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Projekt
HYDRA – Hybride Entscheidungsunterstützung für Computer Aided Design
Fachliche Zuordnung
Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 543078746
Der mechanische Entwurf ist eine komplexe und vielfältige Aufgabe, bei der eine große und heterogene Reihe von Anforderungen und Spezifikationen berücksichtigt werden muss, z. B. die mechanische Antwort auf statische und dynamische Belastungen, die Festigkeit, die Sicherheit, die Ästhetik, die Auswirkungen auf die Umwelt, die Wartung, die Kosten und die Recyclingfähigkeit. Viele dieser Aspekte eignen sich nicht für die Modellierung und Umsetzung in mathematische Zusammenhänge, was eine vollständig oder teilweise automatisierte Konstruktion stark erschwert. Die menschliche Intuition und Erfahrung sind nach wie vor von größter Bedeutung für ein erfolgreiches Design, so dass konventionelle, menschenbasierte Konstruktionsmethoden auch in Zukunft eine zentrale Rolle im mechanischen Design spielen werden. Beim gegenwärtigen Stand der Technik wird der Ingenieur in der Regel durch ein Softwareprodukt für computergestütztes Design (CAD) unterstützt. Mit den Fortschritten in der Computer- und Datenwissenschaft (DS), insbesondere im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI), ist es vielversprechend, die Interaktion des Designers mit dem CAD-System im Sinne einer hybriden Entscheidungsunterstützung zu ergänzen, um den Designprozess zu vereinfachen und bei der Erfüllung der unterschiedlichen Anforderungen zu unterstützen. Dies führt zu unserer Idee eines "Hybrid Decision Support System" (HYDRA) für CAD, bei dem die etablierten Methoden des mechanischen Designs, repräsentiert durch einen menschlichen Ingenieur, auf die DS/KI-basierten Fähigkeiten des sogenannten Completers treffen. Der auf einer Transformatorarchitektur basierende Completer wird anhand einer großen Anzahl realer Designs trainiert, die implizit verschiedene allgemeine Designanforderungen berücksichtigen. Er führt den Ingenieur schrittweise zum endgültigen Entwurf und erhält von ihm wiederum Hinweise zur Fokussierung und Spezifizierung seines Beitrags. Diese Interaktion wird durch ein interaktives Overlay ermöglicht. Im Rahmen dieser Interaktion kann der Ingenieur beispielsweise bestimmte Bereiche der Geometrie im Overlay markieren, damit sie unverändert bleiben. Diese und andere Hinweise werden dann zusammen mit der aktuellen Geometrie an den Completer zurückgegeben, der dann den nächsten Ergänzungsschritt vorschlägt. Die Interaktionsmöglichkeiten reichen von der vollständigen Annahme des Vorschlags des Completers über die Anforderung spezifischer Änderungen an der Geometrie bis hin zur unabhängigen Fortsetzung des Entwurfs. Daher hat der Ingenieur weiterhin die Freiheit, mechanische Konstruktionen zu erstellen, während er oder sie vom Completer unterstützt wird. Es kann erwartet werden, dass dies den Designprozess insbesondere für unerfahrene Ingenieure schneller, stressfreier und effektiver macht, da die Erfüllung von Anforderungen erleichtert und der Aufwand für regelmäßige, sich wiederholende oder monotone Schritte reduziert wird.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
