Simulationssoftware

«Wann ist Schluss mit Trial and Error?»

| Redakteur: Luca Meister

Markus Dutly, seit 1995 Geschäftsführer der Cadfem (Suisse) AG, war einer der ersten Mitarbeiter bei Cadfem in München. Nach seinem Ingenieurstudium in Fachrichtung Maschinenbau war er als Berechnungsingenieur bei Maag Zahnräder tätig.
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Markus Dutly, seit 1995 Geschäftsführer der Cadfem (Suisse) AG, war einer der ersten Mitarbeiter bei Cadfem in München. Nach seinem Ingenieurstudium in Fachrichtung Maschinenbau war er als Berechnungsingenieur bei Maag Zahnräder tätig. (Bild: Manfred Maurer, Cadfem)

Firmen zum Thema

Auf der 22. Schweizer CADFEM Ansys Simulation Conference erfahren Teilnehmer am 14. Juni 2017 mehr über die Trends im Bereich FEM- und CFD- Berechnung. Anlässlich dieser Fachkonferenz führte die SMM-Redaktion mit Markus Dutly, Geschäftsführer der Cadfem (Suisse) AG, ein Interview.

SMM: Herr Dutly, wie schätzen Sie die aktuelle Lage der KMUs in der Schweizer Industrie ein?

Markus Dutly: Der starke Franken lastet immer noch auf der Schweizer Exportwirtschaft. Seit zwei Jahren werden nur wenige Investitionen im Bereich «Entwicklungsprozesse beschleunigen» getätigt. Es wird gespart und Kosten werden optimiert. Wir bei CADFEM merken das natürlich. Investitionen in moderne Simulationslösungen werden zurückgehalten. Das betrifft aber nicht alle Branchen gleichermassen. Zum Beispiel sind Firmen im Bereich Medizin oder auch Automobilzulieferer weniger betroffen. Am meisten leiden der traditionelle Maschinenbau, der Werkzeugbau und die Uhrenindustrie. Für einige Zulieferer zeigen sich die Auswirkungen erst jetzt oder in den nächsten zwei drei Jahren, sobald die Verlagerungen ins Ausland ihre Wirkung entfalten werden.

Die Währungsproblematik darf aber nicht als Ausrede für fehlende Investitionen in zukunftsorientierte Technologien geltend gemacht werden.

M. Dutly: Seit einiger Zeit beschäftigt mich die Frage, wie lange die Schweiz sich noch als Innovationsweltmeister behaupten kann. Aufgrund der Grösse eines typischen Schweizer KMUs mit 100 bis 200 Mitarbeitern ist es nicht einfach, in neue Technologien wie FEM- und CFD-Simulation zu investieren. Aber gerade diese Methoden werden in Zukunft massgeblich die Konkurrenz- und Innovationsfähigkeit eines Unternehmens beeinflussen.

Wieso sind diese Technologien so entscheidend?

Ergänzendes zum Thema
 
Fachkonferenz zur Numerischen Simulation
14. Juni 2017, Parkarena Winterthur

M. Dutly: Wer nicht auf Simulation setzt, setzt auf Trial and Error. Das ist eine sehr ineffiziente Methode. Eigentlich ist es gar keine Methode, sondern ein Glücksspiel! Wie würden Sie eine Methode nennen, mit der ein bekanntes Schweizer Vorzeige-Unternehmen über 400 Prototypen benötigte, um zu einem zuverlässigen Design zu gelangen? Zwei Prototypen sind schon zu viel, ein Prototyp muss genügen, das aber gelingt nur mit professionellen Simulationen. Trotzdem setzen die meisten Schweizer Firmen auf Trial and Error und verzichten damit auf signifikanten Wissenszugewinn, Optimierungspotenziale und effiziente Entwicklungsprozesse. Die sogenannte Erfahrung, auch Betriebsblindheit genannt, stösst sehr schnell an ihre Grenzen, wenn es um die Optimierung komplexer Produkte geht.

Wer soll denn wie von mehr Simulation profitieren?

M. Dutly: Unsere Vision lautet «Simulation for every engineer» und ist greifbar. Bereits heute simulieren nicht nur Ingenieure, sondern auch Ärzte. Wie kann es da also sein, dass traditionelle Schweizer Industrieunternehmen auf solche Methoden verzichten können?!

Wie meinen Sie das? Ärzte simulieren …

M. Dutly: Ein kleines Beispiel, das schon heute Realität ist: Stellen Sie sich vor, ein Arzt steht vor einer komplizierten Operation. Dank einer hochgradig automatisierten, patientenspezifischen Simulation erhält er Informationen, die es ihm erlauben, noch vor der Operation wichtige Entscheidungen zum Wohl des Patienten zu treffen. Spezialisten bereiten den komplexen Simulationsworkflow vor – Arzt und Patient können davon enorm profitieren. Wenn Ärzte simulieren, warum dann nicht jeder Ingenieur?

Die Simulation galt bisher als eine Disziplin, die nur von ausgewiesenen Spezialisten angewendet werden sollte. Birgt es nicht erhebliche Risiken, wenn Konstrukteure, Designer, Ärzte usw. simulieren?

M. Dutly: Gute Frage. Schon seit 20 Jahren wird von CAD- und FEM-Anbietern damit geworben, dass jeder Konstrukteur berechnen soll. Simulation wird als einfach, als «easy to use» dargestellt. Teilweise trifft das auch zu. Wir stellen jedoch fest, dass die Qualität der Resultate oft nicht mehr wert ist als «bunte Bildli». Aber was können Sie schon erwarten, wenn Sie als Anwender keine 10 % Ihrer Arbeitszeit für Simulation aufwenden dürfen und oft nicht einmal eine Basisschulung besuchen konnten, weil die Budgets für Weiterbildung nicht vorhanden sind?

Und trotzdem proklamieren Sie weiterhin «Simulation for every engineer». Ist das nicht ein Widerspruch?

M. Dutly: Die Erfolgsfaktoren lauten: Die richtige Software, die notwendige Ausbildung, der praxisgerechte Support, der erfahrene Partner – dann wird es klappen. Man muss den Spezialisten ins Boot holen, besonders zum Start.

Das klingt unglaublich teuer …

M. Dutly: Noch viel teurer wird es, wenn billige Software und schlechte Unterstützung keinen Nutzen bringen. Übrigens: Eine Studie der Aberdeen Group belegt, dass die Technologieführer dank Simulation zuvorderst stehen.

Unser Rezept, dass sich Simulation bezahlt macht, lautet: Know-how-Transfer. CADFEM verfügt in der Schweiz, in Deutschland und in Österreich über 200 Simulationsspezialisten. Das Wissen, das diese Spezialisten mitbringen, stellen wir unseren Kunden umfassend zur Verfügung. So stellen wir sicher, dass unsere Kunden ihre Investition in Software bereits im ersten Projekt in Profit ummünzen können. Leider wird beim Kaufentscheid oft nur auf den Preis der Software geschaut. Dass die Anschaffungskosten unter dem Strich meist der kleinste Betrag sind, wird zu oft verkannt. Jeder weiss, dass eine Software alleine noch keinen Erfolg bedeutet.

Wie lernen neue Anwender mit den mächtigen Werkzeugen umzugehen, ohne gleich ein Masterstudium absolvieren zu müssen?

M. Dutly: Die Gefahr besteht darin, dass ein Anwender eine Simulationsaufgabe komplett falsch einschätzt. Oft fehlt der Hintergrund zur Numerik, zur Mechanik und zur Physik. Gut möglich, dass der Anwender dann in eine komplett falsche Richtung rennt, ohne es zu merken. Wir empfehlen, einen Spezialisten beizuziehen, der sehr schnell entscheiden kann, welche Flughöhe die konkrete Aufgabe hat, und ein Kochrezept bereitstellen kann. Dieses abgesicherte Rezept anschliessend zu wiederholen, ist der sichere Weg zu guten Resultaten.

Stellen Sie sich vor, Sie entwickeln ein Durchflussventil. Die Dimensionen und die Durchflussmenge können variieren. Aber das Grundprinzip bleibt bestehen. Ein Spezialist kann Ihnen diese konkrete Aufgabe lösen, das Know-how in Form eines Rezepts an sie transferieren und alle möglichen Fehlerquellen eliminieren. Mit der Zeit schleichen sich dann vielleicht wieder Unschärfen ein. Dann ist es wichtig, sich regelmässig einer Art «Simulationsgesundheitscheck» zu unterziehen und die Qualität von einem Experten prüfen zu lassen. Die Gefahr besteht darin, dass ein einzelner Simulant im Unternehmen sich selbst kontrolliert.

Schauen wir zum Schluss noch in die Zukunft. Was wird im Bereich Simulation künftig möglich sein?

M. Dutly: Simulation wird einen noch wichtigeren Stellenwert erhalten. Ein Ende des Aufwärtstrends ist nicht abzusehen. Schaut man zurück, sind die Simulationsanwendungen Jahr für Jahr komplexer geworden, die Modelle werden viel grösser und immer mehr Multiphysics- und Multidomain-Simulationen werden durchgeführt. Die Rechenzeiten werden immer kürzer. Bald hat jeder Ingenieur – über die Cloud – mehr als 100 Prozessoren standardmässig zur Verfügung. Das heisst, anstatt nur eine Variante zu simulieren, rechnen wir in der gleichen Zeit 100 Varianten. Viele Produkte sind smart. Sie verknüpfen Mechanik mit Elektronik und Embedded Software. Diese Gesamtsysteme werden immer komplexer. Und wer sicherstellen will, dass sie ihre Funktion zuverlässig erfüllen, kommt um Simulation nicht mehr herum. Es werden sich neue Geschäftsmodelle öffnen. Denken Sie an den Digital Twin. Ein Trend, der aus den USA herüberschwappt und hierzulande noch praktisch unbekannt ist. SMM

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