DESIGN-UL BAZAT PE SIMULARE PENTRU COMPANII DE DIMENSIUNI MEDII
Dr. Martin Herrmann despre simulare – un element cheie în procesul de dezvoltare al produselor
Domnule Herrmann, cum ați descrie beneficiile conceptului de design bazat pe simulare?
Conceptul Simulation Driven Design (SDD) permite inginerilor să determine dacă o componentă își va putea îndeplini toate funcțiile – și oferă aceste informații încă din stadiile incipiente de dezvoltare. Poți evalua diferite variante, să faci paralele între puncte pro și contra și apoi să alegi soluția cea mai buna – „cea mai bună” ținând cont de eficiență sau calitate sau toleranțe, ținând cont de cerință. Aspectul decisiv este alegerea momentului: cu cât putem optimiza simularea mai repede, cu atât mai puțin timp vom petrece adăugând modificările necesare. Altfel, este costisitor sau chiar imposibil să mai generăm variante.
Cum putem beneficia cel mai eficient de SDD?
Cel mai bine este să implementăm SDD în primele faze de dezvoltare, ideal ar fi chiar din faza de concept în care determinăm geometria de bază. Următorul pas este dat de faza de design în care optimizăm parametrii individuali. Până acum, proiectanții s-au concentrat exclusiv pe componente individuale. Acum trebuie să verifice dacă această componentă se potrivește cu celelalte componente. Apoi, folosind procese de additive manufacturing pentru a realiza un prim test geometric practic – fără costurile ridicate ale prototipurilor standard. Acum, proiectanții pot efectua modificări asupra durității, de exemplu, pentru a evita problemele care pot apărea în timpul producției. După aceea, aceștia trec la procesul de producție care, de asemenea, poate fi simulat.
Cum și unde ajută SDD proiectanții?
Proiectantul trebuie să observe constrângerile impuse de cerințele de material și producție – și de asemenea, componenta trebuie să își indeplinească funcțiile. Aici problema principală este rigiditatea. Fără o asistență software-based, proiectanții trebuie să se bazeze exclusiv pe experiență. SDD, însă, poate ajuta proiectanții să definească geometria pentru componentă. Astfel, le oferă unun grad mare de libertate, însă au nevoie de suportul SDD pentru a se folosi de aceasta. Ideal, tot ce trebuie să facă este să definească spațiul, punctele de conexiune de celelalte structuri și încărcările relevante. Pe această bază, soluția software calculează geometria optimă.
Alternativ, proiectantul se poate baza pe un sistem de inginerie model-based pentru a defini și optimiza parametrii cheie, chiar și fără date despre geometrie. Această formă de simulare vine cu un nivel mai mare de abstracție. Bazându-ne pe un sistem draft, analizăm funcțiile de bază care depind de diferiți parametri. Aceștia ar putea face parte din caracteristicile cheie ale unei unități, cum ar fi performanța la o anumită turație a motorului. Sistemul de inginerie model based ajută proiectantul să definească și să optimizeze parametrii cheie.
Foarte multe sisteme pot activa aici. Nu face viața mai complicată pentru proiectanți?
Obiectivul nostru este să minimizăm numărul de interfețe: ideal, proiectanții să poată lucra în mediul software pe care îl cunosc. Astfel, au acces la date și pot folosi intuitiv simulările. Acest lucru se aplică și la generarea de model, dar și la evaluare și calcul. Dacă proiectanții întâmpină o problemă, pot redirecționa conceptul către un specialist care va folosi aceleași informații pentru a dezvolta un model mai complex. Nimeni nu mai trebuie să se îngrijoreze despre cum se transferă datele – datele sunt deja acolo. Totuși, în lumea reală, încă vedem diferite aplicații și astfel, diferite interfețe. Dar totuși, aici avem un avantaj pentru că utilizatorii pot selecta soluțiile cele mai eficiente pentru scopurile lor specifice.
Deci încă vom avea nevoie de experți în simulare?
În ciuda tuturor avantajelor integrării, proiectanții vor putea acoperi doar anumite domenii din simulare. Pentru task-uri complexe repetitive, de exemplu, experții vor interveni și vor dezvolta procese automate. Acestea operează similar cu o cutie neagră: proiectantul introduce datele relevante și imediat obține informațiile necesare. Apoi specialiștii sunt necesari doar pentru detalieri. Din cauză că genul acesta de experți se gasește foarte rar este mai bine să-i asignăm la alte task-uri cu valoare adăugată mai mare.
Acest proces va schimba felul în care lucrează proiectanții. Cum se simt ei în fața acestei schimbări?
Sentimentul diferă de la companie la companie, dar de cele mai multe ori, feedback-ul este pozitiv. Asta pentru că SDD permite proiectanților să investigheze noi concepte și să folosească prototipuri virtuale pentru testare – fără cheltuieli. Le oferă un o bază clară pentru luarea deciziilor fără să fie nevoie doar de experiență. În trecut, proiectanții trebuiau să se îndrepte către manuale tehnice, însă acelea conțineau doar situații standard. Dacă aveau nevoie de informații suplimentare, puteau apela la specialiști interni sau externi pentru a rula simulări, însă acest lucru ducea la întârzieri și costuri adiționale. Acum au posibilitatea de a rula evaluări pentru cazuri specifice. Acum au libertatea și certitudinea că piesele proiectate vor funcționa așa cum trebuie. Dar chiar și așa: dacă nu găsești o metodă prin care simularea să poată munci pentru tine, nu o vei folosi.
Îmbunătățește simularea calitatea componentelor?
Răspunsul scurt este da. În timpul fazei de concept, SDD descrie geometria componentelor. Imediat ce generezi geometria trebuie să definești și un set de toleranțe. Un caz tipic îl oferă componentele din plastic. Dacă folosești astfel de componente trebuie să știi despre așa-numita elasticitate a ansamblului. Dacă o componentă se rupe într-un loc anume în repetate rânduri trebuie întărită. Însă, întrebarea este dacă se mai poate face ansamblul. Simularea ne permite să împăcăm acești doi paramentri dintr-o fază incipientă, oferind un rezultat cost-effective.
Cât de comună este simularea pre-producție în zilele noastre?
Încă nu este populară peste tot, însă, în anumite sectoare industriale cum ar fi aero sau auto, vedem simulări foarte des. Astăzi, soluțiile software ne ajută să determinăm cât de sigură va fi o mașină pe stradă. Odată finalizat design-ul unei mașini este prea scump să mai aplicăm schimbări. Și testele fizice de siguranță cu siguranță nu sunt o opțiune: ar trebui să intrăm cu fiecare model de mașină într-un perete de 10 ori până să începem optimizarea, ducând la costuri enorme. În schimb, producătorii de mașini întreprind simulări pentru a obține informații detaliate asupra comportamentului la deformări. Apoi trebuie să efectueze maxim două teste fizice pentru o confirmare finală. Însă, mi-aș dori să văd simularea că prinde contur la producătorii de dimensiuni medii – o democratizare a simulării, dacă doriți. Acesta este și un element al competitivității: în lumea de astăzi, furnizorii auto care vor să vândă componente complexe trebuie să documenteze fezabilitatea încă din perioada de ofertare și pentru acest lucru au nevoie de simulare. Dacă, de exemplu, proiectanții specifică o geometrie complexă, design-erii de tool-uri trebuie să aibă posibilitatea să arate că o pot implementa fără afectarea materialului prin îndoituri sau ruperi.
Mi-aș dori să văd simularea că prinde contur la producătorii de dimensiuni medii – o democratizare a simulării, dacă doriți. Acesta este și un element al competitivității: în lumea de astăzi, furnizorii auto care vor să vândă componente complexe trebuie să documenteze fezabilitatea încă din perioada de ofertare și pentru acest lucru au nevoie de simulare.
De ce trebuie să țină cont producătorii înaintea implementării conceptului „simulation driven design”?
Aspectul decisiv este menținerea unei deschideri către nou. Toți acționarii implicați trebuie să sprijine această decizie strategică. De asemenea, introducerea SDD cere și un număr de precondiții. În primul rand, toate procesele care pot fi automatizate trebuie să fie evaluate. În plus, trebuie sa identificăm aspectele principale ale producției. Dacă un atribut al unui produs este cheia succesului tău, atunci trebuie să ne asigurăm că nu va fi pus sub semnul întrebării de către analize și potențial de optimizare – nici din timpul dezvoltării și nici din timpul producției. De asemenea, trebuie să ții cont de întreg fluxul de lucru: nu te poți focusa doar pe componente specifice, trebuie să privești întreg procesul de producție în ansamblu, fie că discutăm de piese din plastic sau metal.
Testele fizice vor fi înlocuite de simulare la un moment dat în viitor?
Nu cred că vom ajunge prea curând la acel punct, este posibil să nu ajungem niciodată. Chiar și așa, cu cât devin mai precise simulările, cu atât mai precis trebuie să măsurăm și să evaluăm rezultatele. Obiectivul nostru principal este să oferim proiectanților un tool care să îi ajute în timpul procesului de drafting. Software-ul nu poate înlocui testele fizice, nu poate înlocui proiectantul și cu siguranță nu poate înlocui specialistul de dezvoltare creativă.
Mulțumim pentru acest interviu, domnule Herrmann!
MARTIN HERRMANN
Martin Herrmann, pentru mai bine de 30 ani a fost implicat în simularea FEM. Înainte să devină expert simulare în cadrul CENIT, a fost Managing Director la SynOpt (din 2012), o companie la cărui acționar majoritar este CENIT din iulie 2017. Ca partener Dassault Systèmes, SynOpt este specializată pe produsele de simulare din portofoliul SIMULIA.
După ce și-a finalizat studiile în inginerie mecanică și și-a obținut doctoratul în tehnologia de fabricație, domnul Herrmann și-a început cariera ca inginer de dezvoltare pentru simularea crash-urilor la Daimler AG. Din 1992 până în 2011, a fost Managing Director la o companie care oferă tehnologie de măsurători pentru industria auto și servicii de simulare FEM. Din 1994, a fost și partener de vânzări pentru soluțiile software DEFORM (simularea proceselor în deformarea metalelor, așchiere și tratament termic).
EXPERȚII ÎN SIMULARE CENIT AG
Prin participarea CENIT la SynOpt, clienții noștri beneficiază de reputația noastră ca experți în simulare pentru analiză structurală, deformarea metalelor și așchiere. Expertiza SynOpt este bazată pe tool-uri, incluzând aici soluțiile SIMULIA de la Dassault Systèmes – un mediu pe care CENIT îl cunoaște foarte bine.
CENIT oferă consultanță și suport de-a lungul tuturor proceselor din dezvoltarea virtuală de produs. Portofoliul nostru acoperă întreg spectrul, de la analiza de potențial la dezvoltarea metodologică și integrarea software pentru implementări personalizate și automatizare a procedurilor de simulare.
Înregistrează-te aici pentru CENIT MAGAZINE
Prin subscrierea la CENIT MAGAZINE vei primi cele mai interesante articole, dar și cele mai bune postări din CENIT Newsroom.
Vei găsi informațiile curente despre compania noastră direct în contul tău de e-mail.
CENIT Magazine vă va furniza idei noi și afirmații clare care vă vor ajuta în procesul dumneavoastră de management pentru transformarea digitală.