Виртуальная инженерия

Виртуальное проектирование ( VE ) определяется как интеграция геометрических моделей и связанных с ними инженерных инструментов, таких как инструменты анализа, моделирования , оптимизации и принятия решений и т. д., в компьютерной среде, которая облегчает междисциплинарную совместную разработку продуктов. Виртуальная инженерия имеет много общих характеристик с разработкой программного обеспечения , например, возможность получать множество различных результатов посредством различных реализаций.

Описание

Концепция

Виртуальная инженерная среда обеспечивает ориентированную на пользователя перспективу от первого лица, которая позволяет пользователям естественным образом взаимодействовать со спроектированной системой и предоставляет пользователям широкий спектр доступных инструментов. Для этого требуется инженерная модель, включающая геометрию, физику и любые количественные или качественные данные из реальной системы. Пользователь должен иметь возможность ознакомиться с операционной системой и наблюдать, как она работает и как реагирует на изменения в конструкции, работе или любые другие инженерные модификации. Взаимодействие внутри виртуальной среды должно обеспечивать понятный интерфейс, соответствующий техническому опыту и опыту пользователя, который позволяет пользователю исследовать и обнаруживать неожиданные, но важные детали о поведении системы. Аналогичным образом, инженерные инструменты и программное обеспечение должны естественным образом вписываться в окружающую среду и позволять пользователю сосредоточиться на решаемой инженерной задаче. Ключевая цель виртуального проектирования — задействовать человеческий потенциал для комплексной оценки.

К ключевым компонентам такой среды относятся:

, ориентированные на пользователя виртуальной реальности Методы визуализации . При представлении в знакомом и естественном интерфейсе сложные трехмерные данные становятся более понятными и удобными для использования, что улучшает понимание пользователем. В сочетании с соответствующим экспертом (например, инженером-проектировщиком, инженером завода или руководителем строительства) виртуальная реальность может сократить время проектирования для получения более эффективных решений.
Компьютерное производство (CAM) Компьютерное производство#cite note-ota-1 Интерактивный анализ и проектирование. Сегодня почти все аспекты моделирования электростанций требуют обширной автономной настройки, расчетов и итераций. Время, необходимое для каждой итерации, может варьироваться от одного дня до нескольких недель. Инструменты для интерактивного совместного проектирования, с помощью которых инженер может организовать динамический мыслительный процесс, необходимы для исследования в реальном времени вопросов «что, если», которые необходимы для процесса проектирования. Почти во всех обстоятельствах инженерный ответ сейчас имеет гораздо большую ценность, чем ответ завтра, на следующей неделе или в следующем месяце. Хотя было разработано множество превосходных методов инженерного анализа, они обычно не используются в качестве фундаментальной части инженерного проектирования, эксплуатации, контроля и обслуживания. Время, необходимое для настройки, расчета и понимания результата, а затем повторения процесса до получения адекватного ответа, значительно превышает имеющееся время. Сюда входят такие методы, как вычислительная гидродинамика (CFD), анализ конечных элементов (FEA) и оптимизация сложных систем. Вместо этого эти инженерные инструменты используются для того, чтобы дать ограниченное представление о проблеме, уточнить ответ или понять, что пошло не так после неудачного проектирования и как улучшить результаты в следующий раз. Это особенно верно для анализа CFD.
Компьютерное проектирование (CAE): интеграция реальных процессов в виртуальную среду. Инженерное дело – это больше, чем анализ и проектирование. Методику хранения и быстрого доступа к инженерным анализам, данным установки, геометрии и всем другим качественным и количественным инженерным данным, связанным с работой установки, все еще необходимо разработать.
Инструменты поддержки инженерных решений. Оптимизация, анализ затрат, планирование и инструменты, основанные на знаниях, должны быть интегрированы в инженерные процессы.

Виртуальное проектирование позволяет инженерам работать с объектами в виртуальном пространстве, не задумываясь о базовой технической информации об объектах. Когда инженер берет в руки виртуальный компонент и перемещает или изменяет его, ему или ей нужно думать только о последствиях такого перемещения в реальном аналоге компонента. Инженеры также должны иметь возможность создать картину системы, различных ее частей и того, как эти части будут взаимодействовать друг с другом. Когда инженеры могут сосредоточиться на принятии решений по конкретным инженерным вопросам, а не на базовой технической информации, циклы проектирования и затраты сокращаются.

Программное обеспечение

UC-win/Road и VR Studio от FORUM8
IC.IDO от ESI-Group

Обычный номинал

Обычно модули виртуальной инженерии называются так:

Компьютерное проектирование (САПР): оно означает возможность моделировать геометрию с использованием геометрических операций , которые могут быть близки к реальным процессам промышленной обработки, таким как вращение, правка, выдавливание. Модуль САПР создан для облегчения создания геометрической формы. Обычно он поставляется с другими модулями, такими как инструмент для создания инженерных чертежей.
Автоматизированное производство (CAM). Даже если САПР обеспечивает точную виртуальную форму объектов или деталей, их производство может сильно отличаться, просто потому, что предыдущий инструмент просто выполнял идеальные математические операции (идеальные точки, линии, план). , объемы). Чтобы более реалистично учитывать последовательность производственных операций и иметь возможность подтвердить, что конечный продукт будет близок к виртуальной модели, инженеры используют производственный модуль , который представляет собой инструмент для обработки деталей.
Компьютерное проектирование (CAE). Еще один аспект интегрирован в виртуальный инструмент проектирования, который представляет собой инженерный анализ (конечно-элементный анализ деформаций, напряжений, распределения температуры, потока и т. д.). Такой инструмент может быть интегрирован в основное программное обеспечение или отделен от него. Обычно программное обеспечение модулей CAE, предназначенное для этой задачи, имеет меньше функций в аспекте CAD. Часто инструменты могут выполнять импорт/экспорт, чтобы максимально эффективно использовать каждый инструмент.

Могут существовать и другие модули, выполняющие различные другие задачи, такие как производство прототипов и управление жизненным циклом продукта.

См. также

V-бизнес

Ссылки

Маккоркл, Д.С., Брайден, К.М., «Использование семантической сети для обеспечения интеграции с инструментами виртуального проектирования», Труды 1-го международного семинара по виртуальному производству (27) , Вашингтон, округ Колумбия, март 2006 г.
Хуанг Г., Брайден К.М., МакКоркл Д.С., «Интерактивное проектирование с использованием CFD и виртуального проектирования», Материалы 10-й конференции AIAA/ISSMO по многопрофильному анализу и оптимизации , AIAA-2004-4364, Олбани, сентябрь 2004 г.
Маккоркл Д.С., Брайден К.М. и Свенсен Д.А., «Использование инструментов виртуальной инженерии для сокращения выбросов NOx», Proceedings of ASME Power 2004 , POWER2004-52021, 441–446, март 2004 г.
МакКоркл, Д.С., Брайден, К.М., и Кирстукас, С.Дж., «Создание фундамента для виртуальной инженерии электростанций», 28-я Международная техническая конференция по использованию угля и топливным системам , 63–71, Клируотер, Флорида, апрель 2003 г.
Дэвис, Майкл Эндрю. «Повышение устойчивости электроэнергетической сети и оптимизация восстановления после урагана с помощью LiDAR и машинного обучения». Магистерская диссертация, 2020.

Внешние ссылки