Bei der digitalen Transformation von Wertschöpfungsketten ist Simulation ein zentraler Faktor. Sie ermöglicht die Nutzung eines gemeinsamen Datenmodells für alle Beteiligten entlang des gesamten Produktentwicklungszyklus. So entsteht disziplinübergreifendes Engineering, das deutlich effizienter und nachhaltiger ist.
Disziplinen zusammenbringen
Ein vielversprechender Ansatz ist ModSim – die Verknüpfung und Vereinheitlichung von Modellierung und Simulation. Bislang stand die Simulation am Ende des Konstruktionsprozesses, wenn es darum ging, das Design zu validieren. Mit ModSim wird sie zusätzlich in die Konzeptionsphase verlagert. Konstrukteure können nicht nur auf die Ergebnisse zugreifen, sondern auch Simulationen selbst durchführen. Es ist ihnen möglich mit Parametern ihres CAD-Modells zu experimentieren, um verschiedene Ergebnisse zu simulieren, oder auch einzelne Parameter und deren Einfluss auf das Gesamtergebnis zu analysieren sowie zahlreiche Was-wäre-wenn-Szenarien durchzuspielen. All das geschieht in Echtzeit und liefert zentrale Erkenntnisse für Konstruktionsentscheidungen. Indem CAD- und CAE-Prozesse nahtlos kombiniert und vernetzt werden, entsteht bereits die Basis eines virtuellen Zwillings.
Mehr Effizienz im Wertschöpfungsprozess
ModSim ermöglicht Unternehmen – unabhängig von Größe und Branche – ihre Prozesse effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Durch die Verlagerung der Simulation in die Konzeptphase können Konstrukteure nicht nur auf Simulationsergebnisse zugreifen, sondern diese auch selbst durchführen und verschiedene Parameter analysieren. Expertenwissen aus anderen Disziplinen fließt dabei nahtlos ein. Auf diese Weise lassen sich simulationsgestützte Konstruktionsentscheidungen möglichst früh im Prozess treffen – wenn sie noch problemlos umsetzbar und nicht zu teuer sind. Zudem werden die Schleifen zwischen den einzelnen Domänen mithilfe des durchgehenden kollaborativen Ansatzes reduziert oder verkürzt. So lassen sich die Produktentwicklung und der gesamte Wertschöpfungsprozess deutlich beschleunigen.
Ziel ist es, die Simulation für möglichst viele Beteiligte nutzbar zu machen. Das gelingt am besten mit einer einheitlichen Arbeitsumgebung wie der 3DExperience Plattform von Dassault Systèmes. Dabei stehen alle Informationen als durchgängiges Datenmodell über den gesamten Produktlebenszyklus zur Verfügung. Im Zuge einer Smart-Factory-Potenzialanalyse für ihren Kunden KSB identifizierte die Managementberatung NEONEX Opti mierungschancen bei der Beschaffung der Lieferantendokumentation sowie der Erstellung von Unterlagen zur Qualitätsprüfung entlang der Supply-Chain. ‣ weiterlesen
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Integration als Schlüssel zur Optimierung
Bei komplexen Engineering-Prozessen, wie etwa der Entwicklung von Elektromotoren, sind je nach Anforderungen immer wieder Änderungen und Optimierungen nötig. Die Erfahrung zeigt: Wenn das Produkt als komplett integriertes System betrachtet und optimiert wird, ist dies deutlich effizienter als die Optimierung von Einzelsystemen, die später zusammengefügt werden.
Mit ModSim lässt sich eine nahtlose Schleife quer durch alle Ebenen der Entwicklung herstellen: von den Fahrzeuganforderungen über die Systemanforderungen, die Modellparameter und die Modellsimulation bis zu den Testergebnissen und wieder von vorn. Alle Teile des Motors im Modell sind dabei parametriert. Ändern sich die Anforderungen (wie Maximalgeschwindigkeit, Ladezeit oder Reichweite), können alle Beteiligten direkt erkennen, welchen Einfluss dies auf das Gesamtsystem hat, welche neuen Leistungsdaten dafür erforderlich sind und wie einzelne Teile verändert werden müssen, um diese Leistung zu erreichen. Werden die Änderungen schließlich vorgenommen, aktualisiert sich das Modell automatisch und in Echtzeit. Der Testmanager kann die Änderungen sofort nachvollziehen und neue Tests durchführen. So entsteht ein komplett integrierter Designprozess mit ModSim als Kern.
Komplexe Prozesse transparent gemacht
Engineering ist in vielen Fällen auf Vorhersagen durch Simulation angewiesen – gerade wenn es um sehr individuelle Produkte oder Bauwerke geht. Ein Beispiel sind Windkraftanlagen, deren Leistungsdaten kontinuierlich und rasant weiterentwickelt werden und die dabei auch zunehmend größer werden. Die einzelnen Bauteile, allen voran die Rotorblätter, sind hochkomplex und bestehen aus vielen verschiedenen Materialien. ModSim bietet die Möglichkeit, die Kräfte, die auf die Rotorblätter wirken, exakt zu simulieren und Veränderungen im Design nahtlos vorzunehmen. Mithilfe der Simulation lässt sich etwa das Gewicht einzelner Bauteile verringern. Die Folge sind nicht nur Ertragssteigerungen, sondern auch Kostensenkungen. Vor allem aber wird die Entwicklungszeit verkürzt.
Weniger Plastik, schnellere Entwicklung
Eine der größten Herausforderungen der Konsumgüterindustrie liegt darin, Verpackungslösungen zu entwickeln, die an die Lieferketten angepasst sind – gleichzeitig aber auch möglichst wenig Müll zu verursachen und verschiedene, sich verändernde Kundenwünsche zu berücksichtigen. Mit ModSim lassen sich unterschiedlichste Anforderungen anhand eines parametrischen virtuellen Zwillings prüfen. So können verschiedenste Szenarien wie Fertigungsprozesse, Falltests und das Öffnen sowie Verschließen der Verpackung im selben Datenmodell analysiert werden. Im Ergebnis lässt sich nicht nur Gewicht einsparen, sondern auch der Anteil von Kunststoff verringern und das Endprodukt somit nachhaltiger gestalten. Bereits einige Gramm Kunststoff pro Verpackung bedeuten aufgrund der hohen Stückzahlen die Vermeidung von hunderten Tonnen Kunststoff. Signifikant ist besonders die Beschleunigung der Entwicklungszeit. Die Entwicklung einer Shampoo-Flasche etwa kann durch den ModSim-Ansatz von mehreren Monaten auf wenige Wochen reduziert werden.
Auf einen Blick
Die Beispiele verdeutlichen das Potenzial, das ModSim für die Effizienz und Nachhaltigkeit von Engineering-Prozessen hat. Dies trifft umso mehr zu, wenn die Integration von Modellierung und Simulation auf einer einheitlichen und durchgängigen Plattform wie der 3DExperience stattfindet. Die Vorteile, die sich daraus ergeben, sind zahlreich:
- Single Source of Truth: Alle Beteiligten können sich zu jedem Zeitpunkt sicher sein, auf die neueste Version zuzugreifen und haben alle benötigten Informationen im Blick.
- Vollständige Automatisierung: Die Verlagerung in die virtuelle Welt macht die Entwicklung effizienter und spart Fertigungskosten. Physische Prototypen werden nicht mehr benötigt.
- Demokratisierung der Simulation: Die Anwendung von Simulation ist nicht mehr abhängig von Spezialisten. Die Rolle des Simulationsspezialisten wandelt sich zum Workflow-Spezialisten, der komplexe Vorgänge auch außerhalb der Experten-Community zugänglich macht. Outsourcing wird überflüssig, das Know-how bleibt im Unternehmen.
- Durchgängige Zusammenarbeit: Informationen werden nachverfolgbar dargestellt, Transparenz und Feedback-Möglichkeiten sind jederzeit gegeben.
- Generatives Design: Verschiedenste Varianten und Lösungsvorschläge können iterativ eingesetzt werden, um Inspiration zu erhalten und zum optimalen Ergebnis zu kommen.
- Left-Shifting: Simulationsgestützte Entscheidungen sind im Entwicklungsprozess viel früher möglich – und dadurch einfacher und kostengünstiger.
- Nachhaltigkeit: Sowohl die fertigen Produkte als auch der Entwicklungsprozess selbst können durch den durchgehenden Einsatz von Simulation (energie-)effizienter, ressourcenschonender und klimafreundlicher werden.
