Maksymalne wykorzystanie symulacji w procesie projektowania

Zaawansowane techniki symulacji zyskały popularność jako podstawowe narzędzia w procesie projektowania produktów, umożliwiając firmom usprawnienie procesów projektowych, obniżenie kosztów i poprawę jakości produktów. Ten kompleksowy przewodnik bada zakres, w jakim rozwój produktu oparty na symulacji może przekształcić procesy projektowania, narzędzia, których można użyć, aby przejście było jak najmniej bolesne, oraz najlepsze praktyki wdrażania w całej organizacji.

Zrozumienie zaawansowanej symulacji w projektowaniu produktu

Czym jest zaawansowana symulacja?

Zaawansowana symulacja polega na wykorzystaniu zaawansowanych modeli obliczeniowych do przewidywania działania produktu w różnych warunkach. Dzięki integracji symulacji z narzędziami CAD(projektowanie wspomagane komputerowo) i CAE (inżynieria wspomagana komputerowo), projektanci mogą wizualizować i testować swoje koncepcje w środowisku wirtualnym. Taka integracja pozwala na bardziej świadome podejmowanie decyzji i zmniejsza ryzyko kosztownych błędów projektowych.

Wartość biznesowa symulacji połączonej z platformą

Propozycja wartości biznesowej symulacji połączonej z Platformą jest teraz wyraźniejsza niż kiedykolwiek wcześniej. Wraz z wprowadzeniem bardziej rygorystycznych przepisów dotyczących jakości i zgodności, organizacje inwestują w opracowywanie bardziej zrównoważonych produktów. Właściwe, zintegrowane z Platformą wykorzystanie narzędzi symulacyjnych umożliwia decydentom projektowanie bardziej zrównoważonych, opłacalnych i wydajniejszych produktów.

Podsumowanie korzyści płynących z symulacji w procesie projektowania

Obecnie, bardziej niż kiedykolwiek wcześniej, narzędzia symulacyjne mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia zrównoważonego projektowania, walidacji i produkcji produktów. Właściwe, zintegrowane z platformą wykorzystanie narzędzi symulacyjnych może pomóc decydentom w projektowaniu bardziej zrównoważonych, opłacalnych i wydajniejszych produktów.

Integracja CAD i CAE umożliwia inżynierom projektantom badanie, poprawianie i blokowanie najlepszych pomysłów projektowych na bardzo wczesnych etapach. Zmniejsza to ryzyko kosztownych błędów projektowych lub niedopatrzeń i wspiera bardziej szczegółową eksplorację opcji projektowych.

• Szybsza iteracja na wcześniejszym etapie procesu projektowania.
• Redukcja czasu, wysiłku i kosztów związanych z prototypowaniem i przeprojektowywaniem.
• Identyfikacja potencjalnych wad projektowych przed fizycznym prototypowaniem, oszczędność czasu i zasobów.
• Zminimalizowanie strat materiałowych i ograniczenie potrzeby tworzenia wielu prototypów.
• Optymalizacja projektów pod kątem wydajności, bezpieczeństwa i niezawodności.

Najlepszą praktyką jest wprowadzenie symulacji do procesu projektowania na wczesnym etapie. Pozwala to inżynierom na badanie, poprawianie i blokowanie najlepszych pomysłów projektowych na bardzo wczesnych etapach. Zmniejsza to ryzyko kosztownych błędów projektowych lub niedopatrzeń i wspiera bardziej szczegółową eksplorację opcji projektowych.

Czy obliczenia ręczne i testy fizyczne są rzeczywiście bardziej wiarygodne?

Istniejące produkty

Wiele firm stosuje metodologię, w której przygląda się istniejącemu, działającemu produktowi i powiększa go lub zmniejsza. Podczas gdy dane historyczne są przydatne, a doświadczenie zdobyte dzięki temu produktowi daje pewne zaufanie do zdolności innych, niekoniecznie prowadzi projekt w sposób, który uczyni go lepszym. Pozwala to po prostu na stworzenie kolejnej wersji czegoś, co jest wystarczająco dobre, a nie czegoś najlepiej dostosowanego do aktualnych wymagań. To z kolei prowadzi do stagnacji procesu rozwoju i jest mało prawdopodobne, aby przyniosło to wzrost kosztów, czasu lub wydajności, które zapewnią firmie konkurencyjność.

Arkusze kalkulacyjne i obliczenia ręczne

W tradycyjnym podejściu do oceny projektu inżynierowie czują się komfortowo z obliczeniami ręcznymi i ufają poczuciu niezawodności i dokładności, jakie mogą osiągnąć. Jest to szczególnie prawdziwe w porównaniu z nieznanymi narzędziami symulacyjnymi. Obliczenia ręczne często wymagają od inżyniera przyjęcia istotnych założeń dotyczących geometrii, materiałów lub kryteriów obciążenia. Ogranicza to ich wpływ i sprawia, że są one bardziej zbliżone do przybliżonych szacunków niż do dokładnej analizy. Wciąż jednak panuje przekonanie, że wypróbowana i przetestowana metoda jest bardziej odpowiednia, co prowadzi do pytań o wiarygodność wyników symulacji. Wartość symulacji polega jednak na jej zdolności do podkreślenia innych istotnych obszarów projektu, umożliwiając wizualizację naprężeń w układzie pełnej ścieżki obciążenia.

Testowanie prototypów

Podobnie jak w przypadku obliczeń ręcznych, wielu inżynierów uważa, że wyniki testów są bardziej rzeczywiste i często cenią je wyżej niż wyniki symulacji. Ale nawet jeśli testy dają doskonałe dane i pożądany realizm sytuacji, dają tylko jeden wynik i punkt odniesienia. Jeśli projekt przeszedł test, ale miał się nie powieść, nie zostanie to pokazane. A co, jeśli część przeszła test i mogła realistycznie przyjąć dwa razy większe obciążenie? Czy jest to coś, o czym warto krzyczeć, aby zapewnić przewagę konkurencyjną, czy też produkt jest przeprojektowany i można by zaoszczędzić na kosztach? Co by było, gdybyś musiał ocenić produkt pod kątem górnej i dolnej granicy tolerancji, na przykład grubości ścianki lub właściwości materiału?

Ten pojedynczy punkt odniesienia nie jest w stanie odpowiedzieć na to pytanie, a gdy przeprowadzenie testów może być tak kosztowne, powtarzanie tego procesu wiele razy jest niewykonalne. Dzięki zintegrowanej symulacji inżynierowie mogą sparametryzować swoje punkty danych i ocenić produkt w znacznie większym zakresie zmiennych, zwykle w znacznie krótszym czasie niż w przypadku pojedynczego testu fizycznego. Dzięki symulacji wbudowanej w proces projektowania, ciągłej iteracji i zrozumieniu szerszej perspektywy, większość zagrożeń można wyeliminować z części na wcześniejszym etapie cyklu życia.

Gdzie w procesie projektowania symulacja może być najbardziej skuteczna?

Dla tych, którzy wykorzystują to narzędzie na wczesnych etapach rozwoju, można osiągnąć duże korzyści. Integracja oprogramowania symulacyjnego z inżynierami projektantami daje im kolejny wymiar do zbadania przy ich rozwoju i zapewnia, że mają odpowiednie narzędzia we właściwym czasie, aby informować o swoich decyzjach. Często postrzegamy cykle rozwoju produktu jako procesy liniowe, w których dostarczamy ostateczny projekt do symulacji lub inżyniera produkcji, aby „zbudował” go i ocenił jego przydatność. Do tego czasu udzielono już odpowiedzi na wiele ważnych pytań, a produkt przechodzi przez prostą bramkę zaliczenia lub odrzucenia. Ale co, jeśli te wcześniejsze decyzje wpływają na koszt, czas produkcji lub wydajność? A co, jeśli mogłyby być podejmowane równolegle z rozwojem, aby poprawić jeden lub wiele z tych aspektów?

Przejście przez prostą bramkę na tym etapie, aby powiedzieć, że produkt jest „wystarczająco dobry”, oznaczałoby całkowitą utratę tych korzyści. Chociaż zobowiązania kosztowe na etapie projektowania są niskie w porównaniu z całkowitymi wydatkami projektu, cień rzucany przez zobowiązania projektowe jest z łatwością największy. Zainwestowanie nieco więcej na tym etapie wzmacnia pozycję inżynierów, umożliwiając im tworzenie lepszych projektów dla bardziej odpowiednich produktów, które prawdopodobnie przyniosą większe korzyści w dalszej części cyklu życia.

Znalezienie najkrótszej drogi rozwoju

Najtańszym sposobem na opracowanie nowego produktu jest jak najbardziej liniowy proces pomiędzy koncepcją a produkcją. Za każdym razem, gdy projektanci podejmują decyzje dotyczące projektu, istnieje prawdopodobieństwo, że obrana przez nich ścieżka może doprowadzić ich na manowce. Włączenie zestawów narzędzi symulacyjnych do procesu oznacza, że decyzje te można zweryfikować wcześniej niż później. Oznacza to, że mimo obrania ścieżki, która odbiega od idealnego kierunku rozwoju, można ją szybko ocenić i w razie potrzeby rozwiązać. Długość „linii” między koncepcją a rozwiązaniem można interpretować jako czas lub koszt. Korzystając z iteracyjnego procesu weryfikacji, łatwo jest zobaczyć, jak całkowita długość może się znacznie zmniejszyć, jak pokazano na poniższej grafice.

Kolejną korzyścią płynącą z połączonego procesu jest ilość doświadczenia, które inżynier zdobywa podczas tej podróży. Będąc w stanie sprawdzać własne decyzje na bieżąco, lepiej rozumieją, dlaczego je podejmują i jak wpływają one na rozwój. Łatwiej jest wtedy zrozumieć, dlaczego inżynier z większym doświadczeniem wprowadzi pewne funkcje do swoich projektów. Wygenerowana pętla sprzężenia zwrotnego oznacza, że inżynier może zadać pytanie systemowi, otrzymać prawidłową odpowiedź, a następnie wykorzystać tę wiedzę w przyszłych projektach.

Jak najlepiej wykorzystać narzędzia CAE w procesie projektowania?

Jakich narzędzi i technik użyć?

Narzędzia symulacyjne, takie jak FEA (analiza elementów skończonych) i CFD (obliczeniowa dynamika płynów) symulują rzeczywiste warunki. Techniki te pozwalają na szczegółową analizę integralności strukturalnej, wydajności termicznej i dynamiki płynów. Symulując, weryfikując i optymalizując projekty, inżynierowie mogą przenieść potężne możliwości predykcyjne zaawansowanej symulacji na pierwszy plan procesu projektowania.

Iteracyjna weryfikacja i pętle sprzężenia zwrotnego

Rozwój metod kładzie nacisk na wykorzystanie iteracyjnych procesów weryfikacji, które są niezbędne do skrócenia zarówno czasu, jak i kosztów związanych z rozwojem produktu. Procesy te tworzą pętle sprzężenia zwrotnego, które umożliwiają ciągłe uczenie się i doskonalenie. Inżynierowie mogą weryfikować swoje decyzje w czasie rzeczywistym, uzyskując wgląd w wpływ swoich wyborów na ogólną trajektorię rozwoju.

Zwiększanie doświadczenia i wiedzy inżynierów

Gdy inżynierowie przechodzą przez proces rozwoju, rozwój metod zapewnia im narzędzia i ramy do ciągłego sprawdzania swoich decyzji. Pozwala to nie tylko lepiej zrozumieć, dlaczego podejmowane są określone decyzje, ale także w jaki sposób wpływają one na produkt końcowy. Z biegiem czasu doświadczenie to staje się nieocenione, ponieważ inżynierowie z głębszym zrozumieniem procesu rozwoju mogą wprowadzać innowacyjne funkcje i ulepszenia do swoich projektów.

Tworzenie pętli sprzężenia zwrotnego w celu ciągłego doskonalenia

Pętla sprzężenia zwrotnego generowana przez rozwój metod jest potężnym mechanizmem ciągłego doskonalenia. Inżynierowie mogą zadawać pytania systemowi, otrzymywać prawidłowe odpowiedzi i włączać tę wiedzę do przyszłych projektów. Ten iteracyjny proces uczenia się zapewnia, że zespół programistów stale się rozwija, co prowadzi do bardziej wydajnych i skutecznych cykli rozwoju produktu.

Pokonywanie wyzwań związanych z wdrażaniem symulacji

Wdrożenie symulacji jako części procesu projektowania może wiązać się z kilkoma wyzwaniami. W ciągu ostatnich kilku lat spędziliśmy dużo czasu na rozwiązywaniu tych problemów w różnych organizacjach i odkryliśmy, że poniższe podejścia przynoszą najlepsze rezultaty.

• Zapewnienie odpowiednich zasobów przeznaczonych na działania symulacyjne, w tym oprogramowania i wykwalifikowanego personelu.
• Zainwestuj w szkolenia i rozwój, aby wyposażyć swój zespół w niezbędne umiejętności.
• Ttworzenie kultury innowacji i otwartości na nowe technologie.

Jak TECHNIA może pomóc Twojej firmie?

Nasz zespół ekspertów ściśle współpracuje z organizacjami na całym świecie w celu projektowania i wdrażania strategii ModSim dostosowanych do konkretnych potrzeb. Zapewniamy kompleksowe zarządzanie projektami, gwarantując bezproblemową integrację narzędzi symulacyjnych z Twoimi istniejącymi procesami.

Pomożemy Ci połączyć wszystkie aspekty rozwoju produktu, od projektowania i symulacji po produkcję i zarządzanie danymi, umożliwiając współpracę w czasie rzeczywistym i podejmowanie decyzji w oparciu o dane. W trakcie całego tego procesu nasz zespół ekspertów ds. symulacji zapewni najwyższej klasy doradztwo, pomagając Twojej firmie pewnie radzić sobie z wszelkimi wyzwaniami inżynieryjnymi.

Od tego momentu będziemy oferować ciągłe wsparcie poprzez naszą kompleksową obsługę klienta i szeroką gamę programów szkoleniowych zaprojektowanych tak, aby wyposażyć zespoły w umiejętności potrzebne do maksymalizacji korzyści płynących z zupełnie nowego rozwiązania do inżynierii współbieżnej.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o projektowaniu opartym na symulacji, skontaktuj się z naszymi ekspertami, aby omówić, w jaki sposób platformy takie jak 3DEXPERIENCE dostarczają zestawy narzędzi symulacyjnych bezpośrednio do inżynierów, dzięki czemu integracja jest prosta i łatwa.