Arbeitspakete

Konzepte für den Systementwurf (Microservices, Orchestrierbarkeit, Modularisierung/Plugin-Architekturen) werden genutzt, um die Integration und Interoperabilität der BIKINI-Tools zu definieren. Darauf aufbauend wird eine funktionale Architektur entwickelt.
Der Fokus im Projekt liegt nur sekundär auf der Umsetzung einer vollständigen Entwurfsplattform bzw. Umgebung. Daher werden marktübliche (datenflussgetriebene) Umgebungen mit Blick auf deren Integrationskonzepte analysiert.

AP 2 entwickelt Ontologien und (Meta-)Modelle auf Basis einer Analyse der auftretenden Artefakte, Beschreibungssprachen und Datenformate: Anwendungsszenarien, Nachhaltigkeitskriterien, Anforderungen (Lasten-/Pflichtenheft), Prozessdefinitionen nach ISO/IEC/IEEE 15288:2015, Konstruktionsprinzipien, Software-Muster, KI-Algorithmen und bionische Prinzipien.
Hierin werden zunächst bereits vorhandenes Wissen und zugehörige Daten integriert, die aus jeweils abgeschlossenen Entwicklungsvorhaben konzeptionell unter dem Begriff „System-DNA“ gebündelt werden.

Ziel ist eine Methodik, die auf Basis von Nutzungsszenarien und Lastenheften eine teilautomatisierte, zeiteffiziente Extraktion und Modellierung von Nutzeranforderungen für komplexe Systeme ermöglicht.
Hierzu werden konsortialinterne sowie Open Source-Entwicklungsprojekte ausgewertet. Zur Anforderungsextraktion wird ein Algorithmus zur automatischen Analyse, Extraktion und Vernetzung mittels semantischer Integration entwickelt.

Für die Erzeugung generativer Zellen auf der Basis bionischer Ansätze werden die spezifischen Leistungsspektren natürlicher Leichtbauprinzipien systematisch untersucht.
Die Bauprinzipien werden in Algorithmen zur Erzeugung parametrischer 3D-Modelle umgesetzt, um eine große Zahl an Varianten (incl. Bewertungen für ausgewählte Lastfälle) erzeugen zu können, die zum Training der KI dienen.

Ziel ist eine Bewertungs-Tool zur Integration des nachhaltigkeitsorientierten Lifeycle Assessments in die Gesamt-Systematik. Fallstudien der Industriepartner, Open Source-Entwicklungsprojekte sowie existierende Vorarbeiten der Partner im Bereich Leichtbau und Lebenszyklusanalyse werden zur Identifikation von Bewertungskriterien und -indikatoren genutzt
Es folgt dann die Entwicklung eines Bewertungsansatzes inklusive eines Zielsystems. Die Kriterien werden hierzu kombiniert, gewichtet und die Bewertung prototypisch implementiert.

Ziel ist die produktlebensphasenabhängige Überführung der Nachhaltigkeitsbewertung in die Produktion. Hierzu wird eine Methodenübertragung zur Identifikation relevanter Kennzahlen entwickelt, durch welche Trigger zur Anpassung des Produktionsvorgehens (Material, Verfahren, Geometrie) identifiziert werden.
Parallel dazu wird durch die Integration infrastruktureller Rahmenbedingungen (z. B. Entfernung zwischen Fertigungs- und Einsatzort) eine Methode zur automatisierten nachhaltigen und ressourcenschonenden Lieferantenauswahl entwickelt.

Ziel ist die intuitive Interpretation und Nutzung von maschinell generierten Vorschlägen zu Anforderungen, Lösungs- und Konstruktionsprinzipien etc. durch Entwickler sowie die semantisch annotierte Dokumentation von Entwicklungswissen.
Herausforderungen sind die Nachvollziehbarkeit und Erklärbarkeit, die klare Kommunikation von Spielraum und Wirkmächtigkeit des Entwicklers in der Interaktion sowie die Attraktivität der Benutzerschnittstelle.

Ziel ist es, eine ganzheitliche, prozessintegrierte Rückverfolgbarkeit des Ressourceneinsatzes sicherzustellen. Hierbei werden die leichtbauspezifischen Besonderheiten sowohl während des Entwurfsprozesses, als auch bei der Produktionsauswahl berücksichtigt, um über den gesamten Produktlebenszyklus eine Verknüpfung zwischen physischem Bauteil und digitalem Zwilling i.S.v. einer digitalen Bauteilakte als Bestandteil der Wissensbasis zu gewährleisten.

Die Softwaremodule aus AP 2 – AP 7 werden gemäß dem Architekturkonzept (AP 1) zu bauteilspezifischen und automatisierten Entwurfsprozessen kombiniert.
Im ersten Schritt werden dazu die aktuellen Entwicklungsprozesse von Fahrzeugkomponenten analysiert, um verwendete Software und Prozessschritte zu identifizieren und anschließend hinsichtlich KI- und Algorithmen-Unterstützung zu bewerten. Anschließend werden auf Basis der ausgewählten Plattform und vorhandener Softwaremodule (z.B. Topologie-Optimierung, CAD-Software) erste assoziativ-parametrische und automatisierbare Entwicklungsprozesse konzeptioniert. Im nächsten Schritt werden die BIKINI-Softwaremodule in diese Prozesse integriert.

Die erarbeiteten Ergebnisse sollen am Beispiel eines Türmoduls demonstriert werden. Die Arbeiten in den einzelnen Arbeitspaketen werden kontinuierlich anhand des Bauteils validiert und abschließend im Rahmen einer Konzeptentwicklung unter automobilen Rahmenbedingungen demonstriert. Mit Hilfe des auf KI und Bionik basierenden Entwicklungsprozesses ist hierbei eine Gewichteinsparung von min. 20 % bei gleichzeitiger Verringerung der Entwicklungszeit um ca. 30 % zu erzielen. Parallel wird eine Transferstrategie erarbeitet, um die BIKINI Entwicklungstools auf andere Branchen zu übertragen und zu verbreiten.