Nutzung der verbesserten Genauigkeit des digitalen Zwillings zur Entwicklung nachhaltiger Mobilitätslösungen

Effizientere Nutzung der Ressourcen

Weltweit gibt es 1,3 Milliarden Autos, die aber im Durchschnitt nur 5 Prozent ihrer Lebensdauer auf der Straße unterwegs sind. Dies war die Inspiration für NEVS und seine Plattform für Mobilität als Service.

NEVS wurde 2012 auf dem Gelände des ehemaligen SAAB-Automobilwerks im schwedischen Trollhättan gegründet und hat sich zum Ziel gesetzt, die Art und Weise zu verändern, in der unsere Gesellschaft über Mobilität denkt. Die Plattform für Mobilität als Service (PONS) dient der Gestaltung zukünftiger Mobilitätsangebote. Das Ökosystem der Mobilität von NEVS umfasst eine komplette Ride-Sharing-Lösung mit elektrifizierten und autonomen vernetzten Fahrzeugen, einfach zu bedienenden Anwendungen und integriertem Flottenmanagement für Betreiber und städtische Behörden.

Zu PONS gehören der Sango, ein elektrisches, autonomes Fahrzeug, die benutzerfreundliche App Okulo für die Interaktion mit Kunden und das Flottenmanagementsystem Koro. Es handelt sich um ein Gesamtpaket, das die Art und Weise verändert, wie wir von A nach B gelangen.

„Wir wollen unsere Lebensqualität verbessern, aber wir müssen dies von unserem Ressourcenverbrauch unabhängig machen“, erläutert Felix Andlauer, Vice President of Mobility Solutions bei NEVS. „Autonome Fahrzeuge sind eine Möglichkeit, die Menschen dazu zu bringen, Fahrzeuge gemeinschaftlich zu nutzen und unsere Ressourcen effizienter einzusetzen.“

NEVS nutzt das Siemens Xcelerator-Portfolio, ein umfassendes und integriertes Angebot an Software, Hardware und Services, um einen digitalen roten Faden und einen umfassenden digitalen Zwilling für neue und laufende Fahrzeugprojekte zu schaffen. Im Hinblick auf die Entwicklung einer sicheren und funktionalen Lösung für selbstfahrende Mobilität hat das Team erkannt, wie wichtig der Einsatz fortschrittlicher Simulationstechnologien und digitaler Zwillinge in der gesamten Produktlebenszykluskette sind. NEVS nutzt die folgenden Softwarelösungen aus dem Siemens Xcelerator-Portfolio, um die gesteckten Ziele zu erreichen: Simcenter™, das Teamcenter®-Portfolio, das Polarion™-Portfolio, NX™ und HEEDS™. Diese Tools waren von entscheidender Bedeutung für die Realisierung des Ökosystems von Sango und PONS.

Neben Teamcenter, NX und Polarion setzen die NEVS-Teams auch auf andere Tools aus dem Siemens Xcelerator-Portfolio, darunter Simcenter Testlab-Software und -Hardware für Tests, Simcenter Amesim für die Systemsimulation, HEEDS für die Optimierung und Simcenter STAR-CCM+ für CFD-Berechnungen.

Gemeinsam einen Weg in die Zukunft finden

„Siemens hat uns sehr geduldig unterstützt“, berichtet Jessica Svensson, verantwortlich für den Bereich Way of Working & Support bei NEVS. „Es ist nicht einfach, Entwicklungsprozesse umzustellen, und wir gewinnen durch die Praxis ständig weitere Erkenntnisse. Auch in dieser Hinsicht ist Siemens ein hervorragender Partner. Es gab Phasen, in denen wir selbst nicht sicher waren, was der jeweils richtige nächste Schritt sein würde, aber gemeinsam haben wir immer eine Lösung gefunden.“

Dem Team von NEVS war klar, dass sie etwas innovativeres als nur ein Privatfahrzeug entwickeln mussten, wenn ihre Idee von Mobilität als Service erfolgreich sein sollte. Aus diesem Grund hat NEVS so viel Zeit und Energie in die Entwicklung des Sango gesteckt, eines luxuriösen shuttleähnlichen Elektrofahrzeugs (EV) / autonomen Fahrzeugs (AV), das für Fahrgemeinschaften konzipiert ist. Mit sechs beweglichen Sitzen und Sichtschutzvorrichtungen bietet der Sango eine Vielzahl komfortabler und bequemer Innenraumlösungen, die von individuellen arbeitsplatzähnlichen Bereichen bis hin zu individuell gestaltbaren Freundes- und Familienbereichen für geselliges Beisammensein reichen.

NEVS hat es dabei aber nicht belassen. Mit einem Sango allein kommt man in Sachen nachhaltige Mobilität nicht weit. Das wäre so, als ob man einen Computer ohne die Software hätte. Deshalb bietet der Sango sein eigenes Ökosystem für die Mobilität, PONS. Zu dieser Plattform gehören eine vernetzte Benutzeroberfläche (UI) für den autonomen Sango, die App Okulo für die Kundeninteraktion und die Flottenmanagementlösung Koro für Betreiber wie Stadtverwaltungen und öffentliche Verkehrsbetriebe.

Svensson, eine erfahrene CAE-Anwenderin, und ihr Team stellten fest, dass die Ingenieure zwischen verschiedenen Softwareprogrammen hin- und herwechselten, Zeit verloren und Fehler machten. Daher beschloss das Team, den Status quo auf den Prüfstand zu stellen und mögliche Lösungen zu untersuchen, um die CAE-Vorlaufzeit zu verkürzen und die CAD-Umgebung näher an die CAE-Umgebung heranzuführen.

Entscheidung für Simulation

Entsprechend ihrer alten Arbeitsweise entnahm das NEVS CAE-Team die CAE-Daten aus dem System und verfeinerte sie in einem parallelen Softwaretool. Wenn es Änderungen auf der CAD-Seite gab, erfuhr das CAE-Team davon häufig erst bei den Kontrollprüfungen. Die Arbeit mit unvollständigen Daten führte zu zahlreichen Missverständnissen und Fehlentscheidungen. Dies hat sich durch den neuen Prozess geändert. Die CAD-Konstruktion in NX und die CAE-Simulation in Simcenter sind über Teamcenter Simulation nahtlos miteinander verbunden.

Teamcenter Simulation unterstützt die Teams bei der Verwaltung von CAD- und CAE-Daten, so dass alle Beteiligten immer mit den aktuellsten Informationen arbeiten. Die integrierte Software automatisiert auch den arbeitsintensiven Teil des Prozesses, indem sie anwendungsspezifische CAE-Baugruppen nach gemeinsamen Regeln erstellt und die Ergebnisse direkt an die CAD-Konstrukteure übermittelt.

„Wir haben intensiv mit Siemens zusammengearbeitet, um einen Prozess mit einem digitalen roten Faden zu entwickeln, damit wir wissen, dass das Simulationsmodell zu einem bestimmten Zeitpunkt mit dem CAD übereinstimmt“, erläutert Shengnan Zhuang, Product Owner of CAE bei NEVS. „Diese Nachvollziehbarkeit vom Entwurf bis zur Simulation bei jeder Iteration ist von entscheidender Bedeutung. Wir müssen sicher sein können, dass die simulierten Ergebnisse dem aktuellen Konstruktionsentwurf entsprechen.“

„Zwei große Vorteile der Nutzung eines zuverlässigen digitalen roten Fadens sind Zeitersparnis und Qualitätssicherung“, verdeutlicht Svensson. „Vorher hatten wir einen hohen Anteil an manuellen, sich wiederholenden Arbeitsschritten. Dies hat sich geändert, da die Vernetzung und die Verbindungen automatisiert sind. Dadurch können die CAE-Ergebnisse schneller an die Ingenieure, die das Fahrzeug entwickeln, zurückgesendet werden.

„Es ist von größter Wichtigkeit, die Produkte schnell auf den Markt zu bringen. Dies setzt voraus, dass wir bei der Entwicklung des Fahrzeugs über die richtigen Tools verfügen. Wenn eine neue Überprüfung durchgeführt werden muss, lassen sich einige Schritte einsparen. Die Verwendung der richtigen Daten ist gewährleistet. Alle Informationen sind transparent und zugänglich.“

Für 2024 ist ein Pilotprojekt in Arbeit, und Sango und PONS werden schon bald auf den Straßen präsent sein.

Vollständige Nutzung der Simulation

Auch wenn der gesamte CAE-Prozess dank des Teamcenter-Backbones und Teamcenter Simulation mit CAD integriert ist, gibt es noch viel Raum für digitale Weiterentwicklung und Prozessverbesserung.

So nutzt das für die Fahrzeugdynamik zuständige CAE-Team HEEDS in der frühen Entwurfs- und Konzeptphase intensiv, um die bestmöglichen Aufhängungs- und Antriebsoptionen auszuwählen. Als offene Plattform verarbeitet HEEDS direkt Daten und Modelle aus einem unternehmenseigenen Tool.

„Wir hatten mit einem traditionellen Optimierungsansatz begonnen“, erklärt Darshan Vachhani, CAE-Ingenieur für Fahrzeugdynamik bei NEVS. „Es hat nicht gut funktioniert und wir haben die Ergebnisse nicht rechtzeitig erhalten. Dieser zusätzliche Schritt im frühen Stadium des Prozesses hatte bereits zu Verzögerungen geführt. Bei einer typischen Aufhängung kann es 10 bis 12 Variablen oder Fixpunkte mit bis zu 30 bis 35 Optionen für jede geben. Es würde mehr als eine Woche dauern, alle Optionen, die für unsere Ziele in Frage kommen, manuell zu prüfen.

„Dank HEEDS und unserer internen Tools können wir innerhalb einer Stunde 2.000 Entwurfsiterationen durchführen. Nach einem Tag Arbeit liegen erste Ergebnisse vor.“

Das Ergebnis war eine 80-prozentige Zeitersparnis bei der Ermittlung von Konstruktionsoptionen im Frühstadium. So bleibt genügend Zeit für die Prüfung, Nachbearbeitung und Optimierung des Entwurfs, so dass schon früh im Prozess ein ausgereifter Konstruktionsentwurf entsteht.

„Zurzeit führen wir in der Regel drei bis vier Iterationsschleifen durch, um zum endgültigen Konstruktionsentwurf zu gelangen“, berichtet Vachhani. „Diese Vorgehensweise ist sehr effizient und wir planen, HEEDS auch in Zukunft zu nutzen und in den Entwicklungsprozess zu integrieren.“

Polarion zur Unterstützung der Zusammenarbeit

NEVS nutzt Polarion, eine ganzheitliche Software für das Application Lifecycle Management (ALM), um die nahtlose Zusammenarbeit in verschiedenen Softwareumgebungen zu unterstützen und alle Beteiligten in einem hybriden Arbeitsumfeld auf dem neuesten Stand zu halten. Polarion ist einer der wichtigsten Faktoren für den Erfolg von NEVS im Bereich der Rückverfolgbarkeit und wird eingesetzt, um Teams und Projekte miteinander zu verbinden und die Anwendungsentwicklungsprozesse mit einer zentralen, umfassenden Lösung für alle Produktentwicklungs- und Projektmanagementinformationen zu verbessern.

Schaffung eines leistungsfähigen Fundaments

NEVS strebt einen produktionsorientierten Prozess an und das gesamte Team weiß, dass die Software, die Services und die Partner von Siemens Digital Industries Software eine starke Grundlage für das digitale Ökosystem bilden.

„Wir können nicht zulassen, dass uns ältere Systeme in der Entwicklung oder Produktion einschränken“, erläutert Christian Bromander, Leiter im Bereich Mechanical Hardware Engineering bei NEVS. „Wir haben die Möglichkeit, größere Veränderungen vorzunehmen, und dazu müssen wir unsere Software und Tools optimal nutzen.“

Dank des digitalen roten Fadens, der von Teamcenter, NX, Simcenter und Polarion bereitgestellt wird, kann das CAE-Team seine Zeit auf wertvolle Konstruktionsaufgaben und Problemlösungen verwenden und muss weniger Zeit für sich wiederholende Aufgaben wie Vernetzung und Postprocessing aufwenden. Die Konstruktionsteams können auf der Grundlage der präzisen technischen Daten der Spezialisten problemlos gemeinsame Entscheidungen treffen. CAE-Experten sorgen mit speziellen Lösungen wie HEEDS für eine frühzeitige Entwicklungsreife. Der Einsatz von Teamcenter, das Aspekte des digitalen Workflows bei NEVS erheblich verbessert, verbindet alles miteinander. All dies trägt zum Gesamtziel von NEVS bei, eine nachhaltige Lösung für Mobilität als Service anzubieten.

„Wir konnten eine unmittelbare Rendite aus den Investitionen in unsere Prozessverbesserungen bei der Fahrzeugbewertung erzielen“, freut sich Svensson. „Gleich zu Beginn haben wir die Zykluszeit um 50 Prozent von 6 Wochen auf 3 Wochen reduziert. Unser Ziel ist es, jederzeit einen Echtzeitstatus des Fahrzeugs abrufen zu können. Wir sind auf dem besten Weg dorthin.

„Als Ingenieur kann man sich vorstellen, wie vorteilhaft das wäre. Es ist wie eine Momentaufnahme, wie der aktuelle Stand des Fahrzeugprojekts ist. So können Sie sich jederzeit einen Überblick verschaffen.

„Ich denke, einer der Gründe für unseren Erfolg ist, dass Siemens dieselbe Vision vertritt. Wir haben eine gemeinsame Vision, wie die Digitalisierung dazu beitragen kann, die Welt zum Besseren zu verändern.“

Erweiterung der Roadmap für die Digitalisierung

NEVS und Siemens erweitern derzeit ihre Roadmap für die Digitalisierung, um intelligentere und nachhaltigere Mobilitätslösungen zu entwickeln.

„Wir hoffen, dass wir noch mehr unserer Simulations- und Digitalisierungsmaßnahmen in ein vollständiges und zuverlässiges digitales Ökosystem integrieren können“, bekundet Svensson. „Wir brauchen 100 Prozent Präzision und Rückverfolgbarkeit, wenn die Sangos in den Innenstädten unterwegs sind. Wir müssen sicherstellen, dass unser digitaler Zwilling eine präzise Abbildung darstellt.

„Wir freuen uns auf eine enge Zusammenarbeit mit Siemens, um noch mehr neue digitale Tools zu entwickeln und zu implementieren, während wir uns auf dem Weg zur Serienfertigung befinden.“