Warum Systemsimulation?

Jeder Ingenieur, ob im kleinen oder großen Unternehmen, kann  mit einem klaren Modellierungskonzept anspruchsvolle Auslegungsaufgaben und dynamische Berechnungen lösen. Hierzu sind weder detaillierte Kenntnisse in der Programmierung, noch detailliertes Wissen in allen physikalischen Disziplinen erforderlich.

Virtuelle Experimente mit dynamischem, nichtlinearem Verhalten ganzer Systeme

Wo FEM- und CFD-Analysen präzise Aussagen über einzelne Bauteile und überschaubare Baugruppen liefern, untersucht die dynamische Systemsimulation zeitveränderliche Vorgänge ganzer Systeme. Diese Systeme können auch aus Komponenten unterschiedlicher technischer Fachgebiete bestehen. Die Methode der diskreten Netzwerke verbindet die einzelnen Komponenten, welche wiederum aus Unterkomponenten bestehen können, durch physikalische Verknüpfungen miteinander. So entsteht ein  beliebig komplexes Simulationsmodell, zusammengesetzt aus miteinander verbundenen Komponenten und Subsystemen unterschiedlicher physikalischer Fachbereiche.

Schnelligkeit

Möglichkeiten zur Beschleunigung der täglichen Arbeit

Warum Simulation? Mit dem Einsatz von Simulationssoftware senken Sie den Aufwand für Messreihen, überwinden die Grenzen der Tabellenkalkulation, führen in kurzer Zeit Variantenstudien durch und können frühzeitig die Funktion Ihrer Konstruktion absichern.

Computersimulationen für multiphysikalische Systeme sind ortsungebunden, unabhängig von wechselnden Umgebungsbedingungen und können in nahezu jedem Maßstab durchgeführt werden: von mikroskopisch klein bis sehr groß. Die Eingangsparameter sind definiert und kontrollierbar. Das virtuelle Experiment kann beliebig reproduziert werden.

Mithilfe der virtuellen Modellierung können Sie auch komplexe Systeme berechnen und übersichtlich darstellen, da eine spezialisierte Simulationssoftware von Grund auf für derartige Aufgaben konzipiert ist. Die Programmoberfläche, der Modellierungsvorgang und die Ergebnisanalyse solcher Entwicklungswerkzeuge sind für die Simulation multiphysikalischer Systeme optimiert. Die Lösungsalgorithmen sind für physikalische Gleichungen ausgelegt und können auch nichtlineare Gleichungssysteme behandeln. Basiert das Programm auf dem diskreten Netzwerkansatz und bietet es eine graphische Benutzeroberfläche, bleiben Ihre Modelle logisch gegliedert, strukturiert und übersichtlich. In der Regel können Sie diese trotzdem noch mit Microsoft Excel koppeln.

Virtuell können Parameter, wie Lasten und Schwingungsanregungen, aber auch Systemeigenschaften, wesentlich schneller geändert werden als am realen Objekt. Sie haben somit die Möglichkeit, mit Systemsimulation in kurzer Zeit eine große Anzahl an Varianten zu testen.

Je genauer Sie auftretende Belastungen einzelner Bauteile und Baugruppen kennen, desto zielgerichteter können Sie konstruieren. Simulieren Sie Ihre Entwürfe: Schätzen Sie ein, welche Anforderungen einzelne Komponenten erfüllen müssen. Somit können Sie konstruktive Alternativen bewerten und zielgerichtet dimensionieren. Indem Sie die Merkmale als Parameter in Ihr Simulationsmodell rückübertragen, überprüfen Sie letztlich auch die korrekte Funktion der Konstruktion.

Effizienz

Effizienz, Präzision und Sicherheit des Produkts durch Simulation erhöhen

Systemsimulation hilft Ihnen, die Leistung und Energieeffizienz Ihrer Produkte zu steigern, auftretende Schwingungen zu optimieren, Risiken für Mensch und Maschine zu senken und Investitionen frühzeitig abzusichern.

In effizienten Systemen sind alle Komponenten wie ein Uhrwerk perfekt aufeinander abgestimmt. Jedes Element trägt seinen Teil zum reibungslosen Zusammenspiel bei. Der Energieverbrauch sinkt und Sie sparen wertvolle Ressourcen, wenn Überdimensionierung vermieden werden. Mit Modellierung und Simulation ist ein schneller Vergleich von Varianten und alternativen Layouts möglich. So finden Sie die optimale Lösung zwischen konkurrierenden Parametern.

Durch optimale Abstimmung aller Teilkomponenten Verluste und Schwingungen im Antriebssystem vermeiden? Das ist möglich, denn mithilfe einer Simulation wird deutlich, welche Maßnahmen die Leistung der Maschine bzw. Anlage steigern. Indem Sie zum Beispiel unerwünschte Schwingungen eliminieren, erweitern Sie das Leistungsspektrum Ihrer Konstruktion.

Durch ein schwingungsarmes System und eine der Maschine perfekt angepassten Steuerung, reduzieren Sie Bewegungstoleranzen. Zudem werden ruhigere und präzisere Bewegungsabläufe realisiert. Frequenzen und Amplituden können Schwingungen im System hervorrufen. Die Ursachen und Auswirkungen können Sie mit Hilfe von Simulation leicht identifizieren und analysieren. Zudem erhalten Sie direktes Feedback über die Wirksamkeit dämpfender Maßnahmen. Besonders bei komplexen Systemen gibt es eine Vielzahl möglicher, konstruktiver Veränderungen, um Schwingungen zu reduzieren und kritische Frequenzen zu umgehen. Mit virtueller Systemsimulation vergleichen Sie in einem kurzen Zeitraum die Ergebnisse vieler Varianten und finden so die für Ihre Anforderungen passende Lösung.

Mit einer Simulation können Schwingungen im Antriebsstrang beherrscht und dadurch nicht nur die Präzision der Maschine erhöht werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich auch aus einem merklich ruhigeren Betrieb. Neben Dämmung ist die Reduktion von Schwingungen eine der wirkungsvollsten Maßnahmen im Schallschutz.

Kennen Sie das Verhalten Ihres Produkts unter extremen Belastungen, können Sie geeignete Maßnahmen für die Sicherheit von Menschen und Maschinen treffen. Virtuelle Systemsimulation ermöglicht es, extremste Situationen zu testen, ohne die Gesundheit oder das Leben von Menschen zu gefährden. Zudem eröffnen sich erhebliche Sparpotenziale, die durch reale Tests entstanden wären. SimulationX enthält für diese Zwecke komfortable Hilfsmittel, um die Auswirkungen von Fehlern, z. B. in Form einer Fehlerbaumanalyse, zu verfolgen und detailliert zu analysieren. Somit überprüfen Sie den tatsächlichen Nutzen redundanter Komponenten und identifizieren die Stellen mit dem größten Einfluss auf die Systemsicherheit und -zuverlässigkeit.

ESI ITI-Simulationslösungen - von Dresden in die Welt

Wir sorgen dafür, dass alles so funktioniert, wie es gedacht war – seit 25 Jahren bei mehr als 700 Kunden aller Branchen auf der ganzen Welt.

Simulationslösungen

Anspruchsvolle Berechnungen einfach lösen

Mit der Simulationssoftware „SimulationX für Einsteiger“ brauchen Sie KEIN Experte in der Programmierung und oder allen physikalischen Fachgebieten sein. 

SimulationX für Einsteiger

Simulationssoftware und Engineering aus einer Hand

Gemeinsam bringen wir neuen Schwung in Ihre Produktentwicklung - mit der einzigartigen Kombination aus ingenieurtechnischer Expertise und Know-how in der Softwareentwicklung.

aus einer Hand
Optimierung

Sie möchten Ihre Produktentwicklung optimieren

Entscheidungen in frühen Entwurfsphasen (z. B. über konstruktive Alternativen) haben den größten Einfluss auf Entwicklungs- und Produktionskosten sowie auf die Produkteigenschaften. Notwendige Änderungen, die in späten Phasen der Produktentwicklung identifiziert werden, sind mit wesentlich höheren Kosten verbunden und gefährden häufig den Zeitplan der Entwicklung.

Mithilfe von Systemsimulation überprüfen Sie nach dem Prinzip des ‚Frontloadings bereits frühzeitig die Auswirkungen von Verbesserungen und Weiterentwicklungen auf das Gesamtprodukt. Bereits in der Entwurfsphase wird ersichtlich, ob die Idee die gewünschten Produkteigenschaften einhält. Dank virtueller Tests ist es möglich, Produkte früher auf den Markt zu bringen und so freie Ressourcen zu gewinnen.

Konformität

Sie stehen vor der Herausforderung, neue Normen und Vorschriften erfüllen zu müssen

Viele neue Gesetze und Normen dienen dem Nachweis von Sicherheit und Energieeffizienz. Dies betrifft nahezu alle Industrien von Fahrzeug- und Maschinenbau über die Energietechnik sowie Gebäudesystemtechnik. In sicherheitsrelevanten Antriebssträngen müssen die auftretenden Schwingungen analysiert und nachgewiesen werden, um die Konformität mit den Vorschriften zu wahren. Viele Firmen besitzen in ihrem Kernbereich jahrelang aufgebautes Know-how. Maßnahmen zur Energieeffizienz, wie zum Beispiel gesteuerte Energieflüsse und Energierückgewinnung, stellen allerdings häufig neue Herausforderungen dar.

Systemsimulation hilft dabei, erforderliche Maßnahmen schnell in Produkte und Abläufe zu integrieren:

  • Welcher Parameter hat den größten Einfluss auf den Energieverbrauch (Frage: Wo lohnt sich eine Neuentwicklung?)?
  • Lohnt sich das Testen unterschiedlicher, alternativer Designs, um den Energieverbrauch der Anlage oder Maschine zu reduzieren (Frage: Welche Investition hat welchen Nutzen?)?
  • Können intelligente Steuerungen unter Verwendung eines Simulationsmodells entwickeln werden?
Durchgängigkeit

Sie suchen ein Werkzeug, das Sie im gesamten Entwicklungsprozess von der ersten Idee bis zum fertigen Produkt begleitet?

Vom Groben ins Detail: Steht das Gesamtkonzept fest, müssen die einzelnen Teilsysteme, Komponenten und gegebenenfalls deren Steuerung entwickelt werden. Analog des Fortschritts in der Entwicklung können bei der Simulation grobe Modelle mit wenigen Parametern durch detailliertere Modelle mit präziserem Verhalten ersetzt werden. Die Detailtiefe, die untersucht werden soll, ist nahezu unbegrenzt. Auskunft über die anliegenden Lasten, die erforderliche Leistung und weitere Anforderungen an einzelne Komponenten, entnehmen Sie den Simulationsergebnissen des Gesamtmodells.

  • Mit einem Überblicksmodell ist die Plausibilität der Ideen und ersten Entwürfe überprüfbar. Mithilfe fertiger Komponentenmodelle entsteht in wenigen Schritten ein erstes, grobes Systemmodell. In dieser Phase sind nur wenige Parameter notwendig, um die Eigenschaften der einzelnen Komponenten festzulegen.
  • Je konkreter der Entwurf wird und je weiter der Produktentwicklungsprozess voranschreitet, desto genauer wird das Systemmodell. Umso mehr Parameter zur Verfügung stehen, desto präziser können Sie die physikalischen Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Baugruppen und das Verhalten des Gesamtsystems untersuchen. 
  • SimulationX mit Microsoft Excel koppeln

    Erfahren Sie, wie der Spezialist für Wägesysteme, Pfreundt, die MS Office-Schnittstelle nutzt, um Simulationsergebnisse aussagekräftig darzustellen und Berichte automatisiert zu erzeugen. 

    zur Pfreundt-Anwendung
  • Systemsimulation im Fahrzeugbau

    Wie Krauss-Maffei Wegmann mit einem HiL-Verbund-Prüfstand, bestehend aus international etablierten Standard-Einzelkomponenten für Hardware und Software, moderne, hochgeschützte und leichte Einsatzfahrzeuge entwickelt.

    zur KMW-Anwendung
  • Echtzeitsimulation

    Sie suchen ein Werkzeug, mit dem Sie die Grenze zwischen Soft- und Hardwaresimulation überschreiten können?

    Einzelne, bereits physisch vorhandene Komponenten anhand realer Lastszenarien testen, ohne auf einen Prototyp des Gesamtprodukts warten zu müssen? Mittels sogenannter „In-the-Loop-Verfahren“, wie Software in the Loop (SiL) und Hardware in the Loop (HiL), schließen Sie z. B. eine programmierbare Steuerung über einen Feldbus an ein virtuelles Anlagen- bzw. Maschinenmodell an. Selbst Getriebe können mithilfe einer Software-Hardware-Schnittstelle an einem Simulationsmodell eines Antriebsstrangs getestet werden.

    Vorteile der Systemsimulation:

    • Zeit sparen, da bereits während der Konstruktionsphase mit der Entwicklung der Steuerung oder dem Testen einzelner Komponenten begonnen und nicht auf die Montage der Maschine oder des Prototyps gewartet werden muss.
    • Sicherheit gewinnen, da auch Grenzsituationen, wie Notstoppszenarien oder Havarien, ohne Gefahr für Mensch und Maschine getestet werden können.
    • Testreihen mit gleichen Randbedingungen können beliebig oft wiederholt werden.