News 2021

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2021

20.12.2021Sys2PEP – Systemmodelle als Werkzeug des digitalen Produktentstehungsprozesses

"Ein durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energiegefördertes Forschungsprojekt. Durchgeführt von der B&W Software GmbH, dem Institut für Produkt Engineering der Universität Duisburg-Essen (IPE) und der SMS group GmbH.

 

Problem

Produktfamilien mit verschiedenen Varianten in ihren Wirkprinzipien und Ausgestaltungen erweisen sich in ihrem Entstehungsprozess oftmals als komplex. Daraus resultiert ein hoher Zeitaufwand in Konstruktion und Auslegung. Da solche Aufträge oftmals von denselben Anwendern durchgeführt werden, entsteht zudem eine zentrale Wissensanhäufung bei einer geringen Personengruppe. Um den Prozess vom Kundenauftrag zum fertigen Produkt effizient und zugänglich zu gestalten, ist eine systemtechnische Unterstützung unausweichlich.

 

Lösungsansatz

Die Produktfamilie wird mittels einer formalen Beschreibungssprache in eine Referenzarchitektur übertragen. Hierbei werden mehrere Elemente modelliert und durch Abhängigkeiten, Attribute und wichtige Parameter beschrieben. Ausgehend von definierten Berechnungs- und Gestaltungsvorschriften werden daraus verschiedene Konfigurationen des Produktes erzeugt. Abschließend werden diese in ein 3D-Modell überführt.

 

Durchführung

Zur Erzeugung dieses Prozesses wurde die Produktfamilie der Expanderwerkzeuge der SMS group herangezogen. Diese besitzt eine hohe Variation in ihrer Gestaltung in Abhängigkeit der Kundenanforderungen. Angesichts dessen eignete sich dieses Werkzeug für dieses Projekt.

Mit Hilfe eines Reverse-Engineering Ansatz war es möglich das Produkt bis auf seine funktionale Architektur in einem Top-Down Prozess zu analysieren. Das Identifizieren der logischen Zusammenhänge zwischen den Strukturelementen erfolgte im stetigen Wissenstransfer zwischen den Projektpartnern. Das IPE beschrieb die Referenzproduktarchitektur mittels der Systemmodellierungssprache SysML. Diese ist basierend auf UML 2 (Unified Modeling Language) und findet ihren Einsatz beim Beschreiben von komplexen Systemen.

Die Model-Based-Systems-Engineering (MBSE) Umgebung „Cameo Systems Modeler“ stellte Zusammenhänge der Produktfamilie grafisch dar. Als Ergebnis lieferte sie die geometrischen Ausprägungen einer Produktkonfiguration in Form von Parametern. Das entwickelte SmartAssembly übertrug die Resultate zwischen MBSE- und CAD-System. Dadurch wurde ein hohes Maß an Flexibilität erzielt, welches ein schnelles Reagieren auf die wechselnden Anforderungen des Produktentstehungsprozesses erlaubt. Die Schnittstelle zwischen den beiden Systemen hat dabei eine XML-Struktur gebildet.

Die Aufgaben auf Seiten des CAD-Systems bestand darin die XML-Daten in ein 3D-Modell zu übertragen und sicherheitskritische Features auszulegen. Dafür wurden verschiedene Analysemodelle geschaffen und in diesen Entscheidungsmechanismen hinterlegt. Anhand dieser war es möglich sicherheitskritische Elemente zu überprüfen und daraus eine Gestaltung für einige Komponenten festzulegen. Dies erwies sich als äußerst hilfreich, da für die Beschreibung einiger geometrischer Ausprägungen die Möglichkeiten im Systemmodellierer einen nicht zu rechtfertigenden Mehraufwand bedeutet hätten. Darüber hinaus wurde im CAD-System eine Struktur erzeugt, welche die Platzierung der Komponenten in Abhängigkeit der Kundenanforderung steuerte. Dabei wurde das Werkzeug bereits in seiner groben Struktur als Skelett modelliert. Anschließend wurde dieses mit SmartAssembly an Variante und Berechnungen angepasst.

Fazit

Durch den Einsatz einer formalen Beschreibungssprache war es möglich, die physische Struktur der Produktfamilie mit all ihren Abhängigkeiten in eine digitale Referenzstruktur zu überführen. Daraus resultierte eine schnelle und reproduzierbare Auslegung des fertigen Produktes unter Berücksichtigung der Kundenanforderungen. Zudem gelang es durch den Einsatz von SmartAssembly, äußerst flexibel auf die variablen Anforderungen zwischen MBSE- und CAD-Umgebung zu reagieren. Gleichzeitig konnten die Berechnungsergebnisse in ein CAD-Modell überführen werden. Die Kombination aus den Stärken der beiden Systeme ermöglichte es selbst komplexe und sicherheitskritische Features auszulegen und zu validieren.

Aufgrund dieses Forschungsprojektes ist durch die Zusammenarbeit aller Projektpartner ein neuer Produktentstehungsprozess entstanden. Dadurch wird es möglich, das bestehende Know-how einer Produktfamilie in eine digitale Struktur zu extrahieren und diese in ein 3D-Modell zu überführen." (https://www.buw-soft.de/de/2021/12/21/sys2pep/)

09.12.2021INTERESSANT, INSPIRIEREND, INTERNATIONAL - akademischer Austausch mit den führenden Universitäten der Ukraine

Im Rahmen eines zweiwöchigen DAAD-Projekts fand an unserem Lehrstuhl für Produktentwicklungsprozesse und Datenmanagement ein wissenschaftlicher Austausch zwischen führenden Universitäten der Ukraine und der Universität Duisburg-Essen statt. Prof. Nagarajah und sein Team trafen sich mit führenden Professoren der Nationalen Technischen Universität der Ukraine (KPI) und der staatlichen Universität Sumy, um nachhaltige Forschungsthemen und gemeinsame internationale Projekte zu diskutieren. Teilnehmer aus der Ukraine waren Prof. Vitalii Ivanov, Prof. Ivan Pavlenko, Prof. Oleksandr Liaposhchenko, Prof. Vitaliy Pasichnyk, Prof. Oleksandr Okhrimenko und Dr. Viacheslav Vovk.

Wir bedanken uns für die interessanten Vorträge, die anregenden Diskussionen und die internationale Freundschaft, die uns neue Ideen für unsere Forschungsgebiete in den Bereichen Systems Engineering, Smart Standards, Exoskelette sowie Digital Twin mitgegeben haben. Die gemeinsamen Eindrücke auf dem Gelände der Zeche Zollverein in Essen und der Besuch des Thyssenkrupp-Werks in Duisburg waren weitere erlebnisreiche Besuche.

Wir freuen uns darauf, im nächsten Jahr die Universitäten der Ukraine zu besuchen und die freundschaftlichen, internationalen Beziehungen langfristig zu stärken.

#Forschung #Hochschulaustausch #DAAD

03.12.2021Unterstützung von Unternehmen bei der digitalen Transformation

Die Digitalisierung von Prozessen und ein effizienter Umgang mit Daten sind von zentraler Bedeutung für die zukünftige Wettbewerbs- und Innovationsfähigkeit von Unternehmen. Für die Arbeitswelt bedeutet die digitale Transformation eine starke Verschiebung des Tätigkeitsprofils, was insbesondere digitale und KI-Kompetenzen in einem hohen Maße erforderlich macht. Entscheidender Faktor für einen erfolgreichen Transformationsprozess wird demnach eine zukunftsgerichtete und bedarfsgerechte Weiterbildung und Qualifizierung der Mitarbeiter*innen sein. In unserer Weiterbildungsplattform für Industrie 4.0-Technologien (WIN 4.0) bündeln wir deshalb die Kompetenzen aller bedeutenden Akteure aus den Bereichen Bildung & Qualifizierung, um Unternehmen bei dieser Transformation zu unterstützen. Gemeinsam mit den Unternehmen möchten wir die bestehende Probleme, aktuelle Reifegrade und potentielle Technologien sowie damit verbundene Weiterbildungsbedarfe identifizieren, um Weiterbildungskonzepte mit hoher Praxistauglichkeit zu entwickeln. In Kooperation mit dem  laden wir deshalb zu einer kostenfreien Online-Veranstaltung am 07.12.21 (13:30-15:30) ein. Mehr Informationen zur Anmeldung unter: https://lnkd.in/exC-6fvZ

15.11.2021Neuzugang am Lehrstuhl PEP

Der Lehrstuhl Produktentstehungsprozesse und Datenmanagement freut sich Herrn Sonntag als wissenschaftlicher Mitarbeiter neu im Team zu begrüßen.

Herr Sonntag absolvierte seinen Bachelor- und Masterabschluss im Studiengang Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Mechatronik an der Universität Duisburg-Essen. Während seines Studiums war er bereits mehrere Jahre am Lehrstuhl für Produktentstehungsprozesse und Datenmanagement als studentische und wissenschaftliche Hilfskraft angestellt. Im Rahmen seiner Bachelorarbeit entwickelte er eine Virtual Reality-Applikation, um die in einem Produktdatenmanagementsystem hinterlegten Daten innerhalb eines virtuellen Regalsystems zu visualisieren.

Seine Masterarbeit mit dem Thema „Augmented Reality-basierte Methoden zur Visualisierung von Seilrobotern auf automatisierten Baustellen“ hat Herr Sonntag im Oktober erfolgreich bestanden.

Wir freuen uns auf eine kreative und erfolgreiche Zusammenarbeit.

12.11.2021Start der Kooperation zwischen dem Beuth Verlag und dem Lehrstuhl PEP

Der Lehrstuhl für Produktentstehungsprozesse und Datenmanagement startete im September 2021 ein Kooperationsprojekt mit dem Beuth Verlag zur Erschließung von Marktpotentialen und Erarbeitung von Anwendungsfällen zu granularen Normen-Bestandteilen, insbesondere Formeln.

Heute liegen Normen und Standards in Unternehmen überwiegend als PDF oder Druckversion, wodurch ihre Verwendung mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist. Die heutige Arbeitsweise kennzeichnet sich insbesondere durch eine manuelle Suche und Verarbeitung von Informationen, wobei der Normenanwender die für sich relevanten Informationen sucht und händisch in seine Prozesse, Methoden und/ oder Tools überführt.

Im Rahmen des Projektes sollen Erkenntnisse über die optimale Ablage, kontextuale Verknüpfung und zielsystemspezifische sowie anwendungsfallbezogene Ausspielung von Formeln konstatiert werden, sodass diese maschinenausführbar beschrieben werden. Es ist besonders darauf zu achten, dass Formeln nicht allein aus dem mathematischen Ausdruck, sondern unter anderem aus Anmerkungen, Randbedingungen und Verweisen bestehen. Hierbei dürfen die semantischen Beziehungen nicht verloren gehen.

Die Ergebnisse werden wichtige Erkenntnisse im Hinblick auf das Ziel des Beuth Verlags liefern, den richtigen Inhalt zur richtigen Zeit am richtigen Ort nutzerfreundlich bereitzustellen (Content-as-a-Service).

Wir freuen uns auf eine innovative Zusammenarbeit.

#smartstandards #CaaS #IPE #PEP #BeuthVerlag #researchproject #formulas #automazation

Normen GünzrothJanosch LuttmerDominik Ehring

05.11.2021Konstruktionstechnik Kolloquium 2021

Das diesjährige Konstruktionstechnik Kolloquium 2021 - veranstaltet vom Lehrstuhl PEP der Universität Duisburg-Essen - fand erfolgreich in einem neuen Format statt.
 
Mit der KT 2021 als Austauschplattform für Doktoranden*innnen wurden gemeinsame Forschungsaktivitäten und eine übergreifende Kommunikation zwischen den beteiligten Instituten gefördert. Die Konferenz zeichnete sich durch einen offenen, interessanten Austausch zu zukunftsrelevanten Themen der Produktentwicklung wie Digitalisierung, Gamification, agiles Management, modellbasiertes Systems Engineering, digitaler Zwilling und datengetriebene Ansätze wie virtuelle Sensoren aus. Im Mittelpunkt stand die Diskussion von Forschungsthemen aus unterschiedlichen Perspektiven und das Erhalten eines ehrlichen Feedbacks zur aktuellen Forschung. Der Formatwechsel wurde erfolgreich angenommen, sodass auch in Zukunft fleißig Networking betrieben werden kann.
 
Wir bedanken uns bei allen Teilnehmern des KT-Kolloquiums für eine freundliche und innovative Veranstaltung.

#KT_Kolloquium2021  #research  #design  #networking

26.10.2021Harmonisierung des Produktentwicklungsprozesses von Kelvion Machine Cooling Systems

Erfolgreiche Optimierung und Harmonisierung des Produktentwicklungsprozesses über weltweit verteilte Standorte von Kelvion Machine Cooling Systems.
 
In einem gemeinsamen Projekt definierten der Lehrstuhl PEP und Kelvion Machine Cooling Systems einen weltweit harmonisierten Engineering-Prozess, um Entwicklungszeiten und Koordinationsaufwand zu verkürzen sowie den standortübergreifenden Einsatz von Standards sicherzustellen. Gemeinsam mit allen relevanten Abteilungen wie Entwicklung, IT, Vertrieb, Einkauf, Produktion und Qualität der verschiedenen Standorte wurden Kelvions Best-Practice-Prozesse und Optimierungspotenziale identifiziert, um die Stärken der einzelnen Standorte mit Best Practices aus der Industrie in einen realisierbaren Produktentwicklungsprozess zu übertragen.
Um Flexibilität für eine effektive Anwendung der Prozesse an den verschiedenen Standorten zu gewährleisten, wurde ein maßgeschneidertes Konzept entwickelt, das es Kelvion ermöglicht, die Prozesse mittels Prozessmodulen an die spezifischen Randbedingungen verschiedener Standorte und Projekte anzupassen.
Ein wichtiger Aspekt des Projekts war die Entwicklung einer nachhaltigen Lösung, weshalb die Mitarbeiter der relevanten Abteilungen und Standorte projektweit eingebunden und durch ein dreistufiges Schulungskonzept in die Lage versetzt wurden, die Prozesse in ihrem Arbeitsalltag auszuführen. Darüber hinaus wurden Instrumente zur kontinuierlichen Verbesserung des Prozesses entwickelt, die auf Kelvions Management zugeschnitten waren.


Kelvion schätzte die hochprofessionelle und schnelle Realisierung des Projekts und beabsichtigt, die Zusammenarbeit mit PEP in Zukunft zu intensivieren.

14.10.2021ICED 2021 Auszeichnung: Reviewers Favourite Award

Vor einigen Wochen konnten Tobias Drees und Janosch Luttmer an der 23rd International Conference on Engineering Design (@ICED21) in Göteborg, Schweden, teilnehmen.  

Folgende Vorträge wurden präsentiert: 

METHODOLOGY FOR A TASK-SPECIFIC AND PERSONALISED DEVELOPMENT OF AN INITIAL EXOSKELETON DESIGN 
von Tobias Drees, Steffen Kunnen, Robin Pluhnau, Arun Nagarajah (https://doi.org/10.1017/pds.2021.469

REPRESENTATION AND APPLICATION OF DIGITAL STANDARDS USING KNOWLEDGE GRAPHS 
von Janosch Luttmer, Dominik Ehring, Robin Pluhnau Arun Nagarajah (https://doi.org/10.1017/pds.2021.516

Wir freuen uns, dass die Veröffentlichung von Herrn Luttmer mit dem Reviewers Favourite Award ausgezeichnet wurde. 

#ipe #ude #Forschung #ICED21gbg #designsociety #engineeringdesign 

09.08.2021Zuschlag für Verbundvorhaben von PEPDM und KKM

Lehrstühle für PEPDM und KKM erhalten Zuschlag für Verbundvorhaben "Anwenderorientiertes Lebensdauerprognosesystem für dynamisch belastete Elastomerbauteile"

Präzise und verlässliche Prognosen der zu erwartenden Lebensdauer von elastomeren Bauteilen (z.B. Kupplungen) unter spezifischen Belastungssituationen virtuell durchführen zu können, bietet ein erhebliches Potential zur Reduzierung der Kosten für zerstörende Bauteilprüfungen, frühzeitige beanspruchungsgerechte Optimierungen der Bauteile sowie zur Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Voraussetzung hierfür sind Modelle, die das reale Verhalten mit der für die Anwendung erforderlichen Genauigkeit abbilden können und eine Softwarearchitektur, die eine einfache Anwendbarkeit der Methode ermöglicht. Für die Prognose von Elastomeren sind unterschiedliche spezifische Teilmodelle erforderlich (Simulationsmodell, Materialmodell, Schädigungsmodell), die u. A. aus Versuchsdaten gewonnen werden müssen. Um den Prüfaufwand zu minieren, verfolgt der Lehrstuhl für KKM das Ziel der Kalibrierung des Materialverhaltens an von der tatsächlichen Geometrie abstrahierten Probekörpern. Viele Lösungen scheitern in der Praxis zudem aufgrund einer heterogenen Tool-Landschaft und einer damit einhergehend fehlenden Verknüpfung der erforderlichen Teilmodelle wie CAD und FEM. Zielsetzung des Lehrstuhls PEP-DM ist daher die Integration des Prognosesystems in eine Open Source basierte Softwarelösung, um eine unternehmensübergreifende Anwendung zu gewährleisten.

14.06.2021Neuzugang am Lehrstuhl PEP

Der Lehrstuhl Produktentstehungsprozesse und Datenmanagement freut sich Frau Bücker als wissenschaftliche Mitarbeiterin neu im Team zu begrüßen. Frau Bücker absolvierte ihren Bachelor- und Masterabschluss des Wirtschaftsingenieurwesens mit den Vertiefungsrichtungen additive Fertigung und Produktentwicklung an der Universität Paderborn mit Bestnoten. Drei Jahre lang war Frau Bücker am Forschungsinstitut Direct Manufacturing Research Center (DMRC) sowie dem Lehrstuhl für Konstruktions- und Antriebstechnik im Bereich additive Fertigung in Paderborn beschäftigt. Hier arbeitete sie an Industrieprojekten, der Lehre und Veröffentlichungen mit. Von 2019 bis 2021 war Frau Bücker als studentisches Vorstandsmitglied des Paderborner Instituts für Additive Fertigung tätig und vertrat die Interessen der Studierenden. Während ihrer Bachelorarbeit erarbeitete Frau Bücker eine Konstruktionsmethodik für die Entwicklung additiv zu fertigender Bauteile. Ihre Masterarbeit schrieb sie über die Produktentwicklung von additiv zu fertigenden Schuhsohlen unter Berücksichtigung biomechanischer und medizinischer Aspekte. Zusätzlich zur Lehre wird Frau Bücker am Lehrstuhl PEP die Forschung im Bereich Exoskelette mitgestalten.

Wir freuen uns auf die gute und kreative Zusammenarbeit.

01.06.2021Neuzugang am Lehrstuhl PEP

Der Lehrstuhl für Produktentstehungsprozesse und Datenmanagement freut sich Herrn Demir als IT-Systemadministrator, ab dem 01. Juni 2021, begrüßen zu dürfen.

Herr Demir war als PLM/CAD-Berater und -Trainer mehrere Jahre für namenhafte Unternehmen (Siemens Digital Industries Software) tätig und hat seine Weiterbildung im vergangenen Jahr als Netzwerk- und Datenbankadministrator erfolgreich absolviert. Herr Demir hat in verschiedenen Projekten bundesweit mitgewirkt und bringt durch seine langjährige Berufserfahrung ausgiebige CAD/PLM-Kennnisse mit. Neben seiner sehr guten Branchenkenntnisse zählen Support, IT-Prozesse und Produktdatenmanagement-Systeme zu seinen Kernkompetenzen.

Wir freuen uns auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit.

31.05.2021KT Kolloquium 2021

Ausrichter des diesjährigen KT-Kolloquiums ist der Lehrstuhl für Produktentstehungsprozesse und Datenmanagement der Universität Duisburg-Essen. Das KT-Kolloquium 2021 findet in einem neuen Format am 30.09. und 01.10.2021 in Duisburg statt.

Das KT-Kolloquium soll als Austauschplattform für Doktorand*innen, ehemalige Mitarbeiter*innen und Ausrichter dienen und so gemeinsame Forschungsaktivitäten und eine übergreifende Kommunikation zwischen den beteiligten Instituten fördern. Doktorand*innen erhalten ein ehrliches, dem Reifegrad der Arbeit angemessenes Feedback von Professor*innen, Forscher*innen und Industrievertretern. Dabei stehen die Kompetenzentwicklung in den Bereichen des Publizierens und Präsentierens sowie dem Kennenlernen von projektfremden Themengebieten im Fokus. Eine Netzwerkbildung auf Ebene der Mitarbeitenden soll den themenbezogenen Austausch und gemeinsame Publikationen fördern. Diese Plattform bietet Ehemaligen die Möglichkeit den Kontakt zum Netzwerk zu pflegen und Doktoranden einen Einblick in Unternehmensprojekte zu geben. Seit Jahren hat das KT-Kolloquium einen freundschaftlichen Charakter, welcher weiter ausgebaut und das Netzwerk noch enger miteinander verbunden werden soll.

Anmeldeschluss für Autoren ist der 14.08.2021.
https://lnkd.in/gqd_i_Q