Beschleunigung des Produktengineerings mit Teamcenter Simulation auf AWS

von Chandan Murthy, Vedanth Srinivasan, und Wouter Dehandschutter, PhD – übersetzt durch David Surey

In der heutigen schnelllebigen und wettbewerbsorientierten Fertigungslandschaft setzen Unternehmen zunehmend auf virtuelle Engineering-Workflows wie Simulationen, um ihren Produktentwicklungsprozess zu beschleunigen und zu optimieren. Mit der wachsenden Nachfrage nach komplexen Designstudien zur Bewertung von Key Performance Indicators wie Leistung, Kosten, Zuverlässigkeit, Herstellbarkeit und Montage wird das Simulation Process and Data Management (SPDM) zu einem wichtigen System, das es Unternehmen ermöglicht, Simulationsdaten zu verwalten und mit Product Lifecycle Management (PLM)-Systemen zu integrieren und gleichzeitig die Interaktion und Zusammenarbeit zwischen funktionsübergreifenden Teams, bestehend aus Produktdesignern, Simulationsanalysten und Fertigungsingenieuren, zu erleichtern. Um jedoch dem Umstand weltweit verstreuter Ingenieurteams gerecht zu werden, die Infrastrukturkosten zu managen sowie flexible Datenbewegungen zu ermöglichen, ist eine Modernisierung des SPDM-Einsatzes entscheidend. In diesem Blog erörtern wir, wie Kunden die Cloud-Infrastruktur von HAQM Web Services (AWS) nutzen können, um einen kostengünstigen, sicheren und skalierbaren SPDM-Einsatz aufzubauen, der die Transformation des Produktengineerings unterstützt.

Herausforderungen beim Management von Simulationsdaten und Infrastrukturbeschränkungen

Branchenübergreifend sehen sich Unternehmen mit einer wachsenden Produktkomplexität konfrontiert, die durch die Nachfrage verschiedener Märkte nach spezifischen Produktvarianten und -konfigurationen getrieben wird. Während digitale Engineering-Simulationen wie Computational Fluid Dynamics (CFD) und Finite-Elemente-Analyse (FEA) allgemein als entscheidend für die Bewältigung der Produktkomplexität und der Ermöglichung einer effizienten Produktentwicklung anerkannt sind, kann der Simulationsprozess selbst oft zu einem erheblichen Engpass werden. Simulationsteams arbeiten häufig mit veralteten Daten, die falsch versioniert sind oder liefern Ergebnisse zu spät, um die Designrichtungen zu beeinflussen. Domänenexperten haben oft Schwierigkeiten, physische Test- und Simulationsdatensätze bei Korrelationsarbeiten abzugleichen. Programmmanager haben oft keine Transparenz und können keine Erkenntnisse gewinnen, da Computer-Aided Engineering (CAE)-Ergebnisse nur mit Hilfe eines Simulationsexperten einsehbar sind. Wichtig ist, dass der Zugriff auf die richtigen Daten zum richtigen Zeitpunkt zu einem limitierenden Faktor wird, um fundierte Geschäftsentscheidungen zu treffen, wenn ein Designer oder Simulationsingenieur nicht verfügbar ist. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass Teams von der riesigen Datenmenge, die sie generieren, überfordert werden, wenn die Anzahl der Designvarianten und der damit verbundenen durchgeführten Simulationen exponentiell wächst.

Traditionelle On-Premises-Lösungen verschärfen diese Probleme, da sie das Risiko bergen, nicht mit aktuellen Sicherheitsstandards Schritt zu halten, nur begrenzte Skalierbarkeit bieten und hohe Infrastrukturkosten verursachen. Solche Lösungen haben feste Kapazitätsgrenzen und können Rechenressourcen oft nicht schnell genug skalieren, um den Simulationsanforderungen gerecht zu werden, was zu Projektverzögerungen führen kann. Darüber hinaus fehlen ihnen oft robuste Disaster-Recovery- und Backup-Funktionen, was es schwierig macht, Daten und Betrieb im Falle eines Systemausfalls schnell wiederherzustellen.

Teamcenter Simulation

Teamcenter Simulation ist eine Lösung für das Simulation Processes and Data Management (SPDM), die für Ingenieure und Analysten entwickelt wurde, die an Engineering-Workflows arbeiten. Basierend auf Teamcenter, einer Product Lifecycle Management (PLM)-Lösung innerhalb der Siemens Xcelerator Business-Plattform für Software, ermöglicht dieses Tool ein umfassendes Management von Simulations- und physischen Testprozessen, Daten, Tools und Workflows. Es lässt sich nahtlos in vorhandene Produktdatenbanken integrieren und bietet allen Beteiligten vollständige Rückverfolgbarkeit und Transparenz. Durch den Einsatz von Teamcenter Simulation können Ingenieurteams während des gesamten digitalen Wertschöpfungsprozesseseffektiv zusammenarbeiten und einen kohärenten und effizienten Produktentwicklungsprozess gewährleisten.

Verbindung von Simulation und Produktdaten

Um die Herausforderungen des Simulation Data Managements zu bewältigen, sollten Fertigungsunternehmen Simulationen als wesentliches Element ihrer gesamten PLM-Strategie verwalten. Teamcenter Simulation ermöglicht es Unternehmen, ihre Engineering-Simulationsdaten und -prozesse besser zu verwalten, zu verstehen und wiederzuverwenden, was zu mehr Kontrolle und Effizienz im gesamten Produktentwicklungslebenszyklus führt. Da Teamcenter Simulation ein integraler Bestandteil der Teamcenter-Plattform ist, können Sie alle simulationsbezogenen Daten im Kontext von Produktdaten wie Computer-Aided Design (CAD), Materialdaten, Produktparametern, Produktanforderungen usw. verwalten. Mit Teamcenter auf AWS erhalten Sie eine einzige Quelle der Wahrheit für Ihr gesamtes Unternehmen und können Simulationsaktivitäten mit dem digitalen Faden Ihres Unternehmens verbinden. Diese Verbindung ist entscheidend für die Ermöglichung von Digital-Thread-Initiativen auf Unternehmensebene, wie z. B. die Einführung von modellbasiertem Systems Engineering (MBSE) oder modellbasiertem Testen (MBT). Der digitale Faden ermöglicht es Simulationsteams, den Produktlebenszyklus vollständig zu unterstützen, indem sie die neuesten Produktdaten als Input für Simulationen verwenden und allen Entscheidungsträgern und Stakeholdern einen einfachen Zugriff auf wichtige Simulationsergebnisse bieten.

Organisatorische Vorteile von Teamcenter Simulation auf AWS

Teamcenter Simulation auf AWS kann an die SPDM-Prozess- und Infrastrukturanforderungen des Kunden angepasst werden. AWS-Services helfen, die Herausforderungen der Teamcenter Simulation-Infrastruktur durch skalierbare Infrastruktur und Streaming-Dienste, niedrigere Betriebskosten sowie robuste Sicherheits- und Zuverlässigkeitsfunktionen zu überwinden, die herkömmliche On-Premises-Bereitstellungen übertreffen. Der folgende Abschnitt beschreibt die Vorteile der Bereitstellung von Teamcenter auf AWS, geleitet von den Prinzipien des Well-Architected Framework.

Verbesserte Sicherheit: Unternehmen, die On-Premises-Teamcenter-Implementierungen verwalten, stehen oft vor der Herausforderung, aktuelle Sicherheitsprotokolle und Verschlüsselungsstandards aufgrund erheblicher Kosten und Qualifikationslücken der Mitarbeiter aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus tragen diese Unternehmen die Verantwortung, die Einhaltung sich weiterentwickelnder Standards sicherzustellen. Dies ist eine Herausforderung im Vergleich zu den robusten Sicherheits- und Compliance-Zertifizierungen, die von der kontinuierlich aktualisierten AWS-Infrastruktur inhärent bereitgestellt werden. Außerdem können sensible Produktinformationen wie Anforderungen, Stücklisten (BOM), CAD-Dateien, Simulationsergebnisse und andere von Teamcenter verwaltete Daten sowohl während der Speicherung, als auch während der Übertragung mit AWS-Services verschlüsselt werden. Dies gewährleistet die Vertraulichkeit, Konsistenz und Integrität kritischer Produktdaten.

Verbesserte Zuverlässigkeit: Mehrere Verfügbarkeitszonen von AWS innerhalb einer Region sorgen für hohe Verfügbarkeit und Datenreplikation. Die Bereitstellung von Teamcenter Simulation in einer hochverfügbaren Architektur bietet Unternehmen Schutz sowohl vor isolierten Hardwareausfällen als auch vor Ausfällen von Rechenzentren und gewährleistet so den kontinuierlichen Zugriff auf kritische PLM-Daten und -Prozesse. Darüber hinaus ermöglicht das globale Netzwerk von AWS-Regionen Unternehmen die Implementierung von Disaster-Recovery-Strategien mit regionsübergreifender Replikation. Dies verbessert die Business-Continuity-Fähigkeiten weiter und erfüllt die strengen Anforderungen an die Betriebszeit von Unternehmen. Im Gegensatz dazu fehlt On-Premises-Bereitstellungen aufgrund ihrer Anfälligkeit für Hardwareausfälle, Stromausfälle und die begrenzte Skalierbarkeit oft dieses Maß an Zuverlässigkeit, was zu erheblichen Ausfallzeiten und Datenverlusten führen kann.

Kostenoptimierung: Durch die Bereitstellung von Teamcenter auf AWS können Kunden die anfänglichen Investitionsausgaben für eine lokale Infrastruktur vermeiden. Stattdessen zahlen sie nur für die genutzten Ressourcen wie Compute, Speicher, Streaming, Datenverarbeitung (ML & Analytics) und andere. Dieses Pay-as-you-go-Modell kann zu erheblichen Kosteneinsparungen führen, insbesondere für Unternehmen mit schwankenden Arbeitslasten, da sie Ressourcen je nach Bedarf schnell hoch- oder herunterskalieren können. Unternehmen können den AppStream 2.0-Service nutzen, um den Teamcenter Simulation-Client mit Integration in die Simulationssoftware zu streamen. Dieser Ansatz eliminiert die Notwendigkeit für Ingenieure, teure lokale Workstations zu besitzen, und vereinfacht die Verwaltung von IT-Hardware und -Software für Endbenutzer.

Leistungseffizienz: Kunden können die Leistung durch angepasste Compute-Konfigurationen und GPU-Einstellungen sowohl für Teamcenter als auch für CAE-Anwendungen optimieren. Die Möglichkeit, Rechenressourcen bei Bedarf hoch- oder herunterzuskalieren, um eine optimale Leistung ohne Überbereitstellung zu gewährleisten, ist entscheidend für CAE-Simulationen, die oft eine erhebliche Rechenleistung erfordern, um effizient zu laufen und die Zeit bis zu den Ergebnissen zu verkürzen.

Betriebseffizienz: AppStream 2.0 bietet die Möglichkeit, benutzerdefinierte Images mit vorkonfigurierten Teamcenter- und Simulationsanwendungen zu erstellen, sodass IT-Organisationen ihre Endbenutzerumgebungen effizient verwalten können. Zusätzlich entlasten Managed Services wie HAQM Relational Database Service für Oracle und FSx für NetApp ONTAP die Verwaltung von Datenbanken und Dateisystemen. Dies hilft Organisationen, ihre IT-Infrastruktur und -Prozesse zu rationalisieren, sodass sich Teamcenter-Administratoren auf das Kernmanagement der Anwendung konzentrieren können.

Teamcenter Simulation-Architektur auf AWS

AWS ermöglicht die Implementierung von Teamcenter in einer hochverfügbaren Architektur, indem Webserver, Enterprise-Server, FMS-Server, Visualisierungs- und Solr-Server auf mehrere HAQM EC2-Instanzen in verschiedenen Verfügbarkeitszonen verteilt werden. Das Setup verwendet HAQM RDS für Oracle als vollständig verwaltete kommerzielle Datenbank, während der Teamcenter-Volumenspeicher entweder mit FSx für NetApp ONTAP oder HAQM EFS bereitgestellt wird. Ein zentraler Aspekt dieser Architektur ist die Integration von HAQM AppStream 2.0, einem verwalteten Streaming-Service, der die Bereitstellung des Teamcenter Simulation-Clients mit Integration in die Simulationssoftware ermöglicht. AppStream 2.0 nutzt leistungsstarke NVIDIA GPU-gestützte Instanzen (wie die Familien Graphics G4dn, G5 und Graphics Pro), um die erweiterten Visualisierungsanforderungen zu unterstützen, die für Simulationsworkloads erforderlich sind.

Abbildung 1: Siemens Teamcenter Simulation-Architektur

AWS Marketplace

Der nahtlose Zugriff auf das Siemens Xcelerator-Softwareportfolio und -Lösungen ist entscheidend für die erfolgreiche Implementierung des Simulation Process and Data Management in täglichen Simulationsabläufen. Der AWS Marketplace bietet Kunden eine einfachere Erkundung, Bereitstellung und Verwaltung von Software, die auf AWS läuft, einschließlich des Kaufs von Siemens Xcelerator-Produkten. Die flexible Preisstruktur und das transparente Abrechnungssystem des AWS Marketplace ermöglichen es IT-Managern, den Softwareverbrauch effizient zu überwachen und die Kostenkontrolle aufrechtzuerhalten. Für umfassendere Informationen über dieVorteile des Kaufs von Siemens-Software auf dem AWS Marketplace, lesen Sie den Siemens-Blog Wie der AWS Marketplace die Kauferfahrung in der Cloud verändert.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Teamcenter Simulation entweder in der AWS-Umgebung eines Kunden oder als SaaS-Lösung über Teamcenter X auf AWS bereitgestellt werden kann. Die Bereitstellung der Teamcenter Simulation-Software auf AWS bietet mehrere Vorteile, wie reduzierte Infrastrukturkosten, verbesserte Zusammenarbeit, Datenrückverfolgbarkeit, verbesserte Datenintegrität und eine modernisierte SPDM-Implementierung. Durch die Nutzung der nativen Cloud-Services von AWS können Unternehmen eine gut strukturierte SPDM-Lösung etablieren, die eine sichere, skalierbare und leistungsstarke Grundlage für die Verwaltung des Produktlebenszyklus bietet.

Der AWS Marketplace bietet eine umfassende Palette von Lösungen der Siemens Digital Industries Software. Entdecken Sie die vollständige Liste der auf dem AWS Marketplace verfügbaren Siemens-Produkte und besuchen Sie die offizielle Partnerschafts-Website, um mehr über die Zusammenarbeit zwischen AWS und Siemens zu erfahren.

Besonderer Dank an weitere Mitwirkende an diesem Blog, darunter:

• Noah Jackson (Global EUC Solutions Architect, AWS)
• Indrakanti Chakravarthy (Director of Marketing – Strategic Programs, Siemens)

Über die Autoren

	Chandan Murthy hat die Position des Senior Partner Solutions Architect bei AWS inne, wo er sich darauf konzentriert, AWS’s strategischen Partnern beim Design und Aufbau hocheffizienter und skalierbarer Lösungen auf der AWS-Plattform zu helfen. Mit zwei Jahrzehnten Erfahrung verfügt Chandan über eine solide Grundlage im technischen Lösungsdesign auf Plattformen wie Teamcenter und Mendix. Diese Expertise, zusammen mit seiner Rolle bei AWS, ermöglicht es ihm, AWS-Kunden bei der Implementierung von PLM- und Low-Code-Industrielösungen auf AWS zu unterstützen.
	Vedanth Srinivasan ist der Leiter für Engineering & Design-Lösungen und Go To Market (GTM) bei HAQM Web Services. Sein branchenübergreifender Lösungsfokus umfasst Computer Aided Engineering (CAE) einschließlich High Performance Computing (HPC), Product Lifecycle Management (PLM) sowie höherwertige Arbeitsabläufe wie Model-Based Systems Engineering (MBSE), Digital Thread und Digital Twin-Lösungen. Er verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Implementierung fortschrittlicher Engineering-Workflows in den Bereichen Automobil, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Öl und Gas sowie Gesundheitswesen.
	Wouter Dehandschutter ist Technischer Produktmanagement-Direktor bei Siemens Industry Software und verantwortlich für Siemens‘ Strategie und Roadmap im Bereich Simulations-Prozess- und Datenmanagement (SPDM). Er schloss sein Studium als Mechatronik-Ingenieur an der KU Leuven, Belgien, ab und promovierte ebenfalls dort. Er hatte Positionen bei Lernout & Hauspie und LMS International inne, das später von Siemens Industry Software übernommen wurde. Bei Siemens hatte er verschiedene Positionen in der Produktentwicklung und im Produktmanagement von CAE-Anwendungen für Haltbarkeitstests und -analysen, Testdatenmanagement sowie mechatronische Systemsimulation und Simulationsmodell-Management. Derzeit leitet Wouter die Produkt-Roadmap für Teamcenter Simulation, das ein bereichsübergreifendes Management von Simulationsprozessen und -daten in enger Verbindung mit dem Produktlebenszyklus ermöglicht.