Wissensbasierte Entwurfsbewertung der Produktgestalt mittels Multi-Agentensystemen

Beim Gestalten legen die Konstruierenden eine Vielzahl der Produkteigenschaften fest, welche Einfluss auf den gesamten Produktlebenszyklus haben. Daher verlangt ein moderner Produktentwicklungsprozess, dass ein Produkt nicht nur aufgrund seiner Funktionserfüllung optimiert wird, sondern auch vor dem Hintergrund des Design for X (DfX), welches die Berücksichtigung von Anforderungen aus dem gesamten Produktlebenszyklus beinhaltet. Die zunehmende Komplexität in der Produktentwicklung und der fehlende Wissensaustausch, beispielsweise zwischen der Entwicklung und Fertigung, führen zu unnötigen Iterationsschleifen und hohen Kosten. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine wissensbasierte Entwurfsbewertung der Produktgestalt mittels Multi-Agentensystemen vorgestellt, um den Konstruierenden ein digitales Assistenzsystem zur Überprüfung von CAD-Modellen hinsichtlich der DfX-Anforderungen zur Verfügung zu stellen. Hierzu werden, zum einen für die Repräsentation des domänenspezifischen Wissens wissensbasierte Entwicklungs- und Konstruktionssysteme untersucht und zum anderen für die Durchführung von dezentralen Schlussfolgerungsmechanismen und Verhandlungen das Multi-Agentensystem vorgestellt. Das methodische Vorgehen MaSE4D zur Entwicklung von Multi-Agentensystemen ermöglicht, ausgehend vom initialen Systemkontext, eine strukturierte Zusammensetzung der dezentral verteilten Wissensquellen, um eine ganzheitliche Bewertung in der Domäne der Produktgestaltung vorzunehmen. Durch einen generalisierten Aufbau einer Software-Architektur ist es zudem möglich ein 3D-Modell in einer CAD-Entwicklungsumgebung, mittels graphenbasierter Featureerkennung, zu analysieren und automatisiert anzupassen. Des Weiteren werden Templates für die Programmierung von Agenten zur Verfügung gestellt, welche die dezentrale Wissensverwaltung, die Kommunikation unter den Agenten sowie deren Verwaltung im Kontext der Produktgestaltung unterstützen. Die Anwendbarkeit und Validierung des methodischen Vorgehens und der Entwicklungsumgebung für das Multi-Agentensystem erfolgt durch die Bewertung von zehn unterschiedlichen Frästeilentwürfen.During the design process, the designers determine numerous product properties that have an influence on the entire product life cycle. Therefore, a modern product development process requires that a product is not only optimized based on its functional fulfillment but also regarding Design for X, which includes the consideration of requirements from the entire product life cycle. The increasing complexity in product development and the lack of knowledge exchange between development and manufacturing lead to iteration loops and higher costs. In the context of this work, a knowledge-based evaluation of embodiment design using multi-agent systems is presented to provide designers with a digital assistance system for the verification of CAD models regarding Design for X. For this purpose, knowledge-based engineering systems are investigated for the representation of domain-specific knowledge on the one hand. On the other hand, multi-agent systems are introduced for the execution of decentralized reasoning mechanisms and negotiations. The methodological approach MaSE4D for the development of multi-agent systems allows, starting from the initial system context, a structured composition of the decentralized distributed knowledge sources to perform a holistic evaluation in the domain of product design. A generalized software architecture allows analyzing and automatically adapting a 3D model in a CAD development environment using graph-based feature recognition. Furthermore, templates for programming agents are provided, which support decentralized knowledge management, communication among agents, as well as their management in the context of product design. The applicability and validation of the multi-agent system's methodological approach and development environment is performed by evaluating ten different milling designs

Adaptivität und semantische Interoperabilität von Manufacturing Execution Systemen (MES)

MES (Manufacturing Execution Systems) are situated between automation and management level and are affected from changes of the production. Therefore their adaptivity within the lifecycle of production plants is mission critical. Furthermore MES act as data and information hub. This means that they have to work together with other systems in an efficient and seamless way. MES must be interoperable and must have semantics under control. The present publication faces both aspects

Digitalisierung souverän gestalten II

Dieses Buch ist eine Open-Access-Publikation unter einer CC BY 4.0 Lizenz. Unter dem Titel „Digitalisierung souverän gestalten“ wirft der zweite Themenband des Instituts für Innovation und Technik (iit) einen schlaglichtartigen Blick auf die Transformation von digitalen Wertschöpfungsnetzwerken und deren Potenziale. In insgesamt elf Beiträgen beleuchten Expert:innen aus verschiedenen Disziplinen Ansätze hybrider und humanzentrierter künstlicher Intelligenz (KI), praxisnahe Konzepte für eine zielgerichtete Kompetenzentwicklung in Betrieben sowie digitale Innovationen im Werkzeug- und Formenbau. Neben zahlreichen Use Cases werden dabei auch Antworten auf juristische Fragen zur Regulierung und Zertifizierung von KI gegeben

Semantische Informationsintegration - Konzeption eines auf Beschreibungslogiken basierenden Integrationssystems für die Produktentwicklung

Aufgrund der Notwendigkeit, unkontrolliert aufkommende Datenfluten zu beherrschen sowie der steigenden Produktkomplexität resultiert der Handlungsbedarf, skalierbare Informationsintegrationslösungen zu finden, die einen effizienten und kontextbezogenen Zugriff auf Wissen unterstützen. Einsatz eines semantischen Integrationskonzepts in der Produktentwicklung erweitert den Wissensbeschaffungsraum des Ingenieurs enorm und ermöglicht die Interoperabilität heterogener Informationssysteme

Haptic Signals in the Steering System: Controllability of Additional Steering Torque Inputs

In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen zusätzlicher Lenkmomenten auf das Fahrer-Fahrzeug-System untersucht. Solche Lenkmomentsignale zeigen großes Potential z.B. bei Spurführungssystemen. So kann der Fahrer sehr schnell auf diese Signale reagieren und gegenüber anderen Signalen sind bessere Leistungen in der Spurführung erreichbar. Allerdings zeigen sich in Einzelfällen falsche Interpretationen dieser Signale. Dies unterstreicht die Wichtigkeit eines angemessenen Designs der Zusatzlenkmomente. Einerseits leistet diese Arbeit eine Umsetzung der im RESPONSE Code of Practice geforderten Untersuchungsmethodik zur Bewertung der Controllability solcher Eingriffe. Dazu werden unterschiedliche Fahrmanöver untersucht und eine pylonenbegrenzte Engstelle als sensitivstes Manöver identifiziert. Ergänzend werden verschiedene Fahrergruppen betrachtet. Im Fokus stehen ältere Fahrer und Fahranfänger als potentielle Risikogruppen. Hinsichtlich der Auswirkungen von Zusatzlenkmomenten ist jedoch kein Unterschied gegenüber normalen Fahrern feststellbar. Weiter setzt sich diese Arbeit zum Ziel, die Auswirkungen zusätzlicher Lenkmomente auf das Fahrer-Fahrzeug-System zu analysieren. Hierfür wird ein experimenteller Ansatz in Realfahrzeug und Fahrsimulator mit Normalfahrern gewählt. Als wesentlich wird in dieser Arbeit der wechselseitige Einfluss von Amplitude und Anstiegssteilheit eines Lenkmoments identifiziert. So zeigt sich, dass durch die Begrenzung der Anstiegssteilheit eines Zusatzmoments auch höhere Amplituden für den Fahrer zumutbar bleiben. Von besonderem Interesse ist die Variation des Fahrzeugübertragungsverhaltens und den Auswirkungen auf die Fahrerwahrnehmung und -reaktion. So ergibt sich, dass das Lenkmoment nicht wesentlich für die Bewertung der Kontrollierbarkeit durch den Fahrer ist. Vielmehr scheint die resultierende Querdynamik die Führungsgröße des Fahrers besser zu beschreiben und fahrzeugübergreifende Grenzwerte für zumutbare Zusatzlenkmomente abzuleiten.This work describes the assessment of the driver’s perception and reaction to additional steering torque signals. These additional torque signals represent haptic signals to the driver. By applying these signals it is possible to support the driver in the lateral control task of lanekeeping. Numerous studies have shown advantages of those signals compared to acoustical or visual cues in specific contexts. However, there are singular cases reported in literature where participants misinterpreted the signals and responded incorrectly. Therefore, a careful design of the torque signals is vitally important. This work provides a methodological approach for investigating the controllability of torque signals according to demands of the RESPONSE Code of Practice. Therefore, the signals are investigated in different driving tasks and a bottleneck maneuver is identified as most sensitive in this context. Furthermore, younger and older drivers are examined as potentially weaker driver groups. The results do not indicate any effect from age on reaction times or perceptions of the signals. To provide design recommendations, the effects of steering torque signals on the driver-vehicle-system are investigated on a test track and in a driving simulator. The gradient and amplitude of the torque signal show a clear influence, while below a certain gradient the effect of the amplitude disappears. Therefore, it is recommended to limit the gradient of steering torque signals for use in the vehicle to ensure controllability. With the goal to identify the underlying perception processes, the drivers’ subjective assessment of the applied torque correlated to objective measures of vehicle motion. This approach allows identification of the main command variables of the drivers’ perception and evaluation. The analyses in this work show vehicle motion parameters as more adequate for estimating the drivers’ subjective evaluation than the applied torque or movement in the steering system

Chancen und Risiken der Digitalisierung der Arbeitswelt für die Beschäftigung von Menschen mit Behinderung

Die Kurzexpertise befasst sich mit den Auswirkungen der Digitalisierung auf die Beschäftigung von Menschen mit Behinderung. Anhand einer Literaturauswertung werden Hypothesen zu den Chancen und Risiken möglicher Trends entwickelt, die auf Basis von Analysen des Mikrozensus sowie von Experteninterviews überprüft werden. Die empirischen Auswertungen können für die letzten Jahre keine beschäftigungswirksamen Effekte der technologischen Entwicklung für Menschen mit Beeinträchtigungen belegen. Den befragten Expertinnen und Experten zufolge können digitale Technologien die Inklusion von benachteiligten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern verbessern, z. B. durch den Einsatz von Assistenz- oder Tutorensystemen. Allerdings wird auch erwartet, dass durch die Technologien die Komplexität von Arbeitsprozessen zunimmt und somit die Hürden für die Beschäftigung von Personengruppen steigen könnten

Permanente Optimierung dynamischer Probleme der Fertigungssteuerung unter Einbeziehung von Benutzerinteraktionen

Trotz enormen Forschungsaufwands erhalten die Entscheider in der Fertigungssteuerung nur rudimentäre Rechnerunterstützung. Diese Arbeit schlägt ein umfassendes Konzept für eine permanent laufende algorithmische Feinplanung vor, die basierend auf einer Analyse des Optimierungspotentials und -bedarfs intelligent mit den Entscheidern kollaboriert und zeitnah auf Fertigungsereignisse reagiert. Dynamische Simulationen mit Unternehmensdaten bestätigen die Praxistauglichkeit des Konzepts