Fallstudie:
Ingenieurbüro verbessert mit Maplesoft-Kalkulationstools die Projekteffizienz auf der ganzen Welt

Global Engineering Company (GEC), ein weltweit tätiges Ingenieurunternehmen mit 10.000 Mitarbeitenden, hat viele große Infrastrukturprojekte auf der ganzen Welt, unter anderem in den Bereichen Energie, Straßen, Eisenbahnen, kommunale Infrastruktur und Schifffahrt. Das Unternehmen beschäftigt in seinen internationalen Abteilungen viele verschiedene Arten von Ingenieuren und Ingenieurinnen, darunter im Bauingenieurwesen, Maschinenbauingenieurwesen, Elektroingenieurwesen und anderen. Aufgrund der Vielfalt der Projekte, der unterschiedlichen Hintergründe der Mitarbeitenden und der Notwendigkeit der internationalen Zusammenarbeit sah sich GEC vielen geschäftlichen Herausforderungen gegenüber, die sich aus der Verwendung von unstrukturierten Standardberechnungsmethoden und -werkzeugen ergaben, darunter:

• Ineffiziente Tabellenkalkulationen und handschriftliche Berechnungsblätter
  • Unzureichend dokumentierte Berechnungen
  • Der technische Kontext ist vergraben und verstecktn
  • Fehler lassen sich leicht einführen und schwer nachvollziehen
  • Berechnungen sind nicht leicht verständlich, erweiterbar oder gemeinsam nutzbar
    
    
• Internationale Belegschaft mit geringer Standardisierung
  • Fehlende standardisierte Berechnungsmethoden erschweren die Zusammenarbeit von Fachkräften des Ingenieurwesen aus verschiedenen internationalen Büros bei Analysen
  • Missverständnisse verringern die Effizienz und bergen Projektrisiken
    
    
• Ingenieure und Ingenieurinnen, die in den Ruhestand gehen oder den Arbeitsplatz wechseln
  • Das Wissen und die Fähigkeiten erfahrener Fachkräfte gehen verloren, wenn sie ausscheiden
    
    
• Verschiedene Gruppen von Fachkräften des Ingenieurwesen und verschiedene Projekte mit unterschiedlichen mathematischen Anforderungen
  • Ingenieure und Ingenieurinnen können nicht immer das optimale Werkzeug für jedes Projekt wählen, da sie manchmal ein Werkzeug verwenden müssen, das zuvor für andere Ansprüche ausgewählt wurde
  • Die Lizenzierung verschiedener Tools von verschiedenen Anbietern, um unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen, ist hinsichtlich Zeit, Geld und Verwaltungsaufwand ineffizient

Nach der Bewertung mehrerer Anbieter entschied sich GEC für eine Sammlung interoperabler Mathe-Tools und Schulungs-/Beratungsdienste von Maplesoft. Die Tools:

• Unterstützung von Konstrukteuren und Konstrukteurinnen bei der Durchführung von Berechnungen, der Erstellung von Berichten und der Erweiterung ihrer Fähigkeiten zur explorativen Datenanalyse
• Forschungsingenieure und Ingenieurinnen in die Lage versetzen, Modelle mit symbolischer Mathematik, numerischen Berechnungen und Algorithmenentwurf zu entwickeln

Darüber hinaus ist das von Maplesoft angebotene globale Lizenzierungssystem kosteneffizient und ermöglicht es Fachkräften des Ingenieurwesen, je nach Bedarf und Projekt zwischen verschiedenen Maplesoft-Tools zu wechseln. Sie können Lizenzen aus einer Netzwerkinstallation für kurzfristige Projekte nutzen oder Lizenzcluster von einem Server auf einen anderen verschieben.

In dieser Fallstudie werden einige der verschiedenen Möglichkeiten untersucht, wie GEC die Maplesoft-Technologie in ihren verschiedenen internationalen Gruppen einsetzt.

Der Drang zur Kernenergie, um die Abhängigkeit Europas von Erdgas zu verringern, hat dazu geführt, dass eine im Vereinigten Königreich ansässige Strukturgruppe von GEC jetzt an langfristigen Nuklearprojekten mit einer Laufzeit von 20-30 Jahren beteiligt ist.

Ihr bisheriges Berechnungsinstrument war Excel®. Als Excel noch im Einsatz war, mussten die Berechnungen manuell von Excel in Microsoft® Word übertragen werden, um Berichte zu erstellen, was ein mühsamer und fehleranfälliger Prozess war. Wenn sich die Parameter änderten, mussten die Fachkräfte ihre Ergebnisse erneut übertragen, um den Bericht zu aktualisieren.

Das Team verwendet jetzt Maple Flow™ für lesbare Berechnungsberichte mit integrierten Analysen, die die Konstruktion von Beton beinhalten, die international anerkannten Codes folgt. Sie erstellten eine wiederverwendbare Bibliothek mit Querschnittseigenschaften, um ihre Analysen zu unterstützen. Es ist keine manuelle Transkription erforderlich.

Da die Arbeit stark reguliert ist, müssen die Berechnungen über die gesamte Dauer des Projekts (20 bis 30 Jahre) nachprüfbar und nachvollziehbar sein. Die Maple Flow-Dokumente fassen Berechnungen, Visualisierungen, Text und Bilder in einem einzigen Dokument zusammen, so dass die den Berechnungen zugrundeliegenden technischen Überlegungen klar kommuniziert werden und das Risiko verringert wird, dass das Wissen verloren geht, wenn eine Fachkraft das Projekt verlässt. Wenn ein Parameter geändert wird, werden alle Ergebnisse automatisch im Dokument aktualisiert, so dass es nicht mehr notwendig ist, einen separaten Berechnungsbericht manuell zu aktualisieren. Einige der Berichte sind mehr als 30 Seiten lang und waren in der Vergangenheit zeitaufwändig zu erstellen und auf dem neuesten Stand zu halten, aber Maple Flow hat die Zeit für die Erstellung eines Berechnungsberichts um 75 % reduziert.

Maple Flow basiert auf der weltweit leistungsstärksten Mathematik-Engine, ist aber auch einfach genug, um in GECs Ausbildungsprogramm im Bauingenieurwesen eingesetzt zu werden. Auszubildende im Bereich Konstruktion sind Studierende, die einfache Analyseaufgaben durchführen, wie z. B. die Berechnung von Balkenlasten nach europäischen Normen. Darüber hinaus können erfahrene Fachkräfte des Ingenieurwesen ihre Arbeit jetzt leichter überprüfen, da sie in Maple Flow durchgeführt wird.

Eine chinesische Gruppe von Fachkräften im Bereich Brückenplanung verwendete Excel für ihre Entwurfsberechnungen, wobei eine typische Anwendung der Entwurf eines Brückenträgers war. Excel-Tabellen sind jedoch schwer zu debuggen und weiterzugeben, daher entschied sich die Gruppe, ihre Konstruktionsberechnungen auf Maple Flow umzustellen. Durch diese Umstellung wurden Berechnungsfehler vollständig eliminiert und der manuelle Prozess der Übertragung von Berechnungen aus Excel in Word zur Dokumentation entfiel vollständig. Dadurch wurde die Zuverlässigkeit der Berechnungen erhöht und die Anzahl der Berechnungsfehler um 20 % reduziert.

Diese Gruppe wurde von den Maplesoft-Ingenieurs-Fachkräften in China geschult. Während der Schulung lernten sie, wie man die dimensionsinkonsistenten empirischen Gleichungen aus Standard-Design-Codes in einer dimensionsbewussten Umgebung implementiert und dabei die integrierte Unterstützung für Einheiten in Maple Flow nutzt.

Ein Flussingenieur in der GEC-Zentrale in den Vereinigten Staaten benötigte hydrologische Rechner, auf die er von überall aus zugreifen konnte, auch vor Ort. Dieser Ingenieur entwickelte interaktive Rechner in Maple™, indem er sowohl die mathematische Engine als auch die Umgebung zur einfachen Erstellung mathematischer Anwendungen im Point-and-Click-Stil nutzte. Nach der Fertigstellung wurden die Hydrologie-Rechner über das Internet via MapleNet™ bereitgestellt. Dadurch sind diese Hydrologie-Rechner über einen Webbrowser für alle GEC-Mitarbeitenden zugänglich, die sie benötigen, und sie sind sehr einfach zu bedienen, selbst für Personen, die keine Erfahrung mit Berechnungssoftware haben.

Ein Team von Korrosionsingenieuren in der britischen Niederlassung von GEC analysiert die Korrosions- und Ausfallraten von Eisenbahnschienen. Dazu werden große Mengen von Felddaten (Hunderttausende von Elementen) in Maple analysiert.

Die Analyse des Teams umfasst das Plotten, Manipulieren und Analysieren großer Datendateien. Maple sorgt dafür, dass die Analyse schnell und speichereffizient ist. Darüber hinaus können die Analysen dank automatischer Parallelisierung und Multiprozess-Programmierungstools auf alle Kerne des lokalen Computers verteilt werden. Jede Maple-Analyse mit mehreren Threads rechnet 2 Mal schneller als Excel und 1,5 Mal schneller als ein Python-Skript.

Eine Arbeitsgruppe in der Eisenbahnabteilung verwendet Maple auch zur Entwicklung kundenspezifischer Algorithmen in der Maple-Sprache. Einige dieser Algorithmen werden dann mit Hilfe von Code-Generierungswerkzeugen in Maple in die Programmiersprache C exportiert, um in ein Drittanbieter-Tool integriert zu werden.

Eine kleine Gruppe von GEC-Ingenieurs-Fachkräften für mathematische Forschung hat ihren Sitz in Frankreich. Dieses Team wird regelmäßig mit komplexen technischen Problemen konfrontiert, die einer mathematischen Lösung bedürfen, und die Techniken, die sie anwenden, nutzen Computeralgebra, numerische Berechnungen und Visualisierung.

Die Gruppe verwendet Maple Flow, um ihre technischen Ideen zunächst grob zu skizzieren und dann durch schrittweise Verfeinerung ihrer Mathematik zu formalisieren. Maple Flow unterstützt diesen häufig verwendeten iterativen Ansatz zur Problemlösung mit seiner Whiteboard-ähnlichen Umgebung und stellt gleichzeitig sicher, dass die Berechnungen korrekt sind. Als Bonus bietet Maple Flow umfassende Visualisierungen, die zu Erkenntnissen für die nächste Iteration führen.

GEC hat die Maplesoft-Mathematiktechnologie, einschließlich Maple Flow, Maple und MapleNet, erfolgreich in mehreren internationalen Abteilungen eingesetzt. Sie haben die Effizienzsteigerungen erreicht, die sich aus der Einbeziehung strukturierter, standardisierter Berechnungen in ihre Arbeitsabläufe ergeben, unterstützt durch ein vielseitiges Toolset, das viele Anforderungen erfüllt. Außerdem profitierten sie von der Einfachheit der Zusammenarbeit mit einem einzigen Technologieanbieter und einem reaktionsschnellen und erfahrenen technischen Beratungsteam, das bei Bedarf einspringt und hilft.

Kontaktieren Sie Maplesoft, um zu erfahren, wie Maple Flow und Maple bei Ihren Projekten angewandt werden kann.