Automating Virtualization of Machinery for enabling efficient Virtual Engineering Methods

Virtual engineering as a new working method in product development should make it much easier to validate the development progress and facilitate team communication. Work steps are brought forward and start with the virtual components instead of real ones. To validate mechanical and electrical CAD as well as programming, automated virtualization systems should create the virtual twin of the machine at the push of a button. For this purpose, generic intelligence is added to enable complex interactive virtual models that can be used for training, monitoring and many other applications. Advanced applications are for example training and support applications, especially in combination with augmented reality and remote collaboration. We propose a system that combines virtual reality, virtual engineering and artificial intelligence methods for the product development process. Geometry analysis algorithms are used to process mechanical CAD data and thus, for example, to automatically parameterize kinematic simulations. In combination with electrical CAD data and the simulations of electric circuits as well as the original machine program allow simulating the behavior of the machine and the user interaction with it. This article will describe the virtualization method in detail and present various use-cases in special machine construction. It will also propose a novel method to use causal discovery in complex machine simulations

PolyVR - A Virtual Reality Authoring Framework for Engineering Applications

Die virtuelle Realität ist ein fantastischer Ort, frei von Einschränkungen und vielen Möglichkeiten. Für Ingenieure ist dies der perfekte Ort, um Wissenschaft und Technik zu erleben, es fehlt jedoch die Infrastruktur, um die virtuelle Realität zugänglich zu machen, insbesondere für technische Anwendungen. Diese Arbeit bescheibt die Entstehung einer Softwareumgebung, die eine einfachere Entwicklung von Virtual-Reality-Anwendungen und deren Implementierung in immersiven Hardware-Setups ermöglicht. Virtual Engineering, die Verwendung virtueller Umgebungen für Design-Reviews während des Produktentwicklungsprozesses, wird insbesondere von kleinen und mittleren Unternehmen nur äußerst selten eingesetzt. Die Hauptgründe sind nicht mehr die hohen Kosten für professionelle Virtual-Reality-Hardware, sondern das Fehlen automatisierter Virtualisierungsabläufe und die hohen Wartungs- und Softwareentwicklungskosten. Ein wichtiger Aspekt bei der Automatisierung von Virtualisierung ist die Integration von Intelligenz in künstlichen Umgebungen. Ontologien sind die Grundlage des menschlichen Verstehens und der Intelligenz. Die Kategorisierung unseres Universums in Begriffe, Eigenschaften und Regeln ist ein grundlegender Schritt von Prozessen wie Beobachtung, Lernen oder Wissen. Diese Arbeit zielt darauf ab, einen Schritt zu einem breiteren Einsatz von Virtual-Reality-Anwendungen in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik zu entwickeln. Der Ansatz ist der Aufbau eines Virtual-Reality-Authoring-Tools, eines Softwarepakets zur Vereinfachung der Erstellung von virtuellen Welten und der Implementierung dieser Welten in fortschrittlichen immersiven Hardware-Umgebungen wie verteilten Visualisierungssystemen. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist es, das intuitive Authoring von semantischen Elementen in virtuellen Welten zu ermöglichen. Dies sollte die Erstellung von virtuellen Inhalten und die Interaktionsmöglichkeiten revolutionieren. Intelligente immersive Umgebungen sind der Schlüssel, um das Lernen und Trainieren in virtuellen Welten zu fördern, Prozesse zu planen und zu überwachen oder den Weg für völlig neue Interaktionsparadigmen zu ebnen

Human-Machine-Interaction in Innovative Work Environment 4.0 – A Human-Centered Approach

The working environment is constantly changing and companies face the challenge of adapting to new and constantly changing customer requirements. Employees are faced with the challenge of identifying and learning new, helpful technologies and using them in order to achieve efficiency gains and increase productivity. This article addresses the three technologies Artificial Intelligence, Robotic Process Automation and Virtual Reality, which will play an important role in the future of work and will influence the Work Environment 4.0. Artificial Intelligence and Robotic Process Automation relieve employees of repetitive and manual tasks which thus accelerate and simplify business processes. Virtual Reality offers employees new opportunities to collaborate in virtual environments. Instead of performing routine tasks, employees will increasingly promote the use of such technologies in future and orchestrate their application. In addition, it is important for employees to continuously look for new use cases within their own organization and to collaborate with external partners. The article aims to describe the opportunities that arise from the application of the technologies and to explain their effects on the Work Environment 4.0 and the employee