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Tipps & Tricks

Die Leistungsfähigkeit von Simulation für Kollegen bereitstellen

| Autor/ Redakteur: Phillip Oberdorfer / Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Simulations-Applikationen sind eine einfache Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit von Simulation auch Nicht-Experten zur Verfügung zu stellen – so können effizent fundierte Entscheidungen getroffen werden.

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Die Demokratisierung der Simulation kann zu einer besseren Entscheidungsfindung, mehr Effizienz und einer besseren Nutzung von Ressourcen beitragen.
Die Demokratisierung der Simulation kann zu einer besseren Entscheidungsfindung, mehr Effizienz und einer besseren Nutzung von Ressourcen beitragen.
(Bild: Comsol)

Die heute verfügbare Rechenleistung und Software machen die numerische Simulation zu einer attraktiven Option, um schwierige ingenieurtechnische und wissenschaftliche Fragen schnell und effizient zu beantworten. Es ist nun möglich, hochgenaue Modelle zu erstellen, die komplexe Prozesse und ganze Produkte realitätsnah abbilden, um beispielsweise Vorhersagen über deren reales Verhalten in der Praxis zu treffen, die Produktleistung zu optimieren oder die Anzahl der physikalischen Prototypen zu reduzieren.

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Die Erstellung von Simulationsmodellen ist jedoch nicht unbedingt das Tagesgeschäft aller Ingenieure. Oft hat ein Unternehmen höchstens eine kleine Gruppe von Spezialisten, die an der Erstellung neuer Simulationen und der Berechnung verschiedener Varianten ihrer Modelle arbeiten. Daher ist die Anzahl derer, die direkt von der Simulation profitieren, sehr begrenzt. Simulation-Applikationen sind ein Weg, um diese Einschränkung zu überwinden.

Was sind Simulations-Applikationen?

Eine Simulations-Applikation besteht aus einem vorhandenen Simulationsmodell, das zusätzlich mit einer dedizierten Benutzeroberfläche ausgestattet wird. Applikations-Benutzer können Modellparameter und -einstellungen ändern und so Abweichungen vom Originalmodell berechnen. Applikationen können ohne Vorkenntnisse über Simulation ausgeführt werden. So können Manager, Produktionsteams und sogar Kunden von der Nutzung von Simulationen profitieren.

Erstellen von Simulations-Applikationen

Die Erstellung einer Applikation aus einem Modell in Comsol ist einfach. Eine relativ einfache Applikation kann in wenigen Minuten erstellt werden und dann bereits verschiedene Eingabefelder zur Änderung bestimmter Modellparameter sowie Funktionen zum Starten der Berechnung und Auswerten der wichtigsten Ergebnisse enthalten. Die Comsol-Desktop-Umgebung verfügt über zwei Modi: einen für den Modellbau, den Model Builder, und einen für die Erstellung von Applikationen, den Application Builder.

  • Die Erstellung der Benutzeroberfläche (UI) einer Applikation beginnt mit einem fertigen Comsol-Modell, das im Model Builder erstellt wurde.
  • Nach dem Wechsel zum Application Builder führt ein Wizard durch die ersten Schritte der Erstellung der Applikations-Oberfläche. Drag-and-Drop-Tools ermöglichen es, eine ansprechende Benutzeroberfläche mit Eingabefeldern, Ergebnissen, Bildern und Grafiken zu gestalten.
  • Der Application Builder bietet Werkzeuge und Editorfenster, die für das Programmieren von Methoden (Unterprogrammen) entwickelt wurden, mit denen die Applikation Aufgaben erledigt, die ihre eingebaute Funktionalität erweitern. Das Hinzufügen von Methoden ist dank integrierter Sprachelemente, automatischer Codeaufzeichnung und Syntaxprüfung einfach. Im Bike Frame Analyzer (s. Bild) werden Methoden verwendet, um die Randbedingungen innerhalb des Modells gemäß den Entscheidungen, die der Benutzer trifft, zu ändern. Es ist möglich, dass der Benutzer an verschiedenen Stellen, also Sitz, Vorbau oder Gabel, einfach über Dropdown-Menüs zwischen verschiedenen Einschränkungen, also frei, fest oder belastet, wechseln kann. Eine Änderung der Einstellungen in der Applikation startet im Hintergrund die Methode, welche die Randbedingungen im Modell entsprechend ändert.

Wissen mit Simulation erweitern

Die offene Entwicklungsumgebung des Application Builder ermöglicht auch die nahtlose Anbindung von Comsol-Modellen an bestehenden Legacy-Code. Auf diese Weise können Unternehmen ihr langjähriges Wissen mit moderner Multiphysik-Simulation erweitern und mit Simulations-Applikationen altmodische UIs oder textbasierte Schnittstellen vermeiden. Alles kann über die Applications-GUI gesteuert werden.

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Verbreiten von Simulations-Apps

Sobald die Applikation fertig ist, ist die naheliegende Frage, wie der designierte Benutzer sie ausführen kann. Es gibt zwei Möglichkeiten, dies zu tun.

  • Zum einen können Simulations-Applikationen mittels Comsol Compiler in eigenständige ausführbare Dateien kompiliert werden. Für das Ausführen der kompilierten Application ist keine Comsol-Softwarelizenz erforderlich. Kompilierte Applikationen können auch an Dritte verteilt oder verkauft werden.
  • Eine weitere Möglichkeit, Applikationen auszuführen und zu verbreiten, besteht darin, die Applikation auf Comsol Server hochzuladen. Diese Software ermöglicht den weltweiten Browser-Zugriff auf Applications und bietet zudem administrative Werkzeuge zur Verwaltung von Applications, einzelnen Benutzern und verschiedenen Benutzergruppen. Diese Option ist besonders attraktiv, wenn die Application für den Feldeinsatz bestimmt ist: Die Applikation kann auf einem Smartphone oder Tablett bedient werden, während die eigentliche Berechnung auf dem Computer erfolgt, auf dem Comsol Server ausgeführt wird.

Bessere Entscheidungen treffen

Simulation-Applikationen bieten die Möglichkeit, ein Modell zu nehmen und ihm eine einfach zu bedienende Oberfläche zu geben, so dass die Applikation von anderen als dem Modell-ersteller genutzt werden kann. Auf diese Weise können Simulationen in der Produktion, im Außendienst oder zur Entscheidungsfindung eingesetzt werden. Der Simulationsingenieur, der früher Zeit damit verbrachte, Modelle für andere auszuführen, hat dadurch mehr Zeit, um sich auf die Erstellung des nächsten Modells oder der nächsten Applikation zu konzentrieren. Der Zugriff auf Simulationen im gesamten Unternehmen kann zu einer besseren Entscheidungsfindung und mehr Effizienz beitragen.

* Dr. Phillip Oberdorfer, Comsol Multiphysics GmbH, Göttingen

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