Projektmenu

Einleitung

Modellierung und Simulation sind wesentliche Schwerpunke der K1-MET Area 4 bzw. im gesamten K1-MET Programm. Die Modellierungsarbeit von vorherigen KnetMET und K1-MET (ARGE) Programmen war und ist ein internationaler Erfolg, sowohl auf industrieller als auch auf wissenschaftlicher Basis.

  • Hochqualitative Simulationswerkzeuge für small scale und large scale Fragestellungen
  • Kontinuierliche, diskrete und gekoppelte Codes
  • Open-Source-Technologie: flexibel und kostenlos

Die Hauptziele der Simulationsplattform sind:

  • erfolgreiche Modellentwicklungen zu konsolidieren und diese Modelle in der Industriepraxis anzuwenden,
  • den aktuellen Schwung der internationalen, gemeinschaftlichen Entwicklung der K1-MET Simulationswerkzeuge zu nutzen,
  • neue Methoden für die Online-Vorhersage von Kernphänomenen für komplexes Mehrphasenfließen in Stranggussanlagen zu erforschen / entwickeln, und
  • eine Infrastruktur zur Verfügung zu stellen, die eine konstante Entwicklung, Qualität und Versionskontrolle unserer Simulierungswerkzeuge sichert.

Die K1-MET Simulationsplattform ist der evolutionäre und notwendige nächste Schritt in der Nutzung und der Weiterentwicklung der Simulationswerkzeuge unserer industriellen und wissenschaftlichen Partner.

Vorgehensweise

Das vielseitige Gemeinschaftsmodell, das die Simulationsplattform bietet, verlangt eine ständige Protokollierung, wie die Entwicklung in der Praxis durchgeführt wird, Versionskontrollen und Softwarequalitätsmanagement. Entwicklungsprotokolle sollen im ersten Jahr des aktuellen Projektes erstellt werden und können hinsichtlich neuer Entwicklungen und Veränderung des strukturellen Aufbaus erweitert werden, wie die Aufnahme neuer externen Partnern oder die Übertragung großer Datenmengen zwischen den K1-MET-Partnern. Für die Versions- sowie die implizite Qualitätskontrolle muss ein solider Mechanismus angewandt werden. Die Software Git ist geeignet zur Versionsverwaltung für große und komplexe Entwicklungsprojekte.

Im ersten Schritt wird ein allgemeiner Software-Zugriffspunkt hergestellt, wo zugelassene K1-MET Mitglieder die letzte Version von K1-MET Simulationswerkzeugen abrufen können. Das Online-Code-Depot und die Gemeinschaftswebsite GitHub stellen die notwendige Online-Infrastruktur für die gemeinschaftliche Softwareentwicklung zur Verfügung. Bestimmte Entwicklungsprojekte werden mit entsprechenden Entwicklungsbranchen ("Git-Branchen") geschaffen. Verfügbare Branchen sind Stable, Prüfung, Entwicklung und verschiedene Features, gefolgt von einer im Anschluss ablaufenden Erweiterung des GitFlow, bezeichnet als Continuous Delivery. In unserem Arbeitsablauf von Continuous Delivery passen wir Testmaschinen an, die mit Jenkins CI für eine automatisierte Prüfung und die Neuerscheinung (Release) integriert sind. Zusätzlich werden über einen Web-Zugriffspunkt Feedbackberichte gesammelt, die Gelegenheit zu Online-Diskussionen über spezifische Simulationscases geboten und die Organisation von themenspezifischen Seminaren, Workshops oder Sommerkursen ermöglicht.

Simulationswerkzeuge der K1-MET-Partner werden durch die Bereitstellung gut dokumentierter und anwendungstauglicher industrienaher Tutorials in die K1-MET Simulationsplattform implementiert. Dies dient zur Standardisierung und Vertiefung vorhandener Kenntnisse und ermöglicht eine nachhaltige Anwendbarkeit und einen effizienten Austausch zwischen den Partnern innerhalb K1-MET. 

Nach der Bereitstellung werden diese Werkzeuge von Industriepartnern und Mitgliedern der K1-MET Simulationsplattform zur Simulation metallurgischer Prozesse angewandt. In weiterer Folge werden eventuelle Fehler, Schwachpunkte und Verbesserungsvorschläge über eine webbasierte Feedbackstelle und das GitHub Online-Archiv rückgemeldet. Dieser klar definierte Test- und Feedbackzyklus garantiert eine kontinuierlich besser werdende Anwendbarkeit der entwickelten Simulationswerkzeuge.

Ergebnisse und Anwendung

Das Hauptziel dieses Projektes ist, eine zentrale Plattform zur Verfügung zu stellen, um numerische Modellentwicklungen zu speichern, zu warten und auszutauschen. Die drei Schlüsselelemente zu diesem Ziel sind Versionskontrolle, Informationsfluss und automatisierte Prüfung.

Jedes größere und aussichtsreichere Softwareprojekt benötigt ein vorhandenes Versionskontrollsystem. Dieses System versorgt die K1-MET-Partner mit einer durchgängigen Codebasis, um damit zu arbeiten bei einer reduzierten Entwicklungszykluszeit. Die Versionskontrolle stellt einen Mechanismus bereit, um Änderungen zu verfolgen, dezentral lokalisierte und heterogen aufgestellte Teams und Projekte zu managen und, was besonders wichtig ist, stellt die Versionskontrolle ein Werkzeug für eine sorgfältige Prüfung des geistigen Eigentumsrechts dar.

Die durchgängige Codebasis kann effektiver verwendet werden, wenn eine vollständige Dokumentation vorhanden ist, Arbeitsabläufe transparent und für alle Partner verfügbar sind bzw. Informationen über die Modelle und ihre Verwendung richtig kommuniziert werden. Deshalb stellt die Simulationsplattform auch eine Informationsdrehscheibe dar. Die Kooperationspartner, K1-MET Mitglieder oder externe Einrichtungen, sind hinsichtlich Herkunft, Erfahrungen und ihrer Interessen an der Entwicklung und Nutzung, verschieden. Die Simulationsplattform stellt eine Verbindung zur Verfügung, um diese Zusammenarbeit zu unterstützen und zu optimieren. Diverse Codeänderungen werden nicht nur verfolgt und dokumentiert, sondern können auch automatisch geprüft werden. Automatisierte Prüfung und Integration beschleunigen die Entwicklung und sichern ein Qualitätbenchmark für die Simulationswerkzeuge.

Als Benchmark des Projektes 4.1 dient ein Arbeitspaket zur Entwicklung, Durchführung und Dokumentation der Modellierung komplexer Partikelströme von metallischen Pulvern. Dieses Arbeitspaket als Kooperation zwischen industriellen und akademischen Partnern beinhalten eine Dissertation, Grundlagenentwicklungen sowie Testläufe der Entwicklungen.