Democratização da simulação e análise

Democratização dos softwares de simulação e análise (S&A) foi um tema principal de discussão num seminário recente com o apoio da CIMdata. Realizada a 30 de abril, em Cincinnati, Ohio, este foi o décimo seminário anual da CIMdata. Com sede em Ann Arbor, Michigan, CIMdata é um fornecedor líder mundial independente de consultoria de gestão estratégica para maximizar a capacidade de uma empresa para desenhar, projectar e fornecer produtos, serviços inovadores através de PLM’s-Product Lifecycle Management.

Os participantes e os convidados do seminário de S&A da CIMdata estavam de acordo que a democratização o uso da S&A pode revolucionar o desenvolvimento de produtos, quando S&A é colocado no início dos processos do desenvolvimento de produtos, podendo assim S&A desempenhar um novo papel central na criação das geometrias reais que definem novos produtos.

Ao colocar S&A no início do processo do desenho de produtos significa que todos os computadores e portáteis utilizados engenheiros ou tecnólogos iriam possuir este tipo de sistemas para além dos sistemas de CAD, para a construção, modelação, análise do ciclo de vidas, assim como a reciclagem, para se poder redesenhar o modelo, os participante concordam que o alargamento do uso da simulação em todo o ciclo de vida do produto é essencial para a colaboração contemporânea da engenharia. Havendo uma concordância que S&A não está democratizado e o seu potencial para fornecer uma vantagem competitiva para o desenvolvimento do produto não será realizado, como o resultado que ambos os provedores de soluções e utilizadores preveem grandes mudanças nas práticas do desenvolvimento de produtos e nas aplicações utilizadas para apoiar esses processos.

Democratização significa a extensão dos sistemas de análise e soluções de engenharia em imensas unidades possíveis de desenvolvimento de produtos tecnicamente orientados, mas do lado do desenho essas unidades validam e verificam projetos de desenho de novos produtos em relação aos requisitos dos clientes e as exigências regulatórias. Do ponto de vista das equipas de produção a optimização de novos produtos apenas acontece quando se têm de colocá-los em produção, e depois assegurar que a produção seja segura e de baixo custo e que está em conformidade com os padrões da empresa e as melhores práticas da indústria.

Na preparação dos desenhos de produção as normas de simulação e análise são frequentemente unidas como eles estão dentro da CIMdata S&A, sendo frequentemente usados para alguns exemplos abaixo indicados.

• Simulações digitais para verificar se o novo produto pode ser produzido economicamente e com segurança daí muitas simulações representam estações de trabalho virtuais e linhas de produção.
• Análise verifica-se que o novo modelo ou modelos vão de encontro ou não às exigências do desenho técnico.

Todos os novos componentes desde dos mais simples aos mais complexos são colocados através de simulação ou análise ou ambos, por sua vez a S&A são os principais componentes de sistemas de engenharia auxiliada por computador (CAE) e das soluções e estratégias de PLM.

Comparativamente com a criação de geometria com base em sistemas de CAD os processos orientados para a simulação definirão melhor o produto de uma forma mais complexa e confiável, validá-lo e em seguida passar o produto digital para a forma física. Isto é difícil de fazer de forma rentável, no entanto, se os processos são controlados pelos especialistas, tal como na maioria das empresas.

Controlo da S&A por especialistas também tende a perpetuar a fragmentação tão comum à já difícil tarefa de verificar a produção rentável e segura, mas praticamente todo produto novo e significativo é desenhado por equipas de engenharia multidisciplinares, como seja de mecânica, mecânica, eletricidade, eletrônica, atuadores, controladores, e outros.

As equipes de desenho técnico por muitas vezes trabalham em dois ou três continentes e pode falar várias línguas diferentes, e todos eles trabalham sob as pressões competitivas de prazos apertados e restrições orçamentárias, o desenvolvimento do produto por um punhado de engenheiros que partilham uma língua e uma cultura, trabalhando em conjunto numa única sala é uma coisa do passado, podendo o trabalho ser feito de forma colaborativa ou não.

Uma parte cada vez mais importante da S&A é a otimização o ajuste de precisão num novo produto e seu sistema de produção em conjunto para equilibrar os requisitos que entram em conflito assim como dilemas semelhantes. Na indústria aeroespacial, de próteses ou equipamentos médicos, na automação de máquinas, na construção de máquinas, alguns dos engenheiros mais inteligentes do mundo dependem de otimização para resolver conflitos entre os requisitos do desenho e realidades de fabricação, a optimização é uma capacidade nuclear dos sistemas CAE. Mas tudo isso aponta para um outro risco da S&A a concentração em tão poucas mãos, muitos desses especialistas estão perto da reforma e não pode ser facilmente substituídos, assim a democratização não significa contudo colocar as ferramentas S& nas mãos de não-especialistas que podem não compreender as questões de engenharia subjacentes.

A concorrência na engenharia em simultânea permite às empresas ganhar uma vantagem competitiva quando os produtos e seus sistemas de produção são desenvolvidos simultaneamente, sendo esta engenharia simultânea em que o desenho de um produto é validado e verificado, juntamente com o projeto de seu sistema de produção, mas num mundo ideal os novos produtos e seus sistemas de produção seriam desenhados em conjunto pela mesma equipe de engenheiros ou por duas equipes que se sobreponham, excepto na engenharia eletrônica e nas indústrias de processos isso raramente é o caso.

O trabalho colaborativo também facilita a engenharia em simultânea através do ciclo de vida do produto tendo dois elementos essenciais:

• A estreita colaboração entre os membros das equipas de desenvolvimento que abrangem várias disciplinas de engenharia de energia, mecânica, elétrica/eletrônica como exemplo, além de fluidos, transferência de calor, sensores, atuadores, aplicações, controles e outros.

• Uso de sistemas de engenharia para extrair informações, soluções e conhecimentos para formar um conjunto coerente, apoiado por estratégias de PLM para gerenciar o ciclo de vida inteiro.

Os participantes da conferencia e os seus utilizadores estão de acordo que os novos produtos e sistemas de produção são melhor desenvolvidas em conjunto, pelo que pretende que as suas empresas implementem e optimizem soluções S&A para todos os que estão envolvidos com desenvolvimento dos novos produtos, assim como para a fabricação e finalmente para manutenção, abate, ou reciclagem, de forma mais ampla e profunda nas empresas.

O diagrama acima mostra as fases de desenvolvimento do produto de engenharia de sistemas em Vee assim como algumas das relações entre as duas metades do desenvolvimento do produto. Os estudos de finanças referem-se à verificação de que os requisitos do desenho mecânico que atendidas, e o os sistemas de CAE incluem a simulação e análise.

Os sistemas de engenharia significam que novos produtos serão projetados como sistemas tanto dentro de si assim como seus processos de apoio de ciclo de vida de produção e é a base esquemática de engenharia em simultânea.

Os dois ramos da engenharia de sistemas Vee têm como definição do produto à esquerda e integração à direita estarem ligados por verificação e validação, fazer tudo como deve de ser, e no lado esquerdo do diagrama Vee significa que a definição dos produtos em modelos digitais antes, e não depois dos modelos em CAD com os detalhes necessárias para o início da produção, significando que se volte a utilizar S&A mais adiante no processo do desenvolvimento do desenho.

Uma parte importante dessas melhorias radicais será a robustez das novas técnicas de modelação do desenho para a distribuição do mercado, produtos de alta qualidade são melhorados incrementalmente e novos modelos são coisas do passado. A CIMdata S&A recomenda acoplamento S&A e a engenharia de sistemas no desenvolvimento do desempenho do produto a nível do sistema através das diversas disciplinas de engenharia. A pensada estratégia cuidadosamente PLM é a única melhor maneira de reunir todas as informações a partir do desenvolvimento do produto e dos seus sistemas de produção assim como as otimizações de ambos.

Apresentadores e utilizadores da conferência S&A estão de acordo que só engenharia de sistemas realmente acomoda a complexidade cada vez maior e a colaboração da engenharia em simultâneo com todas as unidades organizacionais em que cada produto de desregulação do mercado depende. Em última análise essa complexidade deve de ser capturada e alavancado com as melhores práticas para que todos possam usar, os múltiplos poderes de integração inerente aos sistemas de engenharia representam um caso de negócios forte para PLM como o ambiente ideal para gerir a geometria do produto, a simulação física e virtual em conformidade com os requisitos do projeto, e de propriedade intelectual. Gestão PLM baseada na propriedade intelectual é o ideal para gerir tudo que foi aprendido e desenvolvido com a S&A e a optimização para proteger esse conhecimento e para recuperá-la.

Se a colaboração for capaz e melhorada a democratização do S&A, mais cedo ou mais tarde, torna-se essencial, e os maiores benefícios potenciais incluem:

• Expansão do uso da engenharia simultânea e sua optimização.

• Melhor as informações de decisões técnicas e gestão e chegar ao produto final o mais rapidamente.

No final da conferência a CIMdata observaram que ambos os fornecedores de soluções e os utilizadores reiteram a relevância do C&A para gestão empresarial industrial, sendo rara a empresa que não ganharia de forma competitiva assim como o fortalecimento de desenho de frente, reduzindo o tempo e os custos dos ensaios físicos e minimizando as eliminatórias de pré-produção e ensaios de testes.

Alguns recursos de PLM são naturalmente disponível nos recursos dos planeamentos e formulários da empresa como por exemplo a gestão dos dados do produto, embora ambas as desvantagens presentes, incluindo a necessidade de uma extensiva personalização, no entanto os altos custos de propriedade intelectual para muitos anos, pode não ser a melhor solução, a personalização seria necessária porque o planeamento de recurso da empresa nunca chegou a realmente a penetrou no PDM e nos processos de engenharia nunca realmente penetrado em qualquer outro lugar.

Com os conhecimentos mais recentes do CIMdata focadas na engenharia de sistemas, lançou seminários de engenharia de sistemas, em que ambos os seminários foram patrocinados pela General Electric Co., que tem uma fábrica de motores de aeronaves de classe mundial no subúrbio de Cincinnati.

Os benefícios dos apresentadores da conferência S&A eram na sua maioria da General Motors, Procter & Gamble, e da Rolls-Royce, pelo que o conteúdo técnico das suas apresentações incluíram a integração da S&A em ambientes de projeto de automação e sempre que possível usaram métodos estatísticos para fazer desenhos mais robusto.

Os apresentadores que falaram do uso de S&A para impulsionar a inovação em produtos de consumo simultaneamente com seus processos de fabricação e uso de otimização topológica em subconjuntos S&A para descobrir as estruturas mais eficientes, os benefícios foram classificados em três grupos:

• Eliminar o tempo e o custo de vários protótipos físicos.

• Fomentar a tradução de dados e reuso entre as muitas unidades técnicas que colaboram em novos produtos e engenharia, independentemente de quais soluções e plataformas que eles preferem.

• Reduzir a dependência dos grupos de elite de especialistas, muitos dos quais estão perto da reforma e não podem ser substituídos facilmente.

Participantes e fornecedores de software que participaram observaram que a democratização de S&A exige inovação contínua pelas empresas que oferecem o software. Os pontos básicos do acordo foram:

• A necessidade de interfaces gráficas do utilizador ainda mais intuitiva, que pode acomodar com tarefas cada vez mais complexas e a automatização das tarefas.

• Capacidades mais robustas na importação e exportação de dados entre a miríade de soluções de engenharia, ferramentas e sistemas, e as capacidades de conversão de CAD mais abrangentes para facilitarem estas importações e exportações de dados, os analistas das tecnologias da informação classificam esses recursos como a interoperabilidade.

• As ferramentas que podem ser incorporados em ambientes de trabalho dos desenhadores.

• Simplificação dos modelos e arquivos CAD, tais como versões tridimensionais do Portable Document Format (PDF 3D) para compartilhar informações entre diferentes domínios de engenharia da empresa como mecânica, elétrica, e desenvolvimento de aplicações.

Um conjunto de especialistas dos principais fornecedores de soluções baseadas em aplicações participaram numa discussão “A Democratização da Simulação: É viável?”, tendo as empresas incluídas ANSYS, Autodesk, ESI, Mentor Graphics, Siemens PLM Software, e a unidade SIMULIA da Dassault Systèmes.

Estes especialistas foram questionados sobre o futuro, se haverá de fato uma revolução na aplicação de simulação e análise, sendo que o consenso, sim, os métodos robustos de desenho, e dos sistemas e ferramentas integradas de desenho de modelação geometria direta vai ao longo da próxima década revolucionar o desenvolvimento dos produtos de fabricação de sistema.

Os apresentadores dos seminários e os participantes discutiram francamente os muitos dos desafios S&A que suas empresas se deparam, no entanto eles estavam de acordo que a S&A irá apoiar melhorias radicalmente em suas abordagens para o desenvolvimento de novos produtos competitivos a nível mundial juntamente com os sistemas de produção e as capacidades de suporte que esses produtos requerem.