Problemstellung

Die Spezifizierung des Begriffes Simulationssystem führt zu einer Unterteilung der Aufgabenstellung in eine formale Beschreibung des technischen Systems mit Modellen sowie deren Berechnung. Die Formulierung der Modelle erfolgt gegenwärtig nach den vorgegebenen Regeln des verwendeten Simulationssystems. Bis auf einige Ansätze sind diese Regeln noch nicht standardisiert.

Es existieren zahlreiche Mehrkörpersysteme, welche Software-Tools zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens komplexer mechanischer Systeme darstellen, sowie Programme zur Simulation von Antriebssträngen. Diese Programmsysteme verfügen meist über sehr übersichtliche Möglichkeiten der Modelleingabe unter Verwendung der Symbolik und Syntax von Ingenieuren. Sämtliche Routinen zur Modellbildung und Berechnung sind fester Bestandteil dieser Programme und bis auf ihre Parameter (z. B.: Schrittweite und Verfahrensordnung der numerischen Integration) nicht veränderlich.
Ein Mangel der vorhandenen Anwendungen sind unzureichende Schnittstellen für Kosimulation und Datenaustausch. Da diese Programme einzeln nicht in der Lage sind, die komplexe Aufgabenstellung zu lösen, ist nur über eine Kopplung der Teilsysteme die Möglichkeit einer Berechnung des Gesamtsystems gegeben. Aufgrund der beschriebenen Kapselung auch berechnungsinterner Daten, ist diese Kopplung nicht sinnvoll zu realisieren. Strukturierte Simulationsprogramme zur Abbildung des Gesamtkomplexes Maschine-Umgebung-Prozess sind gegenwärtig nicht verfügbar.

Mathematisch-technische Software ermöglicht die Modellbeschreibung in sehr abstrahierter Form. Dies erhöht die Flexibilität des Einsatzes, da jedes System berechnet werden kann, für welches eine mathematische Beschreibung vorliegt. Gleichzeitig ist mit dem Einsatz dieser Systeme jedoch ein erheblicher Verlust an Übersichtlichkeit verbunden, da durch die rein mathematische Beschreibungsform die Darstellung der ingenieurtechnischen Zusammenhänge verloren geht. Deshalb werden diese Programme nur bei der Bewältigung spezifischer Problemstellungen eingesetzt und stellen für viele Anwender keine brauchbare Alternative dar. Die direkte Programmierung der modellbeschreibenden Gleichungen und Differentialgleichungen in einer Hochsprache führt meist auf unübersichtliche, schwer zu modifizierende und ineffiziente Quellcodes.

Vernetzte Systeme werden künftig in der Maschinenbau- und Fahrzeugindustrie eine zunehmend dominierende Rolle spielen. Die Beherrschung dieser ständig steigenden Komplexität erfordert die Einführung offener modularer Funktionsstrukturen, die eine bessere Wiedererkennung und Nachvollziehbarkeit ermöglichen. Erst durch die ganzheitliche Simulation der Teilsysteme einer Maschine oder eines Fahrzeuges wird diese Modularität beherrschbar.

Die Analyse der bestehenden Möglichkeiten für die Simulation komplexer technischer Systeme unter dem Aspekt des "Virtual Prototyping" zeigt, dass gegenwärtig eine Reihe von Einschränkungen existieren, welche mit den vorhandenen Methoden eine erfolgreiche Abbildung eines Gesamtsystems verhindern.