Computer-Aided-Engineering-Methoden sind aus vielen Bereichen der ingenieurstechnischen Produktentwicklung nicht mehr wegzudenken. Die Möglichkeit, ein technisches System bereits sehr früh im Entwicklungsprozess modellieren und sein Verhalten untersuchen zu können, ermöglicht eine frühzeitige Konstruktionsvalidierung, die Identifikation von Optimierungspotenzial, einen zielführenden Entwicklungsprozess und damit letztlich einen potenziellen Wettbewerbs- vorsprung.
Exklusiv in KEM Der Autor David Heiny ist Geschäftsführer der Simscale GmbH, Garching
Der Einsatz dieser CAE-Methoden ging bisher oft mit signifikanten Investitionen einher: Softwarelizenzen, Hardwareanschaffung und -wartung für die teilweise sehr ressourcenintensiven Simulationen sowie Schulungskosten und Personalaufwand. Je nach Anwenderprofil ließ dies oftmals nur die Alternative, ein externes Ingenieurbüro zu beauftragen, eher funktionsarme Simulationstools eines CAD-Programms zu verwenden oder den vollständigen Verzicht auf diese Methoden.
Das Konzept Cloud Computing im CAE-Bereich
Das Konzept Cloud Computing schafft in diesem Bereich nun neue Möglichkeiten. Prinzipiell ist die Remote-Nutzung von IT-Infrastruktur zu Simulationszwecken nichts Neues: Bereits vor zehn Jahren entstanden erste Angebote von Simulationssoftwareherstellern, Rechnungen weitgehend automatisiert in externe Rechenzentren auszulagern. Technologische und infrastrukturelle Fortschritte, sowie wirtschaftliche Gründe führen jedoch aktuell dazu, dass Cloud Computing nun an Attraktivität für die ingenieurstechnische Produktentwicklung gewinnt. Die wachsende Verfügbarkeit von Breitbandinternet und stark fallende Preise für on-demand Rechenkapazität sind einige der Faktoren, die bedarfsorientierte und flexible Lösungen zur Nutzung von CAE Methoden ermöglichen. Mit diesem Ansatz werden viele der eingangs beschriebenen Barrieren zum Einsatz von Simulationsmethodik gesenkt, so dass CAE zugänglicher und attraktiver für unterschiedlichste Nutzerprofile wird.
Cloud-basiertes CAE in der Umsetzung
Der Begriff Cloud-basiert kann für CAE Anwendungen unterschiedliche Bedeutung haben und weitere Ansätze befinden sich gleichermaßen in der Entwicklung. Allen gemein ist der Grundsatz, dass die rechenaufwendigen Bestandteile der Simulationsdurchführung nicht lokal beim Anwender stattfinden, sondern per Internet oder Firmennetzwerk zur Berechnung in ein in- oder externes Rechenzentrum ausgelagert werden. In der technischen Realisierung der Simulations-Vor- und -Nachbereitung, sowie im Preis- bzw. Lizenzmodell unterscheiden sich die Angebote jedoch deutlich. Es existiert Desktop-Software, die die Simulationsvorbereitung auf dem lokalen Rechner ermöglicht, anschließend die zur Rechnung notwendigen Daten auf Knopfdruck an das Rechenzentrum des Herstellers sendet und nach Abschluss der Rechnung die Ergebnisse zurückliefert. Darüberhinaus existieren Angebote von spezialisierten Cloud-Betreibern, mit Simulationssoftware vorkonfigurierte Rechner zur Verfügung zu stellen, die der Nutzer per Remote-Desktop bedienen kann. Ein neuer Ansatz, den die Simscale GmbH verfolgt, ist die komplett browser-basierte
Durchführung ingenieurstechnischer Simulation, so dass lokal nichts außer einem Browser und einer Internetverbindung notwendig ist. Preislich bzw. Lizenzrechtlich finden sich ebenfalls Unterschiede zwischen den Modellen: Manche Simulationssoftwarehersteller bieten einen Cloud-Rechenservice an, der nur Besitzern klassischer Lizenzen zugänglich ist (Bring Your Own License, BYOL). Daneben existieren flexiblere Modelle, die je nach Angebot geringere bis keine Fixkosten und Vertragslaufzeiten enthalten. Welcher dieser Ansätze sich etablieren kann, wird langfristig der eigentliche Anwender entscheiden.
Mehrwert für den Anwender
Ein grundsätzlicher Vorteil jeder Cloud-basierten Anwendung – auch außerhalb des CAE-Bereichs – ist die Flexibilität bei gleichzeitiger Skalierbarkeit, die der Nutzer erhält. Da der Nutzer nur für tatsächlich abgerufene Leistung bezahlt, verlieren Minderauslastung und Kapazitätsengpässe an Bedeutung – Fixkosten werden zu variablen Kosten. Da in der industriellen Produktentwicklung der Bedarf an Simulation stark schwanken kann, ist ein bedarfsorientierter Zugriff auf CAE Software eine attraktive Vorstellung. Darüberhinaus ergeben sich jedoch weitere Möglichkeiten: Mit einer entsprechenden technischen Realisierung ermöglicht Cloud-basierte Software neue Arten der Kollaboration. So können mehrere Mitarbeiter einer Firma ein Simulationsprojekt gemeinsam bearbeiten, wobei jeder auf sämtliche Daten, Ergebnisse und Vorgänge stets in Echtzeit Zugriff hat. So können auch externe Auftragnehmer in die Arbeit einbezogen werden. Ein einfacherer Support wird ermöglicht, da der Supportmitarbeiter nach Zustimmung durch den Nutzer in Echtzeit gemeinsam mit diesem an der Simulation arbeiten kann. Mit wenigen Mausklicks lassen sich Simulationsergebnisse Kunden in 3D präsentieren, ohne dass diese besondere Software benötigen. Eine CAE Software kann dadurch von einer klassischen Desktop-Anwendung zu einer Plattform werden, auf der Nutzer zusammenarbeiten und voneinander lernen können.
Die CAE-Plattform Simscale
Die Simscale GmbH aus Garching bei München ist kürzlich mit ihrer gleichnamigen, Cloud-basierten CAE-Plattform www.simscale.de online gegangen. Simscale ermöglicht die Durchführung ingenieurstechnischer Simulation aus den Bereichen Struktur- und Fluidmechanik, sowie Thermodynamik weitgehend basierend auf Finite Elemente bzw. Finite Volumen Methoden. Die Simulationsdurchführung erfolgt vollständig browser-basiert – es ist keine zusätzliche lokale Hardware oder Software notwendig. Sowohl die Anmeldung als auch ein begrenztes Rechenzeitkontingent auf der Plattform sind kostenfrei. Für die Nutzung darüber hinaus bietet Simscale ein bedarfsgerechtes und flexibles Preismodell. Der treibende Gedanke hinter der Plattform ist, die Einstiegshürden in die Nutzung von CAE Methodik drastisch zu senken und diese damit für ein breites Nutzerspektrum interessant zu machen.
Simscale, Tel.: 0160 97383156,
E-Mail: dheiny@simscale.de
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