Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung (VPE)

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)

Kurzprofil

Der Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung befasst sich in Forschung und Lehre mit Prozessen, Methoden und IT-Werkzeugen für die digitale Entwicklung (Digitized Engineering) und das Management smarter, vernetzter Produkte und Produkt-Service-Systeme (PSS). Dabei spielen Konzepte zur Gestaltung und Nutzung sog. virtueller Produktzwillinge im Zusammenspiel mit den jeweils zugehörigen realen, physisch greifbaren Produkten entlang des gesamten Produktlebenszyklus eine zentrale Rolle. Zu den Forschungsschwerpunkten zählen Arbeiten in den Bereichen Smart Systems Engineering, Semantic Product Lifecycle Management (Semantic PLM), Engineering Intelligence, IoT Lifecycle Management Integration sowie vernetzte IT-Toolketten und Standards. Eine hohe Anwendungsorientierung zeichnet die Forschung in allen Kompetenzfeldern des Lehrstuhls aus.

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Kompetenzfelder/Leistungsangebote

Im Forschungsschwerpunkt „Smart Systems Engineering“ stehen neue Prozesse, Methoden und IT-Werkzeuge für das modellbasierte Systems Engineering (MBSE) zur disziplinenübergreifenden Modellierung und Validierung smarter Produkte beziehungsweise Produkt-Service-Systeme (PSS) im Mittelpunkt. Dies beinhaltet die Modellierung und Simulation komplexer, interdisziplinärer Systemmodelle einschließlich ihres Verhaltens in sehr 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. Ergänzend werden Ansätze untersucht, mit denen Wiederverwendbarkeit und Kreislauffähigkeit bereits in modellbasierte Entwicklungsprozesse einbezogen werden können.

Nutzen und Mehrwert

Unternehmen können bei der modellbasierten Entwicklung und frühzeitigen Validierung komplexer, interdisziplinärer Produktsysteme unterstützt werden. Für die Fahrzeugindustrie ist dies insbesondere bei der gemeinsamen Entwicklung mechanischer, elektrischer, elektronischer und softwarebasierter Funktionen relevant. Virtuelle Systemmodelle ermöglichen es, Anforderungen, Systemverhalten und Schnittstellen bereits vor der Verfügbarkeit vollständiger physischer Prototypen zu untersuchen.

  • Model-Based Systems Engineering
  • MBSE
  • Systemmodellierung
  • Systemsimulation
  • Virtuelle Validierung
  • Produktentwicklung
  • Smarte Produktsysteme
  • Fahrzeugentwicklung

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.

Nutzen und Mehrwert

Unternehmen können bei der durchgängigen Strukturierung, Verknüpfung und Bereitstellung von Produktdaten über unterschiedliche Engineering-Systeme und Lebenszyklusphasen hinweg unterstützt werden. Für Fahrzeughersteller und Zulieferer ist dies insbesondere bei komplexen Entwicklungsdaten, zahlreichen Produktvarianten und unternehmensübergreifenden Entwicklungsprozessen relevant. Semantische Datenmodelle und virtuelle Produktzwillinge können dazu beitragen, Informationen nachvollziehbar und systemübergreifend nutzbar zu machen.

  • Product Lifecycle Management
  • Semantic PLM
  • Produktdatenmanagement
  • Digitaler Zwilling
  • Semantische Datenmodelle
  • Datenintegration
  • Produktlebenszyklus
  • Variantenmanagement
  • Digital Thread

Im Kompetenzfeld Engineering Intelligence entwickelt und untersucht der Lehrstuhl daten- und wissensbasierte Methoden zur Unterstützung der Produktentwicklung. Dazu gehören die Aufbereitung und Rückführung von Produktnutzungsdaten, semantisch verknüpfte Wissensbestände, Knowledge Graphs und KI-basierte Verfahren zur Analyse produktbezogener Informationen. Aktuelle Arbeiten untersuchen außerdem den Einsatz generativer Künstlicher Intelligenz und großer Sprachmodelle zur Unterstützung des Model-Based Systems Engineering sowie die nachvollziehbare Verwaltung KI-generierter Engineering-Artefakte. Ergänzend werden Augmented Reality und Virtual Reality für die Visualisierung und Interaktion mit Produkt- und Entwicklungsinformationen eingesetzt.

Nutzen und Mehrwert

Unternehmen können Entwicklungswissen, Produktdaten und Nutzungserfahrungen systematischer erschließen und für neue Entwicklungsaufgaben wiederverwenden. Für die Fahrzeugindustrie können diese Ansätze die Analyse komplexer Engineering-Daten, die Wiederverwendung von Systemmodellen und die Zusammenarbeit in verteilten Entwicklungsprojekten unterstützen. KI-basierte Ergebnisse müssen dabei nachvollziehbar in bestehende Entwicklungs- und Freigabeprozesse integriert werden.

  • Engineering Intelligence
  • Künstliche Intelligenz
  • Generative KI
  • Knowledge Graph
  • Wissensmanagement
  • Produktnutzungsdaten
  • Model-Based Systems Engineering
  • Augmented Reality
  • Virtual Reality
  • Engineering-Daten

Im Mittelpunkt des Forschungsschwerpunkts „Internet-of-Things (IoT) Lifecycle Management Integration“ steht die Erforschung neuer Integrationsansätze für das Internet of Things (IoT) in bestehende Produktlebenszyklusmanagement (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 und virtueller Produktmodelle und -zwillinge sowie deren permanente Synchronisation im Produktlebenszyklus, besonders auch in der Produktnutzungsphase.

Nutzen und Mehrwert

Unternehmen können reale Produktinstanzen, virtuelle Produktmodelle und im Betrieb entstehende IoT-Daten über den Produktlebenszyklus hinweg miteinander verknüpfen. Für vernetzte Fahrzeuge, Nutzfahrzeuge und mobile Arbeitsmaschinen unterstützt dies die Rückführung von Felddaten in die Produktentwicklung, die Verwaltung unterschiedlicher Produktinstanzen sowie die kontinuierliche Aktualisierung digitaler Zwillinge.

  • Internet of Things
  • IoT
  • Digitaler Zwilling
  • Felddaten
  • Produktnutzungsdaten
  • Lifecycle Management
  • Vernetzte Fahrzeuge
  • Datenrückführung
  • Produktinstanzen

Der Lehrstuhl untersucht Methoden, Informationsmodelle, Schnittstellen und Standards für durchgängige digitale Engineering-Prozesse. Im Mittelpunkt steht die Verknüpfung heterogener Entwicklungswerkzeuge und Datenbestände zu integrierten IT-Toolketten. Dadurch können Informationen zwischen unterschiedlichen Fachdisziplinen, Organisationen und Produktlebenszyklusphasen konsistent ausgetauscht und weiterverwendet werden.

Nutzen und Mehrwert

Unternehmen können bei der Analyse und Konzeption vernetzter Engineering- und PLM-Landschaften unterstützt werden. Für die Fahrzeugindustrie ist dies insbesondere bei komplexen Werkzeugketten, unternehmensübergreifenden Entwicklungsprozessen und der Zusammenarbeit zwischen Herstellern, Zulieferern und Engineering-Dienstleistern relevant. Durchgängige Informationsflüsse können Medienbrüche und manuelle Datenübertragungen reduzieren.

  • IT-Toolketten
  • Engineering-Integration
  • Schnittstellen
  • Standards
  • Interoperabilität
  • Digital Thread
  • PLM
  • Datenintegration
  • Kollaborative Produktentwicklung
Prof. Dr.-Ing. Jens C. Göbel
Prof. Dr.-Ing. Jens C. GöbelAnsprechpartner
Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung (VPE), Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU)
Postfach 3049
67653 Kaiserslautern
TEL: 0631 – 205 3873
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