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Engineeringprozesse und Simulation synchronisieren

Kollaboration auf Basis von Simulationsdaten

Engineeringprozesse und Simulation synchronisieren

Simulation wird zum Bestandteil der täglichen Entwicklungsarbeit. Mit hohem Tempo werden neue Methoden und Softwaretools ins Rennen geschickt, um Zeit- und Kostenpotenzial anhand virtueller Verfahren zu realisieren. Doch bislang arbeiten CAE-Bereiche ziemlich losgelöst vom Rest der Welt: Vielfach fehlt die Einbindung in das Product Lifecycle Management.

Bild: Contact Software

Simulationsmethoden spielen sowohl in frühen Entwicklungsphasen als auch in der Serienentwicklung eine entscheidende Rolle. Sie sind nahezu unverzichtbar bei der Konzeptabsicherung, bei der Bewertung von Alternativen im Kontext eines ‚Set-Based Engineering‘ und bei der Beschleunigung von Optimierungszyklen. Dabei sorgen die ständig wachsenden Möglichkeiten und Anwendungsfelder für Simulationen dafür, dass geradezu ungeheure Datenmengen von Modellen, Rechendecks, Output-Files und verschiedensten Ergebnis-Visualisierungen erzeugt werden. Allein die Quantität an Daten zwingt den Anwender inzwischen dazu, sich über Werkzeuge zur Datenablage und -verteilung Gedanken zu machen. In dem Maße, in dem Shared Drives und Projektverzeichnisse unüberschaubar werden, werden Lösungen für ein Simulationsdatenmanagement (SDM) eingefordert, die Ordnung in die Datenbestände bringen sollen. Doch ‚aufräumen und einmal durchfegen‘ allein genügt in der Regel nicht.

Simulationsdaten benötigen den passenden Kontext

Denn werthaltig sind die Ergebnisse von Simulationen nur in ihrem Kontext. Typische Fragestellung lauten: Welchen Geometrie-Stand habe ich untersucht? Auf Basis von welchen Lastfall-Annahmen? Mit welchen Rahmenparametern? Nur mit diesen Rahmenparametern können die Resultate von Simulationen korrekt interpretiert werden. Zudem fehlt dem Anwender ohne den vollständigen Kontext einer Simulation die Option, die zugehörigen Prozesse nachvollziehen zu können. Simulation ist keine isolierte Tätigkeit – und auch beim Thema Simulationsdatenmanagement ist der Blick über den Tellerrand der CAE-Welt in die Domänen von Produktstrukturen, Anforderungen und Funktionsmodellen, CAD-Geometrien, Reifegraden und letztlich auch Projektplänen und Produktentstehungsprozessen (PEP) unabdingbar. Nicht zuletzt ist Simulation auch ein wichtiger Baustein in Zusammenarbeits-Szenarien der Produktentwicklung. Die Schlagworte, die im Umfeld der wie auch immer gearteten Kollaborationssysteme fallen, sind zwar schon 25 Jahre alt. Dennoch wäre es für SDM wichtig und wünschenswert, ein ‚C‘ für ‚Collaboration‘ vor die Abkürzung setzen zu können. Denn eine Verbindung zu den Aktivitäten und Prozessen der anderen Disziplinen in der Produktentwicklung wird eindeutig benötigt.

Brücke zwischen den Disziplinen

Denn auch in der Prozess- und Systemumgebung von Simulationsaktivitäten gilt es dafür Sorge zu tragen, die Arbeit der Simulation präzise zu verorten und nachvollziehbar zu machen – analog zu Aufbau und Dokumentation physischer Versuche. Während klassische Product Lifecycle Management (PLM) Szenarien die Unterstützung von Konstruktionsaufgaben fokussieren, kommt beim Umgang mit Simulationsdaten eine zusätzliche Modell-Dimension ins Spiel. Um den Kontext für Simulationsaufgaben abzubilden, sind auf Seiten der PLM-Systeme die in der Simulation untersuchten Bauräume abzubilden und insbesondere die untersuchte Konfiguration anhand eines ‚Zeitstempels‘ der Geometriekomponenten festzuhalten. Auf der SDM-Seite gilt es im Gegenzug, die zugehörigen Absicherungsverfahren und -vorschriften zu referenzieren und Lastfälle, Modelle, Parameter, Workflows und Ergebnisse zu dokumentieren. Belastbare Referenzpunkte zwischen den beiden Welten ergeben sich aus Anforderungsstrukturen mit ihren Zielwerten – die es mit den Simulationsergebnissen zu treffen gilt – und Funktionsmodellen, die beschreiben, was es am Produkt abzusichern gilt.

Mehr als reines Datenmanagement

PLM-Software als ‚Backbone‘ für SDM aufzubauen, verlangt allerdings deutlich mehr, als reines CAD-Datenmanagement mit einer Datenbank dahinter abzuwickeln: Um die logischen Ketten vom Produkt bis zum Simulationsergebnis nachvollziehbar zu machen, bedarf es einer systematischen Validierungsplanung und eines Zielemanagements. Die entsprechenden Funktionen sollten dabei strukturiert und nachvollziehbar auf einem zentralen System abgebildet werden – und somit tunlichst nicht nur in einer Tabellenkalkulation dargestellt werden. Unabhängig davon, wie die konkrete technische Lösung im Betrieb nachher aussehen mag, muss SDM auf konzeptioneller Ebene ein Bestandteil einer PLM-Strategie sein und umgekehrt: PLM-Ansätze, die sich nicht mit der Absicherungswelt als zweiter Hälfte des V-Modells auseinandersetzen, lassen wesentliche Potenziale dieses Entwicklungs- und Projektierungsansatzes ungenutzt und bringen im schlimmsten Fall sogar Risiken und Fehlerquellen in den PEP ein.

Simulationsprozesse erfordern Projektmanagement

Simulation wird oftmals durch eigene Organisationseinheiten durchgeführt, die als interne Dienstleister für Entwicklungsprojekte agieren. In der Regel ist es hier sinnvoll, einen Binnenauftrag für die Durchführung einer Simulationsaufgabe zu erzeugen. Sind die Simulationsaktivitäten Bestandteil der Projektorganisation, ist letztlich die gleiche Logik gefragt: Verantwortliche benötigen zumindest eine Aufgabe, auf welche die Aufwände gebucht werden können. Während im physischen Versuch die Verfügbarkeit von Versuchsständen den Engpass markiert, ist es im Simulationsbereich die Bereitstellung von Rechenzeit, Lizenzen und nicht zuletzt Mitarbeitern. Neben dem reinen Anstoßen von Aktivitäten in der Simulation ist die Planungsperspektive also ein gewichtiger Aspekt für das Projektmanagement.

Kapazitäten und Termine gezielt abstimmen

Aufträge oder Aufgaben an die Simulation sind die Träger eines Kapazitäten-Abgleichs und der damit verbundenen Termin-Plausibilisierung. Sicher lassen sich zu diesem Zweck Funktionen in Unternehmensanwendungen wie Enterprise Resource Planning-Systemen (ERP) oder in separaten Projektmanagement-Lösungen nutzen. Deutlich höhere Effizienz verspricht jedoch ein Vorgehen, bei dem Auftrag oder Aufgabe auch gleich Träger der zu ihrer Durchführung benötigten Informationen sind. So kann der Anwender ohne Medienbruch unmittelbar ermitteln, welche Geometrien nach welcher Vorschrift mit welchem Lastfall abgesichert werden sollen. Auch der Personalbedarf lässt sich unter der Fragstellung ‚Wer steht wann für die Durchführung dieser Aufgabe zur Verfügung?‘ ermitteln; das Gleiche gilt für den Blick auf die benötigten Softwarecluster und -lizenzen. Andernfalls besteht für ein Simulationsdatenmanagement ohne Bezug zu Projekten und Ressourcen die Gefahr, ‚ins Leere‘ zu laufen. Denn eine reine Ablage von Daten bietet noch keinen Ansatz zur Umsetzung der geplanten Simulationen.

Verbindliche Synchronisation für den Entwicklungsprozess

Ein sich so rasant entwickelndes Thema wie der Umgang mit Simulationsdaten ist schwer formal zu fassen oder gar in Schablonen zu pressen. Andererseits werden im Entwicklungsprozess genau solche verbindlichen Anknüpfungs- und Synchronisationspunkte benötigt, um Nutzen für den Gesamtprozess zu stiften. Die Kunst des Simulationsdatenmanagements steckt im Ausbalancieren der Perspektiven: Für die operative Simulationsdurchführung müssen weite Freiheitsgrade erhalten bleiben, um Wirkungsgrad und Schlagkraft im CAE-Bereich zu erhalten. SDM ohne ‚Collaboration‘ läuft jedoch Gefahr, zu Performance-Verlusten und erhöhtem Fehleraufkommen im Gesamtprozess zu führen.