Co-Simulation: Simulation heterogener Systeme zur umfassenden Analyse

Im Bereich der fortgeschrittenen Technik und der Entwicklung komplexer Systeme erweist sich die Co-Simulation als ein zentraler Ansatz, der durch wichtige Motivationen wie die Notwendigkeit der detaillierten Bewertung der Systemleistung, die Simulation ganzer Systeme und virtuelle Zulassung angetrieben wird. Sie erleichtert die nahtlose Integration verschiedener Simulationsmodelle, die verschiedene Systemkomponenten oder physikalische Phänomene repräsentieren, damit diese synchron zusammenarbeiten können. Co-Simulation umfasst die Prinzipien und Methoden, die für die Simulation eines gekoppelten Systems auf globaler Ebene erforderlich sind, und kombiniert dafür Simulatoren. Diese Integration ermöglicht nicht nur die Realisierung maßgeschneiderter Simulationslösungen, sondern adressiert auch die Bewältigung erheblicher Herausforderungen, einschließlich der Verwaltung des Datenaustauschs, der Synchronisierung unterschiedlicher Simulationsumgebungen und der Einhaltung der Genauigkeit und Wiedergabetreue der Simulationsergebnisse. Durch die Überwindung dieser Hindernisse bietet die Co-Simulation eine umfassende Perspektive auf das Systemverhalten und die Leistung, was sie für die Optimierung von Systementwurf und Funktionalität von unschätzbarem Wert macht.

Bei der Co-Simulation werden die Stärken verschiedener Simulationswerkzeuge und -methodiken kombiniert, sodass sie innerhalb einer einheitlichen Simulationsumgebung kommunizieren und interagieren können. Dies wird durch die Synchronisierung von Simulationszeitschritten und den Austausch von Daten zwischen verschiedenen Modellen erreicht, wodurch ein kohärenter Betrieb gewährleistet wird. Auf diese Weise kann die Co-Simulation komplexe Probleme angehen, die jenseits der Möglichkeiten eines einzelnen Simulationsmodell liegen, und die Analyse vielschichtiger Systeme mit voneinander abhängigen Komponenten erleichtern.

Die Vielseitigkeit der Co-Simulation macht sie in einer Vielzahl von Branchen und Domänen einsetzbar. Die Automobilindustrie, die für ihre komplexen technischen Anforderungen und den kritischen Anspruch an Innovation und funktionale Sicherheit bekannt ist, verlässt sich zunehmend auf Co-Simulation, um spezifische Herausforderungen zu meistern. Automobilunternehmen nutzen Co-Simulation, um das Design und die Leistung von Fahrzeugen zu optimieren, von der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz bis hin zur Verbesserung von Sicherheitseigenschaften und der Einhaltung von Umweltvorschriften.

Eine der Hauptmotivationen in dieser Branche besteht darin, den Entwicklungszyklus für neue Fahrzeuge zu beschleunigen. Die Co-Simulation ermöglicht es Automobilingenieuren, verschiedene Komponenten und Systeme wie Antriebsstrang, Bremsen und Aufhängung in einer virtuellen Umgebung zu testen und zu validieren, bevor physische Prototypen gebaut werden. Dies reduziert nicht nur Entwicklungszeit und -kosten, sondern ermöglicht auch die Erforschung einer breiteren Palette von Designoptionen und Szenarien. Eine weitere wichtige Motivation für Automobilunternehmen, die Co-Simulation einsetzen, ist die Einhaltung strenger Sicherheitsstandards und gesetzlicher Vorschriften. Mithilfe der Co-Simulation können Unternehmen komplexe Szenarien simulieren, denen Fahrzeuge im Straßenverkehr begegnen können, einschließlich verschiedener Wetterbedingungen, Straßenoberflächen und Notfallsituationen. Dies hilft dabei, potenzielle Sicherheitsprobleme frühzeitig im Entwicklungsprozess zu erkennen und zu entschärfen.

Die Integration verschiedener Simulationswerkzeuge ist jedoch mit erheblichen Herausforderungen verbunden, wie z.B. Verwaltung eines präzisen Datenaustauschs, Aufrechterhaltung der Modelltreue, Regelung einer effizienten Synchronisation, Sicherstellung der Leistung und Bewältigung der rechnerischen Komplexität. Der rasante technologische Fortschritt in der Automobilindustrie erfordert zudem eine kontinuierliche Aktualisierung von Simulationsmodellen und -werkzeugen.

Trotz dieser Hürden macht der Wandel hin zu autonomen, vernetzten und elektrischen Fahrzeugen die Co-Simulation immer wichtiger. Die erfolgreiche Nutzung der Co-Simulation bietet einen Wettbewerbsvorteil, da sie die schnellere Einführung von sichereren und innovativeren Fahrzeugen auf dem Markt ermöglicht.

In der Automobilindustrie hängt der Weg vom Konzept zum Einsatz von der rigorosen virtuellen Validierung und Neuzulassung von Softwaresystemen ab, wobei die Betonung auf der entscheidenden Rolle von Genauigkeit, Skalierbarkeit und Leistung liegt. Mit unserem Simulationsframework FERAL (Framework for Evaluation on Requirements and Architecture Level) sind wir führend bei der Bereitstellung maßgeschneiderter Lösungen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Effektivität von Co-Simulationsprozessen. Unser Ziel ist es, sicherzustellen, dass heterogen gekoppelte Simulationsmodelle genaue, leistungsfähige und effiziente Ergebnisse erzielen.

Unsere Co-Simulationsstrategie ist darauf ausgelegt, diese Systeme mit größter Sorgfalt zu validieren, um sicherzustellen, dass die Simulationen präzise sind, die realen Bedingungen genau widerspiegeln und Unsicherheiten effektiv berücksichtigen. Diese Fokussierung auf die Bereitstellung präziser und skalierbarer Simulationen ermöglicht umfassendes Testen, von einzelnen Komponenten bis hin zu ganzen Systemen, und stellt gleichzeitig sicher, dass die Leistung für eine rasche Ausführung und einen schnellen Entwicklungsfortschritt optimiert ist. Dieser kohärente Ansatz für die Co-Simulation ist von zentraler Bedeutung für unsere Bemühungen, die Grenzen der Softwareentwicklung im Automobilbereich zu erweitern und so die hohen Standards der Branche für Sicherheit und Zuverlässigkeit zu erfüllen.

Zusammenarbeit ist ein Eckpfeiler unserer Strategie zur effektiven Bewältigung von Herausforderungen im Bereich der Co-Simulation. Wir arbeiten mit Akteuren aus der Industrie und akademischen Einrichtungen zusammen, um eine nahtlose Integration über unterschiedliche Simulationswerkzeuge und -plattformen hinweg zu ermöglichen. Diese gemeinsame Anstrengung zielt darauf ab, ein kohärentes Simulationsökosystem zu schaffen, in dem die Werkzeuge harmonisch zusammenarbeiten und Interoperabilität und Kompatibilität im Vordergrund stehen.

Wir passen unsere Lösungen an die spezifischen Herausforderungen und Ziele jedes Automobilunternehmens an, mit dem wir zusammenarbeiten, und stellen so sicher, dass unsere Co-Simulationsstrategien die Systemleistung und -effizienz verbessern. Unser Ansatz der kontinuierlichen Verbesserung, bei dem wir Feedback aus realen Anwendungen und Nutzererfahrungen berücksichtigen, ermöglicht es uns, unsere Modelle und Methodiken ständig zu verfeinern. Dieses Engagement für Verbesserungen erhöht nicht nur die Relevanz und Präzision unserer Simulationen, sondern festigt auch unsere Position als Innovationsführer in Sachen Vorhersagefähigkeiten und -lösungen in der Automobilindustrie.

Um Fachwissen über die Nutzung dieser komplexen C-Simulationsumgebungen aufzubauen, führen wir spezielle Workshops durch und nehmen regelmäßig an Branchenveranstaltungen teil. Unsere Workshops sind sorgfältig so konzipiert, dass sie Erkenntnisse und Best Practices vermitteln und die Teilnehmenden in die Lage versetzen, Co-Simulationsstrategien in ihren Projekten geschickt einzusetzen. Darüber hinaus demonstrieren wir durch unsere aktive Teilnahme an einschlägigen Veranstaltungen unsere Tools anhand von Beispielen aus der Praxis, wodurch wir die praktischen Anwendungen und die Effektivität unserer Co-Simulationslösungen verdeutlichen. Dieser duale Ansatz fördert nicht nur das Verständnis bei unseren Kunden und Partnern, sondern unterstreicht auch unser Engagement, die Technologie der Co-Simulation in der Automobilindustrie voranzutreiben.