Rechnergestützte Entwicklung

Unter rechnergestützter Entwicklung (englisch Computer-Aided Engineering (CAE)) versteht man eine Vielzahl von Methoden und Verfahren, die seit ca. den 1970er Jahren mit der Verbreitung von Computern und Software genutzt werden. Zeitgleich haben sich Computernetzwerke und digitalen Speichermedien entwickelt, die diese Entwicklungen erst ermöglicht haben. Die Grundlage bildet dabei die Elektronische Datenverarbeitung (EDV). Dabei spielt das massenhafte Verfügbarwerden der Geräte in Unternehmen und Instituten eine entscheidende Rolle. Im gleichen Zuge haben sich auch andere Technologien durch rechnergestützte Verfahren und Geräte verändert, z. B. die Messtechnik oder Automatisierungstechnik.

Die rechnergestützter Entwicklung hat ältere Konstruktionsabteilungen (vgl. auch Technisches Zeichnen) größtenteils abgelöst. In gleichem Maße werden Computer auch für die Forschung genutzt. Dabei spricht man jedoch kaum von rechnergestützter Forschung, sondern spricht eher von Modellierung und Simulation oder Computersimulation. Beides wird innerhalb von Forschung und Entwicklung genutzt.

Für all diese Anwendungen kamen zunächst dedizierte Workstations, beispielsweise von Sun Microsystems oder Silicon Graphics, in Frage, später dann massenhaft Computer (PCs, Desktop-PCs oder Notebooks). In großen Einrichtungen finden sich auch heute noch Mainframes, Cluster oder Supercomputer.

Eine rechnergestützte Entwicklung wird von geeigneten (modernen) Entwicklungsmethoden wie dem Systems Engineering, Software Engineering und Hardwaredesign (Mechanik und Elektrik/Elektronik) begleitet. Diese ermöglichen die Lösung komplexer Probleme und die Herstellung neuer Systeme und Produkte.

Geschichte

Das Thema rechnergestützter Entwicklung wurde zunächst pauschal als Computer-Aided Design (CAD) um die 1990er Jahre bekannt. Beinahe zeitgleich entstand der Begriff Computer-Aided Engineering (CAE). Während der erste Begriff heute vornehmlich für die Konstruktion von Mechanik und Geräten verwendet wird, ist der zweite weiter gefasst und betrifft alle Entwicklungen aus den Ingenieurwissenschaften, die Computer und Software nutzen.

Einige dieser Entwicklungen gehen auf die Wehrtechnik zurück. Für Berechnungen wurde stets Rechenleistung beansprucht. Die ersten für militärische Zwecke gebauten Rechenmaschinen stammen aus den 1940er Jahren, darunter der ENIAC und seine Nachfolger. Der Torpedovorhaltrechner war hingegen eine auf ihren Einsatzzweck spezialisierte Rechenmaschine, nicht jedoch für die Entwicklung.

Die Software oder computerbasierten Anwendungen in der rechnergestützter Entwicklung sind in der Regel hochspezialisiert für ihren Aufgabenbereich, beispielsweise für das Elektronikdesign von integrierten Schaltungen (ICs) mit Programmen wie vom Mentor Graphics. Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung zur Simulation, wie im Falle von Matlab oder Simulink und anderen Produkten. Die Entwicklung von Elektronik und Mikroelektronik, z. B. ICs oder Radio-Chips, ist unter dem Fachbegriff Electronic Design Automation (EDA) bekannt.

Teilgebiete

Die folgenden Themen (Auswahl) werden pauschal zur rechnergestützte Entwicklung gezählt:

Siehe auch

• CAx
• Digitale Revolution / Informationszeitalter / Industrie 4.0
• Geschichte der Datenübertragung
• Liste von Softwareentwicklungsprozessen

Literatur

• Steven M. Rubin: Computer Aids for VLSI Design (= The VLSI Systems Series). Addison-Wesley, 1987, ISBN 0-201-05824-3 (englisch, Online). 
• Frederick P. Brooks: The Design of Design. Essays from a Computer Scientist. Addison-Wesley, Upper Saddle River, NJ 2010, ISBN 978-0-201-36298-5 (englisch, Online). 
• Dennis M. Buede: The Engineering Design of Systems: Models and Methods. Wiley, 2009, ISBN 978-0-470-16402-0, doi:10.1002/9780470413791 (englisch). 
• Zhuming Bi: Practical Guide to Digital Manufacturing: First-Time-Right for Design of Products, Machines, Processes and System Integration. Springer International Publishing, Cham 2021, ISBN 978-3-030-70303-5, doi:10.1007/978-3-030-70304-2 (englisch). 
• Jason Trew, Ben Zweibelson, Daniel Riggs: Evolution of Military Design. In: Anders McD Sookermany (Hrsg.): Handbook of Military Sciences. Springer International Publishing, Cham 2023, ISBN 978-3-030-02866-4, S. 1–18, doi:10.1007/978-3-030-02866-4_118-1 (englisch). 
• Ali Iranmanesh, Hossein Sayadi (Hrsg.): AI-Enabled Electronic Circuit and System Design: From Ideation to Utilization. Springer Nature Switzerland, Cham 2025, ISBN 978-3-031-71435-1, doi:10.1007/978-3-031-71436-8 (englisch). 

Einzelnachweise

1. ↑ Charles N. Calvano, Philip John: Systems engineering in an age of complexity. In: Systems Engineering. Band 7, Nr. 1, Januar 2004, ISSN 1098-1241, S. 25–34, doi:10.1002/sys.10054 (englisch, Online [abgerufen am 13. Februar 2026]). 
2. ↑ Daniel Cardoso Llach: Computer-Aided Design in the United States, 1949–1984: Designing in a Closed World. In: IEEE Annals of the History of Computing. Band 46, Nr. 4, Oktober 2024, ISSN 1058-6180, S. 10–26, doi:10.1109/MAHC.2024.3483040 (englisch, Online [abgerufen am 13. Februar 2026]). 
3. ↑ José L. Encarnação, Rolf Lindner, Ernst G. Schlechtendahl: Computer Aided Design. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1990, ISBN 978-3-642-84056-2, doi:10.1007/978-3-642-84054-8 (englisch, Online [abgerufen am 13. Februar 2026]). 
4. ↑ Larry Oliva, Mehdi Khosrow-Pour: Microcomputers: Strategic Tools for the 1990s. In: Journal of Organizational and End User Computing. Band 1, Nr. 1, Januar 1989, ISSN 1546-2234, S. 1–7, doi:10.4018/joeuc.1989010101 (englisch, igi-global.com [abgerufen am 6. März 2026]). 
5. ↑ Peter Riley et al.: Computer-aided Engineering (= City and Guilds). Macmillan, Basingstoke 1994, ISBN 978-0-333-56505-6 (englisch, Online [abgerufen am 13. Februar 2026]). 
6. ↑ Behzad Razavi: 75 Years of RF Design: Highlights and Paradigm Shifts. In: IEEE Solid-State Circuits Magazine. Band 15, Nr. 3, 2022, ISSN 1943-0582, S. 62–79, doi:10.1109/MSSC.2023.3280435 (englisch, Online [abgerufen am 13. Februar 2026]). 
7. ↑ R. C. Edney: Computer Aided Engineering for Mechanical Engineers. Prentice Hall, New York 1991, ISBN 978-0-13-161787-2 (englisch, Online [abgerufen am 13. Februar 2026]). 
8. ↑ Wasim Ahmed Khan et al.: Computer Aided Engineering Design and Manufacturing: A Fourth Industrial Revolution Perspective (= Springer Series in Advanced Manufacturing). Springer Nature Switzerland, Cham 2025, ISBN 978-3-031-77105-7, doi:10.1007/978-3-031-77106-4 (englisch, Online [abgerufen am 13. Februar 2026]).