Ontologiebasierte Repräsentation und Verarbeitung von Information bezüglich Unsicherheit in der virtuellen Produktentwicklung

In dieser Dissertation wird ein Konzept vorgestellt, welches die nachhaltige Unterstützung der Produktentwicklung durch die Bereitstellung von Information bezüglich Unsicherheit ermöglicht. Unsicherheit wird in dieser Dissertation als ein Sammelbegriff für makroskopische Effekte (Unsicherheitsaspekte), Ursache-Wirkungsbeziehungen und streuende Parameterwerte definiert. Die Umsetzung des Konzeptes erfolgt durch Methoden und Technologien der Informatik, im Speziellen der Wissensrepräsentation. Die Produktentwicklung ist die Phase, in der die späteren Produkteigenschaften definiert werden. Die Beseitigung von Fehlern oder das Einbringen von Änderungen wird in späteren Phasen des Produktlebenszyklus, z. B. in der Ausarbeitung und Produktion, aufwendig und teuer. Die Verfügbarkeit von relevanter Information für präzise Annahmen in der Entwicklung und die Vermeidung von Fehlern in möglichst frühen Phasen der Produktentwicklung, z. B. der Konzeptphase, ist folglich ein entscheidender Wettbewerbsfaktor. Im Fokus des Konzeptes liegt es daher, relevante Information zur Beherrschung von Unsicherheit in lasttragenden Systemen des Maschinenbaus zu liefern. Der innovative Kern des Konzeptes ist die erstmalige Abbildung von Unsicherheitsinformation in einem ontologiebasierten Informationsmodell. Für die Verwaltung und Nutzung dieses Informationsmodells wird ein Assistenzsystem vorgestellt, welches die Eingaben, die Auswertungen und die Präsentation von Unsicherheitsinformation realisiert. Ein problemspezifisches Vorgehen wird als erster konzeptioneller Schritt entwickelt. Auf der Basis einer Analyse der auftretenden Daten bezüglich Unsicherheit wird ein hybrider Lösungsansatz aus semantischen und relationalen Technologien ausgewählt. Durch die Entwicklung eines Gesamtsystems, bestehend aus drei Komponenten, wird das Ziel erreicht. Diese Komponenten sind eine Unsicherheitsontologie für die Abbildung struktureller Information und ein Unsicherheitsdatentyp für die Abbildung von streuenden Parameterwerten als Informationsmodell sowie einer Auswertungssoftwarekomponente für die Verwaltung, die Auswertung und die Präsentation der Unsicherheitsinformation. Bei der Repräsentation der Unsicherheitsinformation wird eine Wissensrepräsentationsform der Informatik, im Speziellen eine Ontologie, eingesetzt. Relevante Konzepte, wie z. B. Prozesse, Zustände, Eigenschaften und Einflüsse, werden identifiziert und formalisiert. Die Ontologie wird mit bestehenden Ontologien verknüpft und erweitert. Die Abbildung von relationalen Massendaten werden durch die Definition eines XML-Schemas, welches die Austauschbarkeit und Speicherung der Daten in einer Datenbank ermöglicht, berücksichtigt. Geometrieinformation in bestehenden 3D-CAD Systemen werden durch eine Referenzierung zur Lokalisierung von Unsicherheit mit Hilfe von Gestaltungszonen genutzt. Die Validierung des Konzeptes erfolgt durch die Implementierung des Unsicherheitsassistenzsystems. Zum Nachweis der Tragfähigkeit wird das System zur Abbildung von Produktions- und Nutzungsprozessen, den assoziierten Wirkketten und den streuenden Werten von Parametern einer Flugzeugfahrwerkskomponente angewendet und der Mehrwert für die Produktentwicklung aufgezeigt.