Konstruktion mittels Simulation: Anforderungen und Lösungen für simulationsgestützte Produktentwicklung

Der Übergang zu einem intelligenteren und automatisierten Entwicklungs- und Fertigungsansatz verändert die Produktentwicklung grundlegend. Insbesondere Analysten spielen eine entscheidende Rolle, da sie sich zunehmend mit simulationsgestützter Produktentwicklung befassen, komplexe Simulationen in einem frühen Stadium durchführen und effektiv mit Konstrukteuren, Ingenieuren und Fertigungsmitarbeitenden zusammenarbeiten müssen.

Als Teil der aufkommenden intelligenten Arbeitsabläufe stellt die simulationsgestützte Produktentwicklung eine Reihe von Anforderungen an die Analysten, die mehr anspruchsvolle Analysen in kürzerer Zeit durchführen müssen.

In unserem Blogbeitrag beschreiben wir diese Anforderungen und wie cloudbasierte Simulation den Analysten Abhilfe schaffen kann.

Aktuelle Anforderungen an simulationsgestützte Produktentwicklung

Schnelle Auswertung komplexer Konzepte

Die Herstellung physischer Prototypen ist kostspielig, und einige Produkte sind zu komplex, um physisch getestet zu werden. Diese zunehmende Produktkomplexität in Verbindung mit einem beschleunigten und automatisierten Produktentwicklungszyklus erfordert eine häufigere und schnellere Bewertung von anspruchsvollem Konstruktionsverhalten.

Lösung: Um schnelle Auswertungen zu erreichen, können Sie ganz einfach eine Reihe von Simulationsstudien aufsetzen, diese über Nacht nacheinander ablaufen lassen und dabei cloudbasierte Rechenressourcen zur Lösung verwenden, anstatt kostspielige zusätzliche Computerhardware anschaffen zu müssen.

Simulationen für neu entwickelte Materialien

Neben der Innovation neuer Produkte investieren Hersteller auch in die Entwicklung neuer Materialtypen, insbesondere für die additive Fertigung. Diese neuen Materialien erfordern nicht-lineare Simulationswerkzeuge, da es immer wichtiger wird, die Auswirkungen dieser Materialien auf die Leistung der Konstruktion in realen Anwendungsszenarien zu verstehen.

Lösung: Wenn Analysten die Simulation neu entwickelter Materialien in ihre wachsende Liste von Aufgaben aufnehmen müssen, können sie dies am besten mit robusten, cloudbasierten Simulationswerkzeugen tun.

Gewährleistung der Sicherheit

Die zunehmende Innovation und Komplexität heutiger Produkte erfordern immer häufigere und anspruchsvollere Sicherheitsanalysen. Daher werden erweiterte Simulationsfunktionen und zusätzliche Rechenressourcen benötigt, um die Sicherheit zu gewährleisten, ohne dass der Konstruktionsaufwand zu hoch und zu teuer wird.

Lösung: Damit die Analysten die Vielzahl der erforderlichen Simulationen effizient durchführen können, benötigen sie ein robustes, cloudbasiertes System, mit dem sie während der Arbeitszeit Probleme definieren können, die das System dann über Nacht oder am Wochenende löst.

Kostensenkung

Die Forderung nach Kostenreduktion kann erfüllt werden, indem die Anzahl der benötigten Prototypen reduziert und der Umfang, die Genauigkeit und die Realitätsnähe komplexer Simulationen erhöht werden.

Lösung: Cloudbasierte Simulationen sparen interne Rechenressourcen und vermeiden die Anschaffung zusätzlicher Hardware, was die Anschaffungskosten senkt. Die frühzeitige Durchführung einer Vielzahl von Analysen reduziert den Bedarf an Prototypen und die damit verbundenen Kosten. Die Produktivität der Analysten wird ausserdem erhöht, da sie bei ausgeführten Simulationen während der Ruhezeiten nicht mehr auf die Ergebnisse warten müssen, was weitere Einsparungen ermöglicht.

Erhöhte Zusammenarbeit mit Konstrukteuren und Ingenieuren

In einem iterativen, prototypenbasierten Design- und Fertigungsprozess kann es zu Spannungen zwischen Analysten, Designern und Ingenieuren kommen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Validierungsanalyse erst am Ende des Prozesses erfolgt und drastische Änderungen vorgenommen werden müssen.

Lösung: Durch die frühzeitige Zusammenarbeit in einem integrierten Prozess der simulationsgestützten Produktentwicklung und -herstellung können Analysten, die mit den richtigen Werkzeugen ausgestattet sind, wertvolles Fachwissen und Einblicke einbringen, um die Entwicklungsleistung deutlich zu verbessern.

Schnelle Validierung mit erhöhter Konstruktionsgenauigkeit

Analysten sind zunehmend gefordert, Konstruktionsprobleme bereits zu Beginn des Produktentwicklungszyklus zu erkennen und diese in Zusammenarbeit mit Konstrukteuren und Ingenieuren im Rahmen eines Projektteams zu lösen, anstatt sie erst am Ende des Prozesses bei der Validierung zu entdecken.

Lösung: Robuste, cloudbasierte Simulationsfunktionen ermöglichen mehr und komplexere Simulationen in kürzerer Zeit. So können Analysten Probleme frühzeitig identifizieren, anstatt sie erst im Nachhinein zu lösen.

Validierung der Herstellbarkeit von Konstruktionen

Die Wahl des Herstellungsverfahrens für ein Produkt, sei es maschinelle Bearbeitung, Guss, Spritzguss, 3D-Druck oder ein anderes Verfahren, hat einen entscheidenden Einfluss auf die Zeit bis zur Markteinführung, insbesondere wenn Probleme erst in einem späten Stadium des Produktentwicklungsprozesses erkannt werden.

Lösung: Mithilfe robuster, cloudbasierter Simulationsfunktionen können Analysten bereits in einem frühen Stadium der Produktentwicklung die Herstellbarkeit eines Entwurfs bestätigen oder sogar verbesserte Fertigungsmethoden vorschlagen.

Unterstützung eines integrierten, simultanen Produktionsansatzes

In der «intelligenten Fabrik» oder «Industrie 4.0» werden Arbeitsabläufe automatisiert und simultan gestaltet, sodass alle betrieblichen Funktionen von Visualisierung, über Kostenkalkulation, bis hin zu Marketing das Master-Produktmodell frühzeitig nutzen können. Es ist wichtig, dass Änderungsvorschläge zur Verkürzung der Produkteinführungszeit schnell auf das Master-Produktmodell übertragen werden, damit andere Funktionen davon profitieren können.

Lösung: Die Nutzung integrierter, cloudbasierter Werkzeuge ermöglicht es Analysten, eine grössere Anzahl von Simulationen in kurzer Zeit durchzuführen, was zu einer verkürzten Markteinführungszeit führt.

Cloudbasierte Simulation als Antwort auf die Anforderungen

Im globalen Wettbewerb streben Hersteller nach mehr Innovation und Automatisierung, um in der „intelligenten Fabrik“ oder „Industrie 4.0“ wettbewerbsfähig zu bleiben und den Durchsatz zu erhöhen. Dieser Übergang erfordert mehr Automatisierung, mehr Datenaustausch und neue Technologien, was die Rolle der Analysten und auch die Anforderungen an die Simulationen grundlegend verändert.
Analysten müssen nun den Simulationsdurchsatz erhöhen, komplexe Simulationen durchführen und effizient mit Kollegen zusammenarbeiten, um die Herausforderungen zu meistern. Eine cloudbasierte Simulationslösung erfüllt diese Anforderungen, indem sie fortschrittliche Analysewerkzeuge und realistische Simulationen ohne teure Hardwareinvestitionen bietet.