Entwurfstheorie und Ähnlichkeitsmechanik

Graphenbasierte Entwurfssprachen bilden Begriffe (d.h. das "Vokabular") und Zusammenbauwissen (d.h. die "Regeln") in rekombinierbaren Sprachbausteinen und Operationen ab. In der Informationsdarstellung einer Entwurfssprache dienen die Knoten eines Graphen als abstrakte Platzhalter (d.h. als Modelle) für reale Objekte oder Prozesse. Somit wird anstelle des Produktdesigns eine grafische Darstellung ("Entwurfsgraph") maschinell verarbeitet. Diese maschinelle Verarbeitung erweitert und modifiziert den Graphen zur Laufzeit dynamisch durch sogenannte "Model-to-Model-Transformationen" (M2M). Die abstrakte Produktdarstellung ermöglicht eine einfache Modularisierung und Skalierbarkeit und ermöglicht die konsequente Integration verschiedener disziplinärer Domänenmodelle (siehe Abbildung unten). Die Kopplung des Frameworks an domänenspezifische Softwaresysteme ist unerlässlich, um das vorhandene Wissen und die Teilprozesse zu integrieren. Die Kopplungen sind als Schnittstellen implementiert, die aus der abstrakten Diagrammdarstellung ("model-to-text transformations" (M2T)) domänenspezifische Modelle im Zielformat (DSL) erzeugen. Es gibt bereits Schnittstellen für Geometrie (CAD), Mehrkörpersysteme (MBS), Finite Elemente (FEM), Strömungsanalyse (CFD), etc. (siehe Abbildung unten).

Nach dem Pi-Theorem von Buckingham ist es möglich, eine physikalische Beziehung von n dimensionsbehafteten Variablen in eine dimensionslose Beschreibung mit nur m = n - g dimensionslosen Variablen umzuwandeln. Dabei steht g für die Anzahl der verwendeten Basisvariablen. Dieses Wissen kann auch auf Entwürfe übertragen werden - die auch durch dimensionsbehaftete Variablen beschrieben werden können - und als Bewertung neu interpretiert werden.

Jede im Sinne des Pi-Theorems minimale Beschreibung ist eine Bewertung.

Neben einer Vielzahl von Randbedingungen hat das Produkt einen wesentlichen Einfluss auf die zugehörige (digitale) Fabrik. Die Informationen, die ein mit graphenbasierten Entwurfssprachen erstelltes Produkt bereits liefert, können automatisch weiterverarbeitet und zur Generierung geeigneter Produktionsstätten verwendet werden. Ziel ist es, automatisch eine optimale Fabrik (in Bezug auf Kosten, Energie, Zeit, etc.) planen zu können. Dies betrifft sowohl den Ressourceneinsatz als auch die Fertigungsprozesse. Darüber hinaus beschäftigt sich die "Pi-Gruppe" auch mit der Frage nach der optimalen Fabrikstruktur.

Ein wesentlicher Schritt im Entwurf komplexer Produkte ist die Verkabelung und Verrohrung. Die "Pi-Gruppe" forscht hier an Algorithmen für ein automatisiertes Kabel- und Rohrrouting, sowie an der physikalischen Simulation von Kabeln und Rohren für Einbausimulationen und weitere Anwendungsfälle.