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Simulation

Sechs zu vermeidende Probleme beim Einsatz von Simulation in der Konstruktion

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Produkte sind überaus komplex geworden. Daher ist es schwierig, die Auswirkungen einer Konstruktionsentscheidung auf den gesamten Entwurf abzusehen. Anhand der durch Simulationen gewonnenen Erkenntnisse können verschiedene Möglichkeiten bewertet, mit mehr Vertrauen konstruiert und letztendlich bessere Produkte entwickelt werden. Für den erfolgreichen Einsatz von Simulation gilt es ein paar Regeln zu beachten.

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Konstrukteure misstrauen ihren Entscheidungen zu 28 % - so ein Ergebnis einer Erhebung von Tech-Clarity.
Konstrukteure misstrauen ihren Entscheidungen zu 28 % - so ein Ergebnis einer Erhebung von Tech-Clarity.
(Bild: PTC)

Tatsächlich haben Simulationen einen enormen Mehrwert für Konstruktionsingenieure, wie die Ergebnisse des Tech-Clarity Research Brief Simulationen für Konstruktionsingenieure zeigen: 65 % würden gerne mehr Simulationen durchführen als bisher. Ein weiteres Ergebnis der Erhebung: Hauptsächlich werden sie von Tools zurückgehalten. Denn viele Lösungen sind nicht besonders gut für die Bedürfnisse von Konstruktionsingenieuren geeignet, wie Michelle Boucher, Vice President bei Tech-Clarity in ihrer Zusammenfassung erläutert. Im folgenden werden die Gründe für den Einsatz von Simulation und Hürden dargestellt, basierend auf der Untersuchung und Zusammenfassung von Tech-Clarity.

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Bessere Produkte entwerfen

Unternehmen investieren aus verschiedensten Gründen in Simulationslösungen für Konstruktionsingenieure. Vergleicht man die Antworten von 2018 mit denen aus dem Jahr 2016, ist festzustellen, dass Simulationen immer stärker mit dem Konstruktionsprozess verflochten werden. Bessere Erkenntnisse für Konstruktionsingenieure bleibt einer der wichtigsten Gründe für Investitionen im Bereich Simulation und wurde in der 2018er Umfrage sogar häufiger von Unternehmen genannt als 2016. 2016 war der Punkt „Qualitätsprobleme“ zwar noch keine Antwortmöglichkeit, aber 2018 investierten mehr als ein Drittel der Befragten in Simulationstechnologie, um Probleme bereits während des Konstruktionsprozesses aufzuspüren.

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Über die Untersuchung
  • Tech-Clarityist ein unabhängiges Marktforschungsunternehmen, das den geschäftlichen Nutzen von Technologie aufzeigen möchte. Wir analysieren, wie Unternehmen durch die bestmögliche Anwendung von optimalen Vorgehensweisen, Software und IT-Services die Art und Weise optimieren können, wie sie Produkte erforschen, erfinden, entwickeln, entwerfen, konstruieren, produzieren und unterstützen.
  • Tech-Clarity sammelte 195 Antworten auf eine Web-basierte Umfrage zur technischen Entwicklung sowie Konstruktion und wertete diese aus. Die Antworten wurden von Tech-Clarity per E-Mails, sozialen Medien und Online-Beiträgen erfasst. Die Befragten stammen aus Unternehmen verschiedener Größe–53 % aus kleineren Unternehmen (weniger als $100Mio. Umsatz), 24 % aus mittelgroßen Unternehmen (zwischen $100Mio. und $1Mrd. Umsatz) und
  • 23 % aus großen Unternehmen (über $1Mrd. Umsatz).
  • Etwas mehr als die Hälfte der Befragten (57 %) sind normale Mitarbeiter, mehr als ein Viertel (27 %) Manager, 7 % VicePresident oder Director, und 10 % gehörten nach eigenen Angaben zur Vorstandsebene.
  • Die Befragten repräsentieren verschiedene Branchen, mit folgender Verteilung: 36 % Industriemaschinen, 18 % Automobile, 15 % Biowissenschaften, 13 % Luft-/Raumfahrt und Verteidigung, 13 % Gebrauchsgüter, 13 % Ingenieurleistungen, 12 % Hightech und Elektronik und andere. Diese Zahlen ergeben insgesamt mehr als 100 %, weil einige Unternehmen in mehr als einer Branche tätig sind.
  • Von den Befragten haben 57 % eine Funktion in der technischen Entwicklung oder Konstruktion, 12 % in der Fertigungstechnik, 8 % im Programm-/Projektmanagement, 7 % im Industriedesign, 5 % im Management bzw. in der Verwaltung; die übrigen sind Simulationsanalysten, IT-Mitarbeiter oder haben andere Rollen. Die Befragten sind weltweit tätig, wobei die meisten in Nordamerika (71 %) tätig sind, mehr als ein Drittel (37 %) in Westeuropa, 31 % in Asien, 13 % in Osteuropa, 8 % in Lateinamerika, 8 % in Australien, 7 % im Nahen Osten und 4 % in Afrika. Diese Zahlen ergeben insgesamt mehr als 100 %, weil einige Unternehmen nach eigenen Angaben in mehr als einer Region tätig sind

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Ingenieure benötigen größeres Vertrauen in Entscheidungen

Aufgrund der zahlreichen Herausforderungen, mit denen Ingenieure konfrontiert werden, misstrauen sie ihren Entscheidungen zu 28 %. Um diese Vertrauenslücke zu schließen,bedienen sie sich verschiedener Ansätze. So wird am häufigsten auf die Ergebnisse praktischer Tests gewartet, also Zeit verschwendet. Sie entwickeln zudem übertechnisierte Produkte, was zusätzliche Kosten verursacht und der preislichen Wettbewerbsfähigkeit schadet.

Trotz der enormen Auswirkungen auf die Kosten berichten Ingenieure, dass sie zusätzliche Maßnahmen ergreifen, um ihr Vertrauen in die Entscheidung zu stärken. Dabei werden durchschnittlich 4,7 Tage Zeit verschwendet. Weitere 29 % geben an, dass sie sogar mehr als eine Woche darauf verwenden.

Zahlreiche Änderungen wegen Probleme in einer späten Phase

Änderungen sind die zwangsläufige Konsequenz von Fehlentscheidungen und machen einen erheblichen Teil des Konstruktionsprozesses aus. Nach Angaben der Ingenieure entfällt im Durchschnitt 43 % der Entwurfszeit auf die Durchführung von Änderungen. Bestimmte Änderungen sind unvermeidlich, etwa wenn Kunden ihre Meinung ändern oder es Umwälzungen am Markt gibt. Ein Hauptgrund für Änderungen sind allerdings Probleme. 55 % der Befragten geben an, dass Änderungen auf Schwierigkeiten während der Produktion zurückzuführen sind, und 53 % schreiben Änderungen Schwierigkeiten während der Testphase zu. Das Problem: Diese Änderungen treten zu einem sehr späten Zeitpunkt im Entwicklungszyklus auf. Änderungen, die in den letzten 25 % des Designzyklus durchgeführt werden, dauern im Vergleich zu Änderungen während der ersten 25 % des Designzyklus den Befragten zufolge 98 % länger, nehmen also fast doppelt so viel Zeit in Anspruch – ein echter Zeitfresser also.

Neue Simulationsansätze helfen Konstruktionsingenieuren

Ingenieure müssen besser aufgeklärt werden, um ihren Entscheidungsprozess zu verbessern. Hierzu sind vielleicht neue Herangehensweisen an das Design erforderlich. Interessanterweise geben 63 % an, dass sie bessere Entscheidungen treffen und so die Wettbewerbsfähigkeit eines Produkts verbessern können, wenn die Folgen einer Konstruktionsentscheidung sofort absehbar sind.

Simulationen sind für viele Ingenieure nützlich, die gerne sogar einen noch größeren Mehrwert daraus ziehen würden. Hierzu benötigen sie ein Simulationswerkzeug, das keinerlei Spezialwissen voraussetzt, benutzerfreundlich ist und schnell ausgeführt werden kann. Neue Simulationsansätze könnten helfen. Denn Ingenieure sind davon überzeugt, dass sie mit einer Simulationslösung, die sofortige Ergebnisse liefert, die nötigen Erkenntnisse erhalten. Auf diese Weise könnten sie Probleme früher erkennen und so mehr Entwurfszeit auf die Entwicklung hochwertigerer, zuverlässigerer, günstigerer und innovativer Produkte verwenden.

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