Nutzung eines integrierten MBSE-Workflows für bessere Entwicklungen
Wenn sich die Konstruktion wie ein Glücksspiel anfühlt … brauchen Sie praxistaugliches MBSE
Es ist schwierig, komplexe Konstruktionsprozesse mit großen Konstrukteurteams strukturiert zu koordinieren. Unweigerlich verfallen wir dem Trugschluss, „in Silos zu arbeiten“. Anforderungen entstehen häufig losgelöst von Systemarchitekturen, ebenso wie Simulation und Analyse. Das kann zwar manchmal klappen, führt aber oft zu Ärger und Mehrarbeit, wenn später Änderungen nötig sind (etwa bei Anforderungen). Dann stehen Sie wieder am Punkt null.
In einem früheren Blogbeitrag erläuterte mein Kollege Mark Sampson den Nutzen einer „durchgängig integrierten“ Herangehensweise mittels MBSE. Entdecken Sie, wie kontinuierliche Integration mit PLM-Backbone Ihnen Kopfzerbrechen erspart und zugleich beeindruckende Zeit- und Kostenersparnisse ermöglicht.
Durch die Arbeit mit den neuesten Versionen von Teamcenter und Simcenter haben wir die Verknüpfung von Konstruktionen und Analysen mit Anforderungen vereinfacht – von der Definition über Design-Exploration und Optimierung bis zur Leistungsverifizierung. Mit anderen Worten: MBSE von der Vision zur Realität zu bringen, ist heute einfacher als je zuvor.
Schauen Sie sich das Video unten an, um die Funktionsweise zu sehen. Nähere Informationen entnehmen Sie bitte dem folgenden Beitrag.
Einführung in die parametrische Systemarchitektur-Optimierung
Ed, unser System-Konstrukteur, kann in seiner bevorzugten MBSE-Lösung arbeiten – sei es System Modelling Workbench (SMW), Rhapsody oder Catia Magic. Ed nutzt SMW zur Erstellung von Systemarchitekturen für Produkte und Funktionen sowie zur Verknüpfung jeder Komponente mit verschiedenen MBSE-Parametern.
Gleichzeitig lassen sich parametrierte Anforderungen denselben Systemkomponenten und -funktionen zuordnen. Das Ergebnis ist eine ausführliche Darstellung der Systemarchitektur, ihrer Parameter und der zugehörigen Anforderungen.
Da Teamcenter den Workflow, die Daten und Beziehungen steuert, existiert eine stabile Verknüpfung zwischen MBSE-Parametern, Systemanforderungen und -architektur. Dies ermöglicht Ed, System-Validierungs- und -Prüfaktivitäten oder -Analysen durch Einleiten einer Prüfanfrage durchzuführen.
Ed, unser Systemingenieur, kann nun Anforderungen (z. B. Höchsttemperatur einer Bremsscheibe) in Ziele und Randbedingungen für eine Konstruktionsoptimierungsstudie umsetzen. Durch die Verknüpfung dieser Aktivitäten wird für alle ersichtlich, weshalb die Optimierung durchgeführt wurde und ob das Ergebnis überzeugt.
Eingabe- und Ausgabeparameter werden für die Optimierungsstudie als Variablen und Antworten dargestellt. Variablen repräsentieren die Parameter, die den Konstruktionsbereich festlegen, wie Lochanzahl oder Durchmesser. Die Antworten repräsentieren gemessene Ausgabewerte wie Bremsweg, Temperatur und/oder Kosten.
Der nächste Schritt ist die Definition der MDAO-Studienziele und -Randbedingungen. Die Ziele bestehen darin, Bremsweg, Temperatur und Kosten zu minimieren. Anforderungen stellen Randbedingungen für die Studie dar (wir möchten keine Konstruktionen berücksichtigen, die eine oder mehrere Anforderungen verletzen). Auf diese Weise ermitteln wir die beste Konstruktion innerhalb der festgelegten Randbedingungen und des Konstruktionsbereichs.
Workflows: Wenn aus 1 + 1 Experten 3 werden
Das Aufbrechen von Silos fördert Teamarbeit, Wissenserfassung und Wiederverwendbarkeit.
Durch Teamcenter-Workflows kollaboriert Ed abteilungsübergreifend bei der Definition von Anforderungen, Systemparametern und deren Einbindung in die Systemarchitektur.
Ed kann auch Sam, unseren Simulationsspezialisten, bitten, die Erstellung mehrerer domänenspezifischer Simulationsmodelle auf der Grundlage verschiedener Simulationstools wie Simcenter Amesim, Simcenter STAR-CCM+ oder Simcenter 3D zu koordinieren.
Sam kann mit Teamcenter Simulation HEEDS direkt starten und Studienparameter automatisch aus Teamcenter einlesen.
Die in Teamcenter erstellte Definition der Optimierungsstudien kann nun über einen Workflow für Sam, unseren Simulationsspezialisten, freigegeben werden.
Die Erstellung des Simulationsmodells wird von Rohan Wanchoo in seinem Blog weiter vertieft.
Sam kann mit Teamcenter Simulation HEEDS direkt starten und Studienparameter automatisch aus Teamcenter einlesen.
Sobald der Analyse-Workflow eingerichtet ist, steht er allen Beteiligten umgehend in Active Workspace oder im MBSE-Autorenwerkzeug zur Verfügung. Das bedeutet, dass ein System- oder Anforderungskonstrukteur die Studie auch lokal oder auf einem HPC-System durchführen bzw. wiederholen kann, um die leistungsfähigsten Konstruktionsparameter zu ermitteln.
Neben der systematischen Erkundung des Konstruktionsbereichs und der automatischen Auswahl der leistungsfähigsten Konstruktion bietet HEEDS wertvolle Einblicke in die relative Leistung von Konstruktionskandidaten und die Empfindlichkeit der Ergebnisse gegenüber den Konstruktionsparametern. Dieses Wissen fließt in den digitalen roten Faden ein, um künftige Konstruktionszyklen zu optimieren.
Schluss mit Schlangen und Leitern
Durch die Nutzung eines integrierten MBSE-Workflows haben Ed und Sam einen robusten und wiederholbaren Prozess zur Konstruktionsoptimierung und kontinuierlichen Leistungsverfolgung. Sie können sicher sein, dass die optimalen Konstruktionsparameter durch die Optimierungsstudie objektiv ermittelt wurden und alle Beteiligten erkennen, dass die Leistung der resultierenden Konstruktion anhand der Anforderungen überprüft wird.
Aber es kommt noch dicker …
Bei jeder guten Geschichte gibt es eine überraschende Wendung. Das Programm wird geprüft und als überbudgetiert erkannt. Die Kosten des Bremssystems müssen reduziert werden.
Einen Augenblick lang scheint es, als wäre Ed und Sams Mühe vergebens und sie müssten von vorn beginnen, nicht wahr?
Keinesfalls.
Hier entfaltet MBSE seinen vollen Nutzen.
Da alles vernetzt ist, braucht Ed lediglich in Teamcenter die Anforderungen aufzurufen und mit den neuen Werten zu aktualisieren. Das Bremssystem erfüllt die neuen Kostenvorgaben nicht mehr, doch das ist kein Problem. Nachdem er einige Eingabeparameter angepasst hat, kann er die Optimierungsstudie umgehend neu starten, um eine optimale Konstruktion zu erhalten, die allen Anforderungen gerecht wird.
Und er muss Sam nicht einmal mit der Bitte belästigen. Alles Nötige ist schon vorhanden.
