Simulationsgestützte Entwurfsverfahren - Herausforderungen und Lösungsansätze

Modellierung und Simulation als Methoden zur Analyse des Verhaltens von Komponenten und Systemen sind heute in Entwicklungsprozessen in der Elektronik, Mikrosystemtechnik und Mechatronik weit verbreitet. Es existieren jedoch nach wie vor Herausforderungen, für komplexe Systeme - bestehend aus mikromechanischen Komponenten, analoger und digitaler Elektronik und Software - hinreichend genau Modelle mit hoher numerischer Effizienz zu erstellen und damit eine Gesamtsystemsimulation zu ermöglichen. Durch geeignete Partitionierung des Systems oder Konzentration auf funktionsbestimmende Effekte lassen sich jedoch Teilaufgaben im Designprozess extrahieren, bei denen sich über die reine simulative Untersuchung hinaus simulations-gestützte Entwurfsverfahren anwenden lassen. Ein Schritt hin zur automatisierten Systemauslegung ist die nichtlineare Parameteroptimierung, die dazu dient, anhand definierter Kriterien die Nominalwerte von Designparametern festzulegen. Zur Absicherung von Designentscheidungen lassen sich weiterhin Sensitivitätsanalyse und Monte-Carlo bzw. Corner-Case-Analysen einsetzen. Diese Verfahren dienen dazu, den Einfluss von Parametervariationen und deren Auswirkung auf das Systemverhalten zu erfassen. Durch Kombination und Erweiterung der genannten Ansätze lassen sich Konzepte des „Robust Design“ umsetzen, die darauf zielen, durch geeignete Wahl von Designparametern Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen