Erforschung einer Mixed Reality-Methodik zur Testfallgenerierung für die Virtuelle Inbetriebnahme von Produktionssystemen – MiTeVi

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sascha Röck; Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563998230

Durch den wachsenden Automatisierungs- und Komplexitätsgrad von Produktionssystemen steigt der Zeit- und Kostenaufwand im mechatronischen Entwicklungsprozess sowie für die Inbetriebnahme der Produktionssysteme stark an. Zur Bewältigung der Anforderungen werden vermehrt computergestützte Werkzeuge der Virtuellen Inbetriebnahme mittels X-in-the-Loop-Simulationen eingesetzt, in denen 3D-Simulationen der Produktionssysteme zum frühzeitigen Aufdecken von Fehlern und zur Parallelisierung von Entwicklungsschritten mit Steuerungsausprägungen gekoppelt werden. Allerdings zeigt sich die Erzeugung der Start- und Endbedingungen für die Testfälle in der Virtuellen Inbetriebnahme mithilfe abstrahierter Steuerungs- und Bedienfeldbefehle als sehr komplex und zeitaufwändig. Darüber hinaus können bestimmte Testfälle derzeit nur während der Inbetriebnahme des realen Systems durchgeführt werden, wie z. B. manuelle Einlege- und Entnahmevorgänge von Bauteilen in einer Produktionsanlage. Zudem wird bei größeren Anlagen häufig mit unterschiedlichen Steuerungen gearbeitet, wodurch entsprechend viele nachgebildete Bedienelemente zur Beeinflussung der Simulation erforderlich sind. Dies hat zur Folge, dass die Testerstellung in der Regel sehr aufwändig und nur von Experten durchführbar ist. Zur Überwindung der Hemmnisse soll in diesem Vorhaben die Testfallgenerierung mittels Mixed Reality (MR)-Methoden erforscht werden. Um eine aufwändige Nachmodellierung von Bedienkomponenten (z. B. HMI – Human Machine Interface) zu vermeiden und dennoch die intuitive Wahrnehmung des Menschen anzusprechen, soll eine neue MR-Methode für die Testfallgenerierung, die sogenannte Augmented Virtuality-Methode, erforscht werden (Teilprojekt Röck). Dabei werden kritische Interaktionselemente, wie die Hände des Nutzers und das Bedienpanel einer Anlage, als reale Objekte in eine computergenerierte Umgebung integriert. Diese neuen MR-Interaktionen müssen auch in die Testfallgenerierung integriert werden, sodass umfangreiche Testfälle, die bislang nur in der Inbetriebnahme des realen Systems möglich waren, bereits in der Virtuellen Inbetriebnahme validiert werden können (Teilprojekt Verl). Dazu werden bestehende Computer-Aided Software Testing (CAST)-Methoden um neu definierte Testfälle erweitert. Um den Aufwand der manuellen Testerstellung trotz hoher Testvarianz zu reduzieren, wird die automatisierte Testfallgenerierung und Randomisierung der Testfälle auf Basis der Nutzereingaben in MR untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen