"Virtuelle Methoden übernehmen die Qualitätssicherung"

Virtual Product Development (VPD) bringt heute vor allem kürzere Entwicklungszeiten und geringere Entwicklungskosten mit sich und ist aufgrund steigender Elektronikanteile, höherer Variantenvielfalt und der großen Anforderungen hinsichtlich Verbrauch, Emissionen und Sicherheit unverzichtbar geworden. all4engineers sprach am Rande der "Virtual Product Development Conference" in München mit Dr. Michael Hoffmann, Vice President von MSC.Software.

Herr Dr. Hoffmann, wir haben auf der diesjährigen Konferenz "Virtual Product Development" eine Reihe von "Success Stories" gehört, die zeigen sollen, wie virtuelle Tools die Produktentwicklung erfolgreich unterstützen können. Gibt es so etwas wie einen gemeinsamen Nenner, den alle diese Success Stories aufweisen?

Allen Success Stories ist heute zunächst einmal gemeinsam, dass der Anwender viel stärker als in der Vergangenheit den wirtschaftlichen Nutzen sieht, den die virtuellen Tools bringen. Wenn Sie zehn Jahre zurückgehen, dann waren die Vortragenden auf den Anwenderkonferenzen froh, wenn die Simulationsmodelle erfolgreich liefen. Und es ging mehr darum, zu zeigen, wie beispielsweise die Modellbildung erfolgte, anstatt darzustellen, was eigentlich mit dem Ergebnis gemacht wurde, wieviel schneller also der Anwender durch das Tool am Markt sein konnte oder wie viel besser das Produkt letztlich geworden ist.
Heute stellen wir die Frage: Was bringt virtuelle Produktentwicklung eigentlich an Nutzen für das Unternehmen? Bei Audi konnten beispielsweise durch den Einsatz eines virtuellen Tools 5.000 Arbeitsstunden eingespart werden, bei Boreas in Spanien eine Reduzierung des Gewichts eines Bauteils um 25 Prozent erreicht werden.

Welche Rolle spielen die Kosten- und Zeiteinsparungen in der Gesamtbetrachtung?

Die Kosten- und Zeiteinsparungen sind neben der Risikominimierung und der Innovationsförderung die zentralen Punkte. Ich gebe Ihnen einfach einmal ein Beispiel, das Bombardier auf unserem letzten europäischen Customer Advisory Council Treffen vortrug. Aufgrund der ständig verkürzten Entwicklungszeiten besteht nicht mehr die Möglichkeit, jeden einzelnen Aspekt virtuell abzuklopfen. Das veranlasst Bombardier, eine Strategie der Risikominimierung zu verfolgen. Wenn etwa ein neues Eisenbahnprojekt geplant wird, dann sitzen schon in der Angebotsphase die Entwickler zusammen und definieren, wo die größten Risiken bei dem Projekt liegen. Um diese Risiken zu minimieren, werden dann in einem zweiten Schritt die virtuellen Tools eingesetzt.

Also im Grunde ein sehr empirischer Ansatz. Wie sieht es mit der Innovationsförderung aus? Würden Sie so weit gehen, zu sagen, dass es manche Produkte gar nicht gäbe, wenn wir die virtuellen Tools nicht hätten?

Das ist eine sehr gewagte Behauptung. Aber ich würde schon sagen, dass die Produktentwickler heute so manches Projekt gar nicht mehr angehen würden, wenn sie die virtuellen Entwicklungstools nicht hätten, weil das Risiko viel zu groß wäre - also die Entwicklungszeiten viel zu lange dauerten und die Entwicklungskosten viel zu hoch wären. Mit Hilfe von Simulationstools können Sie neue Ideen eben auch einmal schnell ausprobieren – und gegebenenfalls auch wieder verwerfen.

Damit ist für den Entwickler also die Hemmschwelle gesunken, neue Ideen oder Technologien auf den Prüfstand zu stellen.

Genau. Denken Sie an den Airbus A380 oder den Dreamliner 7E7 von Boeing. Die verwenden alle intensivst Composites. Das ohne Berechnung zu machen, ist im Grunde ein Ding der Unmöglichkeit.

Der Firmenslogan von MSC.Software lautet "Simulating Reality". Darin steckt im Grunde ein Gegensatz: das eine ist die Simulation, und das andere ist die Realität. Wie begegnen Sie dem Anspruch, in der Simulation möglichst nahe an die Realität zu kommen?

Vielleicht suggeriert der Slogan, dass wir versuchen müssen, alles so genau wie nur möglich zu berechnen. Meiner Ansicht nach ist das aber der falsche Ansatz. Man muss nicht so genau sein wie möglich, sondern so genau wie nötig. Gerade in den frühen Entwicklungsphasen würden zu viele Detailberechnungen die Entwicklungszeit unvertretbar in die Länge ziehen. Was nützt mir eine sehr genaue Berechnung, die eine Woche zu spät kommt? Vielleicht ist das der Fehler, den gerade Ingenieure gerne begehen – alles immer genauer und genauer berechnen zu wollen, und dann mit der Antwort zu spät zu kommen. Ich muss also sehen, dass ich genau dann die Antworten liefere, wenn sie im Entscheidungsprozess gefragt sind. Gleichzeitig muss die Genauigkeit meiner Berechungen aber natürlich auch ausreichend sein, um hilfreiche Anhaltspunkte liefern zu können, etwa bei der Auswahl einer richtigen Alternative.

Können virtuelle Entwicklungstools also helfen, im Entwicklungsprozess die richtigen Prioritäten zu setzen?

Auf jeden Fall. Wir ordnen die Versuchsgenauigkeit immer in verschiedene Kategorien ein. In der ersten Kategorie kann ich absolute Voraussagen treffen. Beispiel Packaging: Reicht mein Bauraum für den Reifen aus? Das können wir absolut voraussagen. Oder eine Frage aus dem Schiffsbau: Ist die Struktur steif genug? Weniger genau ist die zweite Kategorie, die relative Aussagen betrifft. Etwa: Struktur A ist besser als Struktur B. In der dritten Kategorie gibt es die Trendaussagen. Also: Wenn man jetzt diesen Parameter ändert, dann wird das Ergebnis besser oder schlechter - wie es absolut wird, wissen wir nicht. Die vierte Kategorie ist jene, wo zur Kalibrierung der Versuch nötig ist. Die virtuelle Produktentwicklung hilft, für die verschiedenen Industrieanwendungen den jeweils richtigen Weg zu gehen, indem wir dann wirklich die einzelnen Kriterien durchgehen.

Welche Rolle spielt der Faktor Mensch bei der Berechnung?

Damit tun wir uns heute alle noch sehr schwer. Etwa, wenn es um ein Gefühl geht. Dabei ist das nicht unbedingt nur eine Problematik der Berechnung, sondern eine Problematik der Entwicklung insgesamt. Denn auch die Versuchsingenieure haben hier ihre Herausforderungen. Wenn in der Praxis ein erfahrener Experte zum Beispiel ein Auto fährt und sagt, dieses Auto fährt sich gut, dann werden die Kunden das auch sagen. Der Ingenieur aber wird seine Probleme haben, das in mathematischen Formeln auszudrücken. Mit "Human-in-the-Loop" als Bewertungsmaßstab - damit tun wir uns tatsächlich noch schwer.

Zum Thema Komplexität der elektronischen Komponenten: Bieten die virtuellen Tools uns eine Hilfe an, die Komplexität der Elektronik im Fahrzeug beherrschbar zu machen?

Einen wesentlichen Ansatz stellt beim Thema Komplexität ja die Herangehensweise mit Hardware-in-the-Loop dar. Heute haben wir in vielen Kraftfahrzeugen eine Fahrwerksregelung, ABS, Abstandsregelung, Motorsteuerung - gerade in der Oberklasse einen bunten Reigen verschiedener elektronischer Systeme. Es ist ja fast unmöglich, diese Vielzahl an Parametern wirklich noch im Versuchsaufbau darzustellen. Virtuelle Methoden übernehmen hier die Rolle der Qualitätssicherung: Mit Hardware-in-the-Loop können wir das Fahrzeug softwareseitig modellieren und diesem Fahrzeugmodell die verschiedenen Regler und CPUs zuordnen. Dadurch können wir den ganzen Test über die Software steuern und zum Beispiel Fahrprogramme definieren, wobei das virtuelle Fahrzeugmodell jetzt mit realen Reglern kommuniziert. Und dadurch können wir doch einiges feststellen, ob es etwa zu ungünstigen Konstellationen kommen kann, wo sich im Extremfall zwei Regler bekämpfen. Das ist für mich eindeutig Qualitätssicherung.

Herr Dr. Hoffmann, vielen Dank für das Gespräch.

Das Interview führte Dr. Laurin Paschek.

Michael Hoffmann (Jahrgang 1956) arbeitete nach seinem Ingenieursdiplom von 1981 bis 1986 als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Werkstoffmechanik der Technischen Universität Darmstadt, wo er 1986 bei Prof. Seeger promovierte. In weiteren beruflichen Stationen war er bei ITT Teves in Frankfurt am Main als Leiter der System-Simulations-Gruppe im Bereich Fahrwerkregelsysteme und anschließend ab 1991 bei der Tedas GmbH (1994 von MDI übernommen) in Marburg als Technical Director tätig. Dort mit der Welt der Simulation in Berührung gekommen, war er von 1994 bis 2002 in verschiedenen leitenden Positionen (zuletzt als Senior Vice President für den weltweiten Verkauf und Marketing) bei Mechanical Dynamics International in Marburg tätig, die 2002 von MSC.Software gekauft wurde. Seitdem ist er Vice President Corporate Marketing der MSC.Software Corporation.

Autor(en): Laurin Paschek

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