Intelligente Anwendung multiphysikalischer Software macht den Unterschied

19. Dezember 2014: 

 

Auswahl und Empfehlung multiphysikalischer Software zur Implementierung in den Produktentwicklungszyklus


Die zunehmende Produktvielfalt bei zugleich stetig kürzer werdenden Produktzyklen fordert kontinuierlich Verbesserungen in der Produktentwicklung. Damit einhergehend steigen die Erwartungen an der Genauigkeit von Simulationsmodellen immens. Die Anwendung intelligenter Simulationssoftware ist unumgänglich.

Für nahezu alle Produkte müssen heutige Simulationsanwendungen verschiedene physikalische Domänen berücksichtigen, um eine exakte Analyse und Verbesserung der Produktleistung zu erzielen. Denkt man an einen elektrodynamischen Lautsprecher, sind mindestens drei unterschiedliche physikalische Domänen zu untersuchen: elektrische, mechanische und akustische Domäne. Zudem muss ihre Interaktion untereinander ermittelt werden. Denn hier zeigen sich maßgebliche Symptome/Auswirkungen. Denkt man an die Entwicklung von kompletten Soundsystemen in Fahrzeugen wird die Komplexität deutlich: unterschiedliche Anzahl an Lautsprechern, Bass, verschiedenen Gehäuse, verbaut an unterschiedlichsten Positionen, Fahrzeugkabine etc. Für präzise Ergebnisse müssen heutige Simulationsanwendungen höchste Anforderungen erfüllen.

Wurde früher zunächst Software entwickelt, die sich auf die Lösung der unterschiedlichen physikalischen Domänen konzentrierte, ist heutzutage eine Software erforderlich, die komplexeste Berechnungen unterschiedlichster physikalischer Domänen und ihrer Interaktion untereinander darstellen kann. Wir sprechen in diesem Zusammenhang von multiphysikalischer Simulationssoftware.

Heute existiert unterschiedlichste Simulationssoftware auf dem Markt, die wir zwei Kategorien zuordnen: „All-in“ und „Best-of-class“-Softwarepakete. Die Softwarearchitektur der beiden Typen ist völlig unterschiedlich. Dies spiegelt sich direkt im „Look & Feel“ und der Anwendung wider. Wichtig zu beachten ist die Herkunft und Vision der Weiterentwicklung der Software. Hier zeigt sich der signifikante Unterschied der Softwaretypen:

Ein „All-in“-Software-Paket wurde ursprünglich für multiphysikalische Simulationen als Hauptanwendung konzipiert. Von entscheidender Bedeutung ist die Kopplung der verschiedenen physikalischen Domänen. Die wichtigsten physikalischen Effekte und Anwendungen sind berücksichtigt. Die physikalischen Details pro Domäne spielen eine untergeordnete Rolle. Die Softwarelösungen ermöglichen die Kopplung von zwei und mehr Domänen (meist zwischen drei und fünf). Die Pakete haben meist ein neueres Software-Design und verfügen über ein modernes GUI (Graphical User Interface) und gute Schnittstellenfunktionen mit horizontalen Softwarepaketen, wie beispielsweise im Bereich der System-Modellierung.

Im Bereich der „Best-of-class“-Softwareanbieter finden sich in der Regel etablierte Einzelphysikpakete. So zum Beispiel in der Strukturmechanik und Strömungslehre, die mithilfe von Middleware-Software verbunden sind. Die Stärke dieser Software-Pakete liegt eindeutig in der präzisen Berechnung der einzelnen physikalischen Domänen einschließlich der Berechnung von „Spezialeffekten“ mit Einschränkungen in der Kopplung verschiedener Domänen. Die Softwarearchitektur ist meist älter.

Für Unternehmen ist es keine leichte Aufgabe, das Optimum für ihren Bedarf zu finden.

Die nachfolgende Abbildung gibt einen Überblick über die wesentlichen Pro und Contra beider Softwaretypen: 

Empfehlung/Richtschnur für den Einsatz von multiphysikalischer Simulationssoftware

Maßgeblich für den Einsatz von „All-in“ oder „Best-of-class“-Softwarepaketen ist die jeweilige Phase im Produktentwicklungszyklus. Konzept-X (MVOID) empfiehlt folgende Anwendung:

  • Für die Berechnung von Simulationslösungen auf Systemebene, in denen eine tiefe Betrachtung der einzelnen Domänen nicht im Vordergrund steht, erzielen „All-in“-Softwarepakete die besten Ergebnisse.
  • Für sehr umfassende Modelle, die sich im Produktentwicklungszyklus näher am SOP befinden, in denen die Interaktionen der verschiedenen Domänen untersucht werden müssen, sind „Best-of-class“-Softwarepakete geeignete Produkte.

 

Eine eindeutige Empfehlung für eine der beiden Softwaretypen kann nicht ausgesprochen werden. Vielmehr ist der intelligente Einsatz während des Produktentwicklungszyklus entscheidend. Es ist nicht unüblich, Softwarepakete beider Typen einzusetzen.

Weitere Informationen zum Vergleich sowie eine Übersicht über gängige multiphysikalische Softwarepakete und Klassifizierung finden Sie hier.