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CAD-Workstation

Wie Visualisierung und KI die Konstruktion verändern

Aktuelle Technologien wie KI und VR/AR beeinflussen die Art und Weise, wie neue Produkte entwickelt werden. Was das für die Workstations bedeutet und welche Trends sich sonst noch abzeichnen.

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Konstrukteure arbeiten heute mobil und in interdisziplinären, verteilten Teams. Dieser Entwicklung muss auch die Hardware Rechnung tragen.
Konstrukteure arbeiten heute mobil und in interdisziplinären, verteilten Teams. Dieser Entwicklung muss auch die Hardware Rechnung tragen.
(Bild: Lenovo)

Mobilität, Rechenleistung und Zuverlässigkeit - diese Anforderungen an Workstations stehen laut HP, Lenovo, Dell und Nvidia nach wie vor auf der Wunschliste von Konstrukteuren ganz oben. Aber, und auch hier sind sich die Anbieter einig, Künstliche Intelligenz sowie Virtual und Augmented Reality werden die Art, wie Produkte entwickelt werden, weiter positiv verändern. Damit einher geht auch der Trend zu Virtualisierung, um mehr Rechenleistung abrufbar zu machen, und zu Visualisierung.

Renderleistung aus dem Rechenzentrum

Alfred Manhart, Vice President Channel EMEA bei Nvidia sagt: "Workstation-Leistung aus dem Rechenzentrum liegt zurzeit voll im Trend. Es werden immer mehr Workstations virtualisiert und im Gegenzug wird immer mehr Render-Leistung aus dem Rechenzentrum angefordert." Das bekräftigt auch die Aussage von Ingo Gaßmann, Business Development Manager Workstation, Germany&Austria bei Lenovo: "Die Konnektivität in allen Lebenslagen einschließlich der Notwendigkeit, auch unterwegs uneingeschränkt arbeiten zu können, wird zur Selbstverständlichkeit.

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Doch darüber hinaus bleibt flexibleres Arbeiten mit stationären System ein wichtiges Thema, so Peter Beck, Field Product Manager, Workstation & Rugged bei Dell Technologies. "Das Virtualisieren der CAD-Arbeitsplätze beispielsweise ermöglicht Heimarbeit oder mobiles Arbeiten, ohne auf ein Höchstmaß an Leistung verzichten zu müssen.

Mobiles Arbeiten weiter auf dem Vormarsch

Aber die Marktzahlen zeigen, dass mobile Endgeräte immer wichtiger werden – sicher auch, weil kleine und mobile Systeme eine immer bessere Performance bieten. Das bestätigt auch Gaßmann: "Die stationäre Workstation ist immer noch die bevorzugte Variante, der Anteil der mobilen Workstations nimmt jedoch stetig zu. Im Zuge der immer größeren Flexibilität in der Arbeitswelt könnte sich das Verhältnis aufgrund parallel immer performanterer mobilen Workstations aber sehr bald ändern."

Zuverlässigkeit spielt immer eine große Rolle

Neben der Performance legt Dell Technologies auch Wert auf die Zuverlässigkeit aller seiner Systeme. Deswegen gibt es zum Beispiel eine Funktion namens „Dell Reliable Memory Technology“ (RMT), die Speicherfehler im Arbeitsspeicher korrigiert beziehungsweise defekte Speicherbereiche isoliert, sodass sie nicht mehr beschrieben werden können. Weist der Speicherriegel (RAM) allerdings mehrere Fehler auf, wird der Nutzer darauf hingewiesen, bevor das System deswegen seinen Dienst versagt, erklärt Beck.

Sicherheit gewinnt an Bedeutung

Ein weiteres wichtiges Thema vor dem Hintergrund zunehmender Digitalisierung und steigender Cyber-Angriffe ist die Sicherheit, erläutert Klaus Herbert, Area Category Manager Workstations bei HP. Das Unternehmen bietet seinen Kunden bereits ab Werk umfangreiche integrierte Sicherheitsfunktionen an. "Die dreistufige Strategie besteht aus dem Schutz des PCs, der Daten und der Anwenderidentität", so Herbert. Für den Schutz der Hardware sei es entscheidend, Sicherheitsbedrohungen zu beseitigen. Die meisten Geräte von HP verfügen bereits über umfangreiche Sicherheitsfunktionen:

  • HP Sure Start Gen4 erkennt, schützt und regeneriert sich eigenständig von BIOS-Angriffen.
  • HP Sure Run ist ein Hardware-gestützter Selbstheilungsschutz im Betriebssystem.
  • HP Sure Recover sorgt für die automatisierte Wiederherstellung des Software Image.
  • Sichtschutz per HP Sure View gehört ebenso zum Standard wie HP FIPS-zertifizierte und selbstverschlüsselnde Laufwerke, die eine Hardware-basierte Full Drive Verschlüsselung gewährleisten.
  • Sure Sense erkennt Dank eingebauter KI die „Schädlinge“ an Tag „0“

Augmented Reality in der Konstruktion

Augmented Reality - die Überlagerung von virtuellen Daten in die Wirklichkeit - ist die logische Weiterentwicklung der immer realitätsnäheren 3D-Darstellungen, die wir u.a. in der Konstruktion auf den Monitor gezaubert bekommen. AR ermöglicht es allen Beteiligten, mit einem 3D-Modell des Produkts zu interagieren, indem sie das Modell virtuell erleben und erfahren können. Der Konstrukteur kann sein 3D-Modell in der realen Umgebung und real erleben. Funktion, Betriebsverhalten und technologische Eigenschaften werden schon früh am digitalen Prototyp getestet. Fehler können dann schon frühzeitig erkannt werden, wenn die Kosten für Änderungen noch niedrig sind.

Mehr Kooperation im Team dank Augmented Reality

Augmented Reality verändert darüber hinaus das Wesen der Zusammenarbeit bei der Produktkonstruktion hin zu mehr Kooperation. Designteams arbeiten immer öfter von verschiedenen Orten aus zusammen. Eine effektive Kommunikation von Designvorhaben an Teammitglieder ist oftmals schwierig. An dieser Stelle unterstützt eine leistungsstarke Visualisierung mit fotorealistischer Modellen, erläutert Manhart. "Fotorealistische Modelle, die mit physikbasiertem Rendering in Echtzeit angezeigt werden können, werden zu einer effektiveren Kommunikation zwischen den Teammitgliedern führen. Designprüfungen in Virtual Reality werden Designfehler schneller und effektiver beheben und Arbeitsabläufe beschleunigen können."

VR und AR müssen noch genauer bedienbar werden

Für Peter Beck spielt KI in der Arbeitswelt der Konstrukteure bereits heute eine wichtige Rolle. "Es gibt beispielsweise Anwendungen, die Konstruktionen analysieren und gegebenenfalls verbessern. VR- und AR-Anwendungen haben jedoch den Nachteil, dass sie sich noch nicht exakt genug bedienen lassen." Darüber hinaus bedarf es neben den technischen Lösungen auch der Akzeptanz der Anwender. Traditionelle und gut funktionierende Bedienkonzepte seien nicht so einfach von heute auf morgen ausgetauscht.

KI ist sehr rechenintensiv

Den Methoden der Künstlichen Intelligenz ist gemein, dass sie Arbeitsabläufe jeglicher Art beschleunigen und vereinfachen sollen. Auch im Bereich der Konstruktion bietet das generative Design, also das algorithmusgesteuerte Finden der besten Lösung, großes Potenzial, wie Beck auch erläutert: "Die Möglichkeit, mit KI komplexe Konstruktionen zu analysieren und alternative, KI-generierte Modelle zu betrachten, kann und wird in vielen Bereichen innovative Lösungen hervorbringen." Doch eine Hürde könnte sein, dass nicht jede Hardware in der Lage ist, Berechnungen durchzuführen. Die Analyse ist äußerst rechenintensiv und erfordert häufig Stunden oder sogar Tage, um mit herkömmlichen CPU-Berechnungsmethoden zu rechnen.

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Die Grafikkarte übernimmt die Rechenlast

Eine Lösung ist, die Rechenlast auf die Grafikkarte auszulagern. Die Quadro-Architektur von Nvidia bietet Fortschritte in den Bereichen Raytracing, KI, Advanced Shading und Simulation - alles von einer virtuellen Workstation auf dem RTX-Server aus. "Mit dem KI-gesteuerten generativen Design, das auf der parallelen Computerplattform Nvidia Cuda und den Nvidia Quadro Grafikprozessoren basiert, können Ingenieure schnell alle Kombinationen ihrer spezifischen Designoptionen untersuchen, was zu schnelleren, besser optimierten Produktdesigns führt. Grafikkarten werden so zum Herz einer Visualisierungsplattform die Grafik, Simulation und VR Ausgabe gleichzeitig bedient", so Manhart.

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht