Så förändrar de spelplanen för simuleringar

Simuleringar med finita elementmetoden (FEM) har under de senaste årtiondena vuxit sig till en industri som omsätter flera miljarder dollar varje år.

Ingenjörerna som simulerar blir allt fler och dagens studenter har oftast använt sig av beräkningsverktyg under utbildningen. Detta har lett till att den samlade mjukvaruindustrin för tekniska beräkningar växer med omkring 10 % per år^[1]. Svenska COMSOL har vuxit mycket snabbare än så, men är långt ifrån att nöja sig med det.

- Historiskt har FEM-simuleringar endast varit tillgängliga för specialister och det beror på flera orsaker. En anledning är att det är svårt att få tag på högutbildad personal som kan hantera programmen. Totalt sett finns det alldeles för få specialister för att samhället och företagen ska kunna utnyttja simuleringarnas fulla potential, säger Daniel Ericsson som är marknadschef på COMSOL.

Så hur kan man då få ut simuleringar till en mycket bredare grupp användare och vad kan vi lära av historien? Vi har sett hur Microsoft Windows gjorde att allmänheten började använda lättanvända program på sina datorer. På senare tid har antalet användare av smarta telefoner växt lavinartat. Vad har då dessa framgångssagor gemensamt? Företag som Microsoft, Apple, and Google har låtit tredjepartutvecklare utnyttja deras bakomliggande teknik för att andra ska kunna utveckla nya revolutionerande produkter.

- Att sprida simuleringar till en mycket större publik har naturligtvis en lika enkel lösning som genialisk. Vi insåg att vi behövde öppna upp vår mjukvara COMSOL Multiphysics på ett helt nytt sätt. Under ca 20 års tid har vi utvecklat en av världens bästa motorer för multifysiksimulering. För att skapa lättanvända gränssnitt till denna motor krävs det utvecklingsresurser och trots att vi idag har tagit fram fler än 40 specialiserade produkter är vi inte ens i närheten av att hinna med allt vi skulle vilja göra. Därför skapade vi verktyget Application Builder som används för att skapa lättanvända simuleringsappar av avancerade multifysikmodeller. Vi är inte enbart 100 utvecklare på COMSOL längre då 100 000 befintliga användare kan skapa egna gränssnitt och simuleringsappar åt andra, fortsätter Daniel Ericsson.

Det är inte troligt att mobiltelefontillverkarna ursprungligen visste hur deras teknologi skulle komma att användas i framtiden. Utvecklarna av dagens mobilappar använder t.ex. telefonens GPS för avancerade spel och accelerometern kan mäta hastigheten i en tennissving. Detsamma gäller utvecklingen av simuleringsappar. Det är ingen som riktigt vet hur den nya teknologin kommer att användas.

- Vi känner till mycket om våra användare, men vi har naturligtvis inte full insikt i vad de simulerar. Det vi däremot vet är att det finns en enormt stor samlad kompetens inom vitt skilda områden. För att ge ett bra exempel på tillämpning har Peab Asfalt här i Sverige utvecklat en app för att snabbt och effektivt testa asfalts materialegenskaper. Inte ens i min vildaste fantasi hade jag kunnat komma på den applikationen, säger Daniel Ericsson.

- Vi ville göra den nya tekniken tillgänglig för så många som möjligt, så att labbingenjörer kan ta beslut utifrån resultaten. Vi skapade en app som läser in mätdata och som levererar användbara resultat. Den kan användas av vem som helst och den kräver inte simuleringserfarenhet, säger Anders Gudmarsson på Peab Asfalt^[2].

Arbetsflödet för att utveckla en simuleringsapp är strömlinjeformat. Användaren börjar med att skapa en vanlig modell med olika indata som till exempel dimensioner, lufttemperatur, effekt eller laster. När modellen är klar förflyttar sig användaren till Application Builder som är ett inbyggt verktyg i COMSOL Multiphysics. Där byggs appen upp på minuter eller så används Java-programmering för att få den helt enligt önskade kriterier.

Utdata kan vara till exempel vara 3D-grafik, resultattabeller eller vägledningar. När appen är färdig distribueras den vidare inom den egna organisationen eller till kunder med mjukvaran COMSOL Server. De lättanvända apparna, som är baserade på högteknologiska och avancerade beräkningsmetoder kan köras med en vanlig webbläsare vilket gör apparna tillgängliga via en vanlig mobiltelefon eller surfplatta. Beräkningarna alltid görs på server-sidan, alltså inte med mobiltelefonens hårdvara.

- Det är förvånansvärt lätt att skapa en app från en modell. Jag var nyligen på NAFEMS World Congress som är en av världens största konferenser för simuleringsindustrin. Där träffade jag många användare av både vår mjukvara och andras. När de ser hur enkelt det är att skapa en app med Application Builder skakar de bara på huvudet. De tror inte att det är sant att vi har tagit fram ett sådant här verktyg, säger Daniel Ericsson med ett leende.

Kunder som ABB^[3], Oak Ridge National Laboratory^[4] och Cypress Semiconductor^[5] använder redan den nya teknologin med framgång. Det italienska företaget Prysmian var ett av de första företagen att uttala sig om hur mycket tid som kan sparas in.

- Application Builder är den största innovationen från COMSOL hittills. Genom att bygga appar till våra kollegor kommer vi uppskattningsvis att spara 30-40% av tiden vi i nuläget lägger på beräkningar för dem. Det här kommer att förbättra sättet som både vi och våra kollegor jobbar på, avslutar Massimo Bechis som är beräkningsspecialist på Prysmian^[6].