Bühler möchte mehr Ingenieuren den frühzeitigen Einsatz von Simulationen ermöglichen und damit helfen, fundierte Designentscheidungen zu treffen. Die Kostenkontrolle und Qualitätssicherung sollten dabei eine zentrale Rolle spielen. Die Herausforderungen die hier entstehen sind unter anderem:
Außerdem verfolgt Bühler das Ziel, die CO₂-Emissionen in den eigenen Betriebsabläufen bis 2030 um 60 % zu reduzieren.
25 Abteilungen nutzen Cloud-Simulation.
15 % der Maschinenbau- und Prozessingenieure sind aktive Nutzer.
60 Designvarianten wurden in 2 Wochen geprüft.
Ingenieurteams nutzen cloud-native CAE-Tools (Computer Aided Engineering), um in der Produktentwicklung schnell wichtige Erkenntnisse zu gewinnen und dadurch rasch wettbewerbsfähige Produkte zu entwickeln.
Designer fordern den Zugriff auf leistungsstarke Design-, Simulations- und Optimierungstools direkt im Webbrowser. Das hat zum Aufkommen einer komplett Cloud-basierten Engineering-Software-Plattform geführt. So können globale Teams frühzeitig Zugang zu Simulationen erhalten und traditionelle F&E-Prozesse verändern.
Bühler hat demonstriert, wie eine große Gruppe von Ingenieuren weltweit Simulationstools erfolgreich für die Zusammenarbeit in der Forschung und Entwicklung einsetzen kann. Die Teams profitieren von einem einfachen Zugang per Login, einem modernen Simulationsmanagement mit unternehmensweiten Verwaltungs- und Kollaborationsfunktionen. Dies ist entscheidend für eine breite Skalierung, es entspricht den IT-Richtlinien des Unternehmens und steuert gleichzeitig Rechenressourcen und Kosten.
Alle Nutzer haben Zugriff auf die benötigten Simulationstypen, darunter CFD (numerische Strömungsmechanik) und FEA (Finite-Elemente-Analyse).
Was Bühler erreichen wollte und warum?
Richard Vonlanthen, Simulation Team Manager im Bereich Corporate Technology, spielt eine zentrale Rolle bei der Definition des SimScale-Rollouts bei Bühler.
Das von Richard und seinem Team angestrebte Ziel bestand darin, mehr Ingenieuren zu ermöglichen, früher zu simulieren und fundierte Designentscheidungen zu treffen – bei gleichzeitiger Kontrolle der Kosten und Sicherstellung der Qualität. Dies geschah im Kontext von:
Die Simulation mit SimScale hat uns geholfen, die Gespräche mit potenziellen Kunden zu verbessern, unsere Innovationsfähigkeit hervorzuheben, die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und Einsparungen zu erzielen.
Im Allgemeinen können wir sagen, dass wir durch den Einsatz von Simulation im Designprozess die Entwicklung im Bereich Maschinenbau und Prozesstechnik um Wochen oder sogar Monate beschleunigt haben, da wir viel weniger physische Tests benötigt haben. Außerdem ließen sich kostspielige Gewährleistungsfälle vermeiden – abhängig von der Größe der Anlage oder der Anzahl der betroffenen Maschinen. Für uns bedeutet Simulation in hohem Maße: gleich beim ersten Mal richtig zu liegen.
Die Einführung wurde uns durch drei Schlüsselfaktoren erheblich erleichtert:
(i) Keine lokale Installation oder Hardware erforderlich, (ii) Einfacher und sicherer Zugriff über Single-Sign-On (iii) Erstklassige Unterstützung durch das Customer-Success- und Support-Team von SimScale, die sich proaktiv bei der Einarbeitung neuer Nutzer und internen Verbreitung eingebracht haben
Richard Vonlanthen
Leiter des Simulationsteams in der zentralen Forschung und Entwicklung bei Bühler
Bühler hat sich für cloud-native Simulation entschieden, um den globalen Zugriff für alle Ingenieure zu ermöglichen und dabei die Kontrolle über Nutzung und Qualität zu behalten. Der initiale Rollout umfasste mehr als 80 Ingenieure, mit dem Ziel, 15 % aller Maschinenbau- und Prozessingenieure für die cloud-native Simulation zu gewinnen. Die Einführung wurde durch interne Experten unterstützt, die Beratung, Support und Simulationsvorlagen bereitstellten. Das Ziel war, die Nutzung auf mehr als 25 % aller Maschinenbau- und Prozessingenieure global auszuweiten.
Früher war der Zugriff auf Simulationssoftware und -hardware auf bestimmte Standorte und auf ausgewählte Simulationsexperten beschränkt. Durch die Wahl eines cloud-nativen Tools, das über einen Webbrowser von überall aus zugänglich ist, konnte Bühler die Anzahl der Ingenieure mit Zugang zu fortschrittlicher Simulationstechnologie schnell erhöhen. Während der COVID-19-Pandemie, als die Büros nur eingeschränkt verfügbar waren, bot die browserbasierte Lösung den zusätzlichen Vorteil, Home-Office- und Hybrid-Arbeitsmodelle zu unterstützen. Bühler verfügt über hochqualifizierte Ingenieure in den globalen Niederlassungen in Brasilien, Indien, Afrika und China. Mit einem cloud-nativen Tool konnte der Zugang zu modernen Simulationsmethoden auf faire, leistungsorientierte und kosteneffiziente Weise gewährleistet werden.
Ingenieure, die Simulation nutzen, entwickeln Produkte mit dem Vorteil, modernste Simulationen zur Quantifizierung, Visualisierung und Optimierung der Designleistung einzusetzen. Mithilfe eines einzigartigen Preismodells können Bühler-Ingenieure Simulation bei Bedarf täglich, wöchentlich oder monatlich nutzen, ohne Kapazitätsbeschränkungen bei der Skalierung. Derzeit verwenden 15 % aller Maschinenbau- und Prozessingenieure SimScale, verteilt auf 25 Abteilungen in 10 Geschäftseinheiten auf vier Kontinenten. Ingenieure haben Zugriff auf alle Analysetypen, wobei CFD und strukturmechanische FEA die häufigsten sind. Die Rollout-Strategie sieht vor, die Nutzerbasis signifikant zu erhöhen – ein Zehnfaches im Vergleich zur bisherigen festen Lizenzierung der klassischen Simulationssoftware.
Viele Teams verwenden unterschiedliche CAD-Pakete, was bedeutet, dass eine Vielzahl an Geometrieformaten unterstützt und automatisiert vernetzt werden muss, um viele zeitaufwändige Aspekte der Simulationsanwendung zu erleichtern. Ein Enterprise-Dashboard wird genutzt, um die Nutzung global zu verfolgen, zu steuern und zu verwalten. Damit können Power-User (Administratoren) Simulationsvorlagen für gängige Analysetypen und Projekte bereitstellen, Rechenressourcen begrenzen und Schulungsmodule bereitstellen.
Ein vollständig cloud-natives Simulationskonzept nimmt bei Bühler Form an. Führungskräfte erkennen zunehmend, dass sie Analysewerkzeuge unternehmensweit einsetzen können, um an der Spitze von Forschung und Entwicklung zu bleiben. Cloud-native Simulation adressiert erstmals alle oben genannten Aspekte simultan. Statt nur ein Physik-/Simulationstool bereitzustellen, integriert es alle erforderlichen Komponenten, um den unternehmensweiten Einsatz zu ermöglichen, und bietet ein vertikal integriertes Tool für:
Die Simulationsexperten von Bühler arbeiten mit einem Kernteam aus hochqualifizierten Ingenieuren zusammen, das technische Kollegen global unterstützt und anleitet. Dieses Team war maßgeblich an der Einführung der Simulation beteiligt. Dazu wurde eine sorgfältig ausgearbeitete Roll-out-Strategie entwickelt, die Softwaretests, maßgeschneiderte Trainings-Workshops und beschleunigten technischen Support umfasste.Zu den Aufgaben des Kernteams gehört das Onboarding von Ingenieuren aus den unterschiedlichsten Bereichen – von der Forschung und Entwicklung bis hin zur allgemeinen Produktentwicklung bei Bühler. Dabei werden oft auch Ingenieure mit begrenzter Simulationserfahrung geschult.
Darüber hinaus bietet das Kernteam erweiterte Analysekompetenzen und agiert als Power-User bei anspruchsvollen Simulationsprojekten.
Unternehmensweit wird SimScale für ein breites Spektrum an Problemstellungen eingesetzt – von der Bewertung der strukturellen Integrität großer Landmaschinen bis zur Steigerung der Energieeffizienz von Maschinen zur Lebensmittelverarbeitung.
Clément Zémerli, Senior Simulation Engineer im Bereich Corporate Technology, arbeitet in einem hochspezialisierten Team von Simulationsexperten. Er berät andere Teams und war an den folgenden Projekten beteiligt, die den schnellen Erfolg durch den Einsatz von SimScale verdeutlichen.
Die frühzeitige Integration der Simulation in den Produktentwicklungsprozess ermöglicht ein besseres Verständnis der physikalischen Zusammenhänge und stärkt das Vertrauen in Designentscheidungen. Dank SimScale hat nun jeder Entwicklungsingenieur Zugang zur Simulation.
Clément Zémerli
Senior Simulationsingenieur in der Zentralen Forschung und Entwicklung bei Bühler
Die Abbildung unten zeigt eine CFD-Strömungssimulation einer standardisierten, modularen Mälzanlage mit einem jährlichen Durchsatz von 1.000 bis 17.000 Tonnen Malz. CFD wird hier eingesetzt, um den Flüssigkeitsstrom zu modellieren und Strömungsgeschwindigkeiten sowie Druckverluste im gesamten Prozess zu optimieren.
Dank der Simulation konnte die Mälzanlage skaliert werden, ohne dass der Bau und die Prüfung von kosten- und zeitintensiven Pilotanlagen in verschiedenen Größen erforderlich waren.
SimScale ist benutzerfreundlich und bietet hervorragenden Support, sodass selbst ein Simulationsanfänger in nur 2 Wochen 60 verschiedene Designvarianten untersuchen konnte – was letztlich das Vertrauen für das Scale-up geschaffen hat.
Folke Schmidt
R&D Team Manager im Bereich Getreidequalität bei Bühler
Ein weiteres Beispiel für die dezentrale Nutzung von Simulation zur schnellen Verifizierung kleiner Anpassungen ist die einfache Strukturanalyse, die nun allen Ingenieuren zur Verfügung steht.So können Kundenanpassungen direkt vom Entwicklungsingenieur überprüft werden. Ein Beispiel dafür ist die strukturelle FEA-Analyse einer Motorplatte zur Darstellung der von-Mises-Spannungen. Zusätzlich wird der Einfluss von Vibrationen simuliert, um potenzielle Sicherheitsprobleme durch Schwingungen zu erkennen.
Mit SimScale können wir nun kundenspezifische Bauteile und Baugruppen selbst verifizieren – ohne den Umweg über (externe) Simulationsspezialisten.
Markus Huber
Mechanical Development Engineer im Bereich Getreidequalität bei Bühler
Das Schneidemesser wird mittels struktureller FEA simuliert, um sein Gewicht zu reduzieren, die Hygiene zu verbessern und seine Festigkeit zu erhalten. Dabei werden Verformungen und Spannungen unter verschiedenen Lasten und Betriebsbedingungen bewertet.
SimScale ermöglichte es, 19 mögliche Designverbesserungen schnell zu testen und die besten Optionen auszuwählen. Zudem lassen sich Modelle einfach kopieren, bearbeiten und teilen.
Anton Auszerlechner
Deputy Manager Feed and Forming Cracker im Bereich Consumer Foods bei Bühler
Für Bühler ist der unternehmensweite Einsatz fortschrittlicher Analysefunktionen jetzt unkompliziert. Ingenieure können Simulationen im Webbrowser nach Bedarf nutzen – sei es täglich, wöchentlich oder monatlich – und das ohne Kapazitätsbeschränkungen. So können sie die Nutzung je nach Bedarf skalieren.
Die Erfahrungen aus der Zusammenarbeit mit anderen ähnlich großen Ingenieurunternehmen zeigen, dass eine unternehmensweite Nutzung der Simulation klare Vorteile mit sich bringt. Eine robust implementierte und fest integrierte Simulationsstrategie bietet mehrere wichtige geschäftliche Vorteile, darunter:
SimScale ermöglichte es uns, virtuell Dutzende verschiedener Designideen zu testen und zu vergleichen und somit die entscheidenden Einflussfaktoren zu verstehen.
Patrick Rohrer
Mechanical Development Engineer im Bereich Value Nutrition bei Bühler
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