Digital Engineering
Digital Engineering am KTmfk
Die Fachgruppe Digital Engineering befasst sich mit digitalen Methoden und Werkzeugen sowie der ganzheitlichen Datennutzung und Datenauswertung in der virtuellen Produktentwicklung. Das Engagement des KTmfk gliedert sich dabei in die Bereiche „Machine Learning“, „Systems Engineering“ und „Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) in der Produktentwicklung“.
Machine Learning
Vor dem Hintergrund des wissensbasierten Konstruierens hat der KTmfk frühzeitig das enorme Potential der Datenauswertung innerhalb des Produktentwicklungsprozesses erkannt. So werden am Lehrstuhl gezielt Verfahren des Machine Learning zur Generierung von Wissen aus Daten des gesamten Produktlebenszyklus eingesetzt. Diese sollen dem Produktentwickler wiederum Hilfestellung bei verschiedensten Tätigkeiten im Rahmen der virtuellen Produktentwicklung bieten und somit einen wesentlichen Baustein des Digital Engineerings bilden.
Innerhalb des Machine Learning setzt die Fachgruppe ihren Fokus vor allem auf Data- und Text-Mining-Methoden. Dabei wird die Generierung von Ontologien für die Grundstruktur wissensbasierter Systeme in der Produktentwicklung erforscht. Konkret handelt es sich um die Abbildung der Produkt- und Funktionsstruktur in einem maschinell lesbaren Format, um diese in eine semantisch höherwertige Darstellung zu überführen.
Darüber hinaus werden im Rahmen der fertigungsgerechten Konstruktion selbstlernende, wissensbasierte Systeme entwickelt, die eine Optimierung bestehender Bauteilentwürfe ermöglichen. Dabei werden Daten aus Simulation und Versuch zusammengeführt, um Vorhersagemodelle für resultierende Bauteileigenschaften zu erstellen.
Außerdem werden Methoden des Deep Learnings erforscht, die die Plausibilität von FE-Simulationen überprüfen. Genutzt werden dabei sowohl Daten als auch Expertenwissen. Die so generierten Modelle unterstützen den Produktentwickler frühzeitig beim Aufbau von Simulationen.
Systems Engineering
Technische Systeme sind zunehmend von einem Komplexitätsanstieg geprägt, um den Funktionsumfang zu erweitern und wettbewerbsfähig zu bleiben. Dabei werden vor allem immer mehr interdisziplinäre Systeme fokussiert. Mit dem Model-Based Systems Engineering (MBSE) wurde ein Ansatz geschaffen, interdisziplinäre Systeme in einer Systemarchitektur darstellen zu können und mit den verschiedenen Modellen entlang der Produktentwicklung zu verknüpfen.
Der KTmfk entwickelt neuartige Methoden und Ansätze, um das MBSE in die Anwendung zu überführen. Dabei werden Möglichkeiten zur Nutzbarmachung der zentralen Systemarchitektur und dem zugehörigen Systemmodell erforscht. Ansätze sind dabei beispielsweise die methodische und technische Verknüpfung von Domänenmodellen (z.B. CAD) mit dem Systemmodell. Auch die Ermöglichung ausführbarer Systemarchitekturen für Digitale Zwillinge gehört zu den Forschungsgebieten des KTmfk, sowie der Einbezug von künstlicher Intelligenz zur automatisierten Anreicherung und Erstellung von Systemmodellen. Mit diesen Ansätzen trägt der KTmfk zur Umsetzung des MBSE und der Schaffung einer «Authoritative Source of Truth» bei, um eine konsistente Modelllandschaft über den gesamten Produktlebenszyklus zu schaffen.
VR und AR in der Produktentwicklung
Virtual Reality und Augmented Reality sind Mensch-Maschine-Schnittstellen, die es ermöglichen, computergenerierte Inhalte in Ansprache mehrerer Sinne realitätsnah wahrzunehmen. Entwürfe können in Design Reviews betrachtet und besprochen werden. In diesem Kontext wird zum einen die Synthese von Produktgestalt durch natürliche Fingerinteraktion erforscht, dies ermöglicht es auch weniger erfahrenen Nutzern schnell erste CAD-Entwürfe zu erstellen. Zum anderen wird an der realitätsnahen Visualisierung von virtuellen Umgebungen durch Eye-Tracking geforscht.