Simulation im Mittelstand Hürden beim Einstieg in die Simulation überwinden

Die gute Nachricht vorneweg: Auch im Mittelstand ist man sich heute über die Vorteile der Simulation im Produktentstehungsprozess im Klaren. Dennoch zögern viele Unternehmen noch, Simulation einzusetzen. Warum das so ist und wie Sie die Hürden meistern können.

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Die deutsche Ingenieurskunst genießt seit jeher einen guten Ruf. Als Exportland sowie Güte-Standort für Produktqualität ist es in Zeiten der Digitalisierung und Globalisierung für den deutschen Mittelstand aber überlebenswichtig, die bisherigen Qualitätsstandards zu halten. Gerade der mittelständische Maschinen- und Anlagenbau spielt eine Schlüsselrolle – bis heute gilt er als Rückgrat der deutschen Wirtschaft.

Erfahrung war Erfolgsgarant

Er blickt auf Jahrzehnte an Erfolg und Erfahrung zurück. Bisher diente diese Erfahrung als eine Art Erfolgsgarant. Nun aber findet ein Umbruch statt: Globalisierung, die ansteigende Ressourcennachfrage und Digitalisierung führen zu einer Wettbewerbszuspitzung. Der Erfahrungsschatz der Vergangenheit wird durch Technologien wie Simulation und Optimierung immer einholbarer.

Weniger Entwicklungszeit bei mindestens gleicher Qualität

Die Produktentwicklung als Kern der Produktentstehung ist eine wichtige Stellschraube für den Unternehmenserfolg. Um die Herausforderungen des Marktes zu meistern, müssen Möglichkeiten zur Verkürzung der Entwicklungszeit geschaffen werden, ohne dabei an Produktqualität einzubüßen. Hier kommen Computer Aided Engineering und Simulation ins Spiel.

Im Produktentstehungsprozess hat Simulation eine Doppelfunktion inne: Zum einen kann sie in den ersten und frühen Designphasen die Entscheidungsfindung unterstützen, zum anderen dient sie in den späteren Phasen zur Validierung einer Konstruktion. In validierender Funktion ist Simulation in der Industrie bereits weithin verbreitet. Doch den größten Beitrag zu mehr Zeit- und Kosteneffizienz leistet Simulation in den frühen Entwicklungsphasen. Und hier schöpfen noch längst nicht alle Unternehmen das Potenzial voll aus.

Die größten Hürden: Personal, Kosten und Aufwand

Laut einer Studie des VMDA¹ sind die drei häufigsten Gründe, die gegen die Einführung einer Simulationslösung sprechen:

• fehlende Personalressourcen,

• hohe Kosten für die Einführung und

• der Zeitaufwand für die Einführung

Wie Marc Vidal, Leiter Produktbereich Ansys Discovery bei der Cadfem GmbH, erläutert, kommt hinzu, dass der erste Vorteil, der sich beim Einsatz von Simulation einstellt, ein besseres Produktverständnis bei den Mitarbeitern ist. Das wiederum sei aber zunächst nicht messbar, ein Problem. Unmittelbar messbare Ergebnisse stellen sich erst im Anschluss ein.

Geringe Aufmerksamkeit für Berechnungsthematik

Dies bestätigt auch das Ergebnis einer Masterarbeit², die an der FH Würzburg-Schweinfurt zusammen mit dem CAE-Anbieter Altair durchgeführt wurde. Die Autorin Lisa Schneider identifiziert basierend auf den Ergebnissen von Experteninterviews folgende Hemmfaktoren:

• Schwierigkeiten bei der Berechnung des ROI,

• Schwierigkeiten bei der Einbindung der Berechnung und

• interne personale Widerstände

Weitere Hemmnisse bestehen laut der Arbeit in einer zu geringen Aufmerksamkeit auf Leitungsebene für die Berechnungsthematik, in den hohen Kosten und Aufwänden des Simulationsaufbaus sowie in mangelnder Personalverfügbarkeit und Qualifikation.

Zu einer ähnlichen Einschätzung kommt Uwe Burk, Vice President Euro-Central Solidworks, bei Dassault Systèmes: „Die Entscheidung darüber, ob eine Simulationssoftware eingesetzt wird oder eben nicht, liegt oft beim mittleren Management. Der Einsatz von Optimierungswerkzeugen kann für den Anwender zunächst einen Mehraufwand bedeuten – auch wenn wir von wenigen zusätzlichen Mausklicks sprechen, die der Konstrukteur tätigen muss.“ Das heißt, dem Mitarbeiter müsse auch mehr Zeit eingeräumt werden, um diese Tools nutzen zu können.

Uwe Burk, Vice President Euro Central, Solidworks, Dassault Systèmes: "Allgemein kann man sagen: Eine konstruktionsbegleitende Simulation könnte heute viel mehr leisten, wenn sie bereits als fester Bestandteil im Konstruktionsprozess verankert wäre. Denn durch die einfache Handhabung solcher Softwarelösungen wie bspw. Solidworks Simulation sind Konstrukteure in der Lage, Simulationswerkzeuge nutzbringend einzusetzen."

Mit klarem Konzept zum Erfolg

Die Teilnehmer der VDMA-Studie wurden auch nach den wichtigsten Erfolgsfaktoren für die Einführung einer Simulationslösung in der Konstruktion gefragt. Demnach ist die schnelle Implementierung der Lösung am wichtigsten. An zweiter Stelle steht die Funktionalität der Software, gefolgt von der Anforderung, dass der Einstieg aus der bestehenden Mannschaft heraus gelöst werden soll. Also sind Lösungen gefragt, die schnell zum Erfolg führen.

Allerdings ist heute laut Marc Vidal in KMU häufig eine „Feigenblattstrategie“ vorhanden: Die Unternehmen setzen Simulation zwar ein, aber es fehlt an einer richtigen Strategie und am passenden Tool. Dabei entstehe der Eindruck, dass die Simulation nicht mehr leisten könne. Die Versprechungen der Innovationskraft und der Entwicklungszeitverkürzung stellen sich zu einem gewissen Maß ein und der Anwender gebe sich damit zufrieden.

CAE-Vision: mit klarem Konzept zum Erfolg

Aus diesem Grund rät er Einsteigern oder auch Aufsteigern zu einem klaren Konzept: Um die Sicherheit zu haben, das Beste für sein Unternehmen zu tun, sollte man sich einfach folgende Fragen ernsthaft beantworten:

• Welche Rolle soll die Simulation in unserem Entwicklungsprozess spielen?

• Reicht es uns, dass der Entwickler Physik sichtbar machen kann und ein Gefühl für seine Ideen bekommt?

• Würden wir die Entwicklungsrichtung aufgrund von Ergebnissen aus der Simulation ändern?

• Soll die Simulation validierbare Ergebnisse liefern, die am Ende vielleicht sogar in Form einer Spezifikation nach Außen gegeben werden?

Auf dieser Basis ergibt sich schließlich eine konkrete logische Strategie und gegebenenfalls wird auch deutlich, ob ein externer Beratungsbedarf besteht.

Denn es gibt heute nicht nur unzählige Lösungen für die vielfältigen Simulationsaufgaben, sondern auch unzählige CAE-Experten, die bei der Definition der unternehmensspezifischen CAE-Vision unterstützen und durch ihre Expertise für schnellen Erfolg sorgen können. Zudem stehen intelligente Lizenzsysteme zur Verfügung, die skalierbare Anwendungen bei kalkulierbaren Kosten möglich machen.

Anwendererfahrung

Warum ein Simulationstool für die Additive Fertigung?

Literatur:

1. VDMA Trendbefragung Simulation + Visualisierung 2017

2. Masterarbeit Studiengang Innovation im Mittelstand, Lisa Schneider, Hochschule für Angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt in Zusammenarbeit mit der Altair Engineering GmbH

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