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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von zumindest einem Bauteilmodell eines Kraftfahrzeugs während eines Konstruktionsprozesses eines Bauteils mittels einer elektronischen Recheneinrichtung gemäß dem geltenden Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie eine elektronische Recheneinrichtung.
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Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass während eines Konstruktionsprozesses von Bauteilen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, so genannte Konstrukteure beispielsweise Computerprogramme verwenden, beispielsweise CAD-Programme, um mehrere Designs beziehungsweise Ausbildungen und Variationen von einem Bauteil zu erzeugen. Zur Unterstützung wird hierbei auf Software zurückgegriffen. Im Bereich des Automobilbaus sind ferner entsprechende Bauteile zulassungsrelevant, so dass eine Behörde die entsprechenden Bauteile abnehmen muss. Änderungen bei den Bauteilen sind nur dann möglich, wenn diese nachgetragen werden, da das verwirklichte Design beziehungsweise Bauteil andernfalls außerhalb der Zulassung liegt, und beispielsweise nicht für den Straßenverkehr zugelassen wird, beispielsweise aufgrund von sicherheitsrelevanten Aspekten.
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Die
US 2020 030 988 A1 beschreibt dabei eine automatisierte Roboterentwurfspipeline, welche den Gesamtprozess des Entwurfs von Robotern unterstützt, die verschiedene gewünschte Verhaltensweisen ausführen. Die vorgestellte Pipeline umfasst vier Stufen. In der ersten Stufe tastet eine generative Maschine einen Designraum ab, um eine große Anzahl von Roboterdesigns zu erzeugen. In der zweiten Phase erzeugt ein metrisches System Verhaltensmetriken, die den Grad angeben, in dem jeder Roboterentwurf die gewünschten Verhaltensweisen ausführt. In einer dritten Phase erzeugt die generative Maschine einen Verhaltensprädikator, der die Verhaltensmetriken für jedes beliebige Roboterdesign vorhersagen kann. In der vierten Stufe erzeugt eine Design-Maschine eine grafische Benutzeroberfläche, die den Benutzer bei der verhaltensgesteuerten Entwicklung eines Roboters anleitet.
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Die
DE 10 257 413 A1 betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Simulation von Einbausituationen für komplexe Produkte sowie ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium, welche insbesondere einsetzbar sind zur Unterstützung der Arbeiten an einem Meisterblock.
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Die
WO 2007 079 759 A1 betrifft ein Verfahren zum Konstruieren eines Produkts mit kinematischem Anteil, insbesondere eines Karosseriesystems eines Kraftfahrzeugs, unter Verwendung eines rechnergestützten Konstruktionswerkzeugs, mit einem Konstruktionsmodus, bei dem ein zu konstruierendes Produkt mit mehreren Bauteilen in Form eines hierarchischen ersten Strukturmodells vorliegt, mit einem Kinematikmodus, bei dem dasselbe Produkt in Form eines einstufigen zweiten Strukturmodells vorliegt, wobei zur Optimierung und Untersuchung der konstruktiven Geometrien und kinematischen Eigenschaften des zu konstruierenden Produkts der Konstruktionsmodus und der Kinematikmodus miteinander derart verknüpft werden, dass im Falle einer Veränderung von Steuerinformationen, Bauteil-Geometrien und/oder kinematische Dimensionierungen eine automatische Neuberechnung der veränderten Kinematik beziehungsweise veränderten Bauteil-Geometrie des Produkts oder dessen Bauteil durchgeführt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie eine elektronische Recheneinrichtung zu schaffen, mittels welcher eine Person verbessert in einem Konstruktionsprozess eines Bauteils unterstützt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie eine elektronische Recheneinrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von zumindest einem Bauteilmodell eines Kraftfahrzeugs während eines Konstruktionsprozesses eines Bauteils mittels einer elektronischen Recheneinrichtung. Es erfolgt das Vorgeben einer Systemgrenze für das Bauteil, beispielsweise als ein vorgegebenes Grundbauteil, als mathematisches Modell innerhalb eines Konstruktionsprogramms. Es wird eine Konstruktionseingabe einer Person mittels einer Erfassungseinrichtung erfasst. Es erfolgt das Erzeugen von einer Vielzahl von Bauteilmodellen durch Adaptieren innerhalb der Systemgrenze in Abhängigkeit von der Konstruktionseingabe und in Abhängigkeit von zumindest einem vorgegebenen Parameter für das Bauteil mittels der elektronischen Recheneinrichtung. Die Vielzahl von Bauteilmodellen wird durch Vorgeben einer das zukünftige Bauteil charakterisierenden Eigenschaft gefiltert. Es erfolgt dann das Ausgeben des zumindest einen gefilterten Bauteils auf eine Ausgabeeinrichtung.
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Insbesondere wird somit eine generative Unterstützung von Entwicklungsingenieuren bereitgestellt, welche ihre Konstruktionsziele über ein generatives Verfahren, zusammen mit Parametern, wie Produkteigenschaften, verfügbaren Bauraum, Materialien, Fertigungsverfahrens oder Kostenzielen verwirklichen können. Unter Berücksichtigung der Konstruktionseingabe werden im Anschluss alle möglichen Lösungen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt und dadurch eine Vielzahl an Entwürfen in kürzester Zeit generiert, welche die vorgegebenen Rahmenbedingungen erfüllen.
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Insbesondere wird somit während des Produktentstehungsprozesses ein Wandel hin zur integrierten funktions- und algorithmenbasierten Gestaltung vollzogen. Die Person, welche insbesondere ein Konstruktionsingenieur ist, übergibt dabei die Konstruktionsziele und -bedingungen als Konstruktionseingabe an die elektronische Recheneinrichtung. Zusätzliche Randbedingungen, wie Produkteigenschaften, verfügbarer Bauraum, Materialien, Fertigungsverfahren oder Kostenziele, werden als Konstruktionsrandbedingung hinzugezogen. Unter Berücksichtigung der Konstruktionseingabe werden im Anschluss alle möglichen Lösungen durch die elektronische Recheneinrichtung bestimmt und dadurch eine Vielzahl von potentiellen Bauteilmodellen in kürzester Zeit generiert, welche die vorgegebenen Rahmenbedingungen erfüllen. Um diese Anzahl von Entwürfen wiederum zu filtern, fließen beispielsweise ebenfalls subjektive Kriterien in die Bewertung mit ein. Es werden dann, insbesondere mittels eines entsprechenden Bewertungsalgorithmus diejenigen Entwürfe ausfindig gemacht, die am besten beispielsweise zu einer Form- und Designsprache oder sicherheitsbetreffende Sprache eines Kraftfahrzeug-Herstellers passen, gesucht. Ferner werden diejenigen, die beispielsweise einen geringsten CO2-Abdruck hinterlassen, ebenfalls mit herausgefiltert.
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Weil dem Konstruktionsprozess nun ein klar definiertes und nachvollziehbares Verfahren zugrunde liegt, ergeben sich für die Zulassung der Bauteile, insbesondere auf Behördenseite, neue Möglichkeiten. So ist es beispielsweise über das erfindungsgemäße Verfahren möglich, dass ganze Bauteilfamilien, statt fixer Geometrien, zugelassen werden können. Die Zulassung erfolgt nicht einzeln für jedes einzelne Modell, sondern für eine beliebige Anzahl von Modellen innerhalb eines definierten Toleranzfeldes. Somit kann auf einfache Art und Weise der Konstrukteur bei der Erzeugung des Bauteilmodells unterstützt werden und gleichzeitig kann eine einfache Zulassungsmöglichkeit für Behörden geschaffen werden, um entsprechende Bauteile zu erzeugen.
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Unter Systemgrenze ist vorliegende beispielsweise zu verstehen, dass ein Grundbauteil, beispielsweise ein Stoßfänger, oder eine Bauteilgruppe, beispielsweise eine Fahrzeugfront, oder ein gesamten Konstrukt, beispielsweis ein Kraftfahrzeug, vorgegeben wird. Innerhalb dieser Systemgrenzen soll dann das entsprechende Verfahren durchgeführt werden. Unter Systemgrenze können somit insbesondere Ziele und Randbedingungen definiert werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass auf Basis der Bauteilmodelle, dann entsprechende Daten erzeugt werden, welche beispielsweise in entsprechende Fertigungsmaschinen einfließen, um das Produkt tatsächlich herstellen zu können. Insbesondere, da beispielsweise das Produkt nicht tatsächlich hergestellt wird, sondern lediglich innerhalb der elektronischen Recheneinrichtung insbesondere simuliert wird, kann somit materialreduziert sowie CO2-reduziert das eigentliche Bauteil hergestellt werden.
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Insbesondere hat somit das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass mit überschaubarem Aufwand eine Vielzahl von Bauteilmodellen effizient konstruiert werden können. Der Bewertungsalgorithmus stellt dabei sicher, dass neue Konstruktionsentwürfe subjektiv abgebildet werden können, also zum Beispiel auch innerhalb der Designsprache der Marke liegen. Der Zulassungsprozess für Fahrzeugkomponenten kann wesentlich effizienter gestaltet werden und auf Bauteilfamilien erweitert werden. Ferner wird die Variantenvielfalt erheblich gesteigert und es können beispielsweise individuelle Kundenwünsche mit berücksichtigt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform werden als Konstruktionsrandbedingung ein Bauteilmaterial und/oder ein potentieller Bauraum für das Bauteil und/oder eine gesetzliche Vorgabe und/oder eine physikalische Vorgabe auf einer Datenbank bereitgestellt. Die Datenbank kann beispielsweise in einer zentralen elektronischen Recheneinrichtung, beispielsweise auf einem Cloud-Server, bereitgestellt werden. Die Konstruktionsrandbedingung kann beispielsweise an einem Computer als Eingabeeinrichtung eingegeben werden, wobei die Eingabeeinrichtung dann als Erfassungseinrichtung fungiert. Diese können beispielsweise bereits vorher auf der Datenbank abgelegt werden, so dass die Person lediglich die Konstruktionseingabe durchführt und danach auf die Datenbank mit den entsprechenden Konstruktionsrandbedingungen zurückgegriffen werden kann. Somit ist es ermöglicht, dass durch die zentrale Aktualisierung der Konstruktionsrandbedingungen eine entsprechende Bauteilmodellerzeugung ermöglicht ist. Insbesondere erfolgt dies vorteilhaft, da von unterschiedlichen Arbeitsplätzen aus oder beispielsweise auch von Kunden, unter Hinzuziehung der Konstruktionsrandbedingungen ein Bauteilmodell erzeugt werden kann. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren hochflexibel einsetzbar.
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Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn als charakterisierende Eigenschaft eine Designeigenschaft des Bauteils vorgegeben wird. Insbesondere kann nun vorgesehen sein, dass die elektronische Recheneinrichtung die Vielzahl von Bauteilmodellen erzeugt, wobei daraus wiederum neue Konstruktionen automatisiert generiert werden können. Insbesondere finden dabei Iterationen statt, indem gerade bei den subjektiven Zielen und Randbedingungen bewusste Anpassung durch beispielsweise die Person vorgenommen werden kann, um zum Beispiel historische Designelemente ebenfalls wieder aufgreifen zu können durch den Algorithmus neu interpretieren zu lassen. Dabei werden Varianten im zulässigen Bauraum der Lösung zugelassen, die von den Eigenschaften der ursprünglichen Bauteilmodelle, beispielsweise jenseits geometrischer Eigenschaften, statistisch nicht signifikant abweichen. Um entsprechende Iterationen durchführen zu können, sind insbesondere Schwerpunktverschiebungen möglich, zum Beispiel kann die Gewichtung der Ziele verändert werden, oder es können andere Designs oder Vorschläge gebracht werden, die in der Vergangenheit hohe Verkaufszahlen oder entsprechende sicherheitsrelevante Eigenschaften erreichten, und mit ihren Eigenschaften für die neuen Designs gewichtet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird mittels einer künstlichen Intelligenz, insbesondere mittels eines maschinellen Lernens, insbesondere mittels eines neuronalen Netzwerks, die Vielzahl von Bauteilmodellen erzeugt. Dadurch ist es ermöglicht, dass auf einfache Art und Weise die Person im Konstruktionsprozess mittels der künstlichen Intelligenz unterstützt wird.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn mittels einer Kamera als Erfassungseinrichtung die Konstruktionseingabe erfasst wird. Insbesondere können somit Bilder als Eingabe dienen, um eine entsprechende Erzeugung der Bauteilmodelle durchzuführen. Insbesondere kann beispielsweise damit auf Basis der künstlichen Intelligenz das Bild beziehungsweise der Gegenstand erkannt werden und entsprechend interpretiert werden. Anhand der Geometrien des Motivs kann der Bewertungsalgorithmus dann überprüfen, ob sich eine Fahrzeugkomponente in diesem Stil des Motivs konstruieren lässt. Zur Konstruktion wird dabei insbesondere das generative Verfahren verwendet, in welchem der Fahrzeughersteller bestimmte Vorgaben machen kann. Bei diesem Erfindungsaspekt handelt es sich insbesondere auch um einen unabhängigen Aspekt.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kamera in einem intelligenten Endgerät der Person bereitgestellt wird. Beispielsweise kann als intelligentes Endgerät ein intelligentes Telefon, ein so genanntes Smartphone, dienen, oder auch Tablet-PCs oder dergleichen. Insbesondere sind diese in der Vielzahl bereits im Umfeld vorhanden, so dass die Person lediglich das bereits vorhandene Endgerät nutzen kann und somit bereits die Konstruktionseingabe über ein Foto durchführen kann. Somit kann auf einfache Art und Weise das Bauteilmodell erzeugt werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest zwei Bauteilmodelle erzeugt werden, wobei ein Bewertungsalgorithmus zum Bewerten der zumindest zwei Bauteile durch die Person auf der Ausgabeeinrichtung ausgegeben wird. Insbesondere kann somit das Bauteilmodell hinsichtlich weiterer Kriterien, welche dem Konstrukteur vorliegen, bewertet werden. Dieser kann dann anhand der Ausgabe, beispielsweise einem dreidimensionalen Modell des Bauteils, bewerten, ob dieses Bauteilmodell passend ist oder nicht. Ferner kann der Bewertungsalgorithmus auch weiteren Personen, beispielsweise Kunden zur Verfügung gestellt werden, wobei diese dann wiederum, ebenfalls auf einem intelligenten Telefon beispielsweise, das Bauteilmodell entsprechend bewerten können. Insbesondere kann somit der Konstruktionsprozess anhand von einem Kunden-Feedback unterstützt werden. Die Bewertung möglicher Entwürfe erfolgt dann nicht mehr ausschließlich firmenintern, sondern durch eine breite Masse, inklusive beispielsweise auch einer entsprechenden Zielgruppe. Beispielsweise auf dem intelligenten Telefon kann ein Touchscreen bereitgestellt werden, wodurch das Kunden-Feedback eingeholt werden kann. Es können dabei so genannte „Kurz-Votings“ in den Alltag potentieller Kunden mit eingebunden werden. Es kann dabei zu einer Auswahl des favorisierten Konstruktionsentwurfs durch den Kunden kommen, die Bewertung einer Fahrzeugkonfiguration, Hinweis auf Fahrzeuge im Straßenverkehr sowie die Erkennung von Reaktionen auf Werbung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird das zumindest eine gefilterte Bauteilmodell auf einer zentralen elektronischen Recheneinrichtung abgespeichert und wird zum Abrufen und/oder Bewerten für zumindest eine weitere Person auf der elektronischen Recheneinrichtung zur Verfügung gestellt. Somit kann insbesondere das Bauteilmodell der Öffentlichkeit vorgestellt werden und ebenfalls die Meinung der Öffentlichkeit mit in den Wertschöpfungsprozess einfließen. Es können aber auch eigene Konstruktionsentwürfe für Fahrzeugkomponenten erstellt werden. Dabei wird vom Hersteller, insbesondere die entsprechenden Randbedingungen vorgegeben, innerhalb dessen der Kunden frei agieren kann. Es kann dann vorgesehen sein, dass die entsprechenden Bauteilmodelle über so genannte soziale Netzwerke verbreitet werden können, und von den Kunden angepasst beziehungsweise benutzt werden können. Die wiederum angepassten Bauteile können dann entsprechende Datensätze erzeugen und dem Konstrukteur, insbesondere der Person, zur weiteren Nutzung zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere findet somit ein zweiteiliger Konstruktionsprozess statt, welcher zuerst ein Bauteilmodell durch die Person anbietet, und dann wiederum können weitere Personen, insbesondere die Öffentlichkeit, entsprechende Anpassungen gemäß den Randbedingungen vornehmen, und diese wiederum dem Nutzer zur Verfügung stellen, so dass hier ein verbesserter Konstruktionsprozess realisiert werden kann.
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Bei dem vorgestellten Verfahren handelt es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche eine elektronische Recheneinrichtung dazu veranlassen, wenn die Programmcodemittel von der elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet werden, ein Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Daher betrifft ein weiterer Aspekt ein computerlesbares Speichermedium mit dem Computerprogrammprodukt. Das Computerprogrammprodukt kann auch als Computerprogramm bezeichnet werden.
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Die elektronische Recheneinrichtung kann dabei beispielsweise als zentrale elektronische Recheneinrichtung, beispielsweise in Form eines Backends und/oder eines Cloud Servers, zur Verfügung gestellt werden. Die Person kann dann wiederum an entsprechenden Endgeräten, beispielsweise an Computern, die Konstruktionseingabe machen. Ferner kann auch auf entsprechenden intelligenten Telefonen die Eingabe erfolgen. Die Ausgabeeinrichtung kann in Form eines Displays, beispielsweise anhand eines Computerbildschirms oder auf entsprechenden intelligenten Telefonen beziehungsweise allgemein auf Smartdevices erfolgen. Insbesondere kann somit das erfindungsgemäße Verfahren in einem so genannten Cloud-Edge-Verfahren bereitgestellt werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Recheneinrichtung zum Erzeugen von zumindest einem Bauteilmodell eines Kraftfahrzeugs während eines Konstruktionsprozesses eines Bauteils, wobei die elektronische Recheneinrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels der elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt.
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Die elektronische Recheneinrichtung weist insbesondere beispielsweise Prozessoren sowie Schaltkreise, insbesondere integrierte Schaltkreise auf, um ein entsprechendes Verfahren durchführen zu können.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Computerprogrammprodukts sowie der elektronischen Recheneinrichtung anzusehen. Die elektronische Recheneinrichtung weist dazu gegenständliche Merkmale auf, um eine Durchführung des Verfahrens durchführen zu können.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein schematisches Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung;
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens; und
- 3 eine weitere schematische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens. Insbesondere ist in der 1 ein Verfahren zum Erzeugen eines Bauteilmodells 10a, 10b, 10c, 10d gezeigt. Das Bauteilmodell 10a, 10b, 10c, 10d ist insbesondere für ein Bauteil 14 eines nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ausgebildet. Insbesondere zeigt die 1 einen Konstruktionsprozess 12 für das Bauteilmodell 10a, 10b, 10c, 10d, wobei insbesondere, in Abhängigkeit von dem Bauteilmodell 10a, 10b, 10c, 10d nach dem Konstruktionsprozess 12 entsprechende Daten zur Erzeugung eines tatsächlichen Bauteils 14 erzeugt werden können. Insbesondere betrifft das erfindungsgemäße Verfahren ein computerimplementiertes Verfahren mittels einer elektronischen Recheneinrichtung 16.
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Es erfolgt dabei das Vorgeben einer Systemgrenze für das Bauteil, beispielsweise als Grundbauteil 18, als mathematisches Modell innerhalb eines Konstruktionsprogramms. Es erfolgt das Erfassen einer Konstruktionseingabe 38 einer Person 22 mittels einer Erfassungseinrichtung 24, welche vorliegend insbesondere als Computer dargestellt ist. Es werden dann eine Vielzahl von Bauteilmodellen 10a, 10b, 10c, 10d durch das Adaptieren des Grundbauteils 18 in Abhängigkeit von der Konstruktionseingabe 38 und in Abhängigkeit von zumindest einer vorgegebenen Konstruktionsrandbedingung 20 für das Bauteil 14 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 16. Es wird die Vielzahl von Bauteilmodellen 10a, 10b, 10c, 10d durch Vorgeben einer das zukünftige Bauteil charakterisierenden Eigenschaft 26 gefiltert. Es erfolgt dann wiederum das Ausgeben des zumindest einen gefilterten Bauteilmodells 10a, 10b, 10c, 10d auf einer Ausgabeeinrichtung 28, welche vorliegend ebenfalls der Computer sein kann.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass beispielsweise dann die entsprechenden Bauteilmodelle 10a, 10b, 10c, 10d in einer zentralen elektronischen Recheneinrichtung 30, welche vorliegend insbesondere als Cloud dargestellt ist, abgespeichert werden und beispielsweise für einen weiteren Nutzer 32 zur Verfügung gestellt werden. Der weitere Nutzer 32 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein intelligentes Endgerät 34, insbesondere ein intelligentes Telefon auf, wobei die weitere Person 32 über das intelligente Endgerät 34 eine weitere Adaption der Bauteilmodelle 10a, 10b, 10c, 10d vornehmen kann, welche wiederum über die zentrale elektronische Recheneinrichtung 30 dann dem Konstrukteur, insbesondere der Person 22, zur Verfügung gestellt werden können.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass als Konstruktionsrandbedingung 20 ein Bauteilmaterial und/oder ein potentieller Bauraum für das Bauteil 14 und/oder gesetzliche Vorgabe und/oder eine physikalische Vorgabe auf einer Datenbank bereitgestellt werden. Als charakterisierende Eigenschaft 26 kann beispielsweise eine Designeigenschaft des Bauteils 14 vorgegeben werden. Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass mittels einer künstlichen Intelligenz 36, insbesondere mittels eines maschinellen Lernens, insbesondere mittels eines neuronalen Netzwerks, die Vielzahl von Bauteilmodellen 10a, 10b, 10c, 10d erzeugt wird.
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2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens. Insbesondere ist gezeigt, dass sich der Konstruktionsprozess 12 durch ein so genanntes generatives Design in mehrere Schritte aufgliedert. In einem ersten Schritt S1 werden zunächst die Anforderungen an die Konstruktion klar definiert. Daraus werden dann Konstruktionsziele und Konstruktionsrandbedingungen 20 abgeleitet, die wiederum der elektronischen Recheneinrichtung 16 als Eingabeparameter, also als Konstruktionseingabe 38, übergeben werden können. Am Beispiel für eine Felge 42 ( 3) von einem Kraftfahrzeug können beispielsweise unter den Festigkeits- und Elastizitätsanforderungen in verschiedenen Lastsituationen festgelegt werden. Weitere Ziele und Konstruktionsrandbedingungen 20 werden formuliert. Wichtig sind hierbei beispielsweise auch aerodynamische Eigenschaften und die Rundlaufeigenschaft. Der verfügbare Bauraum ist durch den Radkasten begrenzt. Auch fertigungstechnische Randbedingungen sind zu berücksichtigen.
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In einem zweiten Schritt S2 bestimmt die elektronische Recheneinrichtung 16 nun anhand der Konstruktionseingabe 38 alle Lösungen innerhalb des Lösungsraums. Für ein Bauteil 14 bedeutet dies, dass sämtliche Varianten modelliert werden, die den Anforderungen entsprechen. Am Beispiel der Felge 42 können nun diverse Konstruktionsentwürfe für die neue Felge 42 bestimmt werden. Dabei ist sichergestellt, dass jeder dieser Entwürfe den Konstruktionsrandbedingungen 20 genügt. Dennoch gibt es zwischen diesen Entwürfen geometrische Unterschiede, wie beispielsweise die Anzahl und Form der Speichen.
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In einem dritten Schritt S3 wird nun die Vielzahl an Bauteilmodellen 10a, 10b, 10c, 10d gefiltert und eingegrenzt, um die Person 22 nicht durch die Vielzahl der Vorschläge bei der Auswahl zu überfordern. Neben rein objektiven Konstruktionsmerkmalen sind bei der Kuratierung durch die Person 22 auch subjektive Eigenschaften von Bedeutung. Um diese Kuratierung zu unterstützen und insbesondere überhaupt sinnvoll zu ermöglichen, kommt die künstliche Intelligenz 36 zum Einsatz, der subjektive Ziele und Randbedingungen, wie zum Beispiel den Stil der jeweiligen Entwürfe auf markentypische Merkmale eingrenzt und so einen Markenfit der Entwurfsvielzahl quantitativ bewertbar macht. Der Algorithmus liefert somit einen weiteren Lösungsraum, der um eine so genannte Default-Lösung als Schwerpunkt dieses Lösungsraums die besten Konstruktionen bezüglich objektiven und subjektiven Ziele und Randbedingungen definiert. Die Default-Lösung ist im genannten Beispiel somit diejenige Lösung im zulässigen Lösungsraum, die sich am besten in die markenspezifische Design- und Formensprache eingliedert. Am Beispiel der Felge 42 begrenzt somit die elektronische Recheneinrichtung den Lösungsraum für die Felge 42 derart ein, dass auch subjektiv anmutende Ziele, wie zum Beispiel die am besten zur bisherigen Designsprache von einem Hersteller passende Felgenformen, Berücksichtigung finden. Diese fokussierte Auswahl schlägt die elektronische Recheneinrichtung 16 der Person 22 vor. Die elektronische Recheneinrichtung 16 gleicht also insbesondere das Aussehen der Felge 42 mit anderen Stilmerkmalen von weiteren Kraftfahrzeugen ab. Der Entwurf, der die Ziele und die Randbedingungen am besten erfüllt, ist dann die so genannte Default-Lösung.
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Im vierten Schritt S4 kann dann wiederum vorgesehen sein, dass die Default-Lösung als Basis für weitere Iterationsberechnungen dient. Die elektronische Recheneinrichtung 16 kennt nun den besten Entwurf und kann daraus neue Konstruktionen generieren. Insbesondere finden Iterationen statt, indem gerade bei den subjektiven Zielen und Randbedingungen bewusste Anpassungen durch den Konstrukteur beziehungsweise Designer vorgenommen werden, um zum Beispiel historische Designelemente wieder aufzugreifen und durch den Algorithmus neu interpretieren zu lassen. Dabei werden Varianten im zulässigen Bauraum der Lösung zugelassen, die von den Eigenschaften der Default-Lösung, insbesondere auch jenseits geometrischer Eigenschaften, statistisch nicht signifikant abweichen.
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Als Default-Entwurf stehen beispielsweise weitere Felgen-Entwürfe zur Verfügung, die im gefundenen Lösungsraum alle Ziele erfüllen. Somit kann das Angebot an Felgen 42 ohne weiteren konstruktiven Aufwand ausgeweitet werden und zum Beispiel eine geometrische Individualisierung für den Kunden erreichen. So entstehen mit der Default-Felge weitere Felgen 42 mit übereinstimmenden Merkmalen bezüglich der Ziele zu Markenfit und einem gleichzeitig individuellen Aussehen. Iterationen zur Schwerpunktverschiebung des Lösungsraums sind leicht möglich, da zum Beispiel die Gewichtung der Ziele verändert werden kann, oder es können Felgendesigs, die in der Vergangenheit hohe Verkaufszahlen erreichten, mit ihren Eigenschaften für die neuen Designs stärker gewichtet werden.
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In einem fünften Schritt S5 kann dann wieder für die Fahrzeugzulassung das Bauteil 14 lediglich nicht nur über die fixe Geometrie betrachtet werden. Stattdessen wird eine Bauteilfamilie zugelassen, deren einzelne Varianten alle den Konstruktionsanforderungen entsprechen, und die in einem spezifischen Bauraum eingesetzt werden können. Wichtig ist dabei, dass zwar Abweichungen bezüglich der Bauteilgeometrie zulässig sind, die restlichen Konstruktionseigenschaften aber nicht signifikant von denen der Default-Lösung abweichen, sondern alle innerhalb des Toleranzfeldes liegen. Insbesondere am Beispiel der Felge 42 kann dies daran festgemacht werden, dass die Felge 42 nicht als engdefiniertes Bauteil 14 zugelassen wird. Stattdessen erfolgt die Zulassung des Lösungsraums, der die Zulassung durch relativ weite Toleranzfelder für die Felgengeometrie erfüllt, gegebenenfalls zusammen mit der Berechnungsgrundlage, auf Basis derer die verschiedenen Entwürfe konstruiert wurden. So ist Individualisierung möglich, ohne dass jedes Felgenmodell einzeln zugelassen werden muss.
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Durch das vorgestellte Verfahren ist insbesondere ein generativer Konstruktionsprozess 12 vorgeschlagen, für den beliebig viele Entwürfe konstruiert werden können, die alle bestimmte Vorgaben erfüllen. Um aus dieser Vielzahl nun wiederum einen Entwurf auszuwählen, gibt es verschiedene Ansätze. So können die Entwürfe beispielsweise mit Vorgängermodellen abgeglichen werden, um nahe an der bisherigen Markensprache zu bleiben. Auch die Adaption von Bildmotiven ist beispielsweise möglich.
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Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls eine Steuerung des Konstruktionsprozesses 12 derart erfolgen, dass ein Kunden-Feedback realisiert werden kann. Die Bewertung möglicher Entwürfe erfolgt dann nicht mehr ausschließlich firmenintern, sondern durch eine breite Masse, welche insbesondere in 1 durch die weitere Person 32 dargestellt ist. Insbesondere kann dann mittels eines interaktiven Geräts mit einem Touchscreen sich die Möglichkeit ergeben, ein entsprechendes Kunden-Feedback einzuholen und für die Bauteilmodelle 10a, 10b, 10c, 10d zu verwenden. Um das Feedback abzufragen, können beispielsweise Kurz-Votings in den Alltag potentieller Kunden eingebunden werden. Beispielsweise bei Wartezeiten beim Arzt, vor der Mikrowelle oder in der Bahn werden dann gezielt kurze und simple Anfragen an den Kunden gesendet. An den potentiellen Kunden können dabei bestimmte Konstruktionsentwürfe für das gleiche Bauteil 14 übermittelt werden. Das können einzelne alleinstehende Bilder sein oder eine Einblendung via Augmented Reality. Dann erfolgt die Aufforderung, aus den Entwürfen den persönlichen Favoriten auszuwählen. Ferner kann eine Bewertung einer Fahrzeugkonfiguration durchgeführt werden. Dem Kunden wird eine Konfiguration in seinem Alltag präsentiert, zum Beispiel mittels Augmented Reality.
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Richtet die weitere Person 32 seine Smartphone-Kamera beispielsweise auf seine Einfahrt oder vor seinen Anhänger, wird das Kraftfahrzeug via Augmented Reality dort eingeblendet. Als Feedback, wie ihm die Konfiguration gefällt, kann die weitere Person 32 dann einen Wert auf einer Skala auswählen. Ferner kann sich die weitere Person 32 auch einem Kraftfahrzeug nähern, das einer kürzlich vorgegebenen Konfiguration ähnlich ist, wobei dieser dann beispielsweise per Pushnachricht darauf hingewiesen wird. Er kann dann bewerten, ob ihm diese Konfiguration gefällt.
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Ferner können Menschen auch eine Werbung sehen, diese reagieren mitunter darauf, beispielsweise auf Basis von Mimik, Körpersprache, Stehenbleiben, Nebenmann ansprechen, etc.. Eine Videoauswertung der Reaktion kann ebenfalls als so genanntes Voting verstanden werden. Auch Emotionen, die sich beispielsweise über Wearables erkennen lassen, insbesondere Pulsschlag, sind ein Indikator, wie eine Werbung beziehungsweise Bauteilmodell 10a, 10b, 10c, 10d wirkt.
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3 zeigt ein weiteres schematisches Ablaufdiagramm gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens. Vorliegend ist insbesondere ein Computerlüfter 40 gezeigt sowie eine Felge 42. Gemäß dem in 3 gezeigten Verfahren kann beispielsweise das Hauptmotiv eines Fotos, im vorliegenden Ausführungsbeispiel des Computerlüfters 40, mittels des intelligenten Endgeräts 34 aufgenommen werden und erkannt und interpretiert werden. Anhand der Geometrien des Motivs kann nun die elektronische Recheneinrichtung 16, insbesondere die künstliche Intelligenz 36 überprüfen, ob sich eine Fahrzeugkomponente im Stil des Motives konstruieren lässt. Zur Konstruktion wird insbesondere die elektronische Recheneinrichtung 16 genutzt, in welcher entsprechenden Vorgaben erfüllt werden müssen. Der in der 3 aufgezeigte Aspekt kann auch als unabhängiger Gedanke angesehene werden.
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Es wird der weiteren Person 32 damit ermöglicht, schnell und einfach Gegenstände aus seiner Umgebung zu scannen und in ein dreidimensionales Modell zu überführen. Damit können Inspirationen zur Bauteilgestaltung aus Freizeit und Hobby einfach übernommen und umgesetzt werden.
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Für die Funktionsweise der elektronischen Recheneinrichtung 16 ist es von zentraler Bedeutung, dass die Geometrie des Motives vollständig erkannt wird und mit den Geometrien im Kraftfahrzeug abgeglichen wird. Sollte das fotografierte Motiv nur teilweise erkannt werden, da es durch mindestens ein anderes Objekt überdeckt wird, so kann die elektronische Recheneinrichtung 16 das überdeckte Motiv durch Objekterkennung bestmöglich rekonstruieren. Auch Unterschiede bei Schärfe oder Kontrast/Helligkeit können so ausgeglichen werden. Wenn eine mögliche Lösung gefunden wird, besteht weiter die Möglichkeit, diese anzupassen. Auch soll es ohne tiefgehende CAD-Kenntnisse möglich sein, dass der weitere Nutzer 32 eine entsprechende Adaption durchführen kann. So ist es möglich, weitere Einstellung mittels einfacher Werkzeuge, zum Beispiel Schieberegler, dem Konstrukteur, also der Person 22, und der weiteren Person 32 zur Verfügung zu stellen. Im Felgenbeispiel kann dies die Anzahl der Speichen oder deren Breite betreffen.
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Insbesondere ist hierbei das Verfahren nicht auf Bauteilkomponenten beschränkt. Auch das Anzeigen auf Displays kann mit diesem Verfahren individualisiert werden, zum Beispiel Hintergründe oder virtuelle Bedienelemente. So kann beispielsweise das Aussehen einer Schaltfläche (an/aus) mit Design eines veralteten Lichtschalters versehen werden, der dem Kunden gut gefallen und den er fotografiert hat. Weitere nicht-Hardwareanwendungsfälle sind beispielsweise Projektionsflächen oder Beleuchtungselemente.
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Insbesondere kann somit der Grundgedanke der so genannten Open Innovation für den Konstruktionsprozess 12 umgesetzt werden. Mit der elektronischen Recheneinrichtung 16 ist es somit ermöglicht, innerhalb definierter Grenzen eine beliebige Vielzahl von Bauteilmodellen 10a, 10b, 10c, 10d zu generieren, die alle innerhalb einer entsprechenden Zulassung liegen. Durch den Grundgedanken der Open Innovation kann nun auch die weitere Person 32 mit am Konstruktionsprozess aktiv teilnehmen. Dabei gibt beispielsweise der Kraftfahrzeug-Hersteller bestimmte Grenzen vor, innerhalb derer sich einzelne Fahrzeugkomponenten befinden müssen, beispielsweise Bauraum, mechanische Eigenschaften sowie Markenfit. Die individuelle Gestaltung kann dann aber praktisch durch die weitere Person 32 erfolgen, indem eine entsprechende, durch den Hersteller verwaltete zentrale elektronische Recheneinrichtung 30 zugänglich gemacht wird.
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Die damit erzeugten, individuellen Bauteilmodelle 10a, 10b, 10c, 10d können nun beispielsweise über ein soziales Netzwerk verbreitet werden. Konstruiert beispielsweise die weitere Person 32 über die ihm zur Verfügung gestellten Möglichkeiten eine individuelle Ausführung einer Felge 42 und publiziert den Entwurf, so können auch andere und weitere Personen 32 diese Felgenausführungen der Konfiguration übernehmen. Daraus entstehen völlig neue Marketingmöglichkeiten, worauf im Folgenden weiter eingegangen wird.
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In der Gesellschaft ist mittlerweile der Trend zu beobachten, dass Entscheidungen zunehmend durch die so genannte Pear-Group beeinflusst werden. Der Einfluss von höheren Hierarchieebenen verliert für die Entscheidungsfindung an Bedeutung, stattdessen orientieren sich Personen 32 lieber an Gleichaltrigen, insbesondere das so genannte Influencer-Phänomen. Daraus resultiert auch ein neuartiges Verhalten bei Kaufentscheidungen. Bei Produkten mit vielen Variationsmöglichkeiten oder die von vielen verschiedenen Herstellern angeboten werden, ist teilweise eine zeitintensive Vorabrecherche notwendig. Diese Arbeit erleichtern sich Kunden mitunter, indem sie die gleiche Kaufentscheidung treffen, wie Bekannte oder ein Vorbild.
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Gerade der Neukauf eines Automobils stellt aufgrund der großen Variantenvielfalt für manch einen eine Herausforderung dar. Es bietet sich an, dem Kunden den Entscheidungsprozess zu erleichtern, indem er auf Konfigurationen anderer Nutzer zugreifen kann. So erhält er neue Inspiration oder kann direkt vollständig Entwürfe übernehmen. Dabei kann die Vorbildfunktion anderer einen Einfluss darauf haben, für welche Variante sich der Kunde letztendlich entscheidet. Das soziale Netzwerk bietet zudem umfangreiche Funktionen, um Kundenbedürfnisse zu erkennen. So kann die Resonanz von Entwürfen ausgewertet werden, um Rückschlüsse auf Kundenwünsche ziehen zu können. Die Notwendigkeit neuer Technologien wird damit erkannt und Zielgruppen, insbesondere beispielsweise Alter und Religion, können gezielt adressiert werden.
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Ein weiterer Aspekt stellt die Kundenzustimmung dar, welche über weitere Algorithmen in sozialen Netzwerken abgefragt und verarbeitet werden können. Hiermit lässt sich ein etwaiger Bedarf für Lieferkette je Variante besser ableiten beziehungsweise die Bedarfsprognosen von einzukaufendem Material in Richtung der Lieferanten erhärten.
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Insbesondere Fahrzeughersteller profitieren davon, die weitere Person 32 aktiv in die Wertschöpfungskette mit einzugliedern. Es können dadurch neue Individualisierungsmöglichkeiten geschaffen werden, welche den Kunden binden und auch mit der Marke identifizieren. Der komplexe Konfigurationsprozess 12 eines Neuwagens wird dem Kunden vereinfacht. Ferner können Wünsche und Ideen vom Kunden ebenfalls erkannt und umgesetzt werden. Es kann eine neue Marketingmöglichkeit durch Kenntnisse von Kundenbedürfnissen realisiert werden, sowie eine Vorbildfunktion anderer als Entscheidungshelfer dienen und motiviert wiederum einzelne Kunden zum Kauf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauteilmodell
- 12
- Konstruktionsprozess
- 14
- Bauteil
- 16
- elektronische Recheneinrichtung
- 18
- Grundbauteil
- 20
- Konstruktionsrandbedingung
- 22
- Person
- 24
- Eerfassungseinrichtung
- 26
- charakterisierende Eigenschaft
- 28
- Ausgabeeinrichtung
- 30
- zentrale elektronische Recheneinrichtung
- 32
- weitere Person
- 34
- intelligentes Endgerät
- 36
- künstliche Intelligenz
- 38
- Konstruktionseingabe
- 40
- Computerlüfter
- 42
- Felge
- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S3
- dritter Schritt
- S4
- vierter Schritt
- S5
- fünfter Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2020030988 A1 [0003]
- DE 10257413 A1 [0004]
- WO 2007079759 A1 [0005]
