In den vergangenen Jahren hat sich eine Vielzahl von Anwendungen Virtueller Techniken im Nutzfahrzeugsektor herausgebildet und weiterentwickelt. Der Nutzfahrzeugsektor bringt aufgrund seiner Eigenheiten viele Randbedingungen und Aufgabenstellungen mit, die den Einsatz eines digitalen Prototyps, des Virtuellen Nutzfahrzeugs, nahe legen. Dieses Whitepaper gibt eine Übersicht über Einsatzmöglichktieten von Virtual Reality und Augmented Reality für die Entwicklung, Produktion und den Betrieb von Nutzfahrzeugen.

1. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Anwendungen, Herausforderungen, Ergebnisse
Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Christoph Runde
Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach
Auberlenstr. 13
70736 Fellbach
www.vdc-fellbach.de

2. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
2
Umfeld des Virtuellen Nutzfahrzeugs
 variierende Gesetze, Regeln,
Umweltauflagen
 lange Planungsfristen, wechselnde
Anforderungen und Wünsche
 Bedienung Weltmärkte,
Sprach- und Kulturbarrieren
 sehr hohe Komplexität:
Entwicklung, Produktion
Bedienung, Service
 z. T. enorme Baugrößen
 kleinere Stückzahlen (als etwa PKW)
 schwankende Stückzahlen
 sehr viele Varianten
 stark wechselnde Varianten
und Produkttypen
 variierende Montageumfänge
und -vorgänge
Grundlagen
Bild: LumoGraphics

3. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
3
Anwendungsgebiete
 Virtuelle Entwicklung
- Styling, Design, Interieur
- Berechnungsvisualisierung
- Ergonomie
- Erprobung Assistenzsysteme und
Mensch-Maschine-Schnittstelle
- DMU und Servicablility
 Virtuelle Fertigung
- Fabrikplanung
- Montageplanung
- Fertigungsprozesse
Grundlagen
 Training
- Fahren und Bedienung
- Service
 Marketing & Vertrieb
- Variantenmanagement
- Vertriebskonfiguratoren
 Tele-Anwendungen
 Unterhaltung

4. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
4
Styling, Design, Interieur: Design Reviews
 fotorealistische Abbildungen
 Entwicklung alternativer
Produktkonzepte
 Betonung früher Entwicklungsphasen
 frühes Ergebnisfeedback
 schnelle Entwicklungszyklen
als aktives Prozesselement
 Spezifikation des Produkts entscheiden
 realistische 1:1-Präsentation:
echte Abmessungen
 Vergleichsmöglichkeit
Realfahrzeug – virtueller Prototyp
Bild: LumoGraphics
Bild: Volvo
Bild: Volvo
realistische
Designvisualisierung
große Powerwall zur
1:1-Visualisierung
Halle mit Möglichkeit zum
Einfahren von NKW
Virtuelle Entwicklung

5. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
5
Design Reviews
Bild: Hochschule Mannheim
Designreview Landmaschine
John Deere in einer 4-Seiten-CAVE
Virtuelle Entwicklung

6. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
6
Design Reviews
Bild: Virtalis
Review an Powerwall und mit Head
Mounted Display bei CNH
Virtuelle Entwicklung

7. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
7
Berechnungsvisualisierung
 Darstellung und interaktive Analyse
der Ergebnisse der Simulation von CFD
(Computational Fluid Dynamics)- und von
FEM (Finite Elemente Methode)-Daten
 über VR verbesserte räumliche
Darstellungs- und Interaktionsmöglichkeit
 Diskussionsplattform für
interdisziplinäre Zusammenarbeit
 direkte Anzeige der Daten auf physischen
Prototypen/Produkten: Erweiterte Realität
(Augmented Reality – AR)
Bild: Lauer & Weiss
Bild: HLRS
Bild: HLRS
Belastungsrechnung
Verschraubung Getriebe
LKW mit AR-Marker
LKW mit übergeblendeter
Strömungsvisualisierung
Virtuelle Entwicklung

8. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
8
Ergonomie
 Frühe Überprüfung der Erreich- und
Sichtbarkeit von Bedienelementen
 Absicherung Sichtbarkeit
sicherheitsrelevanter Bedien- und Display-
Elemente.
 Virtuelle Prüfung des Komforts
 Betrachtung der ergonomischen Aspekte
für Altersklassen, Perzentile, Somatotypen
(Absicherung Produktfunktionalität für
großen Bevölkerungsteil)
 Betrachtung des Menschen als physische
Einflussgröße
Bild: HS Mannheim
Bild: ESI – IC.IDO
Bild: Fraunhofer IAO
Untersuchung mit
digitalem Menschmodell
plus Motion Capturing
Prüfung Sicht- und
Erreichbarkeit mit
„Sitzkiste“
vor der Powerwall
Überprüfung
Bewegungsfreiheit
rechter Arm am Modell
Virtuelle Entwicklung

9. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
9
Erprobung Assistenzsysteme und Mensch-Maschine-Schnittstelle
 gefahrloses Ausprobieren und
Optimieren von Assistenzsystemen
(etwa Bremsassistent)
 Test neuartiger
Mensch-Maschine-Schnittstellen
 Bedienerschnittstelle: Fahrerverhalten,
Fahrverhalten, Maschinensimulation,
Umweltsimulation
 Design Informationsschnittstelle
Bild: ESI – IC.IDO
Bild: TU Dresden
Bild: TU Dresden
Sicht im
Fahrsimulator
Bedienung
Betonspritzmaschine
Informationsschnittstelle
im Schaufelradbagger
Virtuelle Entwicklung

10. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
10
Digital Mock-Up (DMU) und Servicability
 Konstruktionsvisualisierung
 geometrisches Gesamtmodell
inklusive aller Teilgewerke
(etwa Elektrik, Hydraulik..)
 Prüfung auf Servicebarkeit und
Vermeidung von
Spezialwerkzeugen
 Bauraumoptimierung und
gleichzeitiger Prüfung der Montier-
und Servicebarkeit
 Flexible Bauteile (Schläuche, Kabel,
etc.) berücksichtigbar
Bild: Lauer & Weiss
Bild: Jaguar-Landrover
Bild: ESI – IC.IDO
Review E-Maschine,
Getriebe, Getriebehalter
DMU-Review
in CAVE
Prüfung Schlauch-
Verhalten bei
Demontage Tank
Virtuelle Entwicklung

11. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
11
Digital Mock-Up (DMU) und Servicability
 Service Engineering: Überprüfung
Zugänglichkeit visuell und manuell
 Überprüfung Zugänglichkeit
Baugruppen, Verbindungselemente,
Schmiernippel, etc.
- visuell,
- mit Händen und
- Werkzeug
 alle Varianten untersuchbar
 alle Perspektiven und Positionen
berücksichtigbar
Bild: HS Mannheim
Bild: HS Mannheim
Virtual Service Review
am Daimler-VRSC, Brühl
Virtual Walkthrough
Landmaschine
Check Servicability
vor Powerwall
Virtuelle Entwicklung
Bild: ESI – IC.IDO

12. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
12
Digital Mock-Up (DMU) und Servicability
Bild: Virtalis
Review an
Powerwall bei CNH
Virtuelle Entwicklung

13. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
13
Montageplanung
 Überprüfung De-/Montierbarkeit
 Test und Evaluation von Montagehilfen
(Führungslinien, abgekantete Ecken,
etc.) für manuelle Montage
 Festlegung Montagereihenfolgen
 Kollisionsanzeige akustisch, graphisch
oder haptisch
Bild: ESI – IC.IDO
Bild: ESI – IC.IDO
Bild: Haption
Virtuelle Montage-
Prüfung Tank vor der
Powerwall
Ein-/Ausbauuntersuchung
beidhändig vor der
Powerwall mit taktilem
Feedback
Demontageuntersuchung
mit Force-Feedback
Virtuelle Fertigung

14. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
14
Fabrikplanung und Fertigungsprozesse
 geometrische Einplanung aller Gewerke
in ein Gesamtfabrikmodell
 Simulation und Animation
 Concurrent Engineering
 Virtual Walkthrough
 innerbetriebliche Logistik:
weiteres VDC-Whitepaper
 Fertigungsverfahren:
weiteres VDC-Whitepaper
Bild: Fraunhofer IPA
Bild: TU München
Bild: Visenso
Blick in 3D-Modell
Rohbaumontage
Logistik:
AR-Einplanung neuer
Fördertechnik in Bestand
Fertigungsverfahren:
Druckgusswerkzeug
Virtuelle Fertigung

15. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
15
Training – Wissensmanagement
Wissensarten in Virtuellen Umgebungen:
 Positionswissen: was ist wo?
 Strukturwissen: wie hängt was zusammen?
 Verhaltenswissen: wie verhält sich das System?
Wie verhalte ich mich?
 Prozedurwissen: welche Abläufe bewirken was?
Möglichkeiten des Lernens in
Virtuellen Umgebungen:
 räumliches Explorieren
 konzeptuelles Lernen
 Erlernen motorischer Fähigkeiten
 prozedurales Lernen
Bild: HS Mannheim
Bild: HS Mannheim
Bild: HS Mannheim
Training Feuerwehr am
virtuellen Einsatzfahrzeug
Training Feuerwehr am
virtuellen Einsatzfahrzeug
Explorieren Cockpit
Landmaschine,
Software ESI – IC.IDO
Training

16. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
16
Training – Simulatoren
 spezielle Fahrzeugkinematiken
 spezielles Fahrzeugverhalten
 große Fahrzeuge, hohe Sitzpositionen
 unübersichtliche Fahrzeugbereiche
 Analyse von Fahrerhaltungen und -sicht
Bild: GlobalSim.com
Bild: TU Dresden
Bild: RIF
Blick auf Arbeitsplatz
Kransimulator
Blick auf Bagger
auf Rampe
Training
Holzvollernter
Training

17. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
17
Training – Simulatoren
 Trainingsaufgaben
- Bewältigung Trainingsparcour
- Erkennen Gefahrensituationen
- korrekte Kommunikation mit
gefährdeten Personen
 Abfangen pendelnder Last,
Anschlaggefahr
 Aufenthalt von Personen im
Gefahrenbereich
 Überraschender Eintritt von
Personen in Verfahrweg
Bild: RIF
Bild: Fraunhofer IAO
Bild: Fraunhofer IAO
Interaktives 3D-Modell
Holzvollernter
Kran: Unterschreitung
Mindestabstand führt
zu visueller Warnung
Kran: Person im
Gefahrenbereich
Training

18. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
18
Training – Simulatoren
Bild: TU Dresden
Blick in Fahrsimulator
an der TU Dresden
Training
Bild: TU Dresden
Blick auf Fahrsimulator

19. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
19
Training – Service
 Wartung, Instandhaltung
 Reparatur, Instandsetzung
 Zugänglichkeiten
 Werkzeugeinsatz
 Abläufe, Prozesswissen,
Beschädigungsgefahren
 alle Varianten, alle Perspektiven
 Lernkonzepte:
Vorführen – Begleiten – Prüfen
 online-Assistenten (z. B. mit AR)
Bild: ESI – IC.IDO
Bild: BMW/Arvika
Bild: BMW/Arvika
Ausbau Motor aus
Gabelstapler
AR-Blick auf Demontage-
Szenario: Baugruppen und
Werkzeug
AR-Blick auf Demontage-
Szenario: Baugruppen und
Werkzeug
Training

20. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
20
Variantenmanagement
 lange Planungszeiten –
schnelle Technologieentwicklung
 verschiedene Lebenszyklen
von Produktteilen
 inkrementelle und iterative Entwicklung
 spontane Anforderungsänderungen
 riesige Kombinationsmöglichkeiten
 Kombinationsverbote
 systematisches Variantenmanagement
sehr wichtig: unsystematisches
Variantenmanagement funktioniert
oft anfänglich, lässt sich aber nicht skalieren
Bild: LumoGraphics
Bild: LumoGraphics
Bild: Volvo
Darstellung
Varianten NKW
Darstellung
Varianten NKW
Variantenvergleich
vor Powerwall
Marketing & Vertrieb

21. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
21
Vertriebskonfiguratoren
 frühe, unter Umständen anonyme
Einbeziehung des Kunden
 Aufnahme Kundenwunsch
 Steigerung Kundenbindung
in frühen Phasen
 ausschließlich mögliche Produkte
werden auch angeboten
 frühe Aussage zur Lieferbarkeit
und Lieferzeitpunkt
 frühe Aussage zu Preis,
Angebotsunterstützung
Bild: LumoGraphics
Bild: LumoGraphics
Bild: LumoGraphics
Konfigurator:
Außenansicht
Konfigurator:
Innenansicht
Konfigurator-Menü
Marketing & Vertrieb

22. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
22
Tele-Anwendungen
 Verfolgung der Fahrzeuge in Leitzentrale
 Logistik, Baustellenleitstand
 Abgleich Arbeitsfortschritt
 Fernsteuerung: Einsatz dort, wo Kameras
aufgrund von Umweltbedingungen oder
Signallaufzeiten nicht möglich sind
 Projektionswand oder bei 2D-3D-Aufgabe
(Grundriss + Perspektive): Planungstisch
Bild: Financial Times
Bild: Financial Times
Bild: Financial Times
Projektion in Leitzentrale
bei Rio Tinto
Warnschild automatisierte
Mine in Westaustralien
Fahrerlose LKWs in Mine
in Westaustralien
Teleoperations

23. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
23
Tele-Anwendungen
Bild: VDC
Perspektiven des
Planungstisches
für Baustellenleitstand:
2D-Draufsicht (für Tisch, links)
und 3D-Perspektive aus
Bagger (rechts oben) und aus
drittem Fahrzeug heraus
(rechts unten)
Teleoperations

24. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
24
Entertainment
 erste Tests zum Einsatz von Erweiterter
Realität (Augmented Reality – AR) in der
Windschutzscheibe für Infotainment
(auch Kontext-sensitiv)
 Verwendung Scheibe als Touch Screen
 Spiele wecken erstes Interesse
an Nutzfahrzeugen
Bild: Daimler
Bild: Aeon Project
Bilder: John Deere/Caterpillar
Einblenden von
Informationen
in Windschutzscheibe
Interaktion / Eingabe
über Windschutzscheibe
Spiele laden zur
Beschäftigung mit
virtuellen
Nutzfahrzeugen ein
Unterhaltung

25. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
25
Zusammenfassung
 viele Anwendungsmöglichkeiten entlang der gesamten Entwicklungsprozesskette
 viele Nutzenpotenziale
 Prozessintegration essentiell
 Mehrfachverwendung 3D-Daten essentiell
 häufig Ausweitung des Einsatzes von VR/VE auf mehr Anwendungsgebiete
möglich
Bild: HLRS
Zusammenfassung

26. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Training TeleoperationsÜbersicht
VDC-Whitepaper
Virtuelles Nutzfahrzeug
Virtuelle Entwicklung Virtuelle Fertigung Marketing & Vertrieb Unterhaltung Zusammenfassung
26
VDC-Mitglieder und -Partner im Thema Virtuelles Nutzfahrzeug
Zusammenfassung

27. © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
Das Thema interessiert Sie und Sie suchen nach Ansprechpartnern?
Sprechen Sie uns gerne an.
Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Christoph Runde
Virtual Dimension Center (VDC) Fellbach
Auberlenstr. 13
70736 Fellbach
www.vdc-fellbach.de