Systemsimulation

Die Systemsimulation kann für jede Anwendung eingesetzt werden, die die Energieübertragung zwischen physikalischen Domänen beinhaltet, einschließlich Mechanik, Hydraulik, Pneumatik, Elektronik und Thermik. Dies kann mit Regelungsalgorithmen im Regelkreis erweitert werden, definiert als Modell (MiL), als Software-Code (SiL) und als physischer Hardware-Controller (HiL). In der Praxis wird die Systemsimulation häufig in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Schifffahrts-, Schwermaschinen-, Energie-, Versorgungs- und Industriemaschinenbranche eingesetzt, z. B. bei der Entwicklung neuer hybrider oder elektrischer Antriebsstränge oder Antriebssysteme.

Die Systemsimulation schafft in jeder Phase des Produktlebenszyklus einen Mehrwert, nicht nur in der Produktentwicklung, sondern auch in der Betriebsphase des Produkts. In den frühen Entwurfsphasen hilft die Systemsimulation dabei, die richtigen Entscheidungen in Bezug auf Zielsetzung, frühe Konzepte und Architektur zu treffen. In den detaillierteren Konstruktionsphasen hilft die Simulation dabei, die Systemleistung zu dimensionieren, zu konfigurieren und zu optimieren. In der Betriebsphase können Systemsimulationsmodelle als virtuelle Echtzeit-Darstellungen des physischen Produkts fungieren und zahlreiche Anwendungen erschließen, darunter Bedienerschulung, virtuelle Sensorik, Systemüberwachung und -optimierung.

Die Systemsimulation ist ein Simulationsansatz mit skalierbarer Komplexität. In den frühen Konstruktionsphasen sind oft nur begrenzte Informationen verfügbar, dennoch liefert die Simulation des Systems wertvolle Erkenntnisse, die dabei helfen, die richtigen Entscheidungen über Systemkonzepte und -architekturen zu treffen. Im weiteren Verlauf des Entwicklungszyklus, wenn mehr Parameter und Informationen bekannt werden, steigen die Genauigkeit und der Detaillierungsgrad in der Simulation auf ein Niveau, bei dem ein Simulationsmodell zur Kalibrierung und Validierung von Steuerungsalgorithmen verwendet werden oder in Echtzeit-Operationen eingesetzt werden kann, wodurch seine Nutzung auch auf den Betriebsteil des Systemlebenszyklus ausgeweitet wird.

Wie bei jedem technischen Konstruktionstoolsystem unterliegt man auch bei der Simulation einer Lernkurve, sodass eine Schulung dringend empfohlen wird. Die Simcenter-Systemsimulationstools gelten als sehr anwenderfreundlich, mit umfangreichen Bibliotheken validierter Bauteile, einer benutzerfreundlichen grafischen Anwendungsoberfläche (graphical user interface, GUI), integrierten Apps für eine einfache Bedienung und einem großen Hilfebereich einschließlich Dokumentation und Demomodellen.

Die erforderlichen Hardwarespezifikationen für die Systemsimulation sind im Vergleich zu anderen CAE-Anwendungen (Computer-Aided Engineering), bei denen 3D-Geometrien benötigt werden, relativ begrenzt. Simcenter Amesim Version 2310 kann beispielsweise auf jedem modernen 64-Bit-System ausgeführt werden, wofür mindestens 4 GB RAM und 25 GB Festplattenspeicher erforderlich sind. Für eine verbesserte Leistung werden parallele Verarbeitungssysteme mit mehreren Kernen empfohlen.

Ein Systemsimulationsmodell kann als digitaler Zwilling eines Multiphysiksystems betrachtet und mit der Steuerungslogik verbunden werden. Damit bildet es eine hervorragende Basis für die Weiterentwicklung hin zu einem xDT. Um sich für einen xDT zu qualifizieren, sollte das Systemsimulationsmodell (fast) in Echtzeit laufen und auf jedem zertifizierten Gerät ausgeführt werden können, ohne dass die Simulationssoftware selbst erforderlich ist.