Seit über 20 Jahren kommen Feder-Masse-Systeme (FMS) in der Computergraphik zum Einsatz, wenn das realistische Verhalten von flexiblen Objekten simuliert werden soll. Diese Arbeit diskutiert die wesentlichsten Probleme bei FMS, wenn diese auf Tetraedernetzen implementiert werden. Die Arbeit zeigt, dass der Effekt der künstlichen Dämpfung durch die Verwendung einer expliziten Euler-Integration in Verbindung mit dem h2-Term der Taylor-Reihe vermieden werden kann. Es werden Vorschläge zur Abschätzung der massebezogenen, elastischen und dämpfungsbezogenen Eigenschaften eines FMS diskutiert und bewertet, und es kann gezeigt werden, dass sich die Simulationsergebnisse durch Homogenisierung der Punktpositionen eines FMS-Netzes mittels Voronoi-Iteration verbessern lassen. Die Tragfähigkeit erarbeiteter Verfahren wird durch simulierte Versuche an komplexen Objekten unter Beweis gestellt. Um die Relevanz des Themas zu dokumentieren, werden die Ergebnisse einer prototypischen Testimplementierung dargestellt. Der Benutzer ist in der Lage, in einer Virtuellen Realität mit einem viskoelastischen Bauteil in interaktiver Echtzeit über ein haptisches Display zu interagieren.
Mass-spring systems (FMS) have been extensively used in Computer Graphics over the last two decades. This thesis discusses these main problems for FMS which are implemented on irregular tetra meshes. In particular, the thesis shows that an effect called artificial dampening can be avoided by using an explicit Euler integration which includes the h2-Term of the Taylor series approximation. Approaches to estimate mass-, elasticity- and dampening related properties of an FMS are discussed and evaluated. It was possible to show that simulation results can be positively influenced when the node positions within a FMS mesh are homogenized by a Voronoi iteration. The validity of the proposed methods for the modeling of properties has been demonstrated in elementary simulation experiments for objects with complex geometry. In order to document the relevance of the research work presented in this thesis, the results of a prototypical test implementation are given. Within a Virtual Reality Environment the user can interact with a viscoelastic part in a front compartment of a car in interactive real-time performance using a haptic display.
Aktualisiert: 2020-02-06
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Der Erfolg eines produzierenden Unternehmens hängt stark davon ab, ob es innovative Produkte in kurzer Zeit auf den Markt bringen kannDie Fähigkeiten von Unternehmen zur Entwicklung neuer Produkte werden in hohem Maße von den Kompetenzen der beteiligten Ingenieure bestimmt. Diese individuellen und die sich daraus ergebenden organisationalen Kompetenzen müssen kontinuierlich an die Anforderungen der Märkte angepasst werden, um eine hohe Produktivität in der Produktentwicklung zu erreichen.Gegenstand dieser Dissertation ist die Entwicklung einer Methode zum Kompetenzmanagement in der Produktentwicklung, mit der sich aus den individuellen Kompetenzen die verfügbaren organisationalen Kompetenzen und aus Marktanforderungen die Zielsetzungen der individuellen Kompetenzentwicklung ableiten lassen. Hierfür wurde eine Methode zur Simulation von Produktentwicklungsprozessen entwickelt, welche die Abschätzung wichtiger Kenngrößen des Entwicklungsprozesses wie die erwartete Entwicklungszeit unter Berücksichtigung der individuellen Kompetenzen ermöglicht.Die Simulationsmethode kann für die Planung verschiedener Maßnahmen zur Verbesserung von Produktentwicklungsprozessen genutzt werden, deren Ziel eine schnellere und rechtzeitige Entwicklung von Kompetenzen und die Steigerung der Produktivität durch eine bessere Nutzung vorhandener Kompetenzen ist.
Aktualisiert: 2019-01-24
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Durch den seit langem anhaltenden Trend, Produkte in weltweiten Kooperationen zu entwickeln, nimmt die technische und organisatorische Integration von Lieferanten einen wichtigen Stellenwert für die Effizienz der Produktentwicklungsprozesse ein. Gegenwärtig sind die Strategien der Zuliefererintegration entweder durch hohe initiale Kosten für den Aufbau und die Harmonisierung der IT-Infrastruktur sowie die Schulung der Mitarbeiter oder durch einen hohen Aufwand für den Datenaustausch zwischen Hersteller und Zulieferer gekennzeichnet.Dies ist der Ansatzpunkt der vorliegenden Arbeit, in der Methoden und Werkzeuge zur Verbesserung der Teamarbeit in Unternehmensgeflechten mit heterogenen Softwaresystemen entwickelt werden. Sie ermöglichen eine Ad-hoc-Durchführung - also unabhängig von Zeit und Ort - von verteilten virtuellen Design Reviews, in denen ein Projektstand mit den Mitgliedern des Entwicklungsteams untersucht werden kann.Mit den Werkzeugen kann eine schnelle, kostengünstige Integration von Lieferanten umgesetzt werden. Daraus resultiert eine Erhöhung der Flexibilität der Lieferantenauswahl, was zu einer Steigerung der Effizienz der Produktentwicklungsprozesse führt.
Aktualisiert: 2019-01-24
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Gegenwärtig ist zu erkennen, dass zahlreiche Anwendungen im Konsumgüterbereich, in der Automobil- und Flugzeugindustrie sowie im Bereich von Maschinenanlagen von den Vorteilen der Integration von Mechatronik in ihre Produkte profitieren. Andererseits kann derzeit das sich bietende Potenzial der Mechatronik noch nicht voll ausgeschöpft werden, da es noch an Methoden für einen effizienten unternehmens- und disziplinübergreifenden Produktentwicklungsprozess fehlt. Im Rahmen dieser Arbeit wird deshalb ein Konzept zur Modellierung und Simulation verteilter Entwicklungsprozesse betrachtet. Dieses Konzept berücksichtigt im Gegensatz zu den bisherigen Vorgehensweisen die Auswirkungen von dynamischen Änderungen eines Prozesszustandes - modellübergreifend - auf die abhängigen Prozesse. Weiterhin werden objektorientierte Petrinetze als Modellierungsformalismus für die wechselseitige Integration von Objekten und Netzen eingesetzt. Diese Integration bringt wesentliche Vorteile hinsichtlich der Prozessmodularisierung und der dynamischen Modellierung der Prozessstruktur. Für die Analyse und Optimierung werden Verfahren der statistischen Versuchsplanung angewandt. Durch die Umsetzung der genannten Methoden können Prozessplaner die Prozesse systematisch analysieren und eine Prozessoptimierung erreichen.
Aktualisiert: 2019-01-24
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Für die Umsetzung einer Produktidee ist es zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens zukünftig verstärkt notwendig, Wissen über Produkte, ihre Entwicklung und Entstehung festzuhalten und optimal zu nutzen. Dabei ist nicht nur das Produkt- und Prozesswissen relevant, sondern gerade eine integrierte Dokumentation von Entscheidungen über Produkt- und Prozesswissen über den gesamten Lebenszyklus erforderlich.Eine Ontologie-basierte Dokumentation von Entscheidungen verspricht hierfür einen großen Nutzen. Es wird eine Methode vorgestellt, um Wissen über Entscheidungen, Produkte und Prozesse in einem Ontologie-basierten Wissensmodell integriert abzubilden, sodass eine Dokumentation für alle Prozessbeteiligten entsteht und die Entscheidungsfindung unterstützt wird. Die Realisierung eines Prototyps umfasst einen Ontologie-Editor und ein Web-Portal, das systemtechnisch mit einem CAD-System für eine bestmögliche Integration zwischen Wissensdarstellung und virtueller Produktentwicklung gekoppelt wurde. Die Übertragbarkeit der Methode wurde anhand von zwei unterschiedlichen Anwendungsbereichen dargestellt: Gratminimierung und CAD-Templates.Es hat sich gezeigt, dass die Produktentwicklung und ihre nachgelagerten Prozesse von der vorgestellten Methode stark in Hinblick auf Qualität und Nachvollziehbarkeit von Produktentwürfen profitieren.
Aktualisiert: 2019-01-24
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