DE102021107132A1

DE102021107132A1 - Verfahren, System und Computerprogrammprodukt zur Erstellung von elektronischen Berichten über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen für eine technische Entität

Info

Publication number: DE102021107132A1
Application number: DE102021107132.1A
Authority: DE
Inventors: Adrian Candale
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von elektronischen Berichten über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen für eine technische Entität und/oder einen technischen Prozess, mit einer Systemarchitektur bestehend aus zumindest einem Prozessor, zumindest einer Datenbank und zumindest einer Benutzerschnittstelle, umfassend:- Erzeugen zumindest eines Anforderungsprofils für die Auswertung von Simulationsergebnissen mittels der Benutzerschnittstelle und Empfangen des Anforderungsprofils von einem Auswertungsmodul;- Übermitteln von zu dem Anforderungsprofil passenden Simulationsergebnissen von einer Datenbank an das Auswertungsmodul;- Bearbeiten der Simulationsergebnisse von dem Auswertungsmodul mittels einer Softwareapplikation entsprechend den Vorgaben des Anforderungsprofils und Erstellen zumindest eines Auswertungsergebnisses;- Weitergeben des Auswertungsergebnisses an ein Berichterstellungsmodul;- Erstellen zumindest eines elektronischen Berichts in einem oder mehreren Berichtsformat(en) für das Auswertungsergebnis von dem Berichterstellungsmodul mittels einer Softwareapplikation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Erstellung von elektronischen Berichten über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen für eine technische Entität und/oder einen technischen Prozess.
In der Automobilindustrie werden Simulationsdatensysteme bei der Entwicklung von Fahrzeugen und Sicherheitssystemen verwendet. So dienen beispielsweise Crash-Tests dazu, Erkenntnisse über das Verhalten eines Fahrzeugs, seiner Insassen oder von Transportgegenständen bei unterschiedlichen Kollisionsbedingungen zu gewinnen. Hierdurch kann entweder die gewünschte Fahrzeugsicherheit bestätigt werden oder es können Hinweise auf mögliche Schwachstellen gefunden werden. Da Crashtests mit hohen Kosten und einem erheblichen Zeitaufwand verbunden sind, ist es wünschenswert, Simulationen von Crashtests durch mathematische Modelle zu erhalten. Zudem werden bei der Entwicklung von Fahrzeugkomponenten und Steuerungssystemen zunehmend Simulationsdatensysteme im Rahmen eines virtuellen Engineerings eingesetzt. Aber auch in der Qualitätssicherung, für die Produkteinführung sowie in anderen Industrien wie der Pharmaindustrie bei der Entwicklung von Medikamenten werden verstärkt numerische Simulationen verwendet.
Komplexe Simulationsprogramme verwenden insbesondere hochaufgelöste Mehrkörpersimulationen oder Finite-Elemente-Methoden. Ein Beispiel für ein solches Simulationsprogramm ist LS-DYNA, mit dem insbesondere nicht-lineare und hochdynamische Fragestellungen bearbeitet werden können.
Ein wichtiger Aspekt bei der Verwendung von Simulationen ist jedoch das Management, die Auswertung und die Berichterstattung (engl.: reporting) der Simulationsergebnisse, um insbesondere dritten Personen in Forschungs- und Entwicklungsteams den Zugang zu Simulationsdaten zu ermöglichen und sie über die Ergebnisse in Kenntnis zu setzen. So ist es beispielsweise üblich, Simulationsergebnisse im Rahmen einer graphischen Präsentation, wie insbesondere MS Powerpoint dritten Personen vorzustellen, beispielsweise während der Produktentwicklung. Die Übertragung der Simulationsergebnisse in eine solche graphische Präsentation ist jedoch bisher nur manuell möglich und erfordert sehr viel Zeit, da insbesondere aufgrund unterschiedlicher Datenformate häufig graphische Darstellungen von Simulationsergebnissen nicht direkt verwendet werden können, sondern einer Nachbearbeitung bedürfen. Zudem erfolgt die Auswahl der Simulationsergebnisse häufig nach subjektiven Maßstäben eines Anwenders, so dass möglicherweise interessante weitere Aspekte übersehen werden, wie beispielsweise das nichtlineare Verhalten einer Dämpfung bei einer Änderung der Materialeigenschaften. Des Weiteren sind Präsentationen von verschiedenen Anwendern häufig nicht direkt miteinander vergleichbar, da die Struktur und der Aufbau unterschiedlich sind.
Die US 2014 201608 A1 beschreibt ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zum Extrahieren von Informationen aus dem Internet und zum Erzeugen eines Berichts auf der Basis der extrahierten Informationen. Ein Benutzer kann verschiedene Websites abrufen und für ihn interessante Inhalte ermitteln. Metadaten, die den ausgewählten Informationen entsprechen, werden in einer Datenbank gespeichert und können vom Benutzer nach Bedarf abgerufen werden, um einen Bericht über die ausgewählten Informationen zu erstellen.
Die US 2007 016561 A1 beschreibt einen elektronischen Berichtsgenerator mit einem Prozessor, einer Speichereinheit mit Daten, die in Datensätzen und Variablen organisiert sind, und einer Benutzeroberfläche mit einer Anzeige zum Anzeigen von Symbolen. Jedes Symbol repräsentiert eine Variable der Daten. Der Prozessor wählt eine der möglichen Variablen aus und erstellt mittels einer Vorlage eine Berichtsstruktur für die Darstellung der ausgewählten Variablen.
Die US 7574330 B2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Ermittlung einer genauen und effizienten numerischen Lösung von mathematischen Gleichungen, die physikalische Eigenschaften eines Objekts beschreiben. Hierzu wird ein Bereich des physikalischen Objekts in eine Mehrzahl von finiten Elementen eingeteilt und sowohl eine Näherungslösung für jedes der finiten Elemente als auch eine Differentialgleichung bestimmt. Durch Kombination der Näherungslösung und der Differentialgleichung wird ein Satz algebraischer Gleichungen erzeugt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Erstellung von elektronischen Berichten über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen für eine technische Entität zu schaffen, das sich durch eine effiziente Verwendung von Rechenkapazitäten und ein verbessertes Datenmanagement auszeichnet.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich eines Systems durch die Merkmale des Patentanspruchs 9, und hinsichtlich eines Computerprogrammprodukt durch die Merkmale des Patentanspruchs 15 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erstellung von elektronischen Berichten über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen für eine technische Entität und/oder einen technischen Prozess, mit einer Systemarchitektur bestehend aus zumindest einem Prozessor, zumindest einer Datenbank und zumindest einer Benutzerschnittstelle. Das Verfahren umfasst das Erzeugen zumindest eines Anforderungsprofils für die Auswertung von Simulationsergebnissen mittels der Benutzerschnittstelle und das Empfangen des Anforderungsprofils von einem Auswertungsmodul; das Übermitteln von zu dem Anforderungsprofil passenden Simulationsergebnissen von einer Datenbank an das Auswertungsmodul; das Bearbeiten der Simulationsergebnisse von dem Auswertungsmodul mittels einer Softwareapplikation entsprechend den Vorgaben des Anforderungsprofils und das Erstellen zumindest eines Auswertungsergebnisses; das Weitergeben des Auswertungsergebnisses an ein Berichterstellungsmodul; und das Erstellen zumindest eines elektronischen Berichts in einem oder mehreren Berichtsformat(en) für das Auswertungsergebnis von dem Berichterstellungsmodul mittels einer Softwareapplikation.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der elektronische Bericht auf einem Display ausgegeben.
In einer Ausführungsform verwendet die Softwareapplikation des Auswertungsmoduls und/oder des Berichterstellungsmoduls ein neuronales Netzwerk.
Insbesondere ist das neuronale Netzwerk als gefaltetes neuronales Netzwerk (convolutional neural network) ausgebildet.
In einer Ausführungsform werden die Simulationsergebnisse mit Simulationsverfahren berechnet, die hochaufgelöste Mehrkörpersimulationen oder Finite-Elemente-Methoden verwenden.
Zweckmäßigerweise umfassen die Berichtsformate MS Word, MS Powerpoint (PPTX), MS Excel, Portable Document Format (PDF) und/oder HTML.
In einer Weiterentwicklung ist zumindest eine weitere Speichereinheit vorgesehen für das Speichern von weiteren Daten wie Bildern, Graphiken, Kennzahlen, die vom Auswertungsmodul für die Auswertung der Simulationsergebnisse verwendet werden.
In einer Ausführungsform verwendet das Berichterstellungsmodul Klassifizierungsalgorithmen auf der Basis von Ontologien wie ontologiebasierte Metadaten oder Baumstrukturen.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein System zur Erstellung von elektronischen Berichten über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen für eine technische Entität und/oder einen technischen Prozess. Das System besteht aus zumindest einem Prozessor umfassend ein Auswertungsmodul und ein Berichterstellungsmodul, zumindest einer Datenbank und zumindest einer Benutzerschnittstelle. Die Benutzerschnittstelle ist ausgebildet, zumindest ein Anforderungsprofil für die Auswertung von Simulationsergebnissen zu erzeugen und an das Auswertungsmodul weiterzugeben. Die Datenbank ist ausgebildet, zu dem Anforderungsprofil passende Simulationsergebnisse an das Auswertungsmodul zu übermitteln. Das Auswertungsmodul ist ausgebildet, die Simulationsergebnisse mittels einer Softwareapplikation entsprechend den Vorgaben des Anforderungsprofils zu bearbeiten, zumindest ein Auswertungsergebnis zu erstellen und das Auswertungsergebnis an das Berichterstellungsmodul weiterzugeben. Das Berichterstellungsmodul ist ausgebildet, zumindest einen elektronischen Bericht in einem oder mehreren Berichtsformat(en) für das Auswertungsergebnis mittels einer Softwareapplikation zu erstellen.
In einer Ausführungsform wird der elektronische Bericht auf einem Display ausgegeben.
In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die Softwareapplikation des Auswertungsmoduls und/oder des Berichterstellungsmoduls ein neuronales Netzwerk verwendet, und wobei das neuronale Netzwerk insbesondere als gefaltetes neuronales Netzwerk (convolutional neural network) ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise werden die Simulationsergebnisse mit Simulationsverfahren berechnet, die hochaufgelöste Mehrkörpersimulationen oder Finite-Elemente-Methoden verwenden.
Insbesondere umfassen die Berichtsformate MS Word, MS Powerpoint (PPTX), MS Excel, Portable Document Format (PDF) und/oder HTML.
In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine weitere Speichereinheit vorgesehen für das Speichern von weiteren Daten wie Bildern, Graphiken, Kennzahlen, die vom Auswertungsmodul für die Auswertung der Simulationsergebnisse verwendet werden.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, umfassend einen ausführbaren Programmcode, der so konfiguriert ist, dass er bei seiner Ausführung das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt ausführt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Erstellung von elektronischen Berichten über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen zu Eigenschaften einer technischen Entität und/oder eines technischen Prozesses;
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der einzelnen Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 ein Computerprogrammprodukt gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung.

Zusätzliche Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung oder ihrer Ausführungsbeispiele werden durch die ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen ersichtlich.
In 1 ist ein System 100 zur Erstellung von elektronischen Berichten über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen zu Eigenschaften einer technischen Entität und/oder eines technischen Prozesses dargestellt.
Das System 100 umfasst einen Prozessor 10, der mit einer Datenbank 20 verbunden ist. In der Datenbank 20 sind Simulationsergebnisse 22 von numerischen Simulationen zu Eigenschaften, Merkmalen oder dem Verhalten von technischen Entitäten und/oder technischen Prozessen gespeichert. Eine technische Entität kann beispielsweise als ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Es kann sich aber auch um eine Komponente wie einen Motor oder einen Antriebsstrang sowie deren Teilkomponenten und zugehörigen Steuereinrichtungen handeln. Des Weiteren kann die Entität eine komplexe Industrieanlage, wissenschaftlich-technische oder medizinische Geräte und Systeme, Verkehrssteuerungs- und Verkehrslogistiksysteme, vernetzte Sicherheits- und Fahrassistenzsysteme für mobile Geräte, industrielle Prozesssteuerungs- und Automatisierungssysteme, Umweltbeobachtungssysteme, Energieversorgungsmanagementsysteme oder Telekommunikationssysteme sowie Geräte für den täglichen Bedarf umfassen. Zudem kann es sich bei der Entität um eine biologische oder chemische Substanz handeln, deren Zusammensetzung simuliert wird oder deren Wirksamkeit für ein Medikament getestet wird. Bei den technischen Prozessen kann es sich beispielsweise um Prozesse in der Produktion wie Umformtechniken oder um biologische oder chemische Prozesse in der Verfahrenstechnik oder Medikamentenentwicklung oder um wirtschaftliche Prozesse wie Logistikketten oder das Verhalten am Aktienmarkt handeln. Entscheidend ist, dass die Entität und/oder der Prozess in einem digitalen Datenformat als Modell darstellbar und damit einer numerischen Simulation zugänglich ist.
Für die numerische Simulation werden insbesondere hochaufgelöste Mehrkörpersimulationen oder Finite-Elemente-Methoden verwendet. Ein Beispiel für ein solches Simulationsprogramm ist LS-DYNA, mit dem insbesondere nichtlineare und hochdynamische Fragestellungen bearbeitet werden können. Eine Simulation kann für unterschiedliche Fragestellungen durchgeführt werden. In der Regel geht es darum, das Verhalten, Eigenschaften und Merkmale einer Entität wie eines Systems oder eines Prozesses zu beschreiben, zu erklären oder vorherzusagen. Bei einem Simulationsergebnis 22 kann es sich um das Endergebnis eines Simulationsdurchlaufs (engl.: run) oder auch um ein Zwischenergebnis handeln. Ein Simulationsergebnis 22 kann ein statisches Bild und/oder ein kontinuierliches Bildsignal wie eine Videosequenz insbesondere bei dynamischen Prozessen und/oder eine Graphik und/oder eine Kennzahl und dgl. enthalten.
Zudem kann der Prozessor 10 auf zumindest eine weitere Speichereinheit 30 zugreifen. In der Speichereinheit 30 können Parameter zur Extraktion und/oder zur Klassifizierung von bestimmten Eigenschaften oder Merkmalen sowie Programm instruktionen für den Prozessor 10 gespeichert sein. Des Weiteren können Abbildungen, Graphiken, Zielgrößen und Zielwerte in dem Speichermodul 30 gespeichert sein, die für die Auswertung und Bewertung der Simulationsergebnisse 22 verwendet werden.
Der Prozessor 10 umfasst ein Auswertungsmodul 40 und ein Berichterstellungsmodul 50. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass das Auswertungsmodul 40 und/oder das Berichterstellungsmodul 50 als separate Einheiten ausgebildet sind, die mit dem Prozessor 10 verbunden sind. Sowohl das Auswertungsmodul 40 als auch in dem Berichterstellungsmodul 50 umfassen eine Softwareapplikation zur Analyse und Bearbeitung der gespeicherten Simulationsergebnisse 22, wobei weitere Daten wie Bilder, Graphiken oder Kenngrößen, beispielsweise aus dem Speichermodul 30, für die Bearbeitung hinzugezogen werden können.
Des Weiteren ist eine Benutzerschnittstelle 70 zur Eingabe von Befehlen und/oder weiteren Daten durch einen Benutzer oder zur Ausführung einer automatisierten Eingabefunktion vorgesehen für die Erstellung eines Anforderungsprofils 72. Ein Display 80 dient zur Anzeige eines von dem Berichterstellungsmodul 50 erstellten elektronischen Berichts 52. Das Display 80 kann Teil eines mobilen Endgerätes wie beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet sein, das über eine Funkverbindung direkt oder indirekt mit dem Prozessor 10 in Verbindung steht. Das Display 80 ist zur Darstellung verschiedener Datenformate wie Videos und Bilddarstellungen ausgebildet und kann Bildschirme verwenden beispielsweise auf der Basis von Technologien wie Flüssigkristalle (LCD), Leuchtdioden (LED) oder organischen Leuchtdioden (OLED). Insbesondere kann das Display 80 als Touchscreen ausgebildet sein und somit eine integrierte Benutzerschnittstelle 70 aufweisen. Des Weiteren kann das Display 80 zur Darstellung von 3D-Formaten ausgebildet sein, um einen räumlichen Eindruck von dreidimensionalen Simulationsergebnissen zu ermöglichen. Auch sind Darstellungen im Rahmen einer Augmented Reality möglich.
Die einzelnen Systemkomponenten des System 100 können direkt miteinander verbunden sein oder über Funkverbindungen beispielsweise mit 4G oder 5G Kommunikationsprotokollen in Verbindung stehen, insbesondere wenn sich die Komponenten an verschiedenen Orten befinden.
Unter einem „Prozessor“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Maschine oder eine elektronische Schaltung oder ein leistungsfähiger Computer verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor, eine virtuelle Maschine oder eine Soft-CPU verstanden werden. Es kann sich beispielsweise auch um einen programmierbaren Prozessor handeln, der mit Konfigurationsschritten zur Ausführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüstet wird oder mit Konfigurationsschritten derart konfiguriert ist, dass der programmierbare Prozessor die erfindungsgemäßen Merkmale des Verfahrens, der Komponente, der Module, oder anderer Aspekte und/oder Teilaspekte der Erfindung realisiert. Außerdem können hochparallele Recheneinheiten und leistungsfähige Grafikmodule vorgesehen sein.
Unter einer „Speichereinheit“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein flüchtiger Speicher in Form eines Arbeitsspeichers (engl.: Random-Access Memory, RAM) oder ein dauerhafter Speicher wie eine Festplatte oder ein Datenträger oder beispielsweise ein wechselbares Speichermodul verstanden werden. Es kann sich bei der Speichereinheit aber auch um ein Cloud-Computing-Modell handeln. Zudem können unter Speichereinheiten auch externe Speichermedien verstanden werden, auf denen Informationen gespeichert sind, die beispielsweise über Internetprotokolle abrufbar sind.
Unter einem „Modul“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Prozessor und/oder eine Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen verstanden werden. Beispielsweise ist ein Modul speziell dazu eingerichtet, die Programmbefehle derart auszuführen, um das erfindungsgemäße Verfahren oder einen Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zu implementieren oder zu realisieren.
In dem Auswertungsmodul 40 werden die von dem Prozessor 10 aus der Datenbank 20 ausgelesenen Simulationsergebnisse 22 bearbeitet. Das Auswertungsmodul 40 empfängt mittels einer direkten manuellen Eingabe eines Benutzers oder einen automatischen Anfragefunktion über die Benutzerschnittstelle 70 ein Anforderungsprofil 72 für eine Auswertung von Simulationsergebnissen 22. Dieses Anforderungsprofil 72 kann wiederum das Ergebnis einer Berechnung mittels eines Algorithmus aufgrund der manuellen Eingabe des Benutzers oder der automatischen Anfragefunktion sein. Ein Anforderungsprofil 72 kann beispielsweise die Anforderung enthalten, die Simulationsergebnisse 22 für eine bestimmte Komponente bei einer Veränderung der Abmessungen für einen bestimmten Bereich oder der Materialzusammensetzung miteinander zu vergleichen. Ein anderes Beispiel ist ein Vergleich zwischen einem Prototypen X1 und einem Prototypen X2.
Das Auswertungsmodul 40 analysiert das Anforderungsprofil 72 und richtet eine Anfrage an die Datenbank 20, ob zu dem Anforderungsprofil 72 passenden Simulationsergebnisse 22 vorliegen. Die Datenbank 20 übermittelt die für das Anforderungsprofil 72 vorliegenden Simulationsergebnisse 22 an das Auswertungsmodul 40. Zusätzlich kann das Auswertungsmodul 40 auch noch weitere Daten von dem Speichermodul 30 oder weiteren Speichermodulen und Speichermedien anfordern. Die eingelesenen Simulationsergebnisse 22 werden von dem Auswertungsmodul 40 analysiert und verarbeitet. Hierzu verwendet das Auswertungsmodul 40 vorteilhafterweise Algorithmen des Maschinenlernens wie insbesondere Deep Learning. Hierbei wird ein künstliches neuronales Netzwerk verwendet, um relevante Bedeutungsinhalte aus den Simulationsergebnissen 22 zu extrahieren. Insbesondere wird als neuronales Netzwerk ein gefaltetes neuronales Netzwerk (engl.: convolutional neural networks) verwendet.
Ein neuronales Netzwerk besteht aus Neuronen, die in mehreren Schichten angeordnet und unterschiedlich miteinander verbunden sind. Ein Neuron ist in der Lage, an seinem Eingang Informationen von außerhalb oder von einem anderen Neuron entgegenzunehmen, die Information in einer bestimmten Art zu bewerten und sie in veränderter Form am Neuronen-Ausgang an ein weiteres Neuron weiterzuleiten oder als Endergebnis auszugeben. Hidden-Neuronen sind zwischen den Input-Neuronen und Output-Neuronen angeordnet. Je nach Netzwerktyp können mehrere Schichten von Hidden-Neuronen vorhanden sein. Sie sorgen für die Weiterleitung und Verarbeitung der Informationen. Output-Neuronen liefern schließlich ein Ergebnis und geben dieses an die Außenwelt aus. Durch die Anordnung und die Verknüpfung der Neuronen entstehen verschiedene Typen von neuronalen Netzwerken wie Feedforward-Netzwerke, Rekurrente Netzwerke oder Convolutional Neural Networks. Die Netzwerke lassen sich durch unbeaufsichtigtes oder überwachtes Lernen trainieren
Das Convolutional Neural Network (CNN) bietet gegenüber herkömmlichen nicht gefalteten neuronalen Netzen zahlreiche Vorteile. Es eignet sich für maschinelles Lernen und Anwendungen der Künstlichen Intelligenz mit großen Mengen an Eingabedaten wie in der Bilderkennung. Das Netzwerk arbeitet zuverlässig und ist gegenüber Verzerrungen oder anderen optischen Veränderungen unempfindlich. Da das CNN in mehrere lokale, teilverknüpfte Schichten aufgeteilt ist, hat es einen wesentlich geringeren Speicherplatzbedarf als vollverknüpfte neuronale Netze, so dass die Speicheranforderungen reduziert werden. Ebenfalls stark verkürzt ist die Trainingszeit des Convolutional Neural Networks. Mit dem Einsatz moderner Grafikprozessoren lassen sich CNNs sehr effizient trainieren. Das CNN erkennt und extrahiert Merkmale der Eingangsdaten mithilfe von Filtern. Zunächst erkennt das CNN in den ersten Ebenen einfache Strukturen wie beispielsweise Linien, Farbmerkmale oder Kanten. In den weiteren Ebenen lernt das Convolutional Neural Network Kombinationen aus diesen Strukturen wie einfache Formen oder Kurven. Mit jeder Ebene lassen sich komplexere Strukturen identifizieren. Die Daten werden in den Ebenen immer wieder neu abgetastet und gefiltert. Insbesondere Vergleiche zwischen zwei Simulationsdurchläufen lassen sich damit schnell und exakt durchführen, da die Unterschiede gut erkannt werden.
Bei der Analyse und Bearbeitung der Simulationsergebnisse 22 kann es sich beispielsweise um den Vergleich von zwei oder mehr Simulationsergebnissen, die Berechnung von Kennwerten, das Erstellen einer Graphik oder eines Funktionsverlaufs handeln.
Nachdem das Auswertungsmodul 40 die Simulationsergebnisse 22 analysiert hat, wird das zumindest eine Auswertungsergebnis 42 an das Berichterstellungsmodul 50 weitergeben. Das Berichterstellungsmodul 50 erstellt für das oder die Auswertungsergebnisse 42 einen elektronischen Bericht 52 in einem Berichtsformat wie beispielsweise MS Word, MS PPTX, MS Excel, PDF, HTML. Dabei wird eine Struktur für den Bericht 52 gewählt, die das Auswertungsergebnis 42 möglichst objektiv abbildet. Hierzu verwendet das Berichtserstellungsmodul 50 ebenfalls Algorithmen des Maschinenlernens wie insbesondere Deep Learning oder Data Mining, um die Auswertungsergebnisse 42 zu klassifizieren und einzuordnen. Insbesondere können als Klassifizierungsalgorithmen Ontologien wie ontologiebasierte Metadaten oder Baumstrukturen für eine semantische Analyse verwendet werden. Der erstellte Bericht 52 orientiert sich somit an den objektiv ermittelten Auswertungsergebnissen 42 für ein vorab definiertes Anforderungsprofil 72. Es entfallen damit subjektive Kriterien bei der Auswahl und Analyse von Simulationsergebnissen 22, so dass für die Erstellung eines Berichts 52 weniger Zeit benötigt wird und die objektive Aussagekraft erhöht werden kann.
Insbesondere ist vorgesehen, das Auswertungsmodul 40 und das Berichterstellungsmodul 50 in einer Trainingsphase mit Trainingsdaten zu trainieren, um die Treffsicherheit der Analyseergebnisse und die Geschwindigkeit der Berechnung zu erhöhen. Bei den Trainingsdaten kann es sich um ausgewählte Simulationsergebnisse handeln, die sich in der Praxis erprobt haben.
Der Bericht 52 wird in einem oder mehreren gewählten Berichtsformat auf dem Display 80 ausgegeben. Er kann an weitere Endgeräte von weiteren Benutzern gesendet werden, beispielsweise automatisch in einem Abonnement-Verfahren an vorab ausgewählte Adressen.
Ein Verfahren zur Erstellung von elektronischen Berichten über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen umfasst daher die folgenden Schritte:

In einem Schritt S10 wird ein Anforderungsprofil 72 für die Auswertung von Simulationsergebnissen 22 mittels der Benutzerschnittstell 70 erzeugt und von einem Auswertungsmodul 40 empfangen.
In einem Schritt S20 werden zu dem Anforderungsprofil 72 passende Simulationsergebnisse 22 von einer Datenbank 20 an das Auswertungsmodul 40 übermittelt.
In einem Schritt S30 bearbeitet das Auswertungsmodul 40 die Simulationsergebnisse 22 mittels einer Softwareapplikation entsprechend den Vorgaben des Anforderungsprofils 72 und erstellt zumindest ein Auswertungsergebnis 42.
In einem Schritt S40 wird das zumindest eine Auswertungsergebnis 42 an ein Berichterstellungsmodul 50 weitergegeben.
In einem Schritt S50 erstellt das Berichterstellungsmodul 50 für das Auswertungsergebnis 42 mittels einer Softwareapplikation einen elektronischen Bericht 52 in einem oder mehreren Berichtsformaten.

Durch die vorliegende Erfindung ist ein verbessertes Wissens- und Berichtsmanagement für eine Vielzahl von Simulationsergebnissen ermöglicht.
Durch den Einsatz von Verfahren der künstlichen Intelligenz wie Machine Learning oder Data Mining können wichtige Erkenntnisse aus bereits durchgeführten und gespeicherten Simulationsergebnissen gewonnen werden, die aufgrund der Komplexität sonst ungenutzt blieben. Zudem kann die Berichterstattung deutlich verbessert werden, da eine einheitliche Struktur automatisch verwendet wird und ein manuelles Übertragen von Simulationsergebnissen und Auswertungen entfällt. Hierdurch kann beispielsweise die Zeitdauer der Produktentwicklung verkürzt werden, gleichzeitig aber auch die Sicherheit der Produkte erhöht werden.
Bezugszeichenliste

10: Prozessor
20: Datenbank
22: Simulationsergebnisse
30: Speichereinheit
40: Auswertungsmodul
42: Auswertungsergebnis
50: Berichterstellungsmodul
52: elektronischer Bericht
70: Benutzerschnittstelle
72: Anforderungsprofil
80: Endgerät mit Display
100: System
200: Computerprogrammprodukt
250: Programmcode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2014201608 A1 [0005]
US 2007016561 A1 [0006]
US 7574330 B2 [0007]

Claims

Verfahren zur Erstellung von elektronischen Berichten (52) über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen (22) für eine technische Entität und/oder einen technischen Prozess, mit einer Systemarchitektur bestehend aus zumindest einem Prozessor (10), zumindest einer Datenbank (20) und zumindest einer Benutzerschnittstelle (70), umfassend: - Erzeugen (S10) zumindest eines Anforderungsprofils (72) für die Auswertung von Simulationsergebnissen (22) mittels der Benutzerschnittstelle (70) und Empfangen des Anforderungsprofils (72) von einem Auswertungsmodul (40); - Übermitteln (S20) von zu dem Anforderungsprofil (72) passenden Simulationsergebnissen (22) von einer Datenbank (20) an das Auswertungsmodul (40); - Bearbeiten (S30) der Simulationsergebnisse (22) von dem Auswertungsmodul (40) mittels einer Softwareapplikation entsprechend den Vorgaben des Anforderungsprofils (72) und Erstellen zumindest eines Auswertungsergebnisses (42); - Weitergeben (S40) des Auswertungsergebnisses (42) an ein Berichterstellungsmodul (50); - Erstellen (S50) zumindest eines elektronischen Berichts (52) in einem oder mehreren Berichtsformat(en) für das Auswertungsergebnis (42) von dem Berichterstellungsmodul (50) mittels einer Softwareapplikation.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der elektronische Bericht (52) auf einem Display (80) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Softwareapplikation des Auswertungsmoduls (40) und/oder des Berichterstellungsmoduls (50) ein neuronales Netzwerk verwendet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das neuronale Netzwerk als gefaltetes neuronales Netzwerk (convolutional neural network) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Simulationsergebnisse (22) mit Simulationsverfahren berechnet werden, die hochaufgelöste Mehrkörpersimulationen oder Finite-Elemente-Methoden verwenden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Berichtsformate MS Word, MS Powerpoint (PPTX), MS Excel, Portable Document Format (PDF) und/oder HTML umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest eine weitere Speichereinheit (30) vorgesehen ist für das Speichern von weiteren Daten wie Bildern, Graphiken, Kennzahlen, die vom Auswertungsmodul (40) für die Auswertung der Simulationsergebnisse (22) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Berichterstellungsmodul (50) Klassifizierungsalgorithmen auf der Basis von Ontologien wie ontologiebasierte Metadaten oder Baumstrukturen verwendet.
System (100) zur Erstellung von elektronischen Berichten (52) über die Auswertung von numerischen Simulationsergebnissen (22) für eine technische Entität und/oder einen technischen Prozess, bestehend aus zumindest einem Prozessor (10) umfassend ein Auswertungsmodul (40) und ein Berichterstellungsmodul (50), zumindest einer Datenbank (20) und zumindest einer Benutzerschnittstelle (70); wobei die Benutzerschnittstelle (70) ausgebildet ist, zumindest ein Anforderungsprofil (72) für die Auswertung von Simulationsergebnissen (22) zu erzeugen und an das Auswertungsmodul (40) weiterzugeben; wobei die Datenbank (20) ausgebildet ist, zu dem Anforderungsprofil (72) passende Simulationsergebnisse (22) an das Auswertungsmodul (40) zu übermitteln; wobei das Auswertungsmodul (40) ausgebildet ist, die Simulationsergebnisse (22) mittels einer Softwareapplikation entsprechend den Vorgaben des Anforderungsprofils (72) zu bearbeiten, zumindest ein Auswertungsergebnis (42) zu erstellen und das Auswertungsergebnis (42) an das Berichterstellungsmodul (50) weiterzugeben; und wobei das Berichterstellungsmodul (50) ausgebildet ist, zumindest einen elektronischen Bericht (52) in einem oder mehreren Berichtsformat(en) für das Auswertungsergebnis (42) mittels einer Softwareapplikation zu erstellen.
System (100) nach Anspruch 9, wobei der elektronische Bericht (52) auf einem Display (80) ausgegeben wird.
System (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Softwareapplikation des Auswertungsmoduls (40) und/oder des Berichterstellungsmoduls (50) ein neuronales Netzwerk verwendet, und wobei das neuronale Netzwerk insbesondere als gefaltetes neuronales Netzwerk (convolutional neural network) ausgebildet ist.
System (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Simulationsergebnisse (22) mit Simulationsverfahren berechnet werden, die hochaufgelöste Mehrkörpersimulationen oder Finite-Elemente-Methoden verwenden.
System (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Berichtsformate MS Word, MS Powerpoint (PPTX), MS Excel, Portable Document Format (PDF) und/oder HTML umfassen.
System (100), wobei zumindest eine weitere Speichereinheit (30) vorgesehen ist für das Speichern von weiteren Daten wie Bildern, Graphiken, Kennzahlen, die vom Auswertungsmodul (40) für die Auswertung der Simulationsergebnisse (22) verwendet werden.
Computerprogrammprodukt (200), umfassend einen ausführbaren Programmcode (250), der so konfiguriert ist, dass er bei seiner Ausführung das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.