19. MTZ-Fachtagung 

26. und 27. September 2017, Hanau

Der Einsatz von Simulationswerkzeugen ist in der Entwicklung von Antriebssträngen nicht mehr wegzudenken. Doch deren Potenzial wird noch lange nicht ausgeschöpft. Wie das gelingen kann, darüber diskutieren Simulations- und Testexperten derzeit in Hanau. 

"Die Simulation hat sich stark entwickelt. Der Einsatz von Simulationswerkzeugen ist in der Entwicklung inzwischen selbstverständlich geworden", stellte Dr. Gotthard Rainer von AVL List zu Beginn der 19. ATZlive-Tagung Simulation und Test in Hanau fest. Das liegt mitunter auch an den verschärften Rahmenbedingungen in der Branche: Zunehmend strengere Abgasvorschriften, kürzere Entwicklungszyklen und eine steigende Anzahl von Derivaten prägen die heutige Fahrzeug- und Antriebsstrangentwicklung. Insbesondere die – im September mit der Abgasnorm Euro 6c – eingeführten RDE-Randbedingungen wirken sich auf den Entwicklungsprozess aus. Bei der Antriebsstrangentwicklung müssen nun Einflussfaktoren wie das Fahrverhalten verschiedener Fahrer, die Krümmung oder Steigung der Fahrbahn, unvorhersehbare Verkehrssituationen und wechselnde klimatische Bedingungen berücksichtigt werden. 

Um dieser Komplexität Herr zu werden, wird der bestmögliche Einsatz von virtuellen Methoden zur Pflichtaufgabe für die Automobilhersteller. Auch für BMW, wie Daniel Stopper in seiner Keynote zur 19. ATZlive-Fachtagung Simulation und Test in Hanau berichtete. Stopper leitet das Projekt "Methoden- und Virtualisierungsoffensive" in der Antriebsstrangentwicklung der BMW Group. Ein wesentliches Ziel des Projekts besteht darin, die Entwicklung, Erprobung und Absicherung von der Straße systematisch ins Prüffeld und in die virtuelle Welt zu verlagern. 

Faktor Mensch

Anhand von Methodenlandkarten sei beispielsweise durch das Projekt transparent gemacht worden, welche Entwicklungs- und Absicherungsaktivitäten hardwareseitig und in der virtuellen Welt bereits heute bei BMW im Einsatz sind. Und im Projektverlauf im Jahr 2016 wurden Stopper zufolge mit Experten aus 30 Fachbereichen notwendige Handlungsfelder zur Intensivierung identifiziert. Zurzeit würden über 70 Teilprojekte im Rahmen der Offensive bearbeitet. Dazu zählt zum Beispiel auch eine Methode zur Realisierung fahrzeugnaher Versuche am Motorprüfstand. Der Begriff Virtualisierung bedeute aber nicht automatisch, dass die Entwicklung vollständig ohne Hardware erfolgt. Vielmehr sei die ideale Kombination von virtueller und physischer Welt der Schlüssel zum Erfolg eines effizienten Entwicklungsprozesses.

Der Entwicklungsprozess muss aber auch die Virtualisierung zulassen. So ergänzte Johannes Guggenmos, Leiter Versuchsbau und Prüftechnik bei BMW, im Verlauf der Tagung: "Im Entwicklungsprozess sind zurzeit noch einige Meilensteine eingebaut, die dafür nicht geeignet sind oder die virtuellen Ergebnisse nicht akzeptieren." So verwies Guggenmos auf den Umstand, dass aktuell nur eines der 70 Teilprojekte auch Freizeichnungsgüte habe, und somit die Güte der Simulationsergebnisse alle Hardware-Versuche erübrigten. 

Die virtuelle Freigabe ist auch bei Audi noch ein Punkt, an dem weiterhin gearbeitet werden müsse, erklärte Dr. Peter Kuntz, Leiter der Simulation Antrieb Mechanik bei Audi, in seinem Impulsvortrag in Hanau. Digitale Prototypen müssten eingeführt werden, deren virtuelle Freigabe und Meilensteine mit der nötigen Verbindlichkeit eingehalten werden müssten. Kuntz wies in seinem Impulsvortrag aber auch auf eine Gefahr bei der virtuellen Prozessentwicklung hin. Das Aufsetzen von sauberen Prozessen in Bezug auf den Datenfluss sei zwar prinzipiell hilfreich. Seiner Ansicht nach könne allerdings durch Übertreibung in dem Bereich eine "virtuelle Wand" entstehen, die die in den vergangenen Jahren geschaffene kreative Zusammenarbeit zwischen den Kollegen verhindern könne. Perspektivisch sieht Kuntz noch ein großes Betätigungsfeld bei den Simulationsmethoden. "Wir sind heute inzwischen bei 20 Prozent Methoden bezüglich der Eigenschaften eines Fahrzeugs. Erreichen aber mit dem Einsatz dieser Simulation 80 Prozent des Gewinns", betonte Kuntz. Auch wenn der Benefit also nicht mehr so groß sei, liege noch ein riesiges Feld von Simulationsmethoden vor den Entwicklern.

Eine weitere bestehende Herausforderung bei der Verlagerung von Tests am Prüfstand hin zur Simulation liegt im Alltag wohl auch noch in der Akzeptanzgewinnung der Nutzer. Dr. Peter Broll von Deutz veranschaulichte in seinem Fachvortrag eine erfolgsversprechende Vorgehensweise, die dazu angetan ist, Vertrauen und Akzeptanz bei den Anwendern zu fördern, die zuvor im Versuch tätig waren. So wurde bei Deutz ein eigenes Offline-Simulationstool zur Bedatung von Steuergeräten entwickelt. Denn vor dem Hintergrund immer leistungsfähigerer Steuergeräte, wächst auch der Aufwand bei der Bedatung. Bei Verbrennungsmotoren geschieht das bislang noch zu großen Teilen an Motorenprüfständen. Dabei lassen sich laut Broll viele Aufgaben durch den Einsatz von Tools zur Offline-Simulation gut vom Prüfstand an den Schreibtisch des Ingenieurs verlagern.

Neben der Funktionalität stand so die Anwenderfreundlichkeit bei der Entwicklung des Tools im Vordergrund. Die Zielanforderungen waren Broll zufolge deshalb unter anderem ein logischer Aufbau, Lauffähigkeit am Arbeitsplatz-PC, kein oder geringes Preprocessing und ein direkter Kontakt zum Support. Im Ergebnis habe Deutz durch die Einbeziehung der Nutzer eine höhere Bereitschaft dieser Mitarbeiter feststellen können. "Die Akzeptanz und Bindung an ein Softwaretool wird spürbar gesteigert, wenn den Anwendern die Möglichkeit zum aktiven Mitentwickeln des Tools gegeben wird", stellte Broll fest. 

Über State-of-the-Art-Lösungen und Herausforderungen in der virtuellen und versuchstechnischen Entwicklung von Antriebssträngen diskutieren noch bis zum heutigen Mittwoch, 27. September, etwa 90 Teilnehmer aus Industrie und Forschung auf der Fachtagung in Hanau. Neben virtuellen Lösungsansätzen zur Bewertung von Emissionen im realen Fahrbetrieb stehen unter anderem innovative Methoden für die Entwicklung elektrifizierter und konventioneller Antriebe und NVH auf der Agenda.

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