Dipl.-Inf. Marc Schmidt Leiter Geschäftstelle Magdeburg TRIVIT AG Die praktische Anwendung der Virtuellen Realität in der digitalen Produktentwicklung Beitrag zu den 9. IFF Wissenschaftstagen am 21./22. Juni 2006 Notizen: Dipl.-Inf. Marc Schmidt Leiter Geschäftstelle Magdeburg TRIVIT AG

Agenda Einleitung und Motivation Anwendungsbereiche der Technologie im Produktentwicklungsprozess Lösungen für die Produktentwicklung Vorteile und Nutzen Welche Erfahrungen mit unterschiedlichen Firmen aus verschiedenen Industriezweigen liegen vor? Zusammenfassung und Ausblick (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Die Einsatzfelder von Virtual Reality Die Virtual-Reality-Technologie findet aktuell Verwendung in der... I.Max-Kinos Zellstruktur Unterhaltungsindustrie (Videospiele, Funparks..) Medizin (Trainingsgeräte, Teleoperationssysteme..) Biotechnologie (Darstellung der dreidimensionalen Zellstruktur...) Wehrtechnik (Fahr- und Flugsimulatoren, Gefechtsfeldsimulation..) Geographie, Kartographie (Städteplanung,…) Architektur (Gebäudeplanung,...) Flugzeugindustrie (Flugsimulatoren,...) ………. z.B. Imax Kinos Sinsheim-Steinfurt ….. Teleoperations- systeme (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Der Einsatz von Virtual Reality in der Automobilindustrie DaimlerChrysler "Das VRC wird uns helfen, ein Fahrzeug von der ersten Idee bis zur Markteinführung deutlich schneller zu entwickeln und gleichzeitig die Qualität der Prozesse zu verbessern. Dadurch können wir flexibler und kurzfristiger auf veränderte Markttrends, sich wandelnde Kundenwünsche sowie Technologiefortschritte reagieren. "Durch die grafische Umsetzung von digitalen Fahrzeugmodellen und Prototypen im VRC werden wir darüber hinaus auf bis zu 20 Prozent unserer physischen Modelle verzichten können und damit eine erhebliche Kosten- und Zeitreduzierung erreichen." Dr. Hans-Joachim Schöpf, Geschäftsfeldvorstand Pkw Mercedes-Benz BMW „Mit dem Einsatz der VR-Technologie kommt eine integrierte Lösung, die die bisherigen Probleme größtenteils vermeidet. Man ist jetzt in der Lage, die aktuelle CAD-Geometrie zu verwenden, die Untersuchungen virtuell durchzuführen und hat von der Darstellungsqualität einen Stand erreicht, der annähernd mit der Hardware vergleichbar ist.“ Jens Meyer EB, BMW-Group „…deutlich schneller zu entwickeln und gleichzeitig die Qualität der Prozesse zu verbessern …darüber hinaus auf bis zu 20% unserer physischen Modelle verzichten können und damit eine erhebliche Kosten- und Zeitreduzierung erreichen.“ (Dr. Hans-Joachim Schöpf, Geschäftsfeldvorstand PKW Mercedes Benz) Volkswagen „Keine Hardware ohne virtuelle Absicherung.“ „Das ‚Virtuelle Fahrzeug‘ von Volkswagen wird auch in Zukunft starke Dynamik entfalten!“ Dr. H.-C. Brüning, Volkswagen Wolfsburg DC hat für mehrstellige Millionenbeträge seit den 90iger Jahren bereits mehrere VR-Center einerichtet, z.B. im Forschungszentrum Ulm, das sich mit sehr spezialisierten VR-Anwendungen, wie z.B. Strömungssimulationen beschäftigt, in Sindelfingen oder neuderdings auch im VRC (?) in Untertürkheim, das als VR-Center für den Geschäftsbereichereich Nutzfahrzeuge eingerichtet wurde. Opel „Die Frage nach der Bedeutung von ‚Virtual Reality‘ heute noch prinzipiell zu stellen, hieße, die Zeichen der Zeit in der Entwicklung von Automobilen nicht erkannt zu haben.“ Hans H. Demant, Vorstand Technik der Adam Opel AG (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Motivation - Situation Unvollständigkeit heutiger 3D-Lösungen im Bereich digitaler Produktentwicklung: Die Darstellung ist 2-dimensional Die Darstellung ist oft zu klein Das Benutzerinterface ist nicht realitätsnah Unzureichender Zugang zum digitalen Prototypen Unzureichende Kommunikationsplattform Unzureichende Bewertungs- und Testmöglichkeiten (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Motivation - Situation Entwicklungssysteme - heterogen, sehr spezialisiert, mächtig Viewer und Digital MockUp Systeme - komplexer, z.T. neutral/homogen - vollständige Beschreibung - spezifische Funktionalität Homogene Simulations- und Visualisierungssysteme - einfach, schnell, - zielorientierter Einsatz CAD CAM CAE DMU Heterogenität / Spezialisierung Bedienbarkeit / Verständnis Homogenisierung / Viewer Virtual Reality (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Agenda Einleitung und Motivation Anwendungsbereiche der Technologie im Produktentwicklungsprozess Lösungen für die Produktentwicklung Vorteile und Nutzen Welche Erfahrungen mit unterschiedlichen Firmen aus verschiedenen Industriezweigen liegen vor? Zusammenfassung und Ausblick (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Was bietet Virtual Reality? Realitätsnahe Visualisierung und Simulation von Produkten, Prozessen und Umgebungen Interaktion im Maßstab >=1:1 Raumgefühl, Ergonomie und Verständnis Werkzeuge zur Evaluierung von funktionalen und prozessorientierten Aspekten zum Produkt und dessen Lebenszyklus Integration bzw. Einbeziehung des Menschen in den Prozess Erweiterung des Produktwissens zu früherem Zeitpunkt (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Validierung der Entwicklungsqualität anhand des virtuellen Prototypen Virtual Reality Virtuelles Produkt im Kontext Vollständige Produktbeschreibung DMU / Product View (Elektronisches Produkt) 3D-CAD (Virtueller Prototyp) 2D-CAD (optimierte Zeichnung) Zeit 1984 1992 1997 2000 2002 (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

VR als Kommunikationsplattform - intern und extern In Zukunft OEM 1 OEM 2 OEM ...n Entwicklungs-dienstleister Strategische Spezialisten System-integratoren Quelle: Quelle: (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Einsatzgebiete im gesamten Produktentwicklungsprozess Planung Styling Design Vertrieb / Marketing Engineering Konstruktion Detailkonstruktion Berechnung Simulation Service Wartung Instandhaltung Montage Realisierung Werkzeug- und Formenbau Teilefertigung Fertigungsplanung Montageplanung (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Einsatz von Virtual Reality im Produktentwicklungsprozess Die Virtual Reality-Technologie wird eingesetzt im gesamten Produktentwicklungsprozess... Konzeptphase (Styling / Design, Logistik) „Critical Design Reviews“ in der Entwicklung / Konstruktion Besprechungen mit Einkauf und Lieferanten (SEmL) Montagesimulation / Automatisierungstechnik Ergonomiestudien / Fabrik- und Prozessplanung Projektierung / Kundenpräsentationen / Messeauftritte Wartungsschulungen / Trainings Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4 Phase 5 Concept Development System-Level Design Detail Design Testing and Refinement Production Ramp-up (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

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Interaktive Virtual Reality Technologie - Hardware-Komponenten Stereoskopische Darstellung (Projektion mit Polarisation) „Optisches Tracking“ Betrachterverfolgung Eingabegerätverfolgung Visualisierung und Interaktion im Originalmaßstab Echtzeitberechnung und Applikation 3D-CAD- Datenformat Polygonales Datenformat / VRML-Daten Aufbereitung (Strukturierung/ Strukturtiefe) (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Interaktive Virtual Reality Technologie - Software-Module IDO:Package Dynamische Ein- und Ausbauuntersuchung IDO:Cooperate Standortübergreifende Zusammenarbeit IDO:Connect Integration IDO:Review IDO:Develop Entwicklungs Toolkit IDO:Ergonomics Ergonomie Untersuchung IDO:Styling Präsentation und Vergleich von Prototypen IDO:Reflect Reflektionssimulation und Realtime Raytracing (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Schlüsselfertige VR-Komplettsysteme IC:Three IC:One Mobile Standardsysteme Personal Interactive Visualization IC:One / IC:Two / IC:Three Standard oder High Resolution (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

IC:IDO und TRIVIT AG – 2 starke Partner IC:IDO VR productive 30 Mitarbeiter Ausgründung aus Fraunhofer Institut in 2001 Gewinner des deutschen Gründerpreises 2003 Partner Daimler Chrysler 2005 TRIVIT AG Innovative Technologies 1992 gegründet, 50 Mitarbeiter Bundesweite Geschäftsstellen Beratung in der Virtuellen Produkt- und Prozessmodellierung (VPPM) 2002 Eröffnung Virtual Reality-Center Oberschwaben / Ravensburg VPPM = Beratung zum Thema Produkt- und Prozessmanagement, sowie Produktdatenmanagement ausgehend von den CAD-Systemen Pro/ENGINEER und CATIA (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Was bietet die TRIVIT AG im Umfeld von Virtual Reality? Bereitstellung der Kompetenz und Technik für Projekte Im eigenen VR Zentrum Beratung und Verkauf der Hard- und Software Integrationsdienstleistung (Prozessdefinition) Durchführung der VR - Lösungsintegration Prozessetablierung Customizing Training …bis hin zur ganzheitlichen Lösung! (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Agenda Einleitung und Motivation Anwendungsbereiche der Technologie im Produktentwicklungsprozess Lösungen für die Produktentwicklung Vorteile und Nutzen Welche Erfahrungen mit unterschiedlichen Firmen aus verschiedenen Industriezweigen liegen vor? Zusammenfassung und Ausblick (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Nutzenpotential / Erreichbare Ziele (1) Zeitgewinn durch schnellen Überblick über geometrische Zusammenhänge (z.B. durch freie und dynamische Schnittfunktion / Ergonomiefunktion) Technologievorsprung: Bewegungsabläufe sind auch bei sehr grossen Baugruppen (…….) in Echtzeit darstellbar Kosteneinsparung durch Minimierung von physikalischen Prototypen Kostensenkungs- potentiale (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Nutzenpotential / Erreichbare Ziele (2) Effizienzsteigerung durch prozessorientierte Entscheidungs-prozesse: Kommunikationsplattform für CAD- und Nicht-CAD-Fachleute Durchführung von ortsunabhängigen Design-Reviews via Internet Ausblick: Bi-direktionaler Datenaustausch mit EDM-/PDM- Systemen (z.B. PTC Windchill oder mySAP PLM) Collaboration (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Agenda Einleitung und Motivation Anwendungsbereiche der Technologie im Produktentwicklungsprozess Lösungen für die Produktentwicklung Vorteile und Nutzen Welche Erfahrungen mit unterschiedlichen Firmen aus verschiedenen Industriezweigen liegen vor? Zusammenfassung und Ausblick (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Beispiele der Einsatzfelder: Beurteilung + Abstimmung Datenfreigabeprüfung (nächster Prozessschritt) Beurteilung von Formgebung, Abständen, Varianten, Kinematiken Entwicklungsfortschrittsvergleich (Wiedervorlage) Herstellbarkeit Montierbarkeit (Montagereihenfolgen) Wartbarkeit (Demontage, Zugänglichkeit) Machbarkeitsanalyse (Aufspannung, Werkstück-erreichbarkeit) Ersetzen physischer Modelle Standortübergreifende Bewertungsgespräche Kommunikation mit Kunden und Zulieferern (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Beispiele der Einsatzfelder: Ergonomische Untersuchung Verbindung von: „Mensch & Produkt“ und „Mensch & Prozess“ Handhabbarkeit Erreichbarkeit (Greifräume) Sichtbarkeit (Sichträume) Phys. Belastung (Komfort-/ Diskomfort-Zonen) (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Beispiele der Einsatzfelder: Präsentation und Training Präsentation / Showroom Frühere (bessere) Kundeneinbindung Innovationseffekt Virtuelle Maschine anstelle (mehrerer) realer Kosteneinsparung (Transport, Aufbau, International) Einweisung von Service- oder Bedienpersonal am Virtuellen Produkt Sicherheit Kosten (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Referenzen (Auszug) der TRIVIT AG TRIVIT AG ist Mitglied von NoAE ´Network of Automotive Excellence´: (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Referenzen und Beispiele zu Virtual Reality mit der TRIVIT AG (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Beispiele für Erfahrungen und den qualitativen Nutzen Echte räumliche, realistische 3D-Darstellung Bewegungsabläufe auch bei großen Baugruppen in Echtzeit darstellbar Schneller Überblick über geometrische Zusammenhänge durch freie und dynamische Schnittfunktion Kommunikationsplattform für interaktives team-orientiertes Arbeiten auch für Nicht-CAD-Fachleute Effizienzsteigerung durch Einbindung in die Entscheidungsprozesse in Engineering und Produktion Physikalische Prototypen minimieren Durchführung von ortsunabhängigen Design-Reviews via Internet Sehr gute Integrationsmöglichkeiten in Prozesslandschaft EDM/PLM/ERP bidirektionaler Datenaustausch VR Nutzer (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Beispiel: Unterstützung der MTU Friedrichshafen zum Thema VR Sehr gute Voraussetzungen: Eindeutige und durchgängige Produktstruktur 3D Daten in hervorragender Qualität Gute PDM-System Basis und Nutzung Klare und nutzbare Entwicklungsprozesse, die Einsatzfähigkeit, die positive Ergebniserwartung und damit den guten ROI in Verbindung mit dem Einsatz von Virtual Reality ermöglichen Bestehender Bedarf beispielsweise für SE-Prozesse (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Virtual Reality-Einsatz MTU Friedrichshafen (1) Virtual Reality wird eingesetzt für: Konzeptphase / Designstudien ´Critical Design Reviews´ in der Entwicklung / Konstruktion Besprechungen mit Einkauf und Lieferanten (SEmL) Montagesimulation Trainings / Kundenpräsentationen Messeauftritte (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Virtual Reality-Einsatz MTU Friedrichshafen (2) Gussbaugruppe (Abstand Kern/Rohteilkontur, Wandstärken) Krümmeranbindung (Auslegung Mechan. Belastung) Verrohrung (kritische Rohrabstände) Ventilsteuerung (Funktion) Verrohrung Gussbaugruppe ´Critical Design Review Gesamtmotor´ BR 890 Ventilsteuerung Krümmeranbindung (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

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

Virtual Reality-Einsatz John Deere Werke Mannheim (1) Einsatz der IC:IDO VR Technologie Integration der Technologie in den Prozess der Produktentwicklung Datenmanagement und Datenaufbereitung Schulung Integration in verschiedene Anwendungsbereiche (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Virtual Reality-Einsatz John Deere Werke Mannheim (3) Virtual Reality wird eingesetzt z.B. für: Kollisionsanalysen (z.B. für Motor, Traktorkabine, Klimakompressor) Ergonomiestudien (Sichtfelduntersuchung) Fabrikplanung / Hallenlayout Ansicht oben Vorderansicht Gesamtansicht Fabrikplanung / Hallenlayout (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Virtual Reality - Einsatz HYMER Einsatz der Technologie über die gesamte Produktentwicklung der aktuellen Baureihe (neu in 2006) Weiterhin zu Marketingzwecken Erheblicher Nutzen zur Visualisierung der Designstudien (insb. Material- und Farbentscheidungen) (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Zusammenfassung und Ausblick (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Der Referent Dipl.-Inf. Marc Schmidt (Jahrgang 1971) Abschluss des Informatik Studiums 1995 an der TU Magdeburg / Spezialisierung Simulation und Graphik Anschließend Wissenschaftlicher Mitarbeiter im IFF FhG Magdeburg Beratung und Projektleitung in Industrie und Forschung Thema: Angewandte Simulation in Materialfluss und Logistik Teamleiter im BOS Systemhaus AG (1998) Beratung im Bereich Digitaler Produktentwicklung Stichworte: DMU, Produktsimulation, Softwareentwicklung Seit Übernahme des Geschäftsbereichs durch die TRIVIT AG Geschäftsstellenleiter der Geschäftsstelle Magdeburg (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg

Weitere Informationen und Kontakt Weitere Infos unter: www.trivit.de Kontakt: Marc Schmidt TRIVIT AG Geschäftsstelle Magdeburg An der Steinkuhle 2a 39128 Magdeburg Email: marc.schmidt@trivit.de Tel.: 0391 / 53 644-0 Mobil: 0178 / 499 27 41 (c) 2006 TRIVIT AG - IFF Wissenschaftstage 21./22. Juni 2006 Magdeburg