Bei der Versionierung von Simulationsmodellen müssen alle modellrelevanten Dateien, Eingangsparameter und Metadaten systematisch erfasst und nachvollziehbar gespeichert werden. Nur so lassen sich Simulationsergebnisse zu einem späteren Zeitpunkt reproduzieren und Änderungen am Modell lückenlos zurückverfolgen. Die folgenden Abschnitte beantworten die häufigsten Fragen, die technische Projektleiter bei der Einführung eines strukturierten Versionsmanagements für Simulationsdaten stellen.

Welche Daten und Dateien gehören zur Versionierung eines Simulationsmodells?

Zur Versionierung eines Simulationsmodells gehören alle Dateien, die das Modell vollständig beschreiben: Geometriedaten, Netzdateien, Materialdefinitionen, Randbedingungen, Solver-Einstellungen und Ergebnisdateien. Nur wenn alle diese Bestandteile gemeinsam versioniert werden, ist eine vollständige Reproduzierbarkeit der Simulationsergebnisse gewährleistet.

In der Praxis unterschätzen viele Teams den Umfang der zu verwaltenden Dateien. Bei einer FEM-Simulation umfasst das typischerweise:

• Die Ausgangsgeometrie oder das importierte CAD-Modell
• Die vernetzten Modelle (Mesh-Dateien)
• Materialkennwerte und Werkstoffdatensätze
• Lastfälle und Randbedingungen
• Solver-Input-Dateien und Konfigurationsdateien
• Postprocessing-Skripte und Auswertungsroutinen
• Ergebnisdateien (zumindest in komprimierter oder zusammengefasster Form)

Ergebnisdateien sind oft sehr groß und werden daher nicht immer vollständig versioniert. Eine pragmatische Lösung ist es, zumindest die Zusammenfassungen der Ergebnisse (z.B. Spannungsmaxima, Verformungswerte) zusammen mit dem Modell zu speichern, sodass eine spätere Rekonstruktion möglich bleibt.

Warum führt fehlende Versionskontrolle zu nicht reproduzierbaren Simulationsergebnissen?

Fehlende Versionskontrolle führt zu nicht reproduzierbaren Simulationsergebnissen, weil ohne dokumentierte Modellstände unklar bleibt, welche Geometrie, welche Materialparameter und welche Solver-Einstellungen zu einem bestimmten Ergebnis geführt haben. Schon kleine, undokumentierte Änderungen an einer einzigen Eingangsgröße können das Berechnungsergebnis signifikant verändern.

In der Praxis entstehen Reproduzierbarkeitsprobleme häufig durch mehrere gleichzeitig wirkende Faktoren: Ein Ingenieur passt die Vernetzung an, ein anderer ändert eine Randbedingung, und ein Dritter aktualisiert die Materialdaten, ohne dass diese Änderungen koordiniert oder dokumentiert werden. Monate später ist nicht mehr nachvollziehbar, welcher Modellstand dem freigegebenen Bericht zugrunde lag.

Besonders kritisch ist dieses Problem, wenn Simulationsergebnisse als Grundlage für Zulassungen, Normnachweise oder Konstruktionsentscheidungen dienen. Hier ist die lückenlose Rückverfolgbarkeit nicht nur eine Frage der internen Qualitätssicherung, sondern eine Anforderung aus dem Qualitätsmanagement, wie es etwa die ISO 9001 vorschreibt.

Welche Versionierungsstrategien eignen sich für Simulationsmodelle?

Für die Versionierung von Simulationsmodellen eignen sich drei Hauptstrategien: dateibasierte Versionierung mit strukturierten Ordnersystemen, Versionskontrollsysteme wie Git (ggf. mit Git LFS für große Dateien) und spezialisierte Simulationsdaten-Management-Systeme (SDMS). Welche Strategie passt, hängt von der Teamgröße, der Dateigröße und der Komplexität der Abhängigkeiten ab.

Dateibasierte Versionierung

Die einfachste Methode ist ein klar definiertes Ordner- und Namensschema, z.B. mit Datumsangaben, Revisionsnummern und dem Kürzel des bearbeitenden Ingenieurs im Dateinamen. Diese Methode ist ohne Werkzeugeinführung sofort umsetzbar, skaliert aber schlecht bei wachsenden Teams und komplexen Abhängigkeiten.

Git-basierte Versionierung

Git ist für textbasierte Eingabedateien (z.B. APDL-Skripte, XML-Konfigurationen) gut geeignet. Große Binärdateien wie Mesh-Dateien oder Ergebnisdateien lassen sich über Git Large File Storage (Git LFS) einbinden. Der Vorteil liegt in der vollständigen Änderungshistorie, Branching-Möglichkeiten und der Integration in bestehende Softwareentwicklungsprozesse. Der Nachteil ist der Einrichtungsaufwand und die Lernkurve für Ingenieure ohne Software-Hintergrund.

Wie werden Abhängigkeiten zwischen CAD-Modell und Simulationsmodell versioniert?

Abhängigkeiten zwischen CAD-Modell und Simulationsmodell werden versioniert, indem jede Simulationsversion explizit auf den zugehörigen CAD-Stand verweist, zum Beispiel durch Revisionsnummern, Exportdatum oder einen eindeutigen Dateinamen des CAD-Exports. Ohne diese Verknüpfung ist nicht nachvollziehbar, auf welcher Geometrie eine Berechnung basiert.

In der Praxis ändern sich CAD-Modelle während der Produktentwicklung häufig, ohne dass das Simulationsteam automatisch informiert wird. Eine bewährte Methode ist es, den CAD-Export als eigenständige Datei (z.B. STEP oder Parasolid) mit Revisionsstempel in das Simulationsprojekt aufzunehmen und in der Versionsverwaltung gemeinsam mit dem Simulationsmodell zu speichern.

Für komplexere Projekte empfiehlt sich eine Abhängigkeitsmatrix, die dokumentiert, welche Simulationsversion auf welchem CAD-Stand, welcher Normversion und welchem Materialdatensatz basiert. Diese Matrix muss bei jeder neuen Simulationsversion aktualisiert werden. FEM-Berechnung und Strukturanalyse erfordert diese Art der Rückverfolgbarkeit besonders dann, wenn Ergebnisse als Nachweis gegenüber Regelwerken dienen.

Was sollte in den Metadaten und Commit-Nachrichten einer Simulationsversion dokumentiert werden?

In den Metadaten und Commit-Nachrichten einer Simulationsversion sollten mindestens der Grund der Änderung, der betroffene Modellbereich, der zugehörige CAD-Stand, die verwendete Solver-Version und das Ergebnis der Simulation (z.B. maximale Spannung, Konvergenzverhalten) festgehalten werden. Diese Informationen ermöglichen es, eine Version auch ohne vollständige Neuberechnung inhaltlich einzuordnen.

Eine Commit-Nachricht wie „Mesh verfeinert“ ist nicht ausreichend. Besser ist eine Formulierung, die den Kontext liefert: welcher Bereich des Modells verfeinert wurde, warum (z.B. Konvergenzprobleme in einer Kerbzone) und was sich dadurch am Ergebnis verändert hat. Metadaten können strukturiert in einer Begleitdatei (z.B. JSON oder Markdown) abgelegt werden, die zusammen mit dem Modell versioniert wird.

Folgende Felder haben sich als Mindeststandard bewährt:

• Datum und Bearbeiter
• Referenz auf den CAD-Stand (Revisionsnummer oder Dateiname)
• Verwendete Solver-Version und ggf. Lizenztyp
• Lastfallbeschreibung
• Wesentliche Ergebnisgrößen
• Offene Punkte oder bekannte Einschränkungen des Modells

Wie lässt sich die Versionierung von Simulationsmodellen in bestehende Entwicklungsprozesse integrieren?

Die Versionierung von Simulationsmodellen lässt sich in bestehende Entwicklungsprozesse integrieren, indem Simulationsstände an definierte Meilensteine der Produktentwicklung gekoppelt werden, z.B. an Designreviews, Freigaben oder Änderungsanforderungen. So wird die Simulationsversionierung Teil des regulären Änderungsmanagements statt einer parallelen Insellösung.

Konkret bedeutet das: Jede freigegebene Konstruktionsänderung löst automatisch eine neue Simulationsversion aus. Das Simulationsteam erhält eine Änderungsmitteilung, bewertet die Auswirkung auf das bestehende Modell und legt fest, ob eine vollständige Neuberechnung oder eine gezielte Modellaktualisierung notwendig ist. Das Ergebnis dieser Bewertung wird dokumentiert und der Simulationsversion zugeordnet.

Für Unternehmen, die bereits ein PLM-System (Product Lifecycle Management) nutzen, bietet sich eine direkte Anbindung der Simulationsdaten an das PLM an. Wo das nicht möglich ist, reicht oft ein einfaches, konsequent gepflegtes Ablagesystem mit klaren Namenskonventionen und einer zentralen Versionsübersicht. Entscheidend ist nicht das Werkzeug, sondern die Verbindlichkeit des Prozesses im Team. Wer die eigenen Simulationsprozesse weiterentwickeln möchte, findet in einem strukturierten Versionierungsansatz einen direkten Hebel für mehr Qualität und Effizienz.

Wie CE-SYS Engineering bei der strukturierten Verwaltung von Simulationsmodellen hilft

CE-SYS Engineering unterstützt technische Projektleiter dabei, Simulationsprozesse so aufzusetzen, dass Ergebnisse reproduzierbar, nachvollziehbar und revisionssicher sind. Das betrifft sowohl die methodische Beratung zur Versionierung als auch die Durchführung von FEM-Berechnungen und Strukturanalysen nach definierten Qualitätsstandards.

Im Rahmen von Berechnungsprojekten werden:

• alle modellrelevanten Dateien strukturiert abgelegt und mit Revisionsbezug dokumentiert
• Abhängigkeiten zwischen CAD-Ständen und Simulationsmodellen explizit nachvollziehbar gemacht
• Ergebnisse mit vollständigen Metadaten übergeben, die eine spätere Auditierung ermöglichen
• Berechnungen nach europäischen und internationalen Regelwerken durchgeführt und nachgewiesen

Wer die eigene Simulationslandschaft strukturieren oder eine laufende Berechnung auf eine saubere Versionierungsbasis stellen möchte, kann direkt Kontakt aufnehmen und das Vorhaben unverbindlich besprechen.

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