Welche Rolle spielt Automatisierung bei wiederkehrenden Berechnungen?

Michael · 21 Aug. 2026

Automatisierung spielt bei wiederkehrenden Berechnungen eine zentrale Rolle, weil sie manuelle Routinearbeit in strukturierte, reproduzierbare Prozesse überführt. Ingenieure, die dieselben Simulationsabläufe regelmäßig für verschiedene Varianten oder Lastfälle durchführen, gewinnen durch Automatisierung erheblich an Geschwindigkeit und Konsistenz. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um die praktische Umsetzung in der CAE-Umgebung.

Welche Berechnungsaufgaben eignen sich besonders für die Automatisierung?

Besonders geeignet sind Berechnungsaufgaben, die sich in ihrer Struktur wiederholen und bei denen sich nur Parameter ändern, nicht aber der grundlegende Ablauf. Dazu zählen Variantenrechnungen, Serienberechnungen für Bauteilfamilien, parametrische Studien sowie Auslegungsschleifen, bei denen Geometrie oder Lasten systematisch variiert werden.

In der Strukturmechanik betrifft das zum Beispiel Spannungsnachweise für Bauteile mit ähnlicher Geometrie, aber unterschiedlichen Abmessungen oder Materialeigenschaften. In der Thermodynamik und Strömungssimulation sind es oft Kühlkreislaufberechnungen, die für verschiedene Betriebspunkte wiederholt werden müssen. Auch Festigkeitsberechnungen nach Regelwerken, bei denen sich lediglich die Eingangswerte ändern, lassen sich sehr gut automatisieren.

Ein gutes Indiz dafür, dass sich eine Aufgabe für Automatisierung eignet: Wenn ein Ingenieur bei der Vorbereitung einer neuen Berechnung mehr als die Hälfte der Zeit damit verbringt, Eingaben aus dem letzten Projekt zu kopieren und anzupassen, ist das Automatisierungspotenzial hoch.

Wie funktioniert die Automatisierung von Simulationsprozessen technisch?

Die Automatisierung von Simulationsprozessen basiert technisch auf der Parametrisierung von Modellen und der Steuerung des Berechnungsablaufs über Skripte oder Erweiterungen. Dabei werden Eingabewerte, Geometrievariablen und Randbedingungen so definiert, dass sie programmatisch geändert werden können, ohne das Modell manuell anzupassen.

In ANSYS-Umgebungen geschieht das häufig über die ANSYS Workbench in Kombination mit ACT-Extensions (Application Customization Toolkit), die es erlauben, individuelle Workflows direkt in die Benutzeroberfläche zu integrieren. Über Python-Skripte oder APDL-Makros lassen sich Preprocessing, Solver-Aufruf und Postprocessing in einer Kette verbinden.

Der typische technische Aufbau sieht so aus:

Parametrisierte Geometrie oder ein Designtabellenmodell als Ausgangsbasis
Automatischer Import von Lastfällen aus einer Datenbank oder Tabelle
Gesteuerter Solver-Aufruf für jede Parameterkombination
Automatische Ergebnisauswertung und Berichterstellung

Je nach Komplexität des Prozesses können auch übergeordnete Orchestrierungstools eingebunden werden, die mehrere Simulationswerkzeuge koordinieren.

Was sind die größten Zeitvorteile durch automatisierte Berechnungen?

Der größte Zeitvorteil entsteht nicht durch schnellere Solver, sondern durch die Eliminierung manueller Zwischenschritte. Preprocessing, Ergebnisauswertung und Dokumentation machen in vielen Projekten mehr als die Hälfte des Gesamtaufwands aus. Automatisierung reduziert genau diese Anteile drastisch.

Konkret bedeutet das: Eine Variantenstudie, die manuell zwei Arbeitstage in Anspruch nimmt, lässt sich nach der Automatisierung oft über Nacht abarbeiten, weil der Solver unbeaufsichtigt läuft und die Ergebnisse direkt aufbereitet vorliegen. Ingenieure können ihre Arbeitszeit stattdessen für die Interpretation der Ergebnisse und die konstruktive Ableitung von Maßnahmen nutzen.

Ein weiterer Zeitvorteil liegt in der Wiederverwendbarkeit: Eine einmal aufgebaute automatisierte Berechnungsstrecke steht für zukünftige Projekte sofort zur Verfügung. Der Aufwand für das Aufsetzen neuer Berechnungen sinkt mit jeder weiteren Iteration.

Welche Fehlerquellen eliminiert die Automatisierung bei Serienberechnungen?

Automatisierung bei Serienberechnungen eliminiert vor allem Übertragungsfehler, Inkonsistenzen durch manuelle Dateneingabe und Versionskonflikte zwischen Modellen. Diese Fehlerquellen entstehen typischerweise dann, wenn Ingenieure Eingabewerte aus Tabellen ablesen und manuell in Modelle übertragen oder Ergebnisse aus verschiedenen Läufen manuell zusammenführen.

Besonders kritisch sind Fehler, die erst spät im Prozess auffallen: ein falsch eingetragener Lastwert, eine vergessene Randbedingung oder ein überschriebenes Modell. Diese Fehler sind in manuellen Prozessen schwer zu verhindern, weil sie durch Ablenkung, Zeitdruck oder einfache Tippfehler entstehen.

Automatisierte Prozesse arbeiten dagegen immer mit denselben, klar definierten Eingabequellen. Die Verarbeitungslogik ist einmal geprüft und dann konsistent reproduzierbar. Fehler lassen sich so auf die Eingabedaten selbst eingrenzen, was die Fehlersuche erheblich vereinfacht. Für die FEM-Berechnung und Strukturanalyse ist das besonders relevant, weil Berechnungsfehler dort direkte Auswirkungen auf Sicherheitsnachweise haben können.

Wann lohnt sich die Investition in eine automatisierte Berechnungsstrecke?

Die Investition lohnt sich, wenn eine Berechnungsaufgabe mindestens fünf bis zehn Mal pro Jahr in ähnlicher Form wiederholt wird oder wenn eine einzige Projektserie mehr als zwanzig Varianten umfasst. Unterhalb dieser Schwelle übersteigt der Aufwand für die Automatisierung häufig den Nutzen.

Weitere Faktoren, die die Wirtschaftlichkeit beeinflussen:

Wie hoch ist der manuelle Aufwand pro Berechnungslauf aktuell?
Wie fehleranfällig ist der bestehende Prozess?
Wie stark variieren die Eingaben zwischen den Läufen?
Gibt es regulatorische Anforderungen an die Dokumentation, die automatisch erfüllt werden könnten?

Unternehmen, die in der Produktentwicklung regelmäßig parametrische Studien durchführen oder Bauteilfamilien auslegen, amortisieren den Aufwand für eine Berechnungsautomatisierung in der Regel bereits nach wenigen Projekten. Bei einmaligen oder stark individualisierten Berechnungen ist der Nutzen hingegen begrenzt.

Wie lässt sich eine bestehende Berechnungsumgebung schrittweise automatisieren?

Eine bestehende Berechnungsumgebung lässt sich schrittweise automatisieren, indem man mit der Parametrisierung des Modells beginnt und erst danach die Steuerungslogik aufbaut. Der häufigste Fehler ist, zu früh zu viel automatisieren zu wollen, bevor die Grundstruktur des Prozesses stabil ist.

Ein bewährtes Vorgehen in der Praxis:

Prozessanalyse: Alle manuellen Schritte dokumentieren und nach Häufigkeit und Fehleranfälligkeit priorisieren.
Parametrisierung: Geometrie, Randbedingungen und Lasten so definieren, dass sie über externe Eingaben gesteuert werden können.
Teilautomatisierung: Zunächst einzelne Teilschritte automatisieren, zum Beispiel die Ergebnisauswertung oder den Berichtsexport.
Verkettung: Die Teilprozesse zu einem durchgängigen Ablauf verbinden und validieren.
Erweiterung: Den automatisierten Prozess auf weitere Lastfälle oder Varianten ausweiten.

Wer mit ANSYS Workbench arbeitet, kann ACT-Extensions nutzen, um individuelle Automatisierungsschritte direkt in die vertraute Oberfläche zu integrieren, ohne separate Toolketten aufzubauen. Das senkt die Einstiegshürde und erleichtert die Akzeptanz im Team.

Wie CE-SYS Engineering bei der Berechnungsautomatisierung unterstützt

CE-SYS Engineering entwickelt maßgeschneiderte Automatisierungslösungen für CAE-Prozesse im Maschinenbau, von der Analyse bestehender Berechnungsabläufe bis zur Implementierung vollständiger Automatisierungsstrecken. Das Leistungsangebot umfasst konkret:

Entwicklung von ACT-Extensions für ANSYS Workbench, die wiederkehrende Berechnungsschritte in die bestehende Benutzeroberfläche integrieren
Parametrisierung von FEM-Modellen für Variantenstudien und Serienberechnungen
Aufbau automatisierter Postprocessing-Routinen und Berichtsvorlagen
Beratung zur Priorisierung von Automatisierungspotenzialen im bestehenden Berechnungsprozess

Technische Projektleiter, die regelmäßig mit hohem Berechnungsaufwand und engen Terminplänen arbeiten, finden bei CE-SYS Engineering einen erfahrenen Partner für die schrittweise Umsetzung. Nehmen Sie Kontakt auf und besprechen Sie, welche Berechnungsaufgaben in Ihrem Unternehmen das größte Automatisierungspotenzial bieten.