Forschungsprojekt Easy MLS

Die kontinuierliche Weiterentwicklung von Digital Engineering Werkzeugen hat den Produktentwicklungsprozess maßgeblich verändert. Dank steigender Rechenleistung lassen sich heute immer detailliertere digitale Modelle erstellen, die komplexe Produkteigenschaften und -verhalten präzise simulieren. Allerdings bleibt der untersuchte Lösungsraum oft begrenzt, da aufgrund der hohen Komplexität meist nur ausgewählte Parameter optimiert werden. Dieser Optimierungsprozess basiert in erster Linie auf menschlichem Fachwissen, das jedoch durch zeitliche, finanzielle und kognitive Einschränkungen sowie mögliche Verzerrungen nicht immer zur bestmöglichen Lösung führt.

In der aktuellen Forschung zur simulationsgetriebenen Produktentwicklung wurden Machine Learning Ersatzmodelle (MLS) eingeführt, um herkömmliche Simulationen für Produktanalyse und -validierung zu verbessern oder teilweise zu ersetzen. MLS-Techniken verringern den Rechenaufwand im Vergleich zu herkömmlichen Simulationen erheblich. So kann ein großer Lösungsraum mit geringem Aufwand untersucht werden.

Parallel dazu wächst der Bedarf an Automatisierung in der Produktherstellung, nicht zuletzt aufgrund des demografisch bedingten Fachkräftemangels. In diesem Kontext haben sich Methoden des Design for Automatic Assembly etabliert. 

Das Forschungsprojekt EasyMLS kombiniert die Nutzung von MLS und den Bedarf der hybriden Entscheidungsfindung. Die angestrebten Ergebnisse bilden die methodische Grundlage für die Implementierung entsprechender Assistenzfunktionen in CAD- und anderen digitalen Engineering-Tools zur Effizienzsteigerung in der Produktentstehung.

Ziele des Forschung­s­pro­jektes

  • MLS-Ansätze für die Analyse späterer Produktentstehungsphasen in frühen Entwurfsstadien anwenden
  • Die proaktive Reduzierung des Aufwands in späteren Phasen der Produktentwicklung ermöglichen
  • Erhebliche Verringerung der Rechenkosten durch die Verwendung von Ersatzmodellen, die eine direkte Rückmeldung in Engineering-Tools ermöglichen
  • Eine frühzeitige Vorhersage und Anpassung des Produktes hinsichtlich der Eignung für die automatisierte Montage

Schwer­punkte des Forschung­s­pro­jekts

  • Optimierung der räumlichen Anordnung von Produktkomponenten
  • Ermöglichung automatisierter Montageansätze durch Anpassung der Montagereihenfolge
  • Kombination beider Ansätze zu einem einzigen, schlanken Prozess
  • Einbindung des erforschten Prozesses in eine Engineering-Software
  • Validierung des Ansatzes anhand eines Elektrolyseurs

Die Projektergebnisse werden die Produktentstehung zukünftig verbessern, ...

... indem das Layout von Komponenten optimiert und dabei die Automatisierung der Montage fokussiert wird.

Forschung­steam

Prof. Dr.-Ing. De­tlef Ger­hard

Professor Dr.-Ing. Detlef Gerhard ist Lehrstuhlinhaber des Lehrstuhls für Digital Engineering an der Ruhr Universität Bochum.

Prof. Dr.-Ing. Bernd Kuh­len­köt­ter

Professor Dr. Bernd Kuhlenkötter ist Lehrstuhlinhaber des Lehrstuhls für Produktionssysteme der Fakultät für Maschinenbau der Ruhr Universität Bochum.

Ju­li­an Rolf, M.Sc.

Ruhr Universität Bochum, Lehrstuhl für Digital Engineering

Malte Jak­schik, M.Sc.

Ruhr Universität Bochum, Lehrstuhl für Produktionssysteme

Pu­b­li­­ka­ti­o­­n­en & re­le­van­te Vor­­­pu­b­li­­ka­ti­o­­n­en

TitelAutorDOI
A Method for Reinforcement Learning-based Development of a System’s Information Processing in the Product DevelopmentP. Trentsios, M. Wolf, D. Gerharddoi.org/10.1016/j.procir.2023.03.141
AI-supported evaluation application for product design assessment regarding automated productionM. Jakschik, J. Thielmann, L. Lamers, B. Kuhlenkötterdoi.org/10.1145/3704137.3704158