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Simulationsgestützte Strukturoptimierung mit MOSCITO - Einsatz von ANSYS in einem modularen Optimierungssystem

 
: Schneider, P.; Parodat, S.

CAD-FEM GmbH, Grafing:
17. CAD-FEM Users' Meeting 1999. FEM-Technologietage
Grafing b. München: CAD-FEM GmbH, 1999
pp.1-10
CAD-FEM Users' Meeting <17, 1999, Sonthofen>
German
Conference Paper
Fraunhofer IIS, Institutsteil Entwurfsautomatisierung (EAS) ()
Optimierung; Komplexe Systeme; Modellierung; simulation; Mechatronik; Mikrosystemtechnik; Simulator; Systemsimulation; Parameteroptimierung; Optimierung; WWW; ANSYS; Finite-Elemente-Methode (FEM)

Abstract
Rechnergestützte Methoden haben sich im Entwurfsprozeß von komplexen Systemen z.B. der Elektronik und der Mikrosystemtechnik zu einem wichtigen Entwurfshilfsmittel entwickelt. Insbesondere die Simulation hat sich bewährt, um Designvarianten kostengünstig und schnell zu untersuchen und die notwendigen Entwurfsentscheidungen zu treffen. Dabei werden Simulationen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen, von der FEM-Berechnung von Teilsystemen bis hin zur Gesamtsystemsimulation, durchgeführt. Oftmals sind Simulationen allein nicht ausreichend, wenn die Anzahl der Designparameter zu groß und deren richtige Wahl für ein optimales Design auch für den erfahrenen Entwerfer nicht ohne weiteres möglich ist. Verfahren der Parameteroptimierung ermöglichen es, die Entwurfsparameter so einzustellen, daß ein hinsichtlich der Gütekriterien "optimales" Design entsteht. Optimierungsmöglichkeiten, die von derzeit verfügbaren kommerziellen Simulatoren angeboten werden, konzentrieren sich auf die durch das Tool abgedeckte Abstraktionsebene und sind meist sehr eng in die Algorithmen eingebunden. Der im Entwurf komplexer Systeme zuweilen notwendige Wechsel auf andere Abstraktionsebenen ist jedoch nicht möglich. Zur Lösung praktischer Aufgabenstellungen ist es außerdem oft günstig, Experimente mit verschiedenen Optimierungsalgorithmen, wie sie aus der Literatur bekannt sind, durchzuführen, da sich die einzelnen Verfahren in Abhängigkeit von der Gestalt der Zielfunktion sehr unterschiedlich verhalten. Im folgenden wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem sich einerseits die Optimierungsmöglichkeiten von kommerziellen Simulatoren (z.B. ANSYS) erweitern lassen und der andererseits eine simulationsgestützte Optimierung von komplexen Systemen auf verschiedenen Abstraktionsebenen und unter Nutzung verschiedener Optimierungsverfahren erlaubt. Es wird ein Überblick über das modulare Optimierungssystem MOSCITO gegeben. Die Einbindung von ANSYS in das System wird erläutert und die Ergebnisse von Optimierungsrechnungen mit den unterschiedlichen Verfahren gegenübergestellt. In einem Ausblick wird die Weiterentwicklung von MOSCITO zu einem WEB-basierten Optimierungssystem beschrieben.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/B-74724.html

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