Design of Virtual Experiments in der Praxis Dr. Martin Bünner, Institute for Computational Engineering (ICE), NTB Buchs
Agenda I. Einführung II. Optimierung in der Praxis - Telekommunikation - Flugzeugbau III. DoVE für Sie 2
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
Was ist Design of Virtual Experiments (DoVE)? Optimierung Automatische Optimierung Künstliche Intelligenz Entscheidungs-Verfahren Automatisierung in der PE Design of Virtual Experiments 4
Was ist Optimierung Performance Design-Verbesserung Design-Optimierung 5
Was ist Design of Virtual Experiments (DoVE)? Virtuellen Prototyp bauen Idee Design- Vorschlag DoVE Produkt fertig Entscheidungs- System 6
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
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
Agenda I. Einführung II. Optimierung in der Praxis - Telekommunikation - Flugzeugbau III. DoVE für Sie 9
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
Prozess Kunde erstellt Spezifikation inkl. Kosten- und Zeitplan Entwicklungs-Abteilung erstellt Produkt-Designs Fertigung Massenproduktion 11
Prozess Was ist gutes Design erfüllt Spek ausreichende Sicherheiten geringe Kosten hohe Qualität 12
Inside Entwicklungs-Abteilung ca. 1990 5 20 Simulationen 2 5 Hardware Iterationen zeitaufwändig (3-12 Monate) riskant teuer - Standard-Performance der Firma - Standard-Performance der Entwicklungs- und Forschungs- Abteilung 13
Inside Entwicklungs-Abteilung Mitte 1990 Investition in automatisches Entscheidungs-System Delegiere aufwändige Suche 100 1000 Simulationen 1 HW loop 1-2 Monate Standard-Performance 14
Inside Entwicklungs-Abteilung um 2000 zero-shot designs 100 1000 Simulationen, vollautomatisch 0 HW Iterationen 3 Wochen! - Die weltweit beste Entwicklungsabteilung - USP: Die mit Abstand niedrigsten Kosten für Produktvariationen 15
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
Wie? Virtuellen Prototyp bauen Kunden Spek. Design- Vorschlag DoVE Produkt fertig Entscheidungs- System 17
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
Wie? inutech GmbH bisher 2 Jahre vor Ort mit Team Herausforderungen - Optimierung - Rechentechnik 21
Zusammenfassung: Was leistet DoVE in der Praxis? Effizienz-Maschine in der Entwicklung Liefert Wettbewerbsvorteil 22
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
Wie kommen Sie zu Design of Virtual Experiments? Wie kommen Sie zur Optimierung? Die einzige nachhaltige Ressource ist Know-How 24
Das ICE unterstützt Sie beim Einsatz von DoVE http://www.ntb.ch/ice/weiterbildung/dove.html 3-Tages-Kurs DoVE Verstehen 24.08.2011 - Freitag 26.08.2011, NTB Buchs DoVE Praxistag Buchs: Montag, 22.08.2011 St. Gallen: Dienstag, 28.06.2011 25
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 26