Auf dem Weg zur rein virtuellen Simulation und Verifikation kompletter Schwermaschinen einschließlich Baustellen

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Fehler sollten möglichst bald entdeckt werden

Je länger ein Entwurfsfehler im Entwicklungsprozess unentdeckt bleibt, umso teurer wird es, ihn zu beheben. Deshalb ist das Aufdecken von Fehlern am Anfang des Prozesses, bevor das Metall zugeschnitten und die Geräte geliefert werden, die kostengünstigste Art Schwermaschinen zu entwickeln.

Die Simulation zeigt, ob die Spezifikationen erfüllt sind

Da die MATLAB- und Simulink-Umgebungen es auch gestatten, die Maschinenanforderungen mit dem Modell zu verknüpfen, können die Testfälle außerdem entsprechend der Anforderungen definiert werden. Anhand der Simulationsergebnisse kann festgestellt werden, ob die Maschine den Anforderungen entspricht oder nicht. Das Modell stellt somit eine ausführbare Systemspezifikation für die Maschine dar.

Heute werden physische und virtuelle Methoden eingesetzt

Wie die Grafik zeigt, können Entwickler heute einige Simulationen auf Systemebene ausführen und die Ergebnisse bis zu einem gewissen Verifikationsniveau verwenden, unabhängig davon, ob ein echtes Testmodell zur Verfügung steht. Angesichts des Schwierigkeitsgrades der Simulation gewisser komplexer Dynamiken, die bei Interaktionen mit Erdbaumaschinen auftreten, verifiziert man diese Maschinenleistung nach wie vor sowohl mit virtuellen als auch mit physischen Methoden.

Virtuelle Verifikation und Validierung für autonome Baustellen

Auf den autonomen Baustellen oder Standorten der Zukunft werden mehrere dieser autonomen Maschinen zum Einsatz kommen. Das erfordert eine Entwicklungsumgebung, in der die individuelle Maschinenleistung und die Interaktionen zwischen einzelnen Maschinen ohne Verwendung von physischen Maschinen überprüft und validiert werden können.

Diese Umgebung enthält eine Plattform für rasche Entwurfsiterationen, durch die verschiedene Parameter zur Optimierung der allgemeinen Leistung auf der Baustelle gleichzeitig verändert werden können. Dadurch erlangen die Ingenieure einen Einblick in die Auswirkungen von Entwurfsentscheidungen auf die Baustellen- und Maschinenleistung. Das Ergebnis: Sie erkennen Entwurfsfehler frühzeitig und können sich der Auswirkung der Maschine auf die Leistung der Baustelle widmen.

Simulation vollständiger Maschinen und ihrer Einsatzorte

Der größte Vorteil, den diese frühe Überprüfung mit sich bringt, liegt darin, dass physische Maschinen erst angefertigt werden, wenn die Maschinen- und Baustellenleistung durch die Simulationen bestätigt sind. Dadurch verringern sich Kosten- und Zeitaufwand für die Anfertigung mehrerer Prototypen. Für das Jahr 2020 sollte das hochgesteckte Ziel der Branche die Simulation vollständiger Maschinen und ihrer Einsatzorte sein. Dann werden physische Maschinen erst hergestellt und eingesetzt, wenn alle Anforderungen virtuell sicher erfüllt sind.

Um dieses große Ziel zu erreichen, wird The MathWorks die Simulationstechnologie weiterentwickeln, die diese integrierte Umgebung ermöglicht. Der Schwermaschinenbranche wird es dadurch möglich sein, pünktlich und im Rahmen des Budgets Maschinen herzustellen, die eine optimale Verbindung von Sicherheit, Produktivität und Betriebszeit bieten.

*Sameer Prabhu ist Industry Marketing Director bei The MathWorks

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