SIMULATION UND TEST

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Anwendungen übertragen werden können.
Außerdem sollte man sich vor Augen führen,
dass in den domänenspezifischen Berechnungsmodellen
viel Know-How der einzelnen
Abteilungen steckt, das über Jahre
aufgebaut wurde, etabliert ist, die genutzten
Prozesse validiert und folglich mit
hoher Effizienz Anwendung findet. Daher
erweist sich Co-Simulation, oder auch
„gekoppelte Simulation“, immer öfter als
Lösungsweg, der einerseits die Schwierigkeiten
bei der Gesamtsystemmodellierung
überwindet und sich andererseits vorhandenes
Wissen, Modelle und Daten zu
Nutze macht.
Aus heterogen wird durchgängig –
im Dienste der Anwendung
Co-Simulation beschreibt nicht das Gesamtsystem
mit einer einzigen Modelliersprache,
sondern integriert Elemente aus verschiedenen
Domänen. So wird eine effiziente
Absicherung von Konfigurationen auch in
Kombination mit Softwarefunktionen möglich.
Mit der Kopplung von Hardware und
Simulation, also der Verschmelzung von
Simulation mit dem konventionellen Versuch,
wird im Bereich der „klassische Co-
Simulation“ ein neues Kapitel aufgeschlagen,
wobei die bisherige Arbeitsweise weiter bestehen
bleiben kann. Beispielsweise wird so
die Variantenentwicklung nachhaltig dabei
unterstützt, in den frühen Entwicklungsphasen
die richtige Auswahl an Fahrzeugkomponenten
für das jeweilige Fahrzeugprojekt
zu treffen. Indem Sub-Modelle
nach Bedarf gekoppelt werden, können automatisiert
verschiedenste Fahrzeugkomponententypen
kombiniert und bewertet
werden (Stichwort „Baukastensysteme“).
Eine Auslagerung dieser Variantenrechnungen
in die Cloud steigert zudem die Geschwindigkeit
der Bewertung erheblich.
Werden reale Komponenten in Verbindung
mit virtuellen verwendet (SiL, HiL, Prüfstand),
ist die Echtzeit-Simulation des
Gesamtsystems möglich. Das Ziel eines
solchen Ansatzes ist es nicht mehr zwischen
physisch existierenden und simulierten Komponenten
unterscheiden zu müssen und stets
das Gesamtsystem vor Augen zu haben.
Die Absicherung einer Konfiguration auf
Basis von Co-Simulation bietet auch deswegen
Vorteile, weil die Co-Simulationsanwender
nicht Experten in allen relevanten
Domänen sein können. So können sie sich
also weiterhin auf das eigene Arbeitsfeld beschränken.
Dies vereinfacht die Beherrschung der Komplexität
des Gesamtsystems und ermöglicht
Anwendern aus unterschiedlichen
Disziplinen und Bereichen, wie Simulation
und Versuch, die gleiche Sprache zu sprechen.
Modellbibliotheken steigern Effizienz
Ein CAE-Repository (Simulationsdatenbank)
zur Verwaltung von Modellen und
Simulationsergebnissen ist eine der Grundlagen
eines effizienten, funktionsgetriebenen
Entwicklungsprozesses. In der Pre-Processing-Phase
werden die Modelle, die von
den einzelnen Abteilungen oder Lieferanten
zur Verfügung gestellt werden, auf Gültigkeit
geprüft, mit Metadaten angereichert (zum
Beispiel Informationen zur verwendeten Version
des Simulationstools, Datenformats, der
Modellierungstiefe, Gültigkeitsbereich oder
des Modells) und in der Datenbank mit weiterer
Dokumentation gespeichert. Zu diesem
Zweck können spezielle Simulationsdatenmanagement-
oder PLM-Systeme verwendet
werden, die außerdem die Zugangs- und Versionskontrolle
übernehmen.
Eine andere essentielle Grundlage ist das Vorhandensein
von zweckmäßigen und qualitativ
hochwertigen Simulationsmodellen. Doch
woher kommen solche Simulationsmodelle?
In Zukunft werden verstärkt Komponentenprüfstände
zum Einsatz kommen, um hoch
qualitative Simulationsmodelle zu erzeugen.
Die Integration der einzelnen Komponenten
zu einem Gesamtsystem kann dabei rein
virtuell erfolgen, was eine Art „virtueller Prototypenbau“
erforderlich macht. Diese virtuellen
Prototypen müssen nach dem Vorbild
des physischen Prototypenbaus aufgebaut
werden. Es müssen hier „virtuelle Stücklisten“
geführt werden, die den virtuellen Prototypen
mit den verbauten simulierten Komponenten,
Softwarefunktionen und Applikationsständen
beschreiben. Auch hier gilt es,
vorhandenes Wissen aus der realen Welt in
der virtuellen Welt wiederzuverwenden.
Diese Vorgehensweise lässt sich auch auf
kombiniert virtuell/reale Prototypen übertragen.
Herausforderung: Durchgängige Wiederverwendung
von Simulationsmodellen
Das zuvor Beschriebene liest sich schlüssig
Bild: AVL
und ist zur Umsetzung in der Praxis auch
dringend zu empfehlen, wie das Beispiel
Start/Stopp-Automatik illustrieren soll:
Start/Stopp bedeutet nicht nur, den Motor anoder
abzustellen. Davon ist auch die
Innenraum-Klimatisierung betroffen (wer
will schon, dass an einem heißen Tag an der
Ampel die Klimaanlage abgeschaltet wird,
oder aber, dass man an kalten Wintertagen
frieren muss) oder auch das elektrische
Bordnetz, das bei zu vielen elektrischen Verbrauchern
Gefahr läuft zusammenzubrechen.
Der verstärkte Einzug von elektrischen und
elektrifizierten Komponenten sowie Regelungssystemen
verlangt, dass auf eine entsprechende
Stromversorgung noch mehr als
bisher geachtet werden muss. Mit anderen
Worten, die Funktionsabsicherung muss
Domänen-übergreifend stattfinden.
Typischerweise wird versucht, derartige Abhängigkeiten
manuell über Listen zu erfassen
oder es werden nur statische Abhängigkeiten
geprüft.
Dynamische Vorgängen und Wechselwirkungen
stellen hier eine große Herausforderung
dar, da einerseits die Simulationsmodelle
meist nicht kompatibel sind
(lag nie im Interesse der CAE-Systemanbieter)
und andererseits die notwendigen Integrationsstufen
der Prototypen erst sehr spät
in der Fahrzeugentstehung vorliegen. So ist
es auf diesem Wege sehr schwierig etwaige
Probleme rechtzeitig zu identifizieren. Selbst
kurz vor Serie kann es vorkommen, dass noch
nicht alle aktuellen Software- oder Kalibrationsstände
im Versuchsträger installiert
sind, wodurch Wechselwirkungen zwischen
einzelnen Systemen übersehen werden
können.
Integriert und offen zugleich
Typisches Hardware-in-the-
Loop-Szenario
Genau hier kommt die Integrated and Open
Development Platform (IODP) von AVL List
GmbH ins Spiel. Die Entwicklungsplattform
bietet folgende Vorteile:
■ Vernetzung bestehender Prozessschritte im
Entwicklungsablauf
ECONOMIC ENGINEERING 2/2016 35