DE102020211992A1

DE102020211992A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von mit einem Simulationsmodell für wenigstens einen Aspekt eines technischen Systems assoziierten Daten

Info

Publication number: DE102020211992A1
Application number: DE102020211992.9A
Authority: DE
Inventors: Antoine Vandamme; Wolfgang Ulmer; Michael Schick; Philipp Glaser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-24
Also published as: CN114254430A; US20220092237A1

Abstract

Verfahren, beispielsweise computerimplementiertes Verfahren, zum Verarbeiten von mit einem Simulationsmodell assoziierten Daten, wobei das Simulationsmodell zur Simulation wenigstens eines Aspekts eines technischen Systems ausgebildet ist, wobei das Verfahren aufweist: Ermitteln einer ersten Parametergruppe von Parametern des Simulationsmodells, deren Sensitivität einen vorgebbaren Sensitivitätsgrenzwert überschreiten, Ermitteln eines Ersatzmodells für das Simulationsmodell basierend auf der ersten Parametergruppe, Bewerten einer Güte des Ersatzmodells, wobei ein die Güte des Ersatzmodells charakterisierendes Gütemaß erhalten wird.

Description

Stand der Technik
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von mit einem Simulationsmodell assoziierten Daten.
Die Offenbarung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Verarbeiten von mit einem Simulationsmodell assoziierten Daten.
Offenbarung der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren, beispielsweise ein computerimplementiertes Verfahren, zum Verarbeiten von mit einem Simulationsmodell assoziierten Daten, wobei das Simulationsmodell zur Simulation wenigstens eines Aspekts eines technischen Systems ausgebildet ist, wobei das Verfahren aufweist: Ermitteln einer ersten Parametergruppe von Parametern des Simulationsmodells, deren Sensitivität einen vorgebbaren Sensitivitätsgrenzwert überschreiten, Ermitteln eines Ersatzmodells für das Simulationsmodell basierend auf der ersten Parametergruppe, Bewerten einer Güte des Ersatzmodells, wobei ein die Güte des Ersatzmodells charakterisierendes Gütemaß erhalten wird. Dies ermöglicht die Bereitstellung eines Ersatzmodells, das bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen z.B. effizienter ausgewertet werden kann, als das Simulationsmodell selbst.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann der vorgebbare Sensitivitätsgrenzwert beispielsweise basierend auf einer Gesamtanzahl von Parametern des Simulationsmodells ermittelt werden, beispielsweise so, dass die Anzahl von Parametern der ersten Parametergruppe einen vorgebbaren Anteil in Bezug auf die Gesamtanzahl von Parametern bildet.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen wird als Ersatzmodell wenigstens eines der folgenden Elemente verwendet: a) Chaos-Polynome, b) Gaußprozesse, c) beispielsweise künstliche, neuronale Netze.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen wird das Ersatzmodell so trainiert, dass es eine vorgebbare, z.B. ausreichend hohe, Güte im Vergleich zu dem - bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ggf. weitaus rechenintensiveren - Simulationsmodell („Originalmodell“) aufweist.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das technische System wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) Hardware, b) Software, c) eine Kombination aus Hardware und Software, z.B. ein eingebettetes System (englisch: embedded System) mit einem Mikrocontroller, der ein Computerprogramm ausführen kann.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Hardware wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) Sensor, b) Aktor, c) Hardwareschaltung, d) elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromechanisches Bauelement, e) elektrische Maschine, beispielsweise rotierende elektrische Maschine, beispielsweise Elektromotor, f) Recheneinrichtung, beispielsweise Mikroprozessor und/oder Mikrocontroller und/oder eingebettetes System.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen weist die Hardware z.B. ein Elektrohandwerkzeug wie z.B. einen Bohrhammer auf, oder einen elektrischen Antrieb, z.B. für einen Fensterheber oder einen Scheibenwischer, z.B. eines Kraftfahrzeugs.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann die vorstehend beschriebene Kombination aus Hardware und Software z.B. auch gebildet sein durch ein Fahrzeug, z.B. Kraftfahrzeug, wodurch bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen mittels des Simulationsmodells bzw. des Ersatzmodells z.B. eine Simulation des gesamten Fahrzeugs („Gesamtfahrzeugsimulation“) ausführbar ist.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Software wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) ein Computerprogramm zum Betrieb bzw. für eine Ansteuerung einer Hardware, beispielsweise wenigstens eines Elements a) bis f) gemäß Anspruch 3, b) ein Computerprogramm zur Simulation wenigstens einer Komponente des technischen Systems, beispielsweise zur Simulation eines Betriebs der wenigstens einen Komponente, c) ein Betriebssystem für eine Recheneinrichtung beispielsweise eines eingebetteten Systems.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Simulationsmodell für wenigstens eines der folgenden Elemente ausgebildet ist: a) Simulation, beispielsweise computerimplementierte Simulation, des technischen Systems, b) Simulation, beispielsweise computerimplementierte Simulation, zur Erforschung und/oder Entwicklung des technischen Systems, c) Simulation, beispielsweise computerimplementierte Simulation, zum Auffinden von Fehlern des technischen Systems bzw. in dem technischen System bzw. von Fehlern, die mit dem technischen System zusammenhängen, beispielsweise von dem technischen System verursacht werden können, d) Simulation zur Validierung und/oder Verifikation einer Sicherheit, beispielsweise einer funktionalen Sicherheit, des technischen Systems.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: beispielsweise basierend auf der Simulation, a) Variieren wenigstens eines Parameters, der das technische System und/oder das Simulationsmodell beeinflussen kann, b) Beheben von Fehlern, c) Freigeben des technischen Systems.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ausführen einer Sensitivitätsanalyse, beispielsweise basierend auf einer vorgebbaren Anzahl von, beispielsweise bereits vorliegenden, Simulationsauswertungen des Simulationsmodells, und, optional, Ermitteln der ersten Parametergruppe basierend auf der Sensitivitätsanalyse, wobei beispielsweise die erste Parametergruppe wenigstens einen Parameter aufweist.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ermitteln einer zweiten Parametergruppe von Parametern des Simulationsmodells, deren Sensitivität den vorgebbaren Sensitivitätsgrenzwert nicht überschreiten, und, optional, Fixieren der Parameter der zweiten Parametergruppe, beispielsweise auf einen vorgebbaren, beispielsweise nominalen, Wert.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Ermitteln des Ersatzmodells für das Simulationsmodell aufweist: Vereinfachen des Simulationsmodells basierend auf einer, beispielsweise gezielten, Auswertung des Simulationsmodells durch Vorgaben in einem Parameterraum, z.B. charakterisierbar durch die erste Parametergruppe. Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen wird unter „gezielt“ verstand: es werden z.B. die Eigenschaften des mit der ersten Parametergruppe assoziierten Parameterraums GP1 genutzt bzw. ausgenutzt. Um das Ersatzmodell zu trainieren werden z.B. nur wenige repräsentative Simulationspunkte ausgewertet. Die können bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen beispielsweise Grenzwerte (z.B. obere und untere Schranken) und/oder statistische Momente (z.B. Mittelwerte) und/oder Expertenpunkte sein.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Bewerten der Güte des Ersatzmodells basierend auf einer bzw. der vorgebbaren Anzahl von, beispielsweise bereits vorliegenden, Simulationsauswertungen des Simulationsmodells, ausgeführt wird.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ermitteln, beispielsweise Identifizieren, einer dritten Parametergruppe, deren Parameter eine Qualität der Bewertung der Güte des Ersatzmodells beeinflussen, und, optional, Erweitern des Ersatzmodells basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe, beispielsweise basierend auf wenigstens einer Auswertung des Simulationsmodells für den wenigstens einen Parameter der dritten Parametergruppe.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Wiederholen wenigstens eines der folgenden Schritte, beispielsweise bis ein vorgebbares Abbruchkriterium erreicht ist: a) Bewerten der Güte des Ersatzmodells, b) Ermitteln der dritten Parametergruppe, c) Erweitern des Ersatzmodells basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe, wobei das vorgebbare Abbruchkriterium wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) eine Änderung eines Werts des Gütemaßes unterschreitet einen vorgebbaren Schwellwert, b) ein Vorgabewert für das Gütemaß ist erreicht.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens manche, vorzugsweise alle, Schritte automatisiert, also ohne Interaktion mit einer Person, ausgeführt werden.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Ermitteln des Ersatzmodells für das Simulationsmodell aufweist: zumindest zeitweises Speichern von Parametern der ersten Parametergruppe, und, beispielsweise, Zuordnen zu einer ersten Hierarchiestufe (z.B. vergleichbar mit einer ersten Iteration), Ausführen einer Sensitivitätsanalyse basierend auf der ersten Parametergruppe, Ermitteln einer modifizierten ersten Parametergruppe basierend auf der Sensitivitätsanalyse, wobei beispielsweise die modifizierte erste Parametergruppe einer zweiten Hierarchiestufe (bzw. Iteration) entspricht, und, optional, Wiederholen der Schritte des zumindest zeitweisen Speicherns, des Ausführens der Sensitivitätsanalyse, und des Ermittelns, und, optional, Inkrementieren der Hierarchiestufe, bis ein vorgebbares Abbruchkriterium erreicht ist, wobei beispielsweise das vorgebbare Abbruchkriterium eine vorgebbare Anzahl von Wiederholungen, beispielsweise korrespondierend mit einem aktuellen Wert der Hierarchiestufe, aufweist.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ausführen wenigstens eines der folgenden Schritte basierend auf der modifizierten ersten Parametergruppe einer aktuellen Hierarchiestufe bzw. Wiederholung: a) Vereinfachen des Simulationsmodells, b) Bewerten einer Güte des Ersatzmodells, c) Ermitteln, beispielsweise Identifizieren, der dritten Parametergruppe, d) Erweitern des Ersatzmodells basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe, e) Wiederholen wenigstens eines der folgenden Schritte, beispielsweise bis ein vorgebbares Abbruchkriterium erreicht ist: aa) Bewerten der Güte des Ersatzmodells, bb) Ermitteln der dritten Parametergruppe, cc) Erweitern des Ersatzmodells basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe, wobei das vorgebbare Abbruchkriterium wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a') eine Änderung eines Werts des Gütemaßes unterschreitet einen vorgebbaren Schwellwert, b') ein Vorgabewert für das Gütemaß ist erreicht.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Wechseln zu einer vorangehenden höheren Hierarchiestufe, und, optional, Wiederholen der Schritte des Ausführens und des Wechselns zu einer vorangehenden höheren Hierarchiestufe, beispielsweise basierend auf Informationen bzw. Daten bzw. Ergebnissen wenigstens einer niedrigeren Hierarchiestufe.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Datenträgersignal, das das Computerprogramm gemäß den Ausführungsformen überträgt und/oder charakterisiert.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Verwendung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen und/oder der Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen und/oder des computerlesbaren Speichermediums gemäß den Ausführungsformen und/oder des Computerprogramms gemäß den Ausführungsformen und/oder des Datenträgersignals gemäß den Ausführungsformen für wenigstens eines der folgenden Elemente: a) Ermitteln eines gegenüber dem Simulationsmodell vereinfachten (z.B. mit weniger Rechenressourcen bzw. Energie auswertbaren) Ersatzmodells für das Simulationsmodell, b) Automatisierung von Arbeitsschritten zur Bewertung der Güte eines bzw. des Ersatzmodells, c) Beschleunigen einer Güteermittlung bei Simulationsmodellen, beispielsweise durch Verwendung des Ersatzmodells, d) Qualitätssteigerung einer Gütebewertung für ein Ersatzmodell, z.B. aufgrund einer Auswertung des Ersatzmodells in zuvor nicht betrachteten Parameterregionen, e) Ermöglichen von, beispielsweise verbesserten und/oder frühzeitigen, Prognosen von Qualitätseigenschaften eines mit dem technischen System assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses, f) Erhöhen einer Ausfallssicherheit in einer Produktion eines mit dem technischen System assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses, g) Steigerung einer Produktqualität eines mit dem technischen System assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses, h) Verkürzen einer Entwicklungsdauer eines mit dem technischen System assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:

1 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß beispielhaften Ausführungsformen,
2 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen,
3 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen,
4A schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen,
4B schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen,
5 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen,
6 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen,
7 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen,
8 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen,
9 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen,
10 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen, und
11 schematisch Aspekte von Verwendungen gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen.

Beispielhafte Ausführungsformen, vgl. 1 und 5, beziehen sich auf ein Verfahren, beispielsweise ein computerimplementiertes Verfahren, zum Verarbeiten von mit einem Simulationsmodell SM (1) assoziierten Daten DAT-SM, wobei das Simulationsmodell SM zur Simulation wenigstens eines Aspekts eines technischen Systems TS ausgebildet ist, vgl. den Doppelpfeil A1 gemäß 1. Das Verfahren, 5, weist auf: Ermitteln 100 einer ersten Parametergruppe GP1 von Parametern des Simulationsmodells SM, deren Sensitivität einen vorgebbaren Sensitivitätsgrenzwert überschreiten, Ermitteln 102 eines Ersatzmodells EM für das Simulationsmodell SM basierend auf der ersten Parametergruppe GP1, Bewerten 104 einer Güte des Ersatzmodells EM, wobei ein die Güte des Ersatzmodells EM charakterisierendes Gütemaß GM-EM erhalten wird. Dies ermöglicht die Bereitstellung eines Ersatzmodells EM, das bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen z.B. effizienter ausgewertet werden kann, als das Simulationsmodell SM selbst.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann der vorgebbare Sensitivitätsgrenzwert beispielsweise basierend auf einer Gesamtanzahl von Parametern des Simulationsmodells SM ermittelt werden, beispielsweise so, dass die Anzahl von Parametern der ersten Parametergruppe GP1 einen vorgebbaren Anteil in Bezug auf die Gesamtanzahl von Parametern bildet.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen wird als Ersatzmodell EM wenigstens eines der folgenden Elemente verwendet: a) Chaos-Polynome, b) Gaußprozesse, c) beispielsweise künstliche, neuronale Netze.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen wird das Ersatzmodell EM so trainiert, dass es eine vorgebbare, z.B. ausreichend hohe, Güte im Vergleich zu dem - bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ggf. weitaus rechenintensiveren - Simulationsmodell SM („Originalmodell“) aufweist.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das technische System TS, 1, wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) Hardware HW, b) Software SW, c) eine Kombination aus Hardware HW und Software SW, z.B. ein eingebettetes System (englisch: embedded System) mit einem Mikrocontroller, der ein Computerprogramm ausführen kann.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 2, ist vorgesehen, dass die Hardware HW wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) Sensor 10, b) Aktor 12, c) Hardwareschaltung 14 (z.B. diskrete elektronische Schaltung), d) elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromechanisches Bauelement 16, e) elektrische Maschine 18, beispielsweise rotierende elektrische Maschine, beispielsweise Elektromotor, f) Recheneinrichtung 19, beispielsweise Mikroprozessor und/oder Mikrocontroller und/oder eingebettetes System.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen weist die Hardware HWz.B. ein Elektrohandwerkzeug wie z.B. einen Bohrhammer auf, oder einen elektrischen Antrieb, z.B. für einen Fensterheber oder einen Scheibenwischer, z.B. eines Kraftfahrzeugs.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann die vorstehend beschriebene Kombination aus Hardware HW und Software SWz.B. auch gebildet sein durch ein Fahrzeug, z.B. Kraftfahrzeug, wodurch bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen mittels des Simulationsmodells SM (1) bzw. des Ersatzmodells EM (5) z.B. eine Simulation des gesamten Fahrzeugs („Gesamtfahrzeugsimulation“) ausführbar ist.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 3, ist vorgesehen, dass die Software SW wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) ein Computerprogramm PRG1 zum Betrieb bzw. für eine Ansteuerung einer Hardware HW, beispielsweise wenigstens eines Elements a) bis f) gemäß Anspruch 3, vgl. die Bezugszeichen 10-19 gemäß 2, b) ein Computerprogramm PRG2 zur Simulation wenigstens einer Komponente des technischen Systems TS, beispielsweise zur Simulation eines Betriebs der wenigstens einen Komponente, c) ein Betriebssystem OS für eine Recheneinrichtung beispielsweise eines eingebetteten Systems.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 4A, ist vorgesehen, dass das Simulationsmodell SM (1) für wenigstens eines der folgenden Elemente SM' ausgebildet ist: a) Simulation SM1, beispielsweise computerimplementierte Simulation, des technischen Systems TS, b) Simulation SM2, beispielsweise computerimplementierte Simulation, zur Erforschung und/oder Entwicklung des technischen Systems TS, c) Simulation SM3, beispielsweise computerimplementierte Simulation, zum Auffinden von Fehlern des technischen Systems TS bzw. in dem technischen System TS bzw. von Fehlern, die mit dem technischen System TS zusammenhängen, beispielsweise von dem technischen System TS verursacht werden können, d) Simulation SM4 zur Validierung und/oder Verifikation einer Sicherheit, beispielsweise einer funktionalen Sicherheit, des technischen Systems TS.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 4B, ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: beispielsweise basierend auf der Simulation SM1, SM2, SM3, SM4, a) Variieren 80 wenigstens eines Parameters, der das technische System TS und/oder das Simulationsmodell SM beeinflussen kann, b) Beheben 82 von Fehlern, c) Freigeben 84 des technischen Systems TS.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 6, ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ausführen 110 einer Sensitivitätsanalyse, beispielsweise basierend auf einer vorgebbaren Anzahl von, beispielsweise bereits vorliegenden, Simulationsauswertungen des Simulationsmodells SM, und, optional, Ermitteln 112 der ersten Parametergruppe GP1 basierend auf der Sensitivitätsanalyse 110, wobei beispielsweise die erste Parametergruppe GP1 wenigstens einen Parameter aufweist.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 7, ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ermitteln 114 einer zweiten Parametergruppe GP2 von Parametern des Simulationsmodells SM, deren Sensitivität den vorgebbaren Sensitivitätsgrenzwert nicht überschreiten (z.B. „nicht (hinreichend) sensitive Parameter“), und, optional, Fixieren 116 (fest Vorgeben) der Parameter der zweiten Parametergruppe GP2, beispielsweise auf einen vorgebbaren, beispielsweise nominalen, Wert.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Ermitteln 102 (5) des Ersatzmodells EM für das Simulationsmodell SM aufweist: Vereinfachen 102a des Simulationsmodells SM basierend auf einer, beispielsweise gezielten, Auswertung des Simulationsmodells SM durch Vorgaben in einem Parameterraum.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Bewerten 104 (5) der Güte des Ersatzmodells EM basierend auf einer bzw. der vorgebbaren Anzahl von, beispielsweise bereits vorliegenden, Simulationsauswertungen des Simulationsmodells SM, ausgeführt wird.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 8, ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ermitteln 120, beispielsweise Identifizieren, einer dritten Parametergruppe GP3, deren Parameter eine Qualität der Bewertung der Güte des Ersatzmodells EM beeinflussen, und, optional, Erweitern 122 des Ersatzmodells EM basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe GP3, beispielsweise basierend auf wenigstens einer Auswertung des Simulationsmodells SM für den wenigstens einen Parameter der dritten Parametergruppe, wobei z.B. ein erweitertes Ersatzmodell EM' erhalten wird.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 8, ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Wiederholen 124 wenigstens eines der folgenden Schritte, beispielsweise bis ein vorgebbares Abbruchkriterium erreicht ist: a) Bewerten 104 der Güte des Ersatzmodells EM, b) Ermitteln 120 der dritten Parametergruppe GP3, c) Erweitern 122 des Ersatzmodells EM (bzw. des ggf. bereits zuvor erweiterten Ersatzmodells EM') basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe GP3, wobei das vorgebbare Abbruchkriterium wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) eine Änderung eines Werts des Gütemaßes GM-EM (z.B. von einer Wiederholung 124 zur anderen Wiederholung 124) unterschreitet einen vorgebbaren Schwellwert, b) ein Vorgabewert für das Gütemaß GM-EM ist erreicht.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens manche, vorzugsweise alle, Schritte des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen automatisiert, also ohne Interaktion mit einer Person, ausgeführt werden.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 9, ist vorgesehen, dass das Ermitteln 102 (5) des Ersatzmodells EM für das Simulationsmodell SM aufweist: zumindest zeitweises Speichern 1020 (9) von Parametern der ersten Parametergruppe GP1, und, beispielsweise, Zuordnen zu einer ersten Hierarchiestufe (z.B. vergleichbar mit einer ersten Iteration), Ausführen 1022 einer Sensitivitätsanalyse (beispielsweise ähnlich Schritt 110 gemäß 6) basierend auf der ersten Parametergruppe GP1, Ermitteln 1024 einer modifizierten ersten Parametergruppe GP1' basierend auf der Sensitivitätsanalyse 1022, wobei beispielsweise die modifizierte erste Parametergruppe GP1' einer zweiten Hierarchiestufe (bzw. Iteration) entspricht, und, optional, Wiederholen 1026 der Schritte des zumindest zeitweisen Speicherns 1020, des Ausführens 1022 der Sensitivitätsanalyse, und des Ermittelns 1024, und, optional, Inkrementieren der Hierarchiestufe, bis ein vorgebbares Abbruchkriterium erreicht ist, wobei beispielsweise das vorgebbare Abbruchkriterium eine vorgebbare Anzahl von Wiederholungen 1026, beispielsweise korrespondierend mit einem aktuellen Wert der Hierarchiestufe, aufweist.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Ausführen 1028 wenigstens eines der folgenden Schritte basierend auf der modifizierten ersten Parametergruppe GP1' einer aktuellen Hierarchiestufe bzw. Wiederholung 1026: a) Vereinfachen 102a (5) des Simulationsmodells SM, b) Bewerten 104 einer Güte des Ersatzmodells EM, c) Ermitteln 120 (8), beispielsweise Identifizieren, der dritten Parametergruppe GP3, d) Erweitern 122 des Ersatzmodells EM basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe GP3, e) Wiederholen 124 wenigstens eines der folgenden Schritte, beispielsweise bis ein vorgebbares Abbruchkriterium erreicht ist: aa) Bewerten 104 der Güte des Ersatzmodells EM, bb) Ermitteln 120 der dritten Parametergruppe GP3 , cc) Erweitern 122 des Ersatzmodells EM basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe GP3, wobei das vorgebbare Abbruchkriterium wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a') eine Änderung eines Werts des Gütemaßes GM-EM unterschreitet einen vorgebbaren Schwellwert, b') ein Vorgabewert für das Gütemaß GM-EM ist erreicht.
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen, 9, ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter aufweist: Wechseln 1030 zu einer vorangehenden höheren Hierarchiestufe, und, optional, Wiederholen 1032 der Schritte des Ausführens 1028 und des Wechselns 1030 zu einer vorangehenden höheren Hierarchiestufe, beispielsweise basierend auf Informationen bzw. Daten bzw. Ergebnissen wenigstens einer niedrigeren Hierarchiestufe. Dadurch ist bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen eine iterative Verfeinerung des Ersatzmodells EM bzw. des erweiterten Ersatzmodells EM' ermöglicht.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen, 10, beziehen sich auf eine Vorrichtung 200 zur Ausführung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen. Die Vorrichtung 200 weist z.B. auf: eine wenigstens einen Rechenkern 202a aufweisende Recheneinrichtung („Computer“) 202, eine der Recheneinrichtung 202 zugeordnete Speichereinrichtung 204 zur zumindest zeitweisen Speicherung wenigstens eines der folgenden Elemente: a) Daten DAT (z.B. die mit dem Simulationsmodell SM (1) assoziierten Daten DAT-SM, und/oder Parameter der Gruppen GP1, GP2, GP3), b) Computerprogramm PRG, insbesondere zur Ausführung eines Verfahrens gemäß den Ausführungsformen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Speichereinrichtung 204 einen flüchtigen Speicher 204a (z.B. Arbeitsspeicher (RAM)) auf, und/oder einen nichtflüchtigen Speicher 204b (z.B. Flash-EEPROM).
Bei weiteren beispielhaften Ausführungsformen weist die Recheneinrichtung 202 wenigstens eines der folgenden Elemente auf bzw. ist als wenigstens eines dieser Elemente ausgebildet: Mikroprozessor (µP), Mikrocontroller (µC), anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), System on Chip (SoC), programmierbarer Logikbaustein (z.B. FPGA, field programmable gate array), Hardwareschaltung, Grafikprozessor (GPU), oder beliebige Kombinationen hieraus.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf ein computerlesbares Speichermedium SM, umfassend Befehle PRG', die bei der Ausführung durch einen Computer 202 diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Computerprogramm PRG, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer 202 diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Datenträgersignal DCS, das das Computerprogramm PRG, PRG' gemäß den Ausführungsformen charakterisiert und/oder überträgt. Das Datenträgersignal DCS ist beispielsweise über eine optionale Datenschnittstelle 206 der Vorrichtung 200 übertragbar.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen, 11, beziehen sich auf eine Verwendung 300 des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen und/oder der Vorrichtung 200 gemäß den Ausführungsformen und/oder des computerlesbaren Speichermediums SM gemäß den Ausführungsformen und/oder des Computerprogramms PRG, PRG' gemäß den Ausführungsformen und/oder des Datenträgersignals DCS gemäß den Ausführungsformen für wenigstens eines der folgenden Elemente: a) Ermitteln 302 eines gegenüber dem Simulationsmodell SM vereinfachten (z.B. mit weniger Rechenressourcen bzw. Energie auswertbaren) Ersatzmodells EM für das Simulationsmodell SM, b) Automatisierung 304 von Arbeitsschritten zur Bewertung der Güte eines bzw. des Ersatzmodells EM, c) Beschleunigen 306 einer Güteermittlung bei Simulationsmodellen SM, beispielsweise durch Verwendung des Ersatzmodells EM, d) Qualitätssteigerung 308 einer Gütebewertung für ein Ersatzmodell EM, z.B. aufgrund einer Auswertung des Ersatzmodells EM in zuvor nicht betrachteten Parameterregionen, e) Ermöglichen 310 von, beispielsweise verbesserten und/oder frühzeitigen, Prognosen von Qualitätseigenschaften eines mit dem technischen System TS (1) assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses, f) Erhöhen 312 (11) einer Ausfallssicherheit in einer Produktion eines mit dem technischen System TS assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses, g) Steigerung 314 einer Produktqualität eines mit dem technischen System TS assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses, h) Verkürzen 316 einer Entwicklungsdauer eines mit dem technischen System TS assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses.
Beispielhafte Ausführungsformen ermöglichen zumindest zeitweise eine Eliminierung bzw. Nichtberücksichtigung von für eine z.B. präzise Modellierung des technischen Systems TS weniger wichtigen bzw. irrelevanten Parametern des Simulationsmodells SM. Dadurch kann z.B. die Modellkomplexität reduziert werden, z.B. im Zusammenhang mit einer Unterscheidung von z.B. stationären und dynamischen Zuständen, oder hochfrequenten und niederfrequenten Bereichen.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen ermöglichen, zumindest zeitweise auf eine Plausibilisierung durch Experten, z.B. anhand von wenigen Simulationsergebnissen, zu verzichten, um eine Aussage über die Güte der Ergebnisse der Simulation zu geben.

Claims

Verfahren, beispielsweise computerimplementiertes Verfahren, zum Verarbeiten von mit einem Simulationsmodell (SM) assoziierten Daten (DAT-SM), wobei das Simulationsmodell (SM) zur Simulation wenigstens eines Aspekts eines technischen Systems (TS) ausgebildet ist, wobei das Verfahren aufweist: Ermitteln (100) einer ersten Parametergruppe (GP1) von Parametern des Simulationsmodells (SM), deren Sensitivität einen vorgebbaren Sensitivitätsgrenzwert überschreiten, Ermitteln (102) eines Ersatzmodells (EM) für das Simulationsmodell (SM) basierend auf der ersten Parametergruppe (GP1), Bewerten (104) einer Güte des Ersatzmodells (EM), wobei ein die Güte des Ersatzmodells (EM) charakterisierendes Gütemaß (GM-EM) erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das technische System (TS) wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) Hardware (HW), b) Software (SW), c) eine Kombination aus Hardware (HW) und Software (SW).
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Hardware (HW) wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) Sensor (10), b) Aktor (12), c) Hardwareschaltung (14), d) elektrisches und/oder elektronisches und/oder elektromechanisches Bauelement (16), e) elektrische Maschine (18), beispielsweise rotierende elektrische Maschine, beispielsweise Elektromotor, f) Recheneinrichtung (19), beispielsweise Mikroprozessor und/oder Mikrocontroller und/oder eingebettetes System.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Software (SW) wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) ein Computerprogramm (PRG1) zum Betrieb bzw. für eine Ansteuerung einer Hardware (HW), beispielsweise wenigstens eines Elements a) bis f) gemäß Anspruch 3, b) ein Computerprogramm (PRG2) zur Simulation wenigstens einer Komponente des technischen Systems (TS), beispielsweise zur Simulation eines Betriebs der wenigstens einen Komponente, c) ein Betriebssystem (OS) für eine Recheneinrichtung (19) beispielsweise eines eingebetteten Systems.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Simulationsmodell (SM) für wenigstens eines der folgenden Elemente ausgebildet ist: a) Simulation (SM1), beispielsweise computerimplementierte Simulation, des technischen Systems (TS), b) Simulation (SM2), beispielsweise computerimplementierte Simulation, zur Erforschung und/oder Entwicklung des technischen Systems (TS), c) Simulation (SM3), beispielsweise computerimplementierte Simulation, zum Auffinden von Fehlern des technischen Systems (TS) bzw. in dem technischen System (TS) bzw. von Fehlern, die mit dem technischen System (TS) zusammenhängen, beispielsweise von dem technischen System (TS) verursacht werden können, d) Simulation (SM4) zur Validierung und/oder Verifikation einer Sicherheit, beispielsweise einer funktionalen Sicherheit, des technischen Systems (TS).
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, weiter aufweisend: beispielsweise basierend auf der Simulation (SM1, SM2, SM3, SM4), a) Variieren (80) wenigstens eines Parameters, der das technische System (TS) und/oder das Simulationsmodell (SM) beeinflussen kann, b) Beheben (82) von Fehlern, c) Freigeben (84) des technischen Systems (TS).
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, weiter aufweisend: Ausführen (110) einer Sensitivitätsanalyse, beispielsweise basierend auf einer vorgebbaren Anzahl von, beispielsweise bereits vorliegenden, Simulationsauswertungen des Simulationsmodells (SM), und, optional, Ermitteln (112) der ersten Parametergruppe (GP1) basierend auf der Sensitivitätsanalyse (110), wobei beispielsweise die erste Parametergruppe (GP1) wenigstens einen Parameter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, weiter aufweisend: Ermitteln (114) einer zweiten Parametergruppe (GP2) von Parametern des Simulationsmodells (SM), deren Sensitivität den vorgebbaren Sensitivitätsgrenzwert nicht überschreiten, und, optional, Fixieren (116) der Parameter der zweiten Parametergruppe (GP2), beispielsweise auf einen vorgebbaren, beispielsweise nominalen, Wert.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (102) des Ersatzmodells (EM) für das Simulationsmodell (SM) aufweist: Vereinfachen (102a) des Simulationsmodells (SM) basierend auf einer, beispielsweise gezielten, Auswertung des Simulationsmodells (SM) durch Vorgaben in einem Parameterraum, beispielsweise einem mit der ersten Parametergruppe (GP1) assoziierten Parameterraum.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bewerten (104) der Güte des Ersatzmodells (EM) basierend auf einer bzw. der vorgebbaren Anzahl von, beispielsweise bereits vorliegenden, Simulationsauswertungen des Simulationsmodells (SM), ausgeführt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, weiter aufweisend: Ermitteln (120), beispielsweise Identifizieren, einer dritten Parametergruppe (GP3), deren Parameter eine Qualität der Bewertung (104) der Güte des Ersatzmodells (EM) beeinflussen, und, optional, Erweitern (122) des Ersatzmodells (EM) basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe (GP3), beispielsweise basierend auf wenigstens einer Auswertung des Simulationsmodells (SM) für den wenigstens einen Parameter der dritten Parametergruppe (GP3).
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, weiter aufweisend: Wiederholen (124) wenigstens eines der folgenden Schritte, beispielsweise bis ein vorgebbares Abbruchkriterium erreicht ist: a) Bewerten (104) der Güte des Ersatzmodells (EM), b) Ermitteln (120) der dritten Parametergruppe (GP3), c) Erweitern (122) des Ersatzmodells (EM) basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe (GP3), wobei das vorgebbare Abbruchkriterium wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a) eine Änderung eines Werts des Gütemaßes (GM-EM) unterschreitet einen vorgebbaren Schwellwert, b) ein Vorgabewert für das Gütemaß ist erreicht.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens manche, vorzugsweise alle, Schritte automatisiert, also ohne Interaktion mit einer Person, ausgeführt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln (102) des Ersatzmodells (EM) für das Simulationsmodell (SM) aufweist: zumindest zeitweises Speichern (1020) von Parametern der ersten Parametergruppe (GP1), und, beispielsweise, Zuordnen zu einer ersten Hierarchiestufe, Ausführen (1022) einer Sensitivitätsanalyse basierend auf der ersten Parametergruppe (GP1), Ermitteln (1024) einer modifizierten ersten Parametergruppe (GP1') basierend auf der Sensitivitätsanalyse (1022), wobei beispielsweise die modifizierte erste Parametergruppe (GP1') einer zweiten Hierarchiestufe entspricht, und, optional, Wiederholen (1026) der Schritte des zumindest zeitweisen Speicherns (1020), des Ausführens (1022) der Sensitivitätsanalyse, und des Ermittelns (1024), und, optional, Inkrementieren der Hierarchiestufe, bis ein vorgebbares Abbruchkriterium erreicht ist, wobei beispielsweise das vorgebbare Abbruchkriterium eine vorgebbare Anzahl von Wiederholungen (1026), beispielsweise korrespondierend mit einem aktuellen Wert der Hierarchiestufe, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, weiter aufweisend: Ausführen (1028) wenigstens eines der folgenden Schritte basierend auf der modifizierten ersten Parametergruppe (GP1') einer aktuellen Hierarchiestufe bzw. Wiederholung (1026): a) Vereinfachen (102a) des Simulationsmodells (SM), b) Bewerten (104) einer Güte des Ersatzmodells (EM), c) Ermitteln (120), beispielsweise Identifizieren, der dritten Parametergruppe (GP3), d) Erweitern (122) des Ersatzmodells (EM) basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe (GP3), e) Wiederholen (124) wenigstens eines der folgenden Schritte, beispielsweise bis ein vorgebbares Abbruchkriterium erreicht ist: aa) Bewerten (104) der Güte des Ersatzmodells (EM), bb) Ermitteln (120) der dritten Parametergruppe (GP3), cc) Erweitern (122) des Ersatzmodells (EM) basierend auf wenigstens einem Parameter der dritten Parametergruppe (GP3), wobei das vorgebbare Abbruchkriterium wenigstens eines der folgenden Elemente aufweist: a') eine Änderung eines Werts des Gütemaßes (GM-EM) unterschreitet einen vorgebbaren Schwellwert, b') ein Vorgabewert für das Gütemaß ist erreicht.
Verfahren nach Anspruch 15, weiter aufweisend: Wechseln (1030) zu einer vorangehenden höheren Hierarchiestufe, und, optional, Wiederholen (1032) der Schritte des Ausführens (1028) und des Wechselns (1030) zu einer vorangehenden höheren Hierarchiestufe (1030), beispielsweise basierend auf Informationen bzw. Daten bzw. Ergebnissen wenigstens einer niedrigeren Hierarchiestufe.
Vorrichtung (200) zur Ausführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche.
Computerlesbares Speichermedium (SM), umfassend Befehle (PRG), die bei der Ausführung durch einen Computer (202) diesen veranlassen, das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16 auszuführen.
Computerprogramm (PRG), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms (PRG) durch einen Computer (202) diesen veranlassen, das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16 auszuführen.
Datenträgersignal (DCS), das das Computerprogramm (PRG) nach Anspruch 19 überträgt und/oder charakterisiert.
Verwendung (300) des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16 und/oder der Vorrichtung (200) nach Anspruch 17 und/oder des computerlesbaren Speichermediums (SM) nach Anspruch 18 und/oder des Computerprogramms (PRG) nach Anspruch 19 und/oder des Datenträgersignals (DCS) nach Anspruch 20 für wenigstens eines der folgenden Elemente: a) Ermitteln (302) eines gegenüber dem Simulationsmodell (SM) vereinfachten Ersatzmodells (EM) für das Simulationsmodell (SM), b) Automatisierung (304) von Arbeitsschritten zur Bewertung der Güte eines bzw. des Ersatzmodells (EM), c) Beschleunigen (306) einer Güteermittlung bei Simulationsmodellen (SM), beispielsweise durch Verwendung des Ersatzmodells (EM), d) Qualitätssteigerung (308) einer Gütebewertung für ein Ersatzmodell (EM), z.B. aufgrund einer Auswertung des Ersatzmodells (EM) in zuvor nicht betrachteten Parameterregionen, e) Ermöglichen (310) von, beispielsweise verbesserten und/oder frühzeitigen, Prognosen von Qualitätseigenschaften eines mit dem technischen System (TS) assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses, f) Erhöhen (312) einer Ausfallssicherheit in einer Produktion eines mit dem technischen System (TS) assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses, g) Steigerung (314) einer Produktqualität eines mit dem technischen System (TS) assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses, h) Verkürzen (316) einer Entwicklungsdauer eines mit dem technischen System (TS) assoziierten bzw. korrespondierenden Erzeugnisses.