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Benutzer- und aufgabenorientiertes virtuelles Modell für die Produktentwicklung im Hinblick auf weitere Lebensphasen, Akteure und Umgebungen

Fachliche Zuordnung Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
Arbeitswissenschaft, Ergonomie, Mensch-Maschine-Systeme
Förderung Förderung von 2015 bis 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274384345
 
Erstellungsjahr 2021

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung eines neuartigen Konzeptes, das dem Produktentwickler auf flexible und effiziente Weise Informationen über das Produkt und dessen Verhalten im Zusammenspiel mit verschiedenen Akteuren und Umgebungen in allen Produktlebensphasen bieten und in der virtuellen Realität (VR) präsentieren soll. Während VR ein großes Potenzial zur Unterstützung des Produktentwicklungsprozesses bietet, sind VR-Anwendungen in der Industrie aufgrund des hohen Modellierungsaufwands und der eingeschränkten Wiederverwendbarkeit vorhandener Modelle begrenzt. Im Rahmen des Projekts wurden zunächst die methodischen Grundlagen für ein virtuelles Modell entwickelt, das eine frühzeitige Produktevaluierung in VR, die Verwendung von VR im Produktentwicklungsprozess und die Wiederverwendung der bereits entwickelten VR-Inhalte ermöglicht. Die Trennung des vollständigen VR-Modells in Produkt, Akteur und Umgebung sowie die Erweiterung und Anwendung von neuartigen Ansätzen aus der Konstruktionswissenschaft (CPM/PDD) spielten dabei eine wichtige Rolle, die zu dem methodischen Aufbau der Beschreibung für VR führte. Bei der Entwicklung der VR-Beschreibungsmethodik wurde nach einer allgemeingültigen Lösung geforscht, die • nicht nur geometrische Objekte und/oder Strukturen, sondern auch das Verhalten der beteiligten Teilmodelle definieren kann, • Interoperabilitätsprobleme der VR-Tools beherrscht und eine Beschreibung liefert, die unabhängig von dem Ausgabemedium verwendet werden darf, • den Aufbereitungsaufwand von VR-Inhalten verringert (z. B. durch Wiederverwendung) und • dynamische Anwendungsfälle eines Produkts in den verschiedenen VR-Systemen abbilden kann. Für die Entwicklung einer allgemeingültigen Verhaltensmodellbeschreibungen wurde auf das Konzept des Model Based Systems Engineering (MBSE) zurückgegriffen. Dieser Ansatz ermöglicht die Abbildung dynamischer Anwendungsfälle eines technischen Produkts und gewährleistet eine Wiederverwendung der Anwendungsfälle. Die Herausforderung bestand hier darin, die MBSE-Modelle mit VR – und zwar möglichst verschiedenen VR-Systemen – zu koppeln. Für die Beschreibung der Verhaltensmodelle kam die Systems Modeling Language (SysML) zum Einsatz. Die systematischen Fortschritte in der Entwicklung einer Modellierungsmethode führt zu Erkenntnissen, die in Form allgemeiner Anwendungsrichtlinien für die spätere Verwendung zusammengefasst sind und bereitstehen. Die fehlende Fähigkeit von SysML im Bereich der physikalischen Berechnungen wurde durch Kopplung einer dedizierten externen Physik-Engine ergänzt, was zukünftig auch mit domänenspezifischen Simulationswerkzeugen vervollständigt werden kann. Das Resultat ist ein technologieunabhängiger und allgemeingültiger Ansatz, der für die bestehenden VR-Systeme CAVE und HMD sowie ein eigenständig entwickeltes Smartphone-VR-System evaluiert wurde. Im Kontext der benutzerorientierten VR-Systemkonfiguration wurde ein Bedarf bei Partnern aus der Industrie identifiziert, der zur Entwicklung eines VR-Informationssystems geführt hat. Dieses VR-Informationssystem unterstützt den frühzeitigen Informationsaustausch zwischen VR-Kunden bzw. VR-Anwendern und VR-Entwicklern. Durch die Bereitstellung aller VR-Spezifikationen und zugehöriger Metainformationen wird es VR-Kunden bzw. VR-Anwendern ermöglicht, Wissen über VR zu erwerben, ein gewünschtes VR-System zu konfigurieren und Schwerpunkte zu priorisieren. Auf Seiten der VR-Entwickler müssen die frühzeitige Interpretation und Bewertung der formulierten VR- Kundenvision mit dem Realisierungsaufwand und den eigenen Entwicklungskapazitäten bzw. dem Entwicklungs-Know-how in Einklang gebracht werden. Empirische Untersuchungen der Forschungsergebnisse haben großes Interesse auf Seiten der Industrie gezeigt und Gespräche für nachfolgende Forschungsprojekte bzw. einen Technologie- und Wissenstransfer ermöglicht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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