Modulare Maschinen- und Prozesssimulation - Rahmenmodell für die Werkzeugmaschinen-konstruktion und Prozessauslegung

Die Erprobung neuer Produkte erfolgt heutzutage zunehmend auf Basis numerischer Verfahren. Die Simulationen beschränken sich allerding häufig auf in sich geschlossene Teilmodelle einzelner Systemkomponenten. Damit das Zusammenspiel aller Komponenten eines komplexen Systems überprüft werden kann, müssen diese verschiedenen Simulationen während der Berechnung untereinander Daten austauschen können. Die Interaktion aller Teilmodelle stellt dabei als Abbild des aktuellen Planungsstandes einen virtuellen Prototyp dar.
Mit dem fortschreitenden Entwicklungsprozess steigen die Ansprüche an die Simulationen: Während zu Beginn der Planung im Wesentlichen die Dimensionierung der Struktur im Vordergrund steht, spielt im weiteren Entwicklungsverlauf das Zusammenspiel einer steigenden Zahl an Komponenten eine wichtige Rolle. Analog dazu steigen auch die Ansprüche an den Detaillierungsgrad, mit dem die Realität abgebildet werden soll. Daher muss eine Simulationsumgebung die Möglichkeit bieten, einzelne Teilmodelle auf einfache Art durch andere zu ersetzen oder durch optionale Module zu erweitern.
Zur Realisierung solcher Simulationsumgebungen werden klar abgegrenzte Module definiert, welche die einzelnen Systemkomponenten repräsentieren und deren Funktion bereitstellen sollen. Diese Module wirken je nach zu repräsentierender Komponente in ihrer Funktion nach außen immer gleich (Black-Box-Prinzip). Die softwareseitige Umsetzung kann sich jedoch stark unterscheiden, wodurch sowohl der Rechenaufwand als auch die Ergebnisqualität variieren. Durch die Austauschbarkeit der Module können diese somit je nach gefordertem Detaillierungsgrad und Anwendungszweck in unterschiedlichen Konfigurationen nach einem einheitlichen Protokollentwurf miteinander interagieren und bilden auf diese Weise die Funktion des Gesamtsystems virtuell ab.