Entwicklungsbegleitendes Digital Mock-Up im Automobilbau

Die vorliegende Arbeit stellt die Konzeption und die produktive Einführung eines entwicklungsbegleitenden Digital Mock-Up (DMU) anhand praktischer Erfahrungen bei einem deutschen Automobilhersteller dar. Sie gibt einen detaillierten Einblick in die Problemstellungen, die sich von der Konzeption des DMU-Ansatzes über die systemtechnische Ausgestaltung des Konzepts bis zur breiten Einführung der neuen, die Konstruktionsabläufe des Automobilherstellers grundlegend verändernden Prozesse ergeben haben.

Der Digital Mock-Up, die digitale Beschreibung einer Fahrzeugattrapp~ zur rechnerinternen Überprüfung der Bau- und Montierbarkeit des Fahrzeugs, bildet im Rahmen der zunehmend durch virtuelle Techniken geprägten Entwicklung bei allen Automobilherstellern einen wesentlichen Bestandteil der geometrischen Produktabsicherung. Die bisher verfolgten DMU-Ansätze sind hierbei auf die virtuelle Absicherung invarianter Prototypen zu definierten Meilensteinen ausgerichtet. Die konstruktionsbegleitende Nutzung des DMU im Sinne eines "Design in Context", der Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten im Kontext einer gemeinsamen Entwicklungsumgebung, wurde bei der Einführung der zugrundeliegenden Konzepte nicht berücksichtigt.

Das in der vorliegenden Arbeit vorgestellte und durch praktische Umsetzung evaluierte DMU-Konzept basiert darauf, den Prozess des "Design in Context" durch die Integration von DMU-Methoden in die Konstruktionsabläufe zu ermöglichen. Das Konzept greift den Gedanken des entwicklungsbegleitenden DMU auf, der die Arbeitsgrundlage für die einzelnen Konstrukteure bildet. In Abgrenzung zu den bestehenden DMU-Ansätzen wurde in dem vorgestellten Konzept ein integrativer Ansatz gewählt, der den DMU zu dem zentralen Bestandteil der Konstruktionsumgebung macht.

Das zentrale Element des Konzepts ist die Realisierung einer gemeinsamen Datenbasis, die alle Konstruktionsdaten von vornherein, also bereits mit deren Entstehung, beinhaltet und in strukturierter Form verwaltet. Diese Datenbasis steht sowohl für den Konstruktionsprozess als auch für DMU­ Untersuchungen direkt zur Verfügung. Die besondere Herausforderung bei der Definition der Datenbasis galt der Abbildung der kompletten Fahrzeugvarianz und der Steuerung von Bauständen der Konstruktion.

Durch das vorgestellte Konzept erhält der Konstrukteur die Möglichkeit, sich jederzeit individuelle DMU zur Darstellung beliebiger Fahrzeugvarianten zu konfigurieren und diesen DMU mittels CAD zu bearbeiten. Die Konstruktionsumgebung jedes Konstrukteurs wird somit zukünftig aus individuellen DMU bestehen, die aber allesamt auf die selben Konstruktionsdaten der gemeinsamen Datenbasis zugreifen.

Die Evaluation des DMU-Konzepts erfolgt durch die Bewertung des alltäglichen Nutzens nach dessen produktiven Umsetzung für einen Automobilhersteller. Hierfür wurden die vorgestellten Arbeitsweisen nach systemtechnischer Realisierung des Konzepts in die Entwicklungsprozesse des Automobilherstellers integriert. Die Anwendung der neuen Arbeitsweisen erfolgte dabei nicht nur in Pilotversuchen, sondern die Umsetzung erfolgte vor allem für die produktive Arbeit in einem komplexen Gesamtfahrzeugprojekt. Dabei konnte die komplette Fahrzeug- und Bauteilvarianz einschließlich der zugehörigen räumlich-geometrischen Beschreibung abgebildet werden.

Die Erfahrungen der Umsetzung zeigen, dass sich nach einer Einarbeitungszeit durch die eingeführten Arbeitsweisen und die neue System umgebung klare Vorteile für die tägliche Arbeit der Konstrukteure ergeben, die sich durch eine deutlichen Entlastung beim Datenhandling und verbesserte Konsistenz der Bauteile bereits vor dem Prototypenbau äußert. Mit der DMU-Umgebung wurde eine solide Basis für eine Ausweitung der virtuellen Techniken in dem Unternehmen geschaffen.