Forschung

Die Aktivitäten des Lehrstuhls für Virtuelle Produktentwicklung (VPE) an der Technischen Universität Kaiserslautern haben Themen aus dem "System Lifecycle Management (SysLM)" zum Forschungsschwerpunkt. VPE befasst sich in Forschung und Lehre mit der Entwicklung sowie Bereitstellung von Prozessen, Methoden und IT-Werkzeugen für das datengetriebene digitale Engineering („Digitized Engineering“) und das digitale Lifecycle Management smarter, vernetzter Produkte und Produkt-Service Systeme (PSS). Smarte Produkte bzw. PSS basieren auf dem Internet der Dinge und werden auch als Produkte der Industrie 4.0 bezeichnet. Dabei spielen Konzepte zur Gestaltung und Nutzung sog. virtueller Produktzwillinge im Zusammenspiel mit den jeweils zugehörigen realen, physisch greifbaren Produkten entlang des gesamten Produktlebenszyklus, von der Produktentwicklung bis hin zur Produktnutzung, eine zentrale Rolle. Des Weiteren werden wissens- und KI-basierte Datenanalysemethoden und -technologien zur Auswertung von produktbezogenen Daten erforscht. Dies umfasst auch Daten aus der Nutzung des Produkts. Die analysierten Produktnutzungsdaten können dann wiederum als Grundlage zur Neu- oder Weiterentwicklung von PSS, zur Rekonfiguration von PSS oder zur Realisierung von produktbezogenen digitalen Services genutzt werden.

Im Forschungsschwerpunkt "Smart Systems Engineering" stehen neue Prozesse, Methoden und IT-Werkzeuge für das modellbasierte Systems Engineering (MBSE) zur Disziplinen übergreifenden Modellierung und Validierung smarter Produkte bzw. PSS im Mittelpunkt. Dies beinhaltet die Modellierung und Simulation komplexer, interdisziplinärer Systemmodelle einschließlich ihres Verhaltens in den ganz frühen Phasen der Produktentwicklung. Weiterhin werden verschiedene closed-loop Ansätze zur Absicherung der Systemmodelle in nachfolgenden Entwicklungsphasen untersucht, die sowohl virtuelle, als auch reale Prototypen des jeweiligen Systems integrieren.
 
Der Forschungsschwerpunkt "Semantic Product Lifecycle Management" (Semantic PLM) fokussiert das Management und die Bereitstellung produktbezogener Daten entlang des gesamten Lebenszyklus smarter, vernetzter Produkte in dynamischen Wertschöpfungsnetzwerken. Einen zentralen Aspekt bildet hierbei die Integration von Produktdaten, die über mehrere heterogene Softwaresysteme verteilt vorliegen, auf der Basis semantischer Datenmodellierungs- und Datenmanagementmethoden. Des Weiteren stehen Prozesse, Methoden und IT-Werkzeuge für die Modellierung und das Management virtueller Produktzwillinge im Zusammenspiel mit ihren zugehörigen, realen Produktinstanzen im Mittelpunkt dieses Forschungsschwerpunktes.

Im Forschungsschwerpunkt "Engineering Intelligence" wird eng verknüpft mit dem Forschungsschwerpunkt Semantic PLM die Aufbereitung und Rückführung von Produktnutzungsdaten in die Produktentwicklung wie auch die industrielle Anwendung KI-basierter Datenanalysemethoden und -technologien zur Auswertung von produktbezogenen Daten erforscht. Des Weiteren beinhaltet dies u.a. auch den Einsatz neuester Visualisierungs- und Interaktionstechnologien, wie z.B. Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR), um darüber beispielsweise Fragen zum Thema User Experience zu adressieren.

Im Mittelpunkt des Forschungsschwerpunkts "Internet-of-Things Lifecycle Management Integration" steht die Erforschung neuer Integrationsansätze für das Internet-of-Things (IoT) in bestehende PLM-Lösungen für ein integriertes Lebenszyklusmanagement realer Produkte und deren virtueller Produktzwillinge. Dies beinhaltet u.a. Ansätze und IT-Werkzeuge für die Aufbereitung und die Rückführung von Produktnutzungsdaten in die Produktentwicklung, für die integrierte Verwaltung realer Produktinstanzen, virtueller Produktmodelle und -zwillinge sowie deren permanente Synchronisation im Produktlebenszyklus, besonders auch in der Produktnutzungsphase.

Weitere Tätigkeiten, wie beispielsweise im Themengebiet "Vernetzte IT-Toolketten und Standards" (als Grundlage einer vernetzten Prozess- und IT-Tool-Kette), adressieren ebenfalls aktuelle Herausforderungen an eine moderne, interdisziplinäre und integrierte Entwicklung smarter Produktsysteme sowie Dienstleistungen.

VPE stellt seine Expertise und Erfahrungen in Projekten mit Partnern aus Industrie und Forschung zur Verfügung. Die Forschung innerhalb aller Kompetenzfelder des Lehrstuhls zeichnet sich durch eine hohe Anwendungsorientierung aus. In verschiedenen Transfermaßnahmen werden die Forschungsergebnisse und das gesicherte Wissen des Lehrstuhls in Unternehmen hinein übertragen und dort zur industriellen Anwendung gebracht. Darüber hinaus ist VPE in namhaften nationalen und internationalen Gremien und Organisationen für Standardisierung aktiv.