Frederic Walser, ascs

Alexander Frederic Walser, ascs e.V.: "Es lässt sich ohne Übertreibung feststellen, dass wir in Deutschland, wenn nicht gar Europa, das Kompetenznetzwerk in Sachen High Performance Computing für automobile Fragestellungen sind." Bild: ascs

AUTOMOBIL PRODUKTION: Herr Walser, welche Zielsetzungen verfolgt das ascs?
Das ascs ist darauf ausgerichtet, möglichst schnell und effizient neue Simulationsmethoden zu entwickeln, da gehören auch Prozessketten dazu. Das wird auch immer wichtiger. Es geht darum, die virtuelle Fahrzeugentwicklung voranzubringen und zukunftsweisend aufzustellen. Das Ganze bündeln wir durch einen richtungsweisenden Technologietransfer. Das heißt, wir bringen die Automobilhersteller, die Software-Hersteller, aber auch die wissenschaftlichen Einrichtungen miteinander zusammen. Jeder bringt da seinen eigenen Input mit ein. Und wir übernehmen eine Art Moderatorenrolle. Aus den Diskussionen, die wir dann mit unseren Mitgliedern führen, leiten wir generische Lösungen ab, die wir dann am ascs durch gezielte Projektvorhaben bis hin zum industriellen Einsatz begleiten.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Wie sieht denn typischerweise die Mitgliederstruktur beim ascs aus?
Wir haben momentan über 20 Mitglieder. Dazu gehören die drei OEMs Daimler, Opel und Porsche. Die größte Gruppe bilden die Software-Entwickler. Dann sind momentan zwei Hardware-Entwickler vertreten. Das sind Cray und NEC als Computerhersteller für Höchstleistungsrechner.
High Performance Computing spielt bei uns eine wichtige zentrale Rolle etwa im Zusammenhang mit Simulationen, die besonders viel Rechenzeit benötigen, aber auch hohe Anforderungen bezüglich Speicher haben. Schließlich sind wissenschaftliche Einrichtungen vertreten wie Fraunhofer, KIT, die Universität Stuttgart und Universitäts-Professoren als natürliche Mitglieder.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Das ascs ist ein gemeinnütziger Verein. Und in den Statuten gibt es die klare Aussage: Wir sind erfolgsorientiert. Woran messen Sie Erfolg?
Erfolg macht sich sowohl am Zustandekommen von Neuprojekten wie auch an Folgeprojekten fest.
Ein aktuelles, BMBF gefördertes Projekt mit einer Laufzeit von zwei Jahren beispielsweise hatte zum Gegenstand die Topologie-Optimierung der Querschnitte von crash-beanspruchten Strangpressprofilen. Diese werden zum Beispiel im Fahrzeug im Schweller eingesetzt und sind insbesondere bei Cabrios sehr wichtig, weil diese sehr verwindungssteif sein müssen.
Bei diesem Projekt haben wir unterschiedliche Methoden betrachtet und weiterentwickelt. Am Projektende war die Rückmeldung der OEMs sehr positiv. Es herrschte Überraschung darüber, wie weit wir da in den zwei Jahren gekommen sind.
Das hat sicher dazu beigetragen, dass wir jetzt rasch ein Nachfolgeprojekt vom BMBF genehmigt bekommen haben und es just in diesen Tagen starten konnten. Das Projekt läuft jetzt wieder für drei Jahre.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Worum geht es dabei?
Es zielt auf die Entwicklung neuer Methoden für die Crash-Optimierung. Es geht darum, die tendenziell immer detaillierter werdenden Rechenmodelle für die Verwendung in der Optimierung zu vereinfachen. Dabei fokussieren wir uns auf das automatisierte Ableiten von Substrukturen und die Entwicklung neuer Strategien für die Optimierung.
Die Fahrzeugmodelle sind sozusagen die physikalischen Simulationsmodelle und auf der anderen Seite bilden die Optimierungsverfahren die mathematischen Ansatzmodelle. Und das wollen wir dann in dem Projekt zusammenführen, so dass wir am Ende neue physikalische Ersatzmodelle haben und neue mathematische Ersatzmodelle. Damit könnten wir die Crash-Optimierung inFahrzeugentwicklungsprozessen stärker einsetzen. Das ist momentan eben wegen sehr langer Rechenzeiten und auch einem sehr hohen Bedarf an Speicherkapazität noch nicht wirtschaftlich möglich. Die Antwortzeiten sind momentan noch nicht so, dass man sie in großem Umfang im Fahrzeugentwicklungsprozess einsetzen kann.

Höchstleistungsrechner HLRS.

Im Rahmen geförderter Projekte haben die Projektpartner kostenlosen Zugriff auf das Höchstleistungs-Rechenzentrum und den Cray-Supercomputer. Bild: HLRS

AUTOMOBIL PRODUKTION: Wie funktioniert das Zusammenspiel zwischen ascs und der Sicos BW, die sich auf die Fahnen geschrieben hat, speziell kleinen und mittleren Unternehmen den Zugang zu Simulation und Höchstleistungsrechnern zu ermöglichen?
Wir sind der Kooperationspartner von Sicos BW auf der Automotive-Seite. Dabei haben wir primär jene KMU im Blick, die neue Software und neue Methoden entwickeln wollen. Neue Methoden sind aber nicht minder interessant für jene KMU auf der Zuliefererseite, die in erster Linie an das High Performance Computing quasi heranschnuppern wollen und da Vorteile identifizieren. Über neue Methoden zu verfügen bedeutet, sich Wettbewerbsvorteile zu verschaffen.
Vorteilhaft für die Mitglieder auf Zuliefer- oder OEM-Seite ist überdies, dass sie schon in einer sehr frühen Phase mit eingebunden werden, was die Ausrichtung der Software angeht. Die Software wird ja im Prinzip schon auf den Entwicklungsprozess bei den OEMs maßgeschneidert und ist damit in die ganze Prozess- oder Software-Kette integrationsfähig. Das ist für die Praxistauglichkeit extrem wichtig.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Wie stark ist High Performance Computing für das ascs nutzbar?
Das Automotive Simulation Center Stuttgart ist, was HPC angeht, Teil der Landesstrategie Baden-Württembergs. Das Höchstleistungs-Rechenzentrum in Stuttgart befindet sich in unserer unmittelbaren Nähe, wir haben eine direkte Leitung da hin.
Die Mitarbeiter von hier können ohne Probleme ihre Crash-Berechnungen oder andere Simulationen dort hinschicken. Im Rahmen geförderter Projekte haben die Projektpartner kostenlosen Zugriff auf dieses Höchstleistungs-Rechenzentrum.
Wir formulieren einen Antrag und definieren darin ein gewisses Volumen an Rechenzeiten. Die Genehmigung ist meistens nur Formsache. Und dann können die Mitglieder kostenlos damit arbeiten. Das ist natürlich für die Methodenentwicklung extrem wichtig, da man sehr viele verschiedene Varianten testen muss.
Auch die wissenschaftlichen Einrichtungen profitieren stark davon. Diese haben so beispielsweise Kostensicherheit, falls ihre industriellen Simulationsmodelle tatsächlich dann eine höhere Anforderung an Rechenzeit haben. Denn müssten sie dann die Rechenzeiten über andere Projekte bezahlen, ginge das wiederum zu Lasten von deren Budget.
Zusätzlich umfasst unser Haushalt ein Budget von 100 000 Euro pro Jahr, das wir unseren Mitgliedern für gemeinnützige Industrieprojekte zur Verfügung stellen können. Das ist auch noch ein Agreement mit der Universität Stuttgart.
Es lässt sich ohne Übertreibung feststellen, dass wir in Deutschland, wenn nicht gar Europa, das Kompetenznetzwerk in Sachen High Performance Computing für automobile Fragestellungen sind. Ich war im Mai auf einer europäischen High Performance Computing Tagung in Barcelona. Die Teilnehmer waren von unserem Konzept sehr angetan. Ich denke wir haben hier in Deutschland mit dem ascs eine Vorreiterolle und werden von dem ein oder anderen als Vorbild gesehen. Das freut uns und bekräftigt uns das ascs gemeinsam mit unseren Mitgliedern zukunftsweisend weiterzuentwickeln.

AUTOMOBIL PRODUKTION:Wenn ich jetzt als Zulieferer Mitglied bin und reiche ein Projekt ein: Wer befindet darüber, ob das unterstützungswürdig ist?
Es gibt bei uns drei unterschiedliche Formen von Projekten: Es gibt zum einen Förderprojekte, für die wir auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene Fördermöglichkeiten ausloten. Dann gibt es gemeinnützige Industrieprojekte mit Publizitätspflicht und schließlich als dritten Part reine Industrieprojekte in der Verantwortlichkeit der daran beteiligten Mitglieder.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Wie entstehen solche Projekte?
Wir haben vier fahrzeugspezifische Cluster ? mit Schwerpunkten auf Antrieb, Strukur, Physik und IKT ? sowie als fünften Cluster Numerik und Mathematik. Innerhalb dieser Cluster führen wir ein bis zweimal jährlich Cluster-Workshops durch. Im Vorfeld dieser Veranstaltungen erfragen wir bei unseren Mitgliedern per Fragebogen aktuelle Defizite in der Simulation und was sie in Zukunft gerne simulieren möchten, wofür sie neue Methoden benötigen. Die Mitglieder können innerhalb dieser Cluster-Workshops ihre Ideen vorstellen und dann starten wir die Diskussion.
Wenn sich daraus Interessensgruppen bilden, setzt man sich in kleineren Arbeitsgruppen zusammen und sucht nach Möglichkeiten, um dieses Projekt möglichst schnell umzusetzen. Man prüft aktuell bestehende Fördermöglichkeiten, oder sucht die – auch finanzielle – Unterstützung von OEMs.
In der Vergangenheit haben zum Beispiel unsere Mitglieder Daimler, Opel und Porsche auch schon
gemeinsam ein projektbezogenes Budget zur Verfügung gestellt.
Die Entscheidung, ob wir ein Projekt angehen, hängt eigentlich davon ab, ob wir die notwendigen Interessenten aus unserem Mitgliederkreis zusammenbekommen. Es gibt aktuell kein Gremium das entscheidet, ob eine Projektidee durchgeführt wird oder nicht. Wir hatten früher einen wissenschaftlichen Beirat, den gibt es aber seit diesem Jahr nicht mehr.

AUTOMOBIL PRODUKTION: In welchem der vier fahrzeugspezifischen Cluster gibt es eine Nachfragekonzentration?
Beim Fahrzeugantrieb stehen zwar prinzipiell thermodynamische Fragen im Vordergrund, aber hier entwickeln sich Themen in Richtung E-Mobilität. Da zeigen sich natürlich Überschneidungen mit dem Cluster Fahrzeugphysik – da ging es auch schon mal um das thermische Verhalten von Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Wir haben Batteriemodelle untersucht und neue Methoden entwickelt. Aber bei dem Thema herrscht momentan noch etwas Zurückhaltung. Aber solange man auf Hardware-Ebene noch nicht weiß, wo die Reise hingeht, ist man auf Simulationsebene noch zurückhaltender.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Ist die OEM-Fraktion mit aktuell nur diesen drei Mitgliedern nicht ein bisschen unterbesetzt?
Wir sind momentan im Gespräch mit weiteren Aspiranten. Wir haben auch teilweise Projekte, wo weitere OEMs als assoziierter Partner mitarbeiten. Ich denke, das wird sich auf jeden Fall noch ausweiten.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Was muss man haben oder tun, um Mitglied im ascs zu werden?
Wir legen natürlich Wert auf Qualität. Wenn ein neues Unternehmen oder eine Einrichtung einen Antrag stellt, dann wird der natürlich von unserem Vorstand geprüft und der entscheidet auch letztendlich über die Aufnahme eines Neumitglieds. Auf wissenschaftlicher Ebene, also für Universitäten oder etablierte Forschungseinrichtungen, ist die Hürde Mitglied zu werden, relativ gering. Ein Zulieferer oder auch Ingenieurdienstleister als Ein-Mann-Betrieb hingegen wird es schwer haben aufgenommen zu werden, weil da einfach der mögliche Nutzen für die anderen Mitglieder zu gering ist.
Wie es sich für ein Netzwerk gehört, muss sich das potenzielle Neumitglied natürlich in irgendeiner Form aktiv mit einbringen können. Also beispielsweise von einem zukünftigen Bedarf für neue Methoden getrieben sein. Ein Softwarehaus möchte die Methoden natürlich kommerzialisieren. Und wissenschaftliche Einrichtungen wollen natürlich ihre Wissenschaft vorantreiben.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Was ist die größte Hemmschwelle, Mitglied zu werden?
Natürlich treffen unterschiedliche Interessensgruppen aufeinander. Für die OEMs ist die Software- und Methodenentwicklung jedoch rein vorwettbewerblich. Denen ist bewusst, dass eine neuentwickelte Software weltweit allen OEMs angeboten werden wird. Da haben die OEMs gar keine Probleme, deren Interesse gilt den Tools.
Anders sieht es bei den Softwarehäusern aus. Da existiert natürlich eine direkte Konkurrenz. Da gibt es aber auch unterschiedliche Modelle. Es gibt Mitglieder, die besonderen Wert auf diese Verbundprojekte legen und die diesen engen Kontakt zur Industrie als sehr vorteilhaft einstufen. Denn die Industrie stellt uns bereits in frühen Projektphasen industrielle Modelle zur Verfügung. Das ist auch für die Wissenschafts-Fraktion sehr interessant, da sie für eine Crashberechnung schon mit einem Gesamtfahrzeug-Modell hantieren kann, das schon einen sehr hohen Detaillierungsgrad hat.
Auf der anderen Seite gibt es Mitglieder, die im Rahmen dieser Clusterworkshops herausfinden wollen, wo die Reise hingeht. Für die besteht der Mehrwert darin, den Trend mit zu identifizieren.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Welche Trends lassen sich ausmachen?
Recht viel Bewegung ist momentan beim Thema Fahrzeugstruktur zu verorten. Leichtbau, Hybridbauweisen, Faserverbundstrukturen – das sind stark nachgefragte Technologiesektoren. Da gibt es noch viel zu bearbeiten.
Mindestens auf gleichem Level bewegen sich die Informations- und Kommunikationstechnologien im Gesamtkontext Fahrzeug, also auf dem Weg zum höchstautomatisierten Fahren. Es ist natürlich ganz wichtig, die ganzen Simulationsumgebungen auch im Fahrsimulator zu schaffen. Wir haben gerade ein Projekt gehabt – das ist ein Beispiel, welches von den drei OEMs Daimler, Opel und Porsche finanziert wurde- da ging es darum, die kulturellen Unterschiede zu identifizieren bezüglich der globalen Auslegung und Absicherung von Fahrerassistenzsystemen. Das Fahrzeug soll ja auch überall auf der Welt höchstautomatisiert fahren, ob in Europa oder in China oder in Indien. Aber die Infrastrukturgegebenheiten sind komplett unterschiedlich. Es gibt andere Straßenmarkierungen, andere Straßenschilder, landesspezifisches Fahrverhalten. Das muss man alles mit einbeziehen in die Auslegungen, dafür muss man natürlich neue Simulationsmethoden entwickeln. Die Absicherung ist natürlich beim höchstautomatisierten Fahren sehr anspruchsvoll.
Es ist einfacher in einem Crash-Labor ein Fahrzeug real gegen die Wand zu fahren, als einen automatisierten Prototyp real durch die Innenstadt von Shanghai fahren zu lassen. Es gibt ja mittlerweile OEMs, die da ganze Areale nachbilden, wo sie kleine Abschnitte von Städten real nachfahren können. Aber der Anspruch ist natürlich, das in Zukunft zu virtualisieren und dabei so flexibel zu werden, dass man nach ein paar Kilometern Fahrt in Europa beispielsweise auf China umschalten kann und das System darauf testen.

AUTOMOBIL PRODUKTION:Das klingt fast danach, als könnte als Ableger quasi das eine oder andere Computerspiel dabei herauskommen. . .
Es geht in Richtung Simulator. Die Vision ist vielleicht, dass künftig auch ein Simulator im Verkaufsraum steht, und Sie die Strecke, die sie täglich zur Arbeit fahren, virtuell nachfahren können. Via 3D-Darstellung ließe sich gleich auch die Innenausstattung wählen und Sie können dann schauen, ob sich die Aluminiumausstattung in der Windschutzscheibe spiegelt oder nicht.

Das Interview führte Christian Klein