MODSIM vs. Konstruktionsbegleitende Simulation. Ein neuer Standard in der Produktentwicklung? 

Simulation in der Produktentwicklung ist heute kein Luxus mehr, sie ist ein Muss. Doch nicht jede Simulation ist gleich. Die Methoden haben sich weiterentwickelt. Während viele Unternehmen noch die klassische, konstruktionsbegleitende Simulation anwenden, setzt sich in modernen Entwicklungsumgebungen zunehmend ein neuer Standard durch: MODSIM. Hinter diesem Kunstwort verbergen sich die beiden Begriffe Modellierung und Simulation. Die Idee dahinter ist, dass die beiden oft voneinander getrennten Arbeitsabläufe zu einem einzigen Prozess verschmelzen. 

Aber was genau unterscheidet MODSIM von der konventionellen Arbeitsweise? Warum sollten Unternehmen auf diesen Ansatz umsteigen? Und wann lohnt sich der Umstieg wirklich? In diesem Beitrag erklären wir Ihnen, was Sie über MODSIM wissen sollten und wie es sich von der konstruktionsbegleitenden Simulation unterscheidet.

Was ist konstruktionsbegleitende Simulation?

Beginnen wir mit dem bekannten Vorgehen, denn konstruktionsbegleitende Simulation ist in vielen Unternehmen fest etabliert. Sie beschreibt eine Methode, bei der Simulationen parallel zur Konstruktion durchgeführt werden, um Designentscheidungen zu überprüfen. In der Praxis läuft das meist so ab:  

Ein Konstrukteur erstellt ein CAD-Modell. Dieses Modell wird anschließend an Simulationsingenieur:innen übergeben, die es in ein CAE-Modell (z. B. FEM) überführen und analysieren. Die Ergebnisse fließen dann zurück in die Konstruktion – und erfordern mitunter sogar größere Änderungen. Das Ziel dabei ist es, Fehler möglichst frühzeitig zu erkennen, die Performance zu verbessern und die Anzahl physischer Prototypen zu minimieren. 

Die Realität sieht allerdings oft anders aus. Zwar werden Simulationen frühzeitig angestoßen, doch häufig finden sie getrennt vom Konstruktionsprozess statt, nämlich auf anderen Plattformen, in anderen Abteilungen, mit anderen Datenständen. Oft werden Fehler, die bereits in einem frühen Stadium der Konstruktion entstehen, sehr spät erkannt. Das sorgt für hohe Abstimmungsaufwände, verzögerte Iterationen und eine mangelnde Rückverfolgbarkeit von Entscheidungen. Im schlimmsten Fall werden Fehler, die bereits im frühen Produktentwicklungs-Stadium entstehen, erst im Produktionsprozess erkannt. Es wird deutlich, dass die konstruktionsbegleitende Simulation zwar funktioniert – immerhin ist sie in den allermeisten Fertigungsbetrieben heute noch Standard. Aber geht es nicht vielleicht doch effizienter und weniger fehleranfällig?  

Was ist MODSIM?

Hier kommt MODSIM ins Spiel, Modellierung & Simulation vereint in einem integrierten, kontinuierlichen Prozess. Das bedeutet: CAD und CAE wachsen zusammen. Die Datenbasis ist für alle Projektbeteiligten identisch. Simulationen werden direkt am 3D-Modell durchgeführt, und zwar nicht irgendwann, sondern bereits in der Konzeptphase. Und dies können die Konstrukteurinnen und Konstrukteure meist eigenständig in einem durchgängigen Arbeitsgang durchführen. 

Kurz gesagt: MODSIM integriert die Simulation vollständig in den Produktentwicklungsprozess. Es ist nicht „Simulation nach der Konstruktion“, sondern „Simulation beim Konstruieren“. Die Simulation ist nicht mehr nachgelagert, sondern rückt zeitlich weiter nach vorn, oder bildlich gesprochen: Sie und alle nachgelagerten Prozesse befinden sich auf der Zeitachse weiter links. Im Fachjargon spricht man im Zusammenhang mit MODSIM daher auch vom „Left-Shifting“. 

Klingt abstrakt? Ein Beispiel macht es klarer: In einem klassischen Workflow modellieren Sie eine neue Fahrzeugkomponente. Erst wenn das CAD-Modell weitgehend fertig ist, führen Sie eine FEM-Analyse durch. Stellen Sie dann fest, dass es unter realen Lasten versagt, beginnt die Schleife von vorn. 

Mit MODSIM hingegen sehen Sie bereits während der Modellierung, ob die Struktur den Belastungen standhält – direkt auf derselben Plattform, mit denselben Daten. Das spart Zeit und Ressourcen. 

	Konstruktionsbegleitende Simulation	MODSIM
Prozess	Sequentiell und abteilungsgetrennt	Integriert und kollaborativ
Zeitpunkt	Nachgelagert	Parallel zur Konstruktion („Left-Shifting“)
Datengrundlage	Mehrere, oft redundante Datenquellen	Einheitliche, konsistente Datenbasis („Single Source of Truth“)
Verantwortung	Simulation ausschließlich durch Spezialist:innen	Simulation auch durch Konstrukteur:innen möglich
Plattform	Verschiedene Tools, hohe Wechselkosten	Alles in einem System, z. B. in der 3DEXPERIENCE Plattform
Feedback-Zeit	Tage bis Wochen	Minuten bis Stunden
Flexibilität	Geringe Änderungsfreiheit	Schnelle Iterationen & Design Exploration

Was sind die Vorteile von MODSIM?

Schnellere Produktentwicklung.

Je früher Sie Schwachstellen identifizieren, desto schneller können Sie diese beheben. MODSIM ermöglicht es Ihnen, bereits in der Konzeptphase fundierte Entscheidungen zu treffen. Das reduziert spätere Änderungen und spart Zeit in der Entwicklung. Und zwar massiv: Laut Dassault Systemes lassen sich die Entwicklungszeiten mit MODSIM um bis zu 90 Prozent verkürzen.¹

Weniger Prototypen und geringere Kosten.

Physische Prototypen kosten Zeit, Material und Geld. Wenn Sie stattdessen mit einem virtuellen Zwilling arbeiten – also einem digital vollständigen Abbild Ihres Produkts –, können viele Tests rein digital durchgeführt werden. Das bedeutet, Sie benötigen weniger reale Tests an Prototypen, produzieren weniger Ausschuss und verursachen letztlich niedrigere Stückkosten. 

Bessere Zusammenarbeit.

In klassischen Prozessen arbeiten Konstruktion und Simulation oft in getrennten Silos. MODSIM bricht diese Silos auf: Alle Teams, vom Design über die Simulation bis zur Produktion, arbeiten in einer gemeinsamen Umgebung. Änderungen am Modell werden sofort und in Echtzeit allen Beteiligten angezeigt. Das sorgt für bessere Kommunikation, mehr Transparenz und weniger Abstimmungsaufwand. Auch eventuelle Änderungen können durch das Change-Management sauber dokumentiert und dadurch deutlich schneller umgesetzt werden.  

Single Source of Truth.

Ein zentrales Merkmal von MODSIM ist die „Single Source of Truth“, also eine einheitliche, konsistente Datenbasis, auf die alle Projektbeteiligten zugreifen. Dadurch entfällt die teils mühsame und fehleranfällige Synchronisation zwischen unterschiedlichen Versionen von CAD- und Simulationsdaten. 

Die 3DEXPERIENCE Plattform als technische Basis für MODSIM.

MODSIM ist weniger als Tool, sondern eher als Strategie zu verstehen. Und diese braucht die richtige Umgebung. Eine der führenden Plattformen dafür ist die 3DEXPERIENCE Plattform von Dassault Systèmes. Sie bietet Integrierte CAD- CAE- und PLM-Tools und ermöglicht eine Zusammenarbeit aller Beteiligten in Echtzeit und über Standorte hinweg. Außerdem bietet die Plattform standardisierte Simulationsvorlagen. Das bedeutet, Simulationsexpert:innen können die Simulationsvorlage erstellen, die alle wichtigen Einstellungen für bestimmte Anwendungsfälle enthält. Diese Vorlage kann dann von anderen Anwendern, auch ohne tiefes Simulationswissen, wiederverwendet werden. Die Simulation ist also vollständig in das CAD-Modell integriert und Änderungen am Modell können automatisch in die Simulation übernommen werden.  
Darüber hinaus verbindet die 3DEXPERIENCE Plattform CAD-Daten aus verschiedenen CAD-System nahtlos miteinander und kann mit diesen Simulationen durchführen. Arbeitet eine konstruierende Person beispielsweise mit CATIA, die andere mit SOLIDWORKS, können die beiden trotzdem gemeinsam simulieren. Dies bricht Silos auf und fördert die Zusammenarbeit.  

Wie Simulationsexperten und Konstruierende noch besser zusammenarbeiten. 

Natürlich braucht komplexe Multiphysik-Simulation auch weiterhin erfahrene Spezialist:innen. Aber nicht jede Simulation muss bei null gestartet werden. Die Simulations-Expert:innen erstellen auch bei MODSIM die ersten validierten Simulationsvorlagen und sorgen für Medhodensicherheit, Validierung und Automatisierung der Abläufe. Dank standardisierter Templates, definierter Eingabeparameter und intelligenter Automatisierung können dann aber auch die Konstruierenden einfache Varianten selbstständig simulieren – schnell, zuverlässig und nachvollziehbar. 

Die Rolle der Simulationsingenieur:innen ändert sich dadurch nicht, sondern verlagert sich: weg von Routine-Analysen, hin zur Entwicklung neuer Methoden, Schulung, Qualitätssicherung und strategischen Fragestellungen.  

Fazit: MODSIM ist eine Revolution für die Konstruktion.

Der entscheidende Unterschied zwischen MODSIM und der klassischen konstruktionsbegleitenden Simulation liegt in der Integration und Zeitposition der Simulation im Entwicklungsprozess. Während bei der konstruktionsbegleitenden Simulation CAD und CAE meist getrennt ablaufen – oft auf verschiedenen Plattformen, mit separaten Teams und redundanten Datenständen – verschmilzt bei MODSIM die Simulation vollständig mit der Konstruktion. Sie findet nicht nachgelagert, sondern parallel zur Modellierung statt („Left-Shifting“). So werden Schwachstellen früh erkannt, Änderungen schnell umgesetzt und Entwicklungszyklen deutlich verkürzt. MODSIM basiert auf einer konsistenten Datenbasis („Single Source of Truth“), ermöglicht Simulationen direkt am 3D-Modell und erlaubt es auch den Konstrukteur:innen, einfache Analysen selbst durchzuführen. Damit wird aus einem sequenziellen Prozess ein durchgängiger, kollaborativer Workflow – ein klarer Effizienzgewinn gegenüber der traditionellen Herangehensweise. 

Quellen:

https://www.3ds.com/de/3dexperience/integrated-modeling-and-simulation

https://www.solidworks.com/solution/unified-modeling-and-simulation-modsim