Design of Virtual Experiments in der Praxis. Dr. Martin Bünner, Institute for Computational Engineering (ICE), NTB Buchs

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1 Design of Virtual Experiments in der Praxis Dr. Martin Bünner, Institute for Computational Engineering (ICE), NTB Buchs

2 Agenda I. Einführung II. Optimierung in der Praxis - Telekommunikation - Flugzeugbau III. DoVE für Sie 2

3 Optimierung am ICE ICE Optimierung / DoVE am ICE M. Bünner (seit Sept. 2010) 6 Wissenschaftliche Mitarbeiter ICE Statistik / Datenanalyse Modellierung / Simulation Optimierung eingebettet in NTB, >100 W.MA Entscheidungsverfahren in der Produktentwicklung Verfahrens-Implementierung Verfahrens-Entwicklung Kooperationen Schulung und Ausbildung 3

4 Was ist Design of Virtual Experiments (DoVE)? Optimierung Automatische Optimierung Künstliche Intelligenz Entscheidungs-Verfahren Automatisierung in der PE Design of Virtual Experiments 4

5 Was ist Optimierung Performance Design-Verbesserung Design-Optimierung 5

6 Was ist Design of Virtual Experiments (DoVE)? Virtuellen Prototyp bauen Idee Design- Vorschlag DoVE Produkt fertig Entscheidungs- System 6

7 Was ist DoVE? Vorläufige Definition DoVE in der Produktentwicklung: Entscheidungs-unterstützendes System kennt Entwicklungs-Ziele trifft selbständig Entscheidungen findet echt optimale Produkte nimmt dem Entwicklungs-Ingenieur die Standard-Aufgabe Bewertung ab 7

8 Vorteile von DoVE in der Praxis? viel bessere Produkte - bessere Qualität - geringere Kosten - besserer Fertigbarkeit - bessere Performance schnellerer PE-Zyklus Multiplikation der Effizienz in der PE Delegation von Standard-Aufgaben von einer Standard Entwicklungs- Abteilung zu einer weltweit führenden Entwicklungs-Abteilunge 8

9 Agenda I. Einführung II. Optimierung in der Praxis - Telekommunikation - Flugzeugbau III. DoVE für Sie 9

10 II. Optimierung in der Praxis Beispiel 1 : Telekommunikation Marktführer HF-Filter Komponenten-Hersteller, Zulieferer ca. 50% Weltmarktanteil Märkte: Mobilfunk, Automobil, CE ca. 3 Mrd. Bauteile / Jahr 10

11 Prozess Kunde erstellt Spezifikation inkl. Kosten- und Zeitplan Entwicklungs-Abteilung erstellt Produkt-Designs Fertigung Massenproduktion 11

12 Prozess Was ist gutes Design erfüllt Spek ausreichende Sicherheiten geringe Kosten hohe Qualität 12

13 Inside Entwicklungs-Abteilung ca Simulationen 2 5 Hardware Iterationen zeitaufwändig (3-12 Monate) riskant teuer - Standard-Performance der Firma - Standard-Performance der Entwicklungs- und Forschungs- Abteilung 13

14 Inside Entwicklungs-Abteilung Mitte 1990 Investition in automatisches Entscheidungs-System Delegiere aufwändige Suche Simulationen 1 HW loop 1-2 Monate Standard-Performance 14

15 Inside Entwicklungs-Abteilung um 2000 zero-shot designs Simulationen, vollautomatisch 0 HW Iterationen 3 Wochen! - Die weltweit beste Entwicklungsabteilung - USP: Die mit Abstand niedrigsten Kosten für Produktvariationen 15

16 Inside Entwicklungs-Abteilung um 2000 Den USP der Entwicklungs-Abteilung zu einem Kern der Produkt-Strategie gemacht Vervielfache die Anzahl der Variationen am Markt Marktanteile auf 80% bei IF-Filtern gesteigert 16

17 Wie? Virtuellen Prototyp bauen Kunden Spek. Design- Vorschlag DoVE Produkt fertig Entscheidungs- System 17

18 Wie? Formulierung des Produkt-Entwicklungs- Design-Problems als real lösbares Optimierungs-Problem - NLP (1995) - MINLP (2000) - global (2004) Standard-Algorithmus NLPQL (Prof. Schittkowski) Entwicklung eigener massgeschneiderter Algorithmen 18

19 Wie? inutech GmbH bisher 2 Jahre vor Ort mit Team Herausforderungen - Optimierung - Rechentechnik 21

20 Zusammenfassung: Was leistet DoVE in der Praxis? Effizienz-Maschine in der Entwicklung Liefert Wettbewerbsvorteil 22

21 Zusammenfassung: Wie schafft dies DoVE in der Praxis? Entscheidungs-System kennt Entwicklungs-Ziel Entscheidungs-System durchsucht den Design-Raum selbständig Entscheidungs-System trifft selbständig intelligente Entscheidungen Entscheidungs-System übernimmt immer wiederkehrende, einfache Aufgaben 23

22 Wie kommen Sie zu Design of Virtual Experiments? Wie kommen Sie zur Optimierung? Die einzige nachhaltige Ressource ist Know-How 24

23 Das ICE unterstützt Sie beim Einsatz von DoVE 3-Tages-Kurs DoVE Verstehen Freitag , NTB Buchs DoVE Praxistag Buchs: Montag, St. Gallen: Dienstag,

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 26