Forschungs und Innovationszentrum Bereich Betriebsfestigkeit und Werkstoffe Arbeitsgebiet mikrostrukturelle Werkstoffmodellierung von Metall Matrix Verbundwerkstoffen Volkswagen AG Wolfsburg Bereich Konzernproduktionsplanung Arbeitsgebiet Prozesskettensimulation Karosseriebau virtuelle Produktabsicherung Promotionsstudium Maschinenbau Technische Universitat Chemnitz Durchg ngige Virtualisierung der Entwicklung und Pro duktion von Fahrzeugen Prof Dr Ing Birgit Awiszus Dipl Ing Alexander Hoffmann Dr Ing Steffen Kulp Tobias Menke Dipl Ing Florian Peinemann Dipl Ing FH Sebastian Pinner Prof Dr Ing Martin Rambke Stefan Rudolph Dr Ing Christoph Runde Jochen Steinbeck Dr Ing Cord Steinbeck Behrens Dipl Ing Robert Struck Dr Ing Matthias Trier Dr Ing Hubert Verhoeven Abstract Das Bestreben der Industrie bei der Planung von neuen Produkten die Kosten f r Entwicklungen und Prototypenbau immer weiter zu reduzieren begr ndet ein star kes Interesse an der Simulation des Gesamtprozesses Bisher k nnen Daten zwi schen den Simulationsprogrammen f r einzelne Prozesse meistens nur von Hand bertragen werden Automatische Verkn pfungen dieser Werkzeuge die zumeist von
454. uf Dr Christoph G ttlicher Leiter Global CAx Execution Adam Opel GmbH 65423 R sselsheim Telefon 06142 775 717 E Mail christoph goettlicher de opel com Geboren in Darmstadt zwei Geschwister Abitur an Lichtenbergschule Darmstadt Verheiratet drei Kinder Diplom im Allgemeinen Maschinenbau an der Technischen Universit t Darmstadt Abschluss der Promotion an der Technischen Universit t Darmstadt mit dem Thema Festigkeitsberechnung von Polygon Welle Nabe Verbindungen Einstieg bei der Adam Opel AG als Projektingenieur Karosserieentwicklung Simulation Projektleiter IT zur Einf hrung von Digital Mock Up Rapid Prototyping Virtual Reality Projektleiter Fahrzeug Simulation f r den Opel Vectra Manager Vehicle Simulation Process f r General Motors und Manager Methodenentwicklung f r Opel Einf hrung Virtual Engineering in der Opel Entwicklung Schl ssel Initiative im Opel Turnaround Programm Olympia Manager Virtual Engineering GM Global Midsize weltweite Verantwortung zur Umsetzung von Virtual Engineering Fahrzeug Architektur weit 01 10 2005 01 01 2007 Planung Architektur weiter effizienter Prototyp Pl ne durch umfangreichen Einsatz virtueller Methodik Leitung Virtual Engineering f r General Motors Europa Strategie und Implementierung Umsetzung in allen Fahrzeugprogrammen Zus tzliche Verantwortlichkeit Leiter Global CAx Execution f r gesamt General Motors weltwe
455. ugbewegung in viele kleine Inkremente unterteilt wird um mit m glichst vielen Berechnungsschritten dem realen Prozess nahe zu kommen Demgegen ber steht ein anderer Ansatz bei dem vom Bauteil ausgehend r ckw rts invers in einem einzigen Schritt OneStep die Platine berechnet wird Dabei wird ein Iterationsprozess durchlaufen an dessen Ende nicht nur die Platinenkontur sondern auch die auftretenden plastischen Form nderungen ermittelt werden Da hier keine Werkzeuge verwendet werden k nnen auch keine Auswirkungen spezieller Kontaktsituationen dargestellt werden Auch die Abbildung mehrerer Ziehstufen ist bisher nur ansatzweise m glich indem z B mit Hilfe einer Zwischenstufengeometrie zweistufig r ckw rts gerechnet wird Der geringeren Genauigkeit so genannter OneStep Solver stehen der sehr viel geringere Aufwand in der Modellerstellung Preprocessing und die k rzeren Rechenzeiten Minuten anstelle von Stunden gegen ber Das hei t wenn die Genauigkeit von OneStep Solvern ausreichend ist stellen sie eine Alternative zur inkrementellen FEM dar insbesondere zu Beginn der Entwicklung wenn der Reifegrad des Produktes noch gering und die nderungsfrequenz hoch ist Abbildung 5 zeigt die heute bereits in einigen Firmen punktuell eingesetzte Verkn pfung zwischen Umform und Crashsimulation Zu Beginn der Entwicklung m chte man aus den o g Gr nden OneStep Solver einsetzen Im weiteren Verlauf wenn der Produktreifegrad und die
456. uigkeit die das Display auf dem Kopf der Probanden m glichst nicht verschoben werden sollte 3 6 Auswertung und Diskussion Die Nutzerstudie best tigte die Hypothese H1 dass die ESK deutlich schneller durchgef hrt wurde als die MSK Faktor 1 7 Im kalibrierten Bereich wurden keine signifikanten Unterschiede in der berlagerungsgenauigkeit beider Verfahren fest gestellt so dass H2 ebenfalls best tigt wurde Die Nutzerstudie zeigte dass mit tels der hier vorgestellten Durchf hrungsmethoden der STK berlagerungsge nauigkeiten von ca 0 5 cm erreichbar sind Die berlagerungsgenauigkeit au er halb des kalibrierten Bereiches war bei der ESK geringer als bei der MSK Die mittels der STK ermittelten 2 D Displaykoordinaten unterliegen einer Extrapolation falls sich die 3 D Eingabewerte au erhalb des kalibrierten Bereiches befinden Diese ist umso besser je n her die 3 D Eingabewerte am Tiefenbereich der Kali brierung liegen Bei der ESK Methode betrug der mittlere Abstand zwischen der Testtafel in 70 cm Entfernung und Kalibrierbereich ca 36 cm bei der MSK Metho de nur ca 17 cm Daher war der Kalibrierfehler der ESK in der Entfernung von 70 cm deutlich h her als der Kalibrierfehler der MSK Dies kann darauf zur ckzuf h ren sein dass die Probanden den Abstand zu einem einzelnen realen Passpunkt schlechter absch tzen konnten als den Abstand zu einer Anordnung mit mehreren Passpunkten Dies sollte bei der Auswahl einer geeigneten K
457. ulation Visualisierung und realen Steuerungen 8 Paderborner Workshop Augmented amp Virtual Reality in der Produktentstehung 28 29 Mai 2009 Paderborn Gru08 Grubert J T mler J Mecke R Untersuchungen zur Optimierung der See Through Kalibrierung f r mobile Augmented Reality Assistenzsysteme In Forschung vernetzen Innovationen beschleunigen wissenschaftliches Kolloquium Fraunhofer IFF Magdeburg Germany 2008 Hin03 Hinterstoisser S Benhimane S Lepetit V Fua P Navab N Simultaneous Recognition and Homography Extraction of Local Patches with a Simple Linear Classifier British Machine Vision Conference BMVC Leeds UK September 1 4 2008 Juh03 Juh sz T Schmucker U Automatic Model Conversion to Modelica for Dymola based Mechatronic Simulation In Modelica 2008 Proceedings 6th International Modelica Conference Modelica 2008 March 3rd 4th 2008 University of Applied Sciences Bielefeld Germany Ken07 Kennel M Bayrhammer E Eine Schnittstelle zur echtzeitfahigen Kopplung heterogener Simulations Steuerungs und Visualisierungsapplikationen In Forschung vernetzen Innovationen 23 24 beschleunigen 3 4 IFF Kollogium 20 April und 28 September 2007 Magdeburg ISBN 978 3 8167 7557 7 Kra07 Krause F L Israel J H Neumann J Feldmann Wustefeld T Usability of Hybrid Physical and Virtual Objects for Basic Manipulation Tasks in Virtual Environments In Proceedings of
458. und Layoutplanung ist das 3D Modell des Untersuchungsbereiches so aufzubereiten dass das Ursprunkskoordinatensystem des Digitalen Modells mit dem der realen Umgebung kongruent ist Anschlie end werden im ersten Schritt vor Ort mindestens drei Referenzpunkte in der Halle definiert deren Lage zum Ursprungskoordinatensystem bekannt ist 1 Einmessen 2 Positionierung Laser Tracker 3 Tracking 3D Position M Probe auf AR Wagen AR Wagen 4 Tracking Kamerapose Uber mechanischen Probesensor Abbildung 3 Funktionsweise des laserbasierten Large Area Trackings Im zweiten Schritt wird der Lasertracker in der Halle positioniert Die Referenzierung des Lasertrackers im Raum wird ber das Einmessen der Refe renzpunkte realisiert Somit ist dessen 3D Position in Bezug zum Ursprungskoor dinatensystem genau definiert Einmalig werden die Positionsdaten des Trackers in Bezug zum Ursprungskoordinatensystem an den AR Wagen bermittelt Im dritten Schritt ist die Position des AR Wagens beziehungsweise der Probe zu ermitteln Hierzu verfolgt der Tracker die Probe mit einem Laserstrahl und berech net kontinuierlich die 3D Koordinaten in Bezug auf seinen Ursprung Diese Daten sendet ein W LAN Modul an die Recheneinheit im AR Wagen Parallel dazu be wegt sich die Probe im 4 Schritt elektromotorisch und richtet sich zum Tracker aus w hrend mechanische Sensoren ihre Orientierung Drehwinkel im Raum ermitteln ber die kalibrierte Beziehung von Pr
459. ung 1 rechts Es wurde dazu eine Testtafel mit papierbasierten Markern eingesetzt Diese wurde innerhalb des Kalibrierbereichs ca 120 cm Abstand zum Probanden aufgestellt Auf der Testta fel befinden sich f nf Marker Diese sind so angeordnet dass sie in den Ecken und in der Mitte des OST HMDs zu sehen sind F r jeden der f nf Marker auf der Test tafel kann f r eine geladene Kalibrierung ein virtueller Marker berlagert werden ber einen Laserpointer k nnen die Eckpunkte der virtuellen Marker auf der Test tafel durch die Testperson markiert werden Durch Abstands bestimmung zwischen Laserpointermarkierung und realer Markerposition kann die berlagerungsgenau igkeit in der Arbeitsentfernung ermittelt werden Um die Eingabegenauigkeit mittels Laserpointer zu erh hen kann der Kopf w hrend der Eingabe auf einer Kinnst tze abgelegt werden Abbildung 1 Probanden bei der Durchf hrung der ESK links der MSK Mitte sowie bei der Angabe des berlagerungsfehlers rechts 3 3 Versuchsdurchf hrung Der Versuch wurde auf einen Zeitraum von 60 Minuten ausgelegt und wurde in zwei Phasen durchgef hrt Alle Probanden f hrten sowohl die ESK als auch die MSK Methode durch wobei die H lfte der Probanden die ESK zuerst durchf hrte und die andere H lfte die MSK In der ersten Phase wurde zun chst je ein Probedurchgang der ESK bzw MSK durchgef hrt Beide Kalibriermethoden wurden im Sitzen durchgef hrt Nach den Probedurchg n
460. ung der idealen Druckverteilung m ndeten Mergl 2006 Hartung 2004 Zenk 2008 konnte nachweisen dass die Einstellung dieser idealen Druckverteilung in einem Sitz den Druck innerhalb der Bandscheiben reduziert Das verwendete Komfortkonzept richtet sich nach der Definition von Zhang 1996 nach der Komfort und Diskomfort keine direkten Gegens tze darstellen sondern zwei Aspekte sind die auch gleichzeitig auftreten k nnen Diskomfort h ngt mit biomechanischen Faktoren zusammen und er ist deshalb f r Versuchspersonen gut quantifizierbar und somit reproduzierbar pr fbar Komfort ist weniger greifbar zusammenh ngend mit Gef hlen wie Entspannung und Wohlbefinden er entsteht nicht notwendigerweise wenn der Insasse am Sitz keine st renden Elemente wahrnimmt F r viele Aspekte des Sitzkomforts liegt ein schwarz wei ganz oder gar nicht Bewertungszustand vor Der Sitz passt f r den Insassen und dieser ist zufrieden oder der Sitz passt f r den Insassen nicht und dieser ist sehr unzufrieden Dieses Ph nomen bezeichnen wir als den begrenzenden Komfortfaktor den Effekt dass ein Gesamteindruck nur so gut sein kann wie das schw chste schlechteste Element Abbildung 1 Der begrenzende Komfortfaktor Die Beurteilung ist so gut wie das schw chste Glied Gr n positive Grau neutrale Rot negative Eindr cke Entsprechend der Perzentilierung von K rpermafsen l sst sich das Komfortempfinden ebenfalls gruppieren um K
461. ungen zu entwickeln zu testen und zu zertifizieren Clevere Logistikkonzepte f r die unternehme rische Praxis mit modernsten Technologien entwickelt man am Fraunhofer IFF L sungen f r die Lokalisierung Navigation Identifikation und berwachung beweglicher G ter aller Art Foto Dirk Mahler Fraunhofer IFF Intelligente berwachungsl sungen die dezentrale Speicherung von Infor mationen am Objekt und die Verkn p fung von Informations und Waren fluss erm glichen f lschungssichere Identifikation von Objekten gesicherte Warenketten und deren l ckenlose Dokumentation Im Bereich der Automatisierung ver f gt das Fraunhofer IFF ber umfas sende Kompetenz bei der Entwicklung von Automatisierungs und Roboter systemen Schwerpunkte liegen bei Servicerobotern f r Inspektion und Rei nigung Automatisierungsl sungen f r den Life Science Bereich f r Produkti on und Logistik und Robotik f r Enter tainment und Training Um Automati sierungskonzepte voranzutreiben rea lisiert das Fraunhofer IFF Mess und Pr fsysteme und integriert Sensorik optische Messtechnik und industrielle Bildverarbeitung in Produktionsprozes se Sensorik und Systeme zur Mess Inspektions und Reinigungssystem f r den Abwasserkanal Emscher Foto Bernd Liebl Fraunhofer IFF werterfassung und verarbeitung sind das Werkzeug um reale Gr en in di gitaler Form abzubilden und bilden da mit eine Voraussetzung f r automati s
462. ungssoftware entwickelt F r diese Anwendung reichen qualitative Aussage der eintretenden Ph nomene w hrend des Prozesses aus wie beispielsweise Aufstauverhalten Verklemmungen oder Schlupf der Teile im Handhabungssystem Hier geht man von der Annahme aus dass der Prozess ohnehin gewissen Unsicherheiten unter liegt und sich das quantitative Prozessverhalten selbst bei baugleichen Hand habungssystemen unterscheidet Die Ph nomene allerdings m ssen immer steuerungstechnisch beherrscht werden F r sehr gro e Systeme mit vielen m glichen Kollisionsk rpern sind die Kollisions algorithmen f r eine Hardware in the Loop Simulation zu rechenaufwendig Hier werden derzeit neue Methoden im Rahmen des Exzellenzclusters Simulation Technology SimTech am ISW erforscht 3 2 2 Schwingungsph nomene Um Schwingungsph nomene simulieren zu k nnen ist die Berechnung flexibler K rper im Zeitbereich erforderlich Zu diesem Thema wurden in der Vergangenheit schon Arbeiten am ISW durchgef hrt die es in effizienter Weise zulassen einen flexiblen K rper zu berechnen Rk2007 Dabei wurde als Ausgangsmodell ein reduziertes lineares Zustandsraummodell x t A x t B u t mit der Systemmatrix A E R und der Eingangsmatrix B RY sowie den Zu standsvektoren x t E R und den Eingangsvektoren u t R herangezo gen ber eine hnlichkeitstransformation kann die Systemmatrix in eine blockdiago nale Form A mit re
463. ungsspr ngen zwischen den Elementen vorgeschlagen der dem zweiten Teil des expliziten Fehlerindikators von Babuska entspricht vergl Gl 3 Das ist zun chst die Abmessung eines Elements die kleiner als eine kritische Elementabmessung 2 5 h sein muss und von der Elementdicke 4 abh ngig ist Diese Bedingung wird mit dem St Venant schen Prinzip begr ndet nach dem sich St reinfl sse in einem gewissen Abstand 2 3 mal die Dicke nur noch wenig auf das Ergebnis auswirken Mit diesem Kriterium wird verhindert dass f r gro e Ele mente ein Dimensionssprung erfolgt deren Fehlergr e auch durch eine Netzver feinerung noch verringert werden kann nein ee ja nein nein ja Abbildung 4 Kriterien f r Dimensionssprung Die zweite zus tzliche Bedingung bezieht sich auf die Fehlerrate die die Fehler entwicklung auf einem bestimmten Gebiet kontrolliert Dazu wird die Fehlerdichte im Elementgebiet 2 ermittelt 2 Pe 5 R dQ Bei Netzverfeinerung d h Zerlegung des Elements in 7 Teilgebiete muss die Feh lerdichte peim Teilgebiet j abnehmen Das hei t die Fehlerrate muss kleiner oder gleich 1 sein Pa 6 eJ 7 e Durch diese Bedingung werden Singularit ten infolge von Lasteinleitungen Di ckenspr ngen oder Lagern identifiziert Solche Bereiche lassen sich mit einem 0 einfachen Modell nicht approximieren so dass ein Dimensionssprung erfolgen muss und damit das Modell beispielsweise die G
464. unterschiedlichen Herstellern stammen gibt es kaum Im Rahmen eines f fentlich gef rderten Projektes wird momentan an der Weiterentwicklung bestehen der Methoden und Tools gearbeitet Konkrete Ziele sind die Realisierung notwen diger Schnittstellen zwischen Simulationsprogrammen eine Integration von Simu lationsdaten in PDM Systeme sowie die Entwicklung von gatebasierten Referenz Prozessen Schlagw rter Simulation Prozesskette Automobilbau fertigungsgerechte Pro duktentwicklung Schnittstellen Mapping Datenmanagement Karosseriebau 1 Einleitung Die Automobilindustrie ist durch k rzer werdende Produktlebenszyklen hochkom plexe Produkte eine Zunahme an Varianten sowie einem globalen Wettbewerb gekennzeichnet Die Absicherung der Produkteigenschaften erfolgt entsprechend der Entwicklungs disziplinen Aufbau Aggregate Fahrwerk etc mit unterschiedlichen Simulations methoden Eine virtuelle Absicherung der Herstellbarkeit entlang der Produktions prozesskette Einzelteil Karosseriebau Lackierung findet nachfolgend in den Pla nungsbereichen statt Abbildung 1 Durch die vornehmlich disziplinorientierte Ar beitsweise und eine fehlende Transparenz erfolgt die Validierung der Herstellbarkeit erst nach ma geblicher Produktgestaltung Weiterhin ist ein pro zess bergreifender Ergebnistransfer Umformung F gen Lackierung auf Grund fehlender Schnittstellen und methodischen Unterschieden in den Prozesssimulati onen heute
465. usallek Abstract Aktuelle Computerprozessoren integrieren auf einem Chip in jeder neuen Generation mehr und mehr Rechenkerne mit vergleichsweise moderaten Taktraten Die gew nschten Leistungssteigerungen werden bei diesem neuen Ansatz anstelle immer h herer Taktraten mit Parallelisierung der Berechnungen realisiert Dies gilt sowohl f r moderne Hauptprozessoren Multi core CPUs als auch in noch deutlich st rkerem Ma e f r aktuelle Grafikprozessoren Many core GPUs GPUs sind heute mit Hersteller spezifischen Sprachen wie z B NVIDIAs CUDA weitgehend programmierbar und machen eine enorme bisher Supercomputern vorbehaltene Rechenleistung auf handels blichen Arbeitsplatzrechnern verf gbar Intel geht mit dem angek ndigten Many core Larrabee noch einen Schritt weiter und versucht Multi core CPU und GPU Konzepte in einem flexibel programmierbaren Prozessor zu vereinen Larrabee bildet im Gegensatz zu aktueller Grafikhardware sogar die gesamten Bildberechnungen Rendering in Software ab Echtzeit Grafikanwendungen wie z B Computerspiele und Visualisierungssysteme profitieren von dieser Entwicklung weil nun die Bild und Effektberechnung nicht mehr durch die relativ starren Abl ufe auf spezialisierter Grafikhardware vorgegeben wird sondern in flexibel gestaltbarer Software realisiert werden kann In diesem Beitrag wird ein hochparalleles System bestehend aus der vollst ndig neu entwickelten Echtzeit Raytracing Engi
466. ven interaktiven Anwendungen mit vertretbarem Hardwareaufwand m glich ist Allerdings sind immer noch performante Clustersysteme notwendig um eine fl ssige Interaktion und Systemreaktion zu erm glichen Anwendungen mit hoch dynamischen Szeneninhalten sind gegenw rtig nur eingeschr nkt darstellbar Allerdings ist die erreichbare Bildqualit t entsprechend hoch Der gro e Durchbruch ist voraussichtlich erst dann zu erwarten wenn Raytracing von Computerspielen auf Desktoprechnern genutzt werden kann und in g ngigen Grafiktreibern bzw Entwicklungsbibliotheken integriert ist 7 Referenzen Akenine M ller T Haines E 2002 Real Time Rendering AK Peters Natick Mass 2002 Bues M Gleue T and Blach R 2008 Lightning Dataflow in Motion in Proceedings of the IEEE VR 2008 workshop SEARIS Software Engineering and Architectures for Interactive Systems 2008 Dietrich A Wald I Wagner M and Slusallek P 2004 VRML Scene Graphs on an Interactive RaytracingEngine Proceedings of IEEE VR 2004 Golem 2008 Nvidia Tech Demo Medusa http www golem de 0806 60425 html Georgiev I and Slusallek P 2008 RTfact Generic Concepts for Flexible and High Performance Ray Tracing Proceedings of IEEE Interactive Raytracing Symposium Los Angeles USA August to appear Lohse M Winter F Repplinger M und Slusallek P 2008 Network Integrated Multimedia Middleware NMM Proceedings of ACM Multimedia 2008 Junker G
467. voll da die Reihenfolge in der die Systeme aktiviert werden nicht vorgegeben werden kann Die Reihenfolge ergibt sich aus der Abh ngigkeit der Daten Bei der geforderten Dynamik des Systems w rde das zu st ndig neuen Reihenfolgen f hren und die Handhabung des Servers unn tig erschweren Bei zyklischen Abh ngigkeiten l sst sich diese Reihenfolge zudem nicht bestimmen und w rde somit den Nutzen von COMMUVIT einschr nken 4 Anwendungsbeispiel COMMUVIT wurde bereits erfolgreich in mehreren Fallstudien des Sonderforschungsbereichs 614 eingesetzt z B RZR08 GBR 08 Am Beispiel der Analyse der Paderkicker Bild 6 wird die Funktionsweise von COMMUVIT erl utert Die Paderkicker sind ein Team von autonomen Robotern mit der Aufgabe Fu ball zu spielen Sie werden am C LAB der Universit t Paderborn entwickelt Jeder Roboter ist ein autonomes mechatronisches System dass sich mit Hilfe von Kameras und Odometriedaten selbstst ndig auf einem Spielfeld orientieren muss ber die Kameras werden neben der eigenen Position auch andere Kicker die Gegner und der Ball lokalisiert Die Positionsberechnung erfolgt mit Hilfe von Partikelfiltern Ein Partikel beschreibt eine m gliche Position des Roboters oder Balls und wird mit den aktuellen Umgebungsdaten verglichen Je nach Abweichung wird diesem Partikel eine Wahrscheinlichkeit zugeordnet Die Menge aller Partikel entspricht somit der Wahrscheinlichkeitsberteilung der m glichen Positionen
468. vor und nach der Konvertierung berpr ft wobei absolute sowie relative Abweichungen ermittelt wurden Dar ber hinaus wurden weitere Parameter wie die Kr mmungen der Fl chen die Fl chenverbindungen so wie die hnlichkeit der Modelle vor und nach der Konver tierung berpr ft Die Modelle die dieser umfassenden Pr fung fehlerfrei stand halten k nnen folglich als Praxis tauglich bezeichnet werden Insgesamt lieferte der Benchmark befriedigende Ergebnisse Es konnten nahezu alle Testmodelle bertragen werden Vielmehr gab es mitunter komplexe Praxis modelle die fehlerfrei konvertiert werden konnten Es soll allerdings nicht ver schwiegen werden dass sowohl eine Vielzahl von typischen Konvertierungsprob lemen als auch betr chtliche Streuung in der Leistungsf higkeit einzelner JT Prozessoren beobachtet wurde Demzufolge konnte noch keine Empfehlung zum produktiven Einsatz zum Zeitpunkt der Untersuchung ausgesprochen werden wenn auch die Benchmark Ergebnisse die Weiterentwicklung und Optimierung der getesteten Software durchaus rechtfertigen St rend war es u a dass Regelgeometrien nicht mehr als solche in CATIA V5 erkennbar waren Dadurch wurde es nicht mehr m glich u a Kongruenzbedin gungen Mittellinien sowie Mittelpunkte zu definieren Diese Funktionen sind im Baugruppenkontext jedoch von entscheidender Bedeutung z B wenn Teile ver baut werden Eines der typischen Konvertierungsprobleme die auch aus der STEP Entwic
469. wagen de Dipl Ing FH Sebastian Pinner Konzernproduktionsplanung Technologie Management Volkswagen AG Brieffach 1275 38436 Wolfsburg Telefon 05361 986 573 Telefax 05361 957 86 573 E Mail sebastian pinner volkswagen de Tobias Menke CADFEM GmbH Gesch ftsstelle Hannover Pelikanstra e 13 30177 Hannover Telefon 0511 390 603 20 Telefax 0511 390 603 25 E Mail tmenke cadfem de Dr Ing Cord Steinbeck Behrens Head of Software Development CADFEM GmbH Gesch ftsstelle Hannover Pelikanstra e 13 30177 Hannover Telefon 0511 390 603 17 Telefax 0511 390 603 25 E Mail cso cadfem de Dipl Ing Florian Peinemann Projektleiter Werkzeugbau Volkswagen AG Innovation amp IT im Werkzeugbau Fahrzeuge 38436 Wolfsburg Dr Ing Hubert Verhoeven Werkzeugbau Volkswagen AG Innovation amp IT im Werkzeugbau Fahrzeuge 38436 Wolfsburg Prof Dr Ing Martin Rambke Fachhochschule Braunschweig Wolfenb ttel Fachbereich Maschinenbau Institut f r Produktionstechnik Salzdahlumer Stra e 46 48 38302 Wolfenb ttel Telefon 05331 939 2315 Telefax 05331 939 2302 E Mail m rambke fh wolfenbuettel de 85 86 Stefan Rudolph Engineering System International GmbH Mergenthalerallee 15 21 65760 Eschborn Telefon 06196 9583 0 Telefax 06196 9583 111 Jochen Steinbeck Engineering System International GmbH Mergenthalerallee 15 21 65760 Eschborn Telefon 06196 9583 0 Telefax 06196 9583 111 Dr Ing Chr
470. wei weitere Abbildungen sollen die Wirkungsweise verdeutlichen 296 Abbildung 2 Teamarbeit Es ist m glich beliebig viele Arbeiter simulieren zu lassen Die Arbeiter lassen sich synchronisieren indem ein Arbeiter eine Nachricht sendet und andere Werker durch Start der n chsten Verrichtung darauf reagieren Abbildung 3 Erste Studie im 2 D Layout Eine im Planungsablauf fr he Anwendung zeigt Abbildung 3 Hier wurde im 2D Layout eine Voruntersuchung der Zug nglichkeit und Ausf hrbarkeit der Arbeit durchgef hrt 5 Forschungsbedarf Neben den ersten praktizistischen trotzdem bereits sehr erfolgreichen Ans tzen ist eine Weiterentwicklung in Richtung wissenschaftlicher Grundlagen der Bewegungen menschlicher Arbeit n tig Dazu wurden Verbindungen zu wissenschaftlichen Einrichtungen in Chemnitz gekn pft Forschungsschwerpunkte sind Wie erzeugt der menschliche Wille etwas zu tun ein Bewegungsmuster Welchen Bahnen folgt dieses Bewegungsmuster abh ngig von welchen Parametern Wie wird gew hrleistet dass dieses Bewegungsmuster den physikalischen Grundlagen der Gleichgewichtsbedingung statisch und dynamisch gehorcht Wie sind dynamische Bewegungsgr en ergonomisch zu bewerten Das Forschungsfeld ist recht weit und es gibt bislang relativ wenige Ans tze Biomechanische Bewegungen werden heute im Wesentlichen nur analysiert Das Thema erfordert aber eine Bewegungssynthese Die gegenw rtigen
471. werden Hierf r soll eine download Funktion angeboten werden COMMUVIT sammelt dazu die Daten zeitsynchron oder asynchron speichert sie und bietet sie anschlie end als Paket an Zudem soll ein Verzeichnisdienst angeboten werden in der alle angeschlossenen Komponenten und deren angeboten Daten verzeichnet sind Diese Liste kann dann direkt von AR Anwendung oder andere Anwendungen zur Visualisierung verwendet werden 6 Literatur Azu97 Azuma Ronald A Survey of Augmented Reality 1997 In Presence Teleoperators and Virtual Environments 6 BMFO7 Bock T Maurer M Farber G 2007 June 13 15 Validation of the Vehicle in the Loop VIL In Proceedings of the 2007 IEEE Intelligent Vehicles Symposium Istanbul Turkey GBR 08 Gausemeier J B cker J Radkowski R Wa mann H Henke C 2008 Anwendung von Augmented Reality zur Visuellen Analyse einer Konvoi Simulation am Beispiel der Neuen Bahntechnik Paderborn In Proc of Simulation und Visualisierung 28 29 Feb 2008 Magdeburg GS05 Goktogan A H Sukkarieh S 2005 An Augmented Reality System for Multi UAV Missions In Proc of SimTecT 2005 Syndey Australien PCK 00 Park K Cho Y Krishnaprasad N K Scharver C Lewis M J Leigh J Johnson A E 2000 CAVERNsoft G2 A toolkit for high 3 7 378 performance teleimmersive collaboration In Proceedings of the ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology VRSTOO ACM Press PJ95 Pa
472. xecutive Aerospace Dassault Systemes Deutschland AG Wankelstra e 4 70563 Stuttgart Telefon 0711 27300 267 E Mail tom david graupner 3ds com Universit t Stuttgart Fachrichtung Maschinenwesen Abschluss Diplom Ingenieur Fraunhofer Institut f r Produktionstechnik und Automatisierung IPA Stuttgart Gruppenleiter Digitale Fabrik DELMIA GmbH Fellbach Key Account Manager Dassault Systemes Deutschland AG Stuttgart Client Executive Aerospace Die virtuelle Inbetriebnahme erlangt Industriereife Dipl Ing Tom David Graupner 1 100 j hrige Planungstradition Frederick W Taylor gilt als der Begr nder der wissenschaftlichen Betriebsf hrung Nach ihm ist der Taylorismus benannt dessen Lehre auf genauen Zeit und Ar beitsstudien der Menschen beruht Seine Hauptwerke entstanden 1903 Shop Management und 1911 The Principles of Scientific Management Wir blicken daher auf eine ber 100 j hrige Planungstradition zur ck s Abbildung 1 _ Frank amp Lilian Gilbreth Analysis of human work movements Asa B Segur Motion T ime Analysis WORK FACTOR Principles of Scientific ar Frederick W Taylor 1903 19 1900 1910 1920 Bundesministerium f r Bildung und Farschung German Major Research Project concerning humanization of work En i DERCH DAIMLER BIEMZ TEMENS Herold B Maynard John L Schwab D GustaveJ AEREE Seale Methods Mercedes Time i
473. ysikalisch korrekter Simulation Durch die zunehmend nachgefragte Simulation qualitativ hochwertiger Effekte w chst die Komplexit t des Programmcode und die ben tigte Rechenzeit Ein gutes Beispiel ist hierf r die NVIDIA Medusa Demo Golem 2008 in der pro Bild bis zu 120 nacheinander ausgef hrte Berechnungsdurchg nge n tig sind Abbildung 1 Raytracing realistischer Spiegelungen in Glas und Lackfl chen Quelle UdS Das Echtzeit Raytracing Wald 2001 ist eine alternatives Verfahren zur Rasterisierung Erweiterungen des Verfahrens dienen der physikalisch korrekten Berechnung der Szenenbeleuchtung Reflexionen weichen Schatten dynamischen Lichtquellen etc Die resultierenden Bildergebnisse haben eine hohe visuelle Qualit t und sind von einem Foto der realen Welt kaum mehr zu unterscheiden Abbildung 1 Raytracing ist jedoch ein rechenintensives Verfahren f r das noch keine breit verf gbare hoch optimierte Grafikhardware verf gbar ist 2 Die Echtzeit Raytracing Engine RTfact Moderne Multi core Prozessoren mit ihren vielen Rechenkernen sowie die Einf hrung von SIMD Single Instruction Multiple Data Prozessorarchitekturen eignen sich hervorragend zur Beschleunigung von Raytracing Neue Ans tze ersetzen die starre in Hardware abgebildete Grafikpipeline durch frei programmierbare Hardware so dass alternative Methoden zur Bildberechnung und f r visuelle Effekte m glich werden SIMD Architekturen sind besond
474. ystem 1 BNC Eing nge 2 Einstellregler f r Offset amp Verst rkung 3 Optische Ausg nge 4 Polymerfaser 5 Koppler 6 um Tisch 7 Splitter 8 Polymerfaser 9 Optische Eing nge 10 Einstellregler f r Spannung amp Verst rkung 11 BNC Ausg nge 12 Optisches Powermeter Die Treiberschaltung des Systems wurde auf die bertragung von Videosignalen optimiert wobei das Eingangssignal von einer Videokamera eingespeist oder durch einen Testbildgenerator erzeugt werden kann Das System erm glicht dar ber hinaus die bertragung weiterer Signaltypen wie beispielsweise eines per Funktionsgenerator erzeugten Sinussignals welches auf einem Oszilloskop dargestellt werden kann Ein solches Setting erlaubt die Untersuchung des Einflusses der Faserl nge auf das Signal Rausch Verh ltnis eines der vielen mit OPTOTEACH m glichen Experimente Weitere mit OPTOTEACH durchf hrbare Versuche sind 3 Bestimmung des Einflusses elektromagnetischer Felder Bestimmung der Pl Kurven verschiedener Sendeelemente Bestimmung von bertragungsbandbreite und S Parameter Bestimmung der Modulationscharakteristik AM ASK PCM Messung der D mpfung bei unterschiedlichen Faser und Wellenl ngen Analyse des Einflusses von Fehlausrichtungen und Sto stellen um Tisch Analyse des Einflusses von Offset sowie sender empf ngerseitiger Verst rkung 2 Konzeption einer Lernsoftware Eines der didaktischen Prob
475. zelnen Rechners maximal aus Dennoch ist f r eine interaktive und hochrealistische Darstellung gro er Szenen ein Verbund mehrerer Rechner Cluster notwendig Die Rendering Teilaufgaben sowie die fertig gestellten Bildteile werden hierzu mit dem ebenfalls selbst entwickelten Framework Uray Repplinger et al 2008 auf einem Cluster verteilt und synchronisiert URay basiert auf der eigenen Basistechnologie der Netzwerkintegrierten Multimedia Middleware NMM Lohse et al 2008 und repr sentiert einen Datenfluss entlang eines gerichteten Flussgraphen siehe Abbildung 2 TileAssembly Node Display Node Abbildung 2 Beispiel f r einen NMM Flussgraphen innerhalb von URay Die Knoten des Graphen stellen einzelne Verarbeitungsschritte dar und k nnen dank NMM auf beliebigen Rechnern im Netzwerk liegen Das zu erzeugende Bild wird in Pixelbereiche so genannte Kacheln zerlegt die dann von mehreren Render Knoten auf Basis von RTSG und RTfact gerendert werden Jeder dieser Knoten operiert blicherweise auf einem separaten Rechner und kann so dessen Rechenleistung voll nutzen Nach dem Rendering werden die einzelnen Kacheln wieder zu einem gemeinsamen Bild zusammengesetzt und angezeigt URay bietet hier vielf ltige M glichkeiten gerenderte Bildstr me mehrfach und gekachelt ber mehrere Anzeigeger ten hinweg darzustellen indem es die Synchronisationsm glichkeiten von NMM ausnutzt So k nnen auch synchron Benutzere
476. zung in Design Produktentwicklung sowie f r Projekt und Architekturvisualisierungen Zur effizienten Beurteilung der sp teren realen visuellen Objekteigenschaften ist die m glichst korrekte und reproduzierbare Wiedergabe von Materialien Rauhigkeit Farbe Helligkeit und Kontrast notwendig Die physikalisch m glichst korrekte und variable Simulation der allgemeinen Beleuchtung sowie einzelner Lichtquellen unterst tzt dabei die zuverl ssige Beurteilung von Objekteigenschaften Aktuelle VR Systeme nutzen klassische Grafikkarten zur Bilderzeugung Im Gegensatz zu Computerspielen die f r Entwicklung und Optimierung von Performance und visueller Qualit t mehrere Mannjahre aufwenden m ssen virtuelle Welten in VR Anwendungen m glichst ganz ohne Nachbearbeitung und manuelle Optimierung auskommen Dennoch sollen die resultierenden Visualisierungen von hoher visueller Qualit t sein sowie Beleuchtung und Objekteigenschaften physikalisch m glichst korrekt simulieren Das auf hoch optimierter Grafikhardware implementierte Rasterisierungsverfahren kommt bei diesen Anforderungen an seine Grenzen denn neben dem Vorteil der u erst schnellen Bildberechnung Rendering hat dieses Prinzip einige wichtige Nachteile Die starre Grafikpipeline M ller und Haines 2002 erlaubt keine flexible Nutzung alternativer Verfahren zur Bild bzw Effektberechnung Die eingesetzten Verfahren orientieren sich an der Wirkung der visuellen Effekte und nicht an deren ph

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