Виртуальное прототипирование
Виртуальное прототипирование — это метод в процессе разработки продукта . Он предполагает использование программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD), компьютерного автоматизированного проектирования (CAutoD) и компьютерного проектирования (CAE) для проверки проекта перед тем, как приступить к созданию физического прототипа . Это делается путем создания (обычно 3D) компьютерных геометрических фигур (деталей) и либо объединения их в «сборку», либо тестирования различных механических движений, соответствия и функционирования. Сборку или отдельные детали можно открыть в программном обеспечении CAE как цифровые двойники, чтобы смоделировать поведение продукта в реальном мире.
Фон
[ редактировать ]Раньше процесс проектирования и разработки продукта полагался в первую очередь на опыт и суждения инженеров при создании первоначального концептуального проекта. Затем был построен и испытан физический прототип, чтобы оценить его характеристики. Без какой-либо возможности заранее оценить его характеристики маловероятно, что первоначальный прототип оправдает ожидания. Инженерам обычно приходилось несколько раз перепроектировать первоначальную концепцию, чтобы устранить недостатки, выявленные в ходе физических испытаний.
Переходите к виртуальным прототипам
[ редактировать ]Сегодня производители вынуждены сокращать время выхода на рынок и оптимизировать продукцию для достижения более высокого уровня производительности и надежности. Гораздо большее количество продуктов разрабатывается в форме виртуальных прототипов, в которых программное обеспечение инженерного моделирования используется для прогнозирования производительности до создания физических прототипов. Инженеры могут быстро изучить эффективность тысяч альтернативных конструкций, не тратя время и деньги, необходимые для создания физических прототипов. Возможность исследовать широкий спектр альтернативных вариантов дизайна приводит к улучшению производительности и качества проектирования. Однако время, необходимое для вывода продукта на рынок, обычно существенно сокращается, поскольку виртуальные прототипы можно производить гораздо быстрее, чем физические прототипы. [1] [2] [3] [4]
Сквозное прототипирование
[ редактировать ]Сквозное прототипирование полностью учитывает то, как продукт или компонент производится и собирается, и связывает последствия этих процессов с производительностью. Ранняя доступность таких физически реалистичных виртуальных прототипов позволяет проводить тестирование и подтверждение производительности по мере принятия проектных решений; позволяя ускорить проектную деятельность и обеспечить более глубокое понимание взаимосвязи между производством и производительностью, чем это может быть достигнуто путем создания и тестирования физических прототипов. Преимущества включают снижение затрат как на проектирование, так и на производство, поскольку физическое прототипирование и тестирование значительно сокращаются/устраняются, а также выбираются экономичные, но надежные производственные процессы. [5]
Эффекты
[ редактировать ]Исследовательская фирма Aberdeen Group сообщает, что лучшие в своем классе производители, которые широко используют моделирование на ранних этапах процесса проектирования, достигают целевых показателей доходов, затрат, даты запуска и качества для 86% или более своей продукции. [6] Лучшие в своем классе производители самой сложной продукции выходят на рынок на 158 дней раньше, затратив на 1,9 миллиона долларов меньше, чем все остальные производители. Лучшие в своем классе производители простейших продуктов выходят на рынок на 21 день раньше, тратя на разработку продукта на 21 000 долларов меньше. [7]
Примеры
[ редактировать ]Компания Fisker Automotive использовала виртуальное прототипирование для проектирования задней части и других частей своего подключаемого гибрида Karma , чтобы обеспечить целостность топливного бака при ударе сзади, как того требует сертификация Федеральных стандартов безопасности транспортных средств (FMVSS) 301. [8] Компания Agilent Technologies использовала виртуальное прототипирование для разработки систем охлаждения калибровочной головки нового высокоскоростного осциллографа . [9] Компания Miele использовала виртуальное прототипирование для улучшения разработки своих стирально-дезинфицирующих машин путем моделирования их рабочих характеристик на ранних стадиях цикла проектирования . [10] Некоторые программные решения CAE (например, Рабочая модель и SimWise) дают возможность проверить преимущества виртуального прототипирования даже студентам и небольшим компаниям, а сборник тематических исследований доступен с 1996 года. [11]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Шааф, Джеймс С. младший; Томпсон, Фэй Линн (1997). Разработка концепции системы с помощью виртуального прототипирования . 29-я конференция по зимнему моделированию. стр. 941–947. CiteSeerX 10.1.1.74.2308 .
- ^ ЛаКурс, Дэн (1 мая 2003 г.). «Виртуальное прототипирование окупается» . Журнал Кадалист .
- ^ Газале, Тим (1 ноября 2004 г.). «Виртуальное прототипирование» (PDF) . Журнал о дизайне и производстве печатных плат .
- ^ Отто, фон Томас (июль – август 2010 г.). «Наконец-то смоделируйте всесторонне» . Цифровая инженерия . 6/10 . Архивировано из оригинала 2 января 2011 г. Проверено 5 октября 2010 г.
- ^ Фуад Эль Халди, Раймон Ни, Пьер Кульер, Питер Ульрих, Карлос Террес Абойтис. «Последние достижения в области интеграции виртуального прототипирования для автомобильной промышленности» . ESI-group.com ; Группа компаний ЭСИ. Представлено 31 мая 2010 г. , FISITA .
- ^ Абердинская группа (октябрь 2006 г.). «Отчет об эталонном проектировании, основанном на моделировании: все правильно с первого раза» . pi, октябрь 2006 г. Проверено 25 августа 2010 г.
- ^ Абердин, с. 5.
- ^ « Fisker сокращает количество прототипов и сокращает время выхода на рынок с помощью решения Virtual Performance Solution », Automotive Engineering International , январь 2013 г.
- ^ Мэтт Рихтер, « Методы моделирования помогают охладить калибровочную головку самого быстрого в мире осциллографа реального времени », журнал R&D , октябрь 2013 г.
- ^ «Лучший способ сделать медицинские инструменты чистыми», Medical Design Technology , октябрь 2013 г.
- ^ Lista Studio, « Примеры использования Lista Studio ».