Siemens macht Simulationen bis zu 1000-mal schneller

Simcenter Physics-AI ermöglicht es Ingenieuren, vorhandene CFD-Ergebnisse als GDL-Trainingsdaten wiederzuverwenden und Vorhersagemodelle schneller zu erstellen. Bild: Siemens

Foto: Siemens

Siemens erweitert nach eigenen Angaben sein Portfolio an fortschrittlichen Simulations- und Testlösungen für den Maschinenbau um die Software Simcenter Physics-AI (Eigenschreibweise: Simcenter PhysicsAI). Damit können Konstrukteure laut Siemens innovative Designkonzepte und Varianten innerhalb kürzester Zeit bewerten.

Simcenter Physics-AI integriert, wie das Unternehmen ausführt, bewährte geometrische Deep-Learning-Technik in Siemens Simcenter Star-CCM+ (Eigenschreibweise: Simcenter™ STAR-CCM+™), um KI-gestützte Designstudien zu beschleunigen. Mit den neuen Funktionen können Konstrukteure aus CFD-Simulationsdaten hocheffiziente KI-basierte Modelle reduzierter Ordnung (ROM: Reduced Order Modeling) erstellen. Mit deren Hilfe lassen sich „Was-wäre-wenn“-Analysen in einem Bruchteil der Zeit (etwa 1 000-mal schneller) und mit weniger Rechenressourcen durchführen als bei herkömmlichen Arbeitsabläufen, führt Siemens aus.

„Wir nutzen KI, um Konstrukteuren/Ingenieuren dabei zu helfen, schnell verschiedene Ansätze zu untersuchen und die besten Lösungen für ihre Probleme zu identifizieren.“

Sam Mahalingam, Siemens Digital Industries Software

„Technische Simulationen sind nicht durch die Physik begrenzt – sondern dadurch, wie schnell wir Varianten analysieren können. Unsere Strategie besteht darin, unsere Kunden dabei zu unterstützen, aus früheren Arbeiten zu lernen, die Analyse zu beschleunigen und KI als treibende Kraft für Innovationen zu nutzen. Wir ersetzen die deterministische Wahrheit nicht – wir machen sie skalierbar und unmittelbar“, sagte Sam Mahalingam, Executive Vice President für Simulation, HPC und KI bei Siemens Digital Industries Software.

„Wir nutzen KI, um Konstrukteuren/Ingenieuren dabei zu helfen, schnell verschiedene Ansätze zu untersuchen und die besten Lösungen für ihre Probleme zu identifizieren. Simcenter PhysicsAI ermöglicht es Anwendern, Herausforderungen mit beispielloser Geschwindigkeit und Intelligenz anzugehen. Es befreit Teams von sich wiederholenden Aufgaben und fragmentierten Daten und versetzt Ingenieure/Konstrukteure in die Lage, sich auf das Wesentliche zu konzentrieren: Kreativität voranzutreiben und Innovationen zu beschleunigen.“

KI-Ersatzmodelle anhand von Simulationsergebnissen trainieren

Simcenter Physics-AI ermöglicht es Konstrukteuren, KI-Ersatzmodelle anhand von Simulationsergebnissen zu trainieren und zu validieren, nahezu sofortige Vorhersagen für neue Geometrien direkt in ihrer simulationsintegrierten Umgebung durchzuführen und dabei weiterhin einfachen Zugriff auf hochpräzise CFD-Simulationen als Validierungsreferenz zu behalten. So können Konstruktionsteams Durchlaufzeiten drastisch auf wenige Minuten verkürzen, mehr Designvarianten mit geringerem Rechenaufwand untersuchen und Entscheidungen schneller treffen.

Wie Siemens ausführt, wurde Simcenter Physics-AI speziell für Konstrukteure entwickelt und vereinfacht die Erstellung und Nutzung von KI-ROMs in folgenden Bereichen:

• Umfassendere Erkundung des Parameterraums: Die Leistungsfähigkeit von Tausenden von Designvarianten lässt sich innerhalb weniger Minuten schnell bewerten. Vorhersagemodelle werden mithilfe einer fortschrittlichen Transformer-basierten neuronalen Netzwerkarchitektur trainiert, die für geometrische Daten optimiert ist.
• Bessere Nutzung bestehender Simulationsergebnisse: KI-Modelle werden anhand historischer Daten und neu generierter Ergebnisse trainiert, einschließlich DOE-Studien (Design of Experiments), um den Bedarf an erneuten CFD-Simulationen zu reduzieren.
• Schnellere Iterationszyklen: Einmal trainiert, wird das frühe Variantenscreening von Solver-Läufen auf KI-Inferenz verlagert. KI-ROMs werden in Optimierungsstudien integriert, um Hunderte von Designvarianten innerhalb von Stunden statt Wochen zu untersuchen.
• Integrierte Validierung und Vertrauenswürdigkeit: Die Vorhersagegenauigkeit wird mithilfe von Fehlerkennzahlen und Validierungstools quantifiziert, die sicherstellen, dass KI-Modelle die richtigen Leistungstrends erfassen und fundierte technische Entscheidungen ermöglichen.
• GPU-beschleunigte Designstudien: Simcenter Physics-AI nutzt GPU-Beschleunigung für optimale Leistung. Vorhersagen laufen auf der GPU bis zu 100-mal schneller als auf der CPU.

Simcenter Physics-AI ist ab sofort als Add-on für Simcenter STAR-CCM+ erhältlich.

(Quelle: Siemens AG)