Design Optimierung und Automatisierung in der virtuellen Produktentwicklung mit SIMULIA Isight

Die Dauer der Entwicklungszeit inklusive der Einhaltung aller Qualitätskriterien entscheidet oft über den Erfolg eines Produktes am Markt. Um hier Einsparungspotential zu identifizieren, lohnt es sich zu hinterfragen:

  • Welche Vorteile bringt es Ihnen zu wissen, in welchem Umfang Ihr Produktentwurf an ein wirtschaftliches und technisches Optimum herankommt?
  • Wie robust ist Ihr Entwurf im Einsatz?

Die rechnergestützte Design-Optimierung erlaubt eine Beurteilung von Entwürfen im Produkt-Entwicklungsprozess (PEP). Hierbei werden folgende Analysen durchgeführt:

  • Untersuchung und Bewertung einer ausreichenden Anzahl von Entwurfsalternativen
  • Identifizieren von Optimierungspotentialen bereits in der Konzeptphase
  • Verbesserte Leistungsfähigkeit des Produktes
  • Verkürzte Entwicklungszeiten und -kosten durch signifikante Verkürzung der Dauer des Bewertungszyklus sowie durch frühzeitige Korrektur von Schwachstellen
  • Erhöhte Robustheit bei chargen- oder produktionsbedingten Schwankungen und Reduzierung des Risikos von Produktausfällen
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Optimierungsgesteuerte Entwurfsoptimierung spart Kosten und Entwicklungszeit

Im folgenden Bild ist die Suche nach einer optimalen Lösung, ausgehend von einem Start-Design, mit Hilfe von DOE, Optimierung und Robust Design dargestellt.  Durch die Nutzung der Robust Design-Funktionalität wird die Streuung von Eingangsparametern berücksichtigt, so dass die optimale Lösung nicht notwendigerweise auf der Grenze der zulässigen Parameter liegen wird.


Bewertung von Entwürfen im Hinblick auf ihre Eigenschaften und das Ausfallrisiko

Bewertung von Entwürfen im Hinblick auf ihre Eigenschaften und das Ausfallrisiko

Isight: ein Werkzeug zur Prozess Integration und Design Optimierung (PIDO)

 

Mit Hilfe von Isight kann eine Optimierung direkt auf der CAD-Geometrie, dem FEM-Modell oder auf der Basis nicht geometrischer Parameter erfolgen. Es erlaubt die Optimierung  mittels  einer begrenzten Anzahl von Entwurfsvariablen (~10 bis max. 100).

 

Isight ist universell einsetzbar und vielseitig in der Anwendung: 

  • Integration und Ausführung verschiedener Simulations-Werkzeuge/Programme
  • Automatisierung von Simulationsprozessen (Simflows)
  • Exploration von Design-Alternativen und Identifikation von optimalen Parametern
  • Auswertung und Datenanalyse

 

Die Optimierung ist ein Prozess, wohingegen eine einzelne Simulation stets einen einzelnen Datenpunkt erzeugt, der als solcher bewertet werden muss. Dabei gibt meist erst die Untersuchung mehrerer Varianten einen Überblick darüber, welcher Entwurf die Anforderungen am besten erfüllt. Die Optimierungsverfahren dagegen nutzen geeignete Suchverfahren und automatisierte Algorithmen, um möglichst effizient zu optimalen Lösungen zu gelangen.


Abbildung eines Workflows *mit verschiedenen Modulen in Isight

Abbildung eines Workflows *mit verschiedenen Modulen in Isigh

Die Workflows in Isight werden mit Hilfe der sogenannten Prozess- und Aktivitätskomponenten aufgebaut. Diese Komponenten werden in der nächsten Ausgabe unseres technischen Magazins näher beschrieben.


Einige typische Anwendungen von Isight

Kalibrierung von Simulationsergebnissen anhand von Testdaten mit Hilfe der DATA MATCHING-Funktionalität. Hierbei werden vorgegebene Modellparameter soweit optimiert, dass eine möglichst geringe Abweichung von Messdaten und den Ergebnissen der Simulation erreicht wird.


Kalibrierung von Simulationsergebnissen mit Hilfe der DATA MATCHING-Funktionalität

Kalibrierung von Simulationsergebnissen mit Hilfe der DATA MATCHING-Funktionalität

Kalibrierung von Simulationsergebnissen mit Hilfe der DATA MATCHING-Funktionalität

Kalibrierung von Simulationsergebnissen mit Hilfe der DATA MATCHING-Funktionalität

DOE – Sensitivitätsanalyse: Hiermit können Optimierungspotentiale sowie die zugehörigen wichtigsten Einflussparameter identifiziert werden. Aufbauend darauf ist eine zielgerichtete Optimierung mit Hilfe der Optimierungsalgorithmen auswählbar:
Definition und Generierung des Design of Experiments (full/fractional factorial, Optimal Latin Hypercube, benutzerdefiniertes DoE, u.a.m.); Definition von Optimierungsvariablen mit oberer und unterer Grenze oder diskreten Werten

Approximation: mit Hilfe der Approximation kann jede Komponente (Prozess oder Aktivität) durch ein approximiertes Verhalten, das die Ausgabewerte der Komponente näherungsweise beschreibt, ersetzt werden.

 

Automatisierung von Berechnungsabläufen

Eine wesentliche Funktionalität von Isight ist die Abbildung von Prozessabläufen. Hiermit lassen sich standardisierte und regelmäßig wiederkehrende Aufgaben im Entwicklungsprozess automatisieren - bis hin zur Vorbereitung und Erstellung von Auswertungen und Berichten. Auf diese Weise können Aufgaben vom Simulationsspezialisten zum Konstrukteur verlagert werden, sofern ein verifizierter Arbeitsablauf erstellt wurde, der dann angewendet werden kann.


Automatisierung von Prozessabläufen

Automatisierung von Prozessabläufen