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TOOLS SYSTEMENTWICKLUNG/SIMULATION Bild: Ansys Eine thermische Untersuchung gibt Ausschluss über die Leistung eines CPU-Kühlers – und im Zusammenhang mit der Evaluierung des Gesamtsystems über die Zuverlässigkeit beispielsweise im Internet der Dinge Multiphysik: Disziplinübergreifender Ansatz ist Programm Zuverlässigkeit wird zum Maß der Dinge im IoT Themen wie das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) haben auch auf die Entwicklung soge - nannter ‚smarter Geräte‘ einen großen Einfluss. Selbst wenn es nur Daten sind, auf deren Basis weitreichende Entscheidungen getroffen werden, so müssen diese Daten doch entsprechend zuverlässig bereitgestellt werden. Das bedeutet, dass bereits während der Produktentwicklung elektrische, thermische und strukturelle Aufgabenstellungen gekoppelt zu betrachten sind. Als Multiphysiktool bietet sich hier Ansys 17.0 an, das mit dem neuen Release auch die Modellierungssprache Modelica unterstützt und damit insbesondere auch den disziplinübergreifenden Systementwurf adressiert. Von den Verbesserungen bei der Produktentwicklung mit der neuen Softwareversion Ansys 17.0 profitieren technische Anwender aller Fachrichtungen – das gilt für Strukturen genauso wie für Fluide und elektromagnetische Felder bis hin zu ganzen Systemen“, sagt Dr.-Ing. Georg Scheuerer, Geschäftsführer von Ansys Germany. Adressiert werden mit der CAE- und Multiphysik-Software sowohl smarte Geräte als auch selbstfahrende Fahrzeuge oder energieeffizientere Maschinen. Ein Fokus bleibt dabei stets erhalten: „Die Software liefert Lösungen schneller, so dass Ingenieure und Entwickler besser informierte Entscheidungen frühzeitiger im Produktentwicklungszyklus treffen können.“ Angesichts der zunehmenden Komplexität moderner Produkte mit Anteilen von Mechanik, Elektrotechnik und Software (wobei insbesondere der Softwareanteil stetig steigt) bietet Ansys 17.0 den Herstellern kompletter Systeme die Möglichkeit, nicht nur physikalische Modelle zu simulieren, sondern auch Modelle für Embedded-Systeme und Embedded-Software zu untersuchen. Auch solche Systeme lassen sich auf diese Weise virtuell simulieren und testen – was den Aufwand in der Produktentwicklung weiter reduziert. Die engere Integration von Halbleiter- und Elektronik-Simulationslösungen bietet dem Anwender die Chance, einen umfassenden Chip-Package-System-Design-Workflow zu realisieren: Automatisierte thermische Analysen und integrierte Strukturanalysen bilden eine Chip- und System-bezogene Simulationslösung, mit der sich beispielsweise kleinere Schaltungen mit höherer Leistungsdichte schneller zur Marktreife bringen lassen. Wechselwirkung zwischen Hard- und Software Bereits mit der Vorgänger-Version hatten die Entwickler ihr Augenmerk auf die Validierung kompletter virtueller Prototypen und damit verbunden neue technische Herausforderungen gelegt – und speziell das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) und Embedded- Software genannt. Interessant ist dabei vor allem die Simulation der Wechselwirkung zwischen Hard- und Software, die für smarte Produkte und das Internet der Dinge essentiell ist. „Nur das effiziente Zusammenspiel von Hard- und Software wird es uns ermöglichen, die Potenziale des Internets der Dinge zu nutzen“, betont Sudhir Sharma, Director High Tech Industry Strategy and Marketing bei Ansys in Canonsburg, Pennsylvania/USA. Ein gutes Beispiel seien GEs Windkraftanlagen mit integriertem Stromspeicher – ein Weg, den Nachteil der schwankenden Stromproduktion in den Griff zu bekommen. „Das Windrad nutzt hochentwickelte Software-Algorithmen um mit anderen Anlagen im Verbund zu kommunizieren, um Energie zu speichern und bedarfsgerecht zu liefern.“ Gerade auch die Realisierung vernetzter Geräte – die ihren Ausdruck im Internet der Dinge findet – erfordert einen hohen Standard be- 50 develop 3 systems engineering 01 2016
SYSTEMENTWICKLUNG/SIMULATION TOOLS Bild: Ansys Bild: Ansys Mit Release 16.0 wurde der ‚Ansys Electronics Desktop‘ eingeführt, in dem speziell für Hochfrequenzelektronik alle Tools für die Simulation zusammengefasst sind züglich der Zuverlässigkeit von Hard- und Software. Ansys bietet hier Möglichkeiten zur Verifizierung der Zuverlässigkeit und Leistung der Elektronik während des gesamten Designprozesses und in den komplexen Supply Chains der Elektronikindustrie. „IoT-Geräte müssen sehr zuverlässig sein, sowohl bezüglich elektrischer, thermischer als auch struktureller Aspekte“, so Sharma weiter. „Wenn diese Geräte Daten liefern, auf deren Basis wichtige Entscheidungen getroffen werden oder sie gar selbstständig diese treffen, dann müssen sie fehlerfrei arbeiten!“ Ein implantiertes medizinisches Gerät, das Daten zuverlässig aufzeichnen soll, muss beispielsweise mit einer langlebigen Batterie ausgestattet sein. Diese muss sich einerseits leicht drahtlos laden lassen, darf andererseits aber auch „Die Ingenieure müssen dem Gesamtsystem noch mehr Aufmerksamkeit widmen – und dazu elektrische, thermische und strukturelle Aufgabenstellungen gekoppelt simulieren.“ das menschliche Gewebe nicht durch elektrische Signale, Wärmeabgabe oder strukturelle Defekte schädigen. „Solche Aspekte werden in der Produktentwicklung immer wichtiger“, erläutert Sharma. „Die Ingenieure müssen dem Gesamtsystem noch mehr Aufmerksamkeit widmen – und dazu elektrische, thermische und strukturelle Aufgabenstellungen gekoppelt simulieren.“ Speziell das Thema Power-Management werde für IoT-Geräte eine große Rolle spielen. Auch bei Embedded-Systems ist das Ziel, das Gesamtsystem zu optimieren – also das Zusammenspiel von mechanischen und elektronischen Komponenten mit der Software zu verbessern. Mit Blick auf das Systems Engineering (SE) strebt auch Ansys eine noch tiefer gehende Integration mit Autorentools einerseits und Management-Lösungen (Product Lifecycle Management – PLM, Appli- Elektrik, Wärme und Struktur – nur zusammenbetrachtet lässt sich die Zuverlässigkeit elektronischer Komponenten sinnvoll simulieren Kontakt Ansys Germany GmbH Darmstadt Tel. +49 6151 3644-0 www.ansys-germany.com Hannover Messe: Halle 7, Stand C31 Details zu Lösungen für Systeme: http://t1p.de/5zbc cation Lifecycle Managemenet – ALM...) an. „Ansys verfügt hier über ein solides Umfeld bestehend aus Partnerschaften und der Integration mit anderen Tools“, fährt Sudhir Sharma fort. Das schließe Schnittstellen zu PLM-Lösungen von Dassault Systèmes und Siemens sowie anderen Autorensystemen wie MathWorks Simulink und National Instruments LabView ein. „Ergänzend bietet Ansys Schnittstellen zu traditionellen Angeboten für die Elektromagnetiksimulation (EDA) etwa von Mentor, Cadence und Synopsys.” Systemansatz im Fokus In der neuen Version 17.0 führt das Multiphysiktool übrigens die native Unterstützung der Industriestandard-Modellierungssprache Modelica ein, was neben einer reichhaltigen Modellbibliothek für die Leistungselektronik auch den Zugriff auf viele hundert zusätzliche Bauteilmodelle für Mechanik und Fluidtechnik ermöglicht. „Die Simulation gilt als einer der wesentlichen Stützpfeiler der nächsten industriellen Revolution – auch unter der Bezeichnung Industrie 4.0 bekannt“, so Deutschland-Chef Georg Scheuerer abschließend. Mit der Einführung des Internets der Dinge würden alle Produkte immer intelligenter, neu entwickelte Werkstoffe ermöglichten leichtere, stabilere und nachhaltigere Designs und die additive Fertigung erlaube den 3D-Druck aller möglichen Objekte. „Die Möglichkeiten dieser Trends optimal zu nutzen erfordert die Fähigkeit von Simulationstools, alle diese stark verbesserten Optionen virtuell zu untersuchen, um die erfolgreichen Designs von morgen zu erschaffen – Ansys 17.0 bietet sich dafür an.“ co Nach Unterlagen von Ansys Inc. und Ansys Germany I N F O develop 3 systems engineering 01 2016 51
