Každé odvetvie, ktoré hľadí do budúcnosti, je poháňané inováciami. Snaží sa poraziť svojich konkurentov. Spoločnosti čelia rastúcej zložitosti svojich výrobkov – robia výrobky inteligentnejšími, kombinujú mechaniku s elektronikou a riadiacimi prvkami, používajú nové materiály alebo výrobné metódy a využívajú nové možnosti, ako je práca v cloude a implementácia internetu vecí.
Motiváciou pre inovácie sú personalizovanejšie a bezpečnejšie výrobky, zníženie emisií, zníženie množstva odpadu, zníženie spotreby materiálu, zlepšenie energetickej účinnosti a prevádzkovej výkonnosti. Inovácie výrobkov, podporované technologickým vývojom, sú preto na historicky najvyššej úrovni a treba čeliť zodpovedajúcej explózii zložitosti.
Situáciu komplikujú tradičné faktory, ako je tlak na rýchlosť vývoja, rozsah vývoja, kvalitu a náklady. Vzhľadom na rastúcu zložitosť produktov sa tento tlak stále zvyšuje. Snaha vyhnúť sa zložitosti neprichádza do úvahy, pretože to znamená obmedzenie schopnosti inovovať. Cieľom inovatívnych spoločností je preto premeniť zložitosť na konkurenčnú výhodu.
Práve pre tieto typy spoločností vytvorila spoločnosť Siemens Digital Industries Software portfólio Simcenter, ktorého cieľom je pomôcť spoločnostiam urýchliť ich digitálnu transformáciu. Kľúčovým faktorom tejto transformácie je komplexné digitálne dvojča.
Ako by malo vyzerať digitálne dvojča?
Digitálne dvojča by malo byť komplexné v tom zmysle, že pokrýva celý životný cyklus výrobku a výroby, a musí zahŕňať uzavretú slučku, ktorá zabezpečí, že skutočné údaje o výrobku sa budú vracať do modelov, ktoré sa budú neustále zlepšovať. Malo by tiež pokrývať všetko od materiálov až po kompletné systémy a výrobky vrátane elektroniky, mechanického dizajnu, softvéru, výroby, vývoja aplikácií a analýzy internetu vecí.
Pri šírení tejto myšlienky vo vašej spoločnosti budete vy a vaše tímy čeliť mnohým výzvam – technickým kompromisom, ktorých riešenie sa môže zdať nemožné. Vývojové tímy sa snažia premeniť na príležitosti spôsobené novými požiadavkami na produkty. Takýmito požiadavkami sú napr: „Chceme vytvoriť produkt, ktorý je:
– Výkonnejšie, ale ekologickejšie,
– rýchlejšie, ale tichšie,
– ľahšie, ale silnejšie,
– tenšie, ale lepšie chladené,
– zložitejšie, ale rýchlejšie na trhu. „
Riešenie týchto požiadaviek si vyžaduje riešenia, ktoré pomáhajú predvídať a optimalizovať produkt – to je to, čo uvádza digitálne dvojča do života, je to simulácia a testovanie, je to portfólio Simcenter.
Čo je portfólio Simcenter?
Simcenter je flexibilné, otvorené a škálovateľné portfólio najlepších prediktívnych simulačných a testovacích aplikácií, ktoré podporujú zákazníkov na každom kroku. Portfólio pokrýva širokú škálu inžinierskych metodík vrátane systémovej simulácie, mechanickej simulácie, CFD simulácie, elektromagnetického a elektronického chladenia a fyzikálneho testovania. Tieto rôzne oblasti inžinierstva sú rozšírené o návrh a analýzu konštrukčného návrhu, automatizáciu pracovných postupov a simuláciu procesov a správu údajov.
Zákazníkom z portfólia Simcenter poskytujú podporu vysokokvalifikovaní a skúsení zamestnanci, ktorí poskytujú inžinierske služby, hlboké odborné znalosti a know-how a špecializovanú podporu.
Na využitie príležitostí, ktoré ponúka digitalizácia a technológie digitálneho dvojčaťa, musia spoločnosti získať možnosti simulácie a testovania. Túto schopnosť možno získať postupne a možno ju rozdeliť do štyroch fáz.
Fáza 1: Komplexnosť modelu
Jednou z prvých požiadaviek pri vytváraní digitálneho modelu je schopnosť čo najlepšie predpovedať/merať správanie/výkon. To znamená zachytiť akúkoľvek zložitosť, či už ide o geometriu, fyziku alebo prostredie aplikácie – všetky tieto faktory môžu ovplyvniť účinnosť. Väčšia presnosť vedie k väčšej dôvere v predpovede, a tým aj v rozhodnutia.
Fáza 2: Preskúmanie možností
Aby spoločnosti skutočne profitovali z investícií do komplexnosti modelovania, musia tieto modely použiť na vykonávanie virtuálnych experimentov. Prostredníctvom systematického a inteligentného skúmania návrhového priestoru začínajú získavať z modelov obrovskú hodnotu. Investície do výskumu dizajnu sú preto kľúčové.
Fáza 3: Predvídať rýchlejšie
Ako už bolo spomenuté, tradičný tlak na čas, náklady a kvalitu stále platí, hoci zložitosť sa zvyšuje. Zvyšujúca sa zložitosť môže spomaliť schopnosť organizácie prijímať správne rozhodnutia. Spoločnosti preto musia nájsť spôsob, ako postupovať rýchlejšie napriek zložitosti, s ktorou pracujú. To môže zahŕňať investície do automatizácie zachytávania procesov a pracovných postupov, cloudu, HPC a ďalších.
Fáza 4: Zostaňte integrovaní
Keďže vývoj produktu je čoraz zložitejší, vzniká viac príležitostí na nezhody medzi tímami. Vývoj v rôznych funkčných oblastiach prebieha súčasne. Optimálne rozhodnutia v jednej oblasti sa môžu ukázať ako neoptimálne pre inú oblasť a spôsobiť oneskorenie vývoja alebo, čo je horšie, zlyhanie v praxi. Spoločnosti preto musia dozrieť v používaní riešení, ktoré pomáhajú tímu zostať integrovaný vo všetkých relevantných funkciách.
Tieto štyri fázy zodpovedajú oblastiam, do ktorých Siemens v rámci portfólia Simcenter významne investuje, aby našim zákazníkom poskytol najmodernejšie riešenia.
- Riešenia Simcenter umožňujú modelovať zložitosť od správania sa materiálov až po výkonnosť celých systémov. To zahŕňa pokrytie širokého spektra fyziky vrátane štruktúr, prúdenia, elektromagnetických polí, pohybu, tepla a mnohých ďalších.
- Simcenter obsahuje riešenia dostupné pre inteligentný výskum dizajnu, a to ako samostatné, tak aj integrované do rôznych simulačných softvérov. Okrem toho Simcenter obsahuje nové inovatívne riešenia alebo generatívne inžinierstvo zahŕňajúce štrukturálne a fluidné topológie, ako aj systémové architektúry.
- Portfólio Simcenter investuje do vývoja redukovaných metód modelovania (ROM), riešení automatizácie pracovných postupov a vylepšení použiteľnosti založených na umelej inteligencii.
- Významné sú aj investície do integrácie v rámci Simcentra a s inými riešeniami. Portfólio Simcenter existuje v ekosystéme, ktorý zahŕňa mnoho ďalších softvérových aplikácií. Toto riešenie je preto navrhnuté tak, aby bolo otvorené a podporovalo priemyselné štandardy.
Používanie Simcentera prináša zákazníkom množstvo výhod vrátane možnosti navrhovať a vytvárať lepšie produkty, získavať skoršie informácie o výkonnosti, urýchľovať inovácie, ktoré im pomôžu získať podiel na trhu, a dosahovať vyššiu produktivitu, či už na úrovni jednotlivca, tímu alebo organizácie.
Simulácie systému
Systémové simulácie umožňujú rýchle vytváranie fyzikálnych modelov výrobkov vo všetkých ich aspektoch, často s použitím vopred definovaných knižníc. Inžinieri môžu prepojiť parametrické popisy subsystémov bez toho, aby vyžadovali geometrické detaily, čo je veľmi výhodné na včasné zváženie viacerých atribútov návrhu vo fáze koncepcie. Počas neskorších fáz možno tieto modely postupne vylepšovať. Možnosť výpočtov v reálnom čase rozširuje využitie riešenia na validačné a verifikačné procesy, často vo forme kosimulácií, a na návrh riadenia systému.
Aké programy si vybrať, ak chcete robiť simulácie systému?
Simcentrum Amesim
Simcenter Amesim vám pomôže virtuálne posúdiť a optimalizovať výkon mechatronických systémov. Amesim možno použiť na modelovanie a simuláciu systémov v každej fáze vývoja. Obsahuje rozsiahlu knižnicu multifyzikálnych komponentov a možno ho používať v reálnom čase. Okrem iného umožňuje simulácie SIL (softvér v slučke) a HIL (hardvér v slučke).
Simcenter Flomaster
Simcenter Flomaster nachádza uplatnenie predovšetkým pri komplexných analýzach teplovodných systémov v každej fáze životného cyklu, od návrhu až po prevádzku. Jeho výhodou je prostredie, ktoré je založené na používateľských skúsenostiach inžinierov. Ponúka rozsiahlu integráciu do systémov CAD, CAE a PLM. Komponenty, ktoré program ponúka, sú pripravené na použitie a sú založené na najlepších koreláciách. Riešiteľ je spoľahlivý a presný pri dimenzovaní systémov a zachytávaní rýchlych prechodných javov.
Simcenter Prescan
Simcenter Prescan je fyzická simulačná platforma pre ADAS a automatizované riadenie. Výhodou je možnosť použitia kvantifikovaných a kontrolovaných testovacích podmienok a zároveň rýchle a nákladovo efektívne iterovanie návrhu. Cieľom používania tohto softvéru je znížiť množstvo práce potrebnej na uvedenie systému ADAS a automatizovaného riadenia na trh.
Mechanická simulácia
Mechanické simulácie sa vzťahujú na všetky 3D modely, pri ktorých je dôležité správanie dané mechanickými vlastnosťami výrobku, ako napríklad analýza hluku a vibrácií, akustika, analýza únavy, dynamika viacerých telies a simulácie nárazov. Použité technológie sú zvyčajne založené na príslušnej fyzike a môžu zahŕňať analýzu konečných prvkov (FEM), analýzu hraničných prvkov (BEM), dynamiku viacerých telies (MBS) a podobne. Inžinieri používajú mechanické simulácie predovšetkým vo fáze podrobného návrhu na štúdium a predpovedanie, ako sa bude výrobok správať v skutočnosti.
Simcentrum 3D
V programe Simcenter 3D je možné predpovedať mechanické správanie výrobkov pre rôzne typy fyziky. Riešenie je vhodné pre komplexné úlohy. Rozhranie je príjemné na používanie, pretože je založené na štandardnom strojárskom vzhľade. V programe je integrovaný veľký počet fyzikálnych disciplín a multifyzikálne úlohy možno vykonávať veľmi efektívne. Výhodou je bezproblémové prepojenie s CAD a správa dát. Jednoduchosť používania zabezpečuje škálovateľnosť programu od odborníkov v konkrétnom odbore, cez všeobecné výpočty až po konštrukčné oddelenie.
Simcenter 3D možno použiť aj na výpočty v elektronike (vysokofrekvenčný elektromagnetizmus), kde je veľkou výhodou priame prepojenie s geometriou CAD.
Simcenter Femap
Simcenter Femap je vhodným riešením na vytváranie, úpravu a import/konverziu modelov konečných prvkov (MKP), ktoré sa zameriavajú na komplexné výrobky alebo systémy. Riešiteľ konečných prvkov je sieťovo orientovaný a obsahuje širokú škálu nástrojov, ktoré možno na tento účel použiť.
Simcentrum Madymo
Simcenter Madymo je úzko zameraný softvér, ktorý využijete, ak máte záujem o analýzu a optimalizáciu bezpečnosti cestujúcich a chodcov. Je to explicitný riešiteľ dynamiky viacerých telies a explicitný riešiteľ konečných prvkov. Obsahuje CFD solver pre dynamiku plynov v airbagoch. Je teda možné plne modelovať bezpečnostné pásy a airbagy. Program má zabudovanú funkciu skenovania a kontroly.
Magnet Simcenter
Ak chcete presne predpovedať výkon elektromagnetických a elektromechanických zariadení akejkoľvek zložitosti, softvér Simcenter Magnet môže byť vhodným riešením. Program možno použiť na elektromagneticko-tepelné simulácie, simulácie elektrického poľa, možno v ňom modelovať magnetické vlastnosti materiálov. Softvér obsahuje inteligentné spresňovanie siete. Je možné simulovať akýkoľvek elektromagneticky indukovaný pohyb s podporou viacerých pohybujúcich sa telies.
Simcenter SPEED
Simcenter SPEED je vhodný na rýchlu analytickú metódu pri prvotnom dimenzovaní a návrhu elektrických strojov. Výsledky máte k dispozícii takmer okamžite, má prednastavené experimenty na analýzu výkonu a analýzu kompromisov krútiaceho momentu a prúdovej hustoty. Je možné vykonať analýzu nákladov na motor. Umožňuje export do programu Amesim Simcenter.
Simcenter Motorsolve
Simcenter Motorsolve je tu pre presné automatizované výpočty výkonu na základe elektrických strojov založených na metóde konečných prvkov. Program obsahuje prednastavené experimenty na analýzu výkonu. Je možné vykonávať spojené elektromagneticko-tepelné simulácie. Možné je nelineárne modelovanie materiálov a export do Simcenter Flomaster a Simcenter Amesim.
Simulácie prúdenia a tepelné simulácie
Výpočtová dynamika tekutín (CFD) umožňuje podrobné simulácie aplikácií, v ktorých hrá úlohu komplexné správanie tekutín a plynov a ich interakcie s mnohými ďalšími fyzikálnymi javmi, ako sú napríklad rôzne simulácie prúdenia, aerodynamika, tepelná analýza, ale aj elektrochémia a ďalšie. Väčšina riešení v tejto oblasti má silnú väzbu na metódu konečných objemov. Simulácie založené na CFD sa môžu používať v rôznych fázach vývojového cyklu – od počiatočného výskumu návrhu až po podrobné overovanie.
Simcenter FloEFD
FloEFD možno definovať ako počítačovú dynamiku tekutín (CFD) pre konštruktérov zabudovanú do CAD na viacúčelové simulácie tepelného a tekutinového prúdenia. Program obsahuje plne automatizované sieťovanie pre komplexné geometrie. Riešiteľ je potom presný a veľmi robustný. V programe je možné priamo skúmať konštrukčný priestor.
Simcenter STAR-CCM+
Simcenter STAR-CCM+ možno definovať ako multifyzikálnu výpočtovú dynamiku tekutín (CFD) na simuláciu reálnych výrobkov. Tento softvér je ideálny pre úlohy týkajúce sa viacfyzikálneho prúdenia. Možno v ňom precízne spracovať zložité geometrie a fyzikálne modely sú potom veľmi vierohodné. Program obsahuje plne integrované automatizované pracovné postupy od CAD až po spracovanie výsledkov. Softvér má integrovanú možnosť prieskumu návrhového priestoru.
Simcentrum Culgi
Simcenter Culgi je nástroj, ktorý možno použiť na navrhovanie a používanie nových materiálov v počiatočných fázach vývoja pomocou viacrozmerných počítačových chemických simulácií. Program môže využívať kvantovú chémiu, molekulovú dynamiku, hrubozrnné simulácie, mezoskopické modelovanie. Je možné simulovať polyméry, roztoky a viacfázové systémy.
Simcenter SPH Flow
Simcenter SPH Flow umožňuje rýchlu a automatizovanú analýzu komplexných aplikácií s prechodnými prúdeniami a pohybmi, urýchľuje čas potrebný na získanie výsledkov a umožňuje rýchlejšie tempo inovácií. Je to rýchly a robustný bezsieťový CFD riešiteľ. Veľmi presne modeluje rozhranie kvapalina – kvapalina. Má plne integrovaný automatizovaný pracovný postup od CAD až po riešenie.
Simcenter Battery Design Studio
Simcenter Battery Design Studio je virtuálna platforma na návrh článkov na predpovedanie výkonu lítium-iónových batérií. Je možné zohľadniť veľkosť článkov a ich náklady. Modely zahŕňajú chemické zloženie, virtuálne testovanie a starnutie batérie.
Simcenter Flotherm Flexx
Simcenter Flotherm je vhodný nástroj na vytváranie tepelných digitálnych dvojčiat (z návrhov MCAD alebo EDA). Používajú ho najmä tepelní inžinieri. Samozrejmosťou sú knižnice dodávateľov elektroniky a automatické prepojenie. V rámci softvéru môžete vykonávať parametrické optimalizácie.
Fyzické testovanie
Fyzikálne testovanie kombinuje hardvér na získavanie údajov s analytickým softvérom na skúmanie prototypov výrobkov. Tieto riešenia zohrávajú kľúčovú úlohu najmä v neskorších fázach vývoja v procesoch overovania a validácie, pri korelácii a aktualizácii modelov, riešení problémov a certifikácii. Ale aj v skorších fázach je testovanie nevyhnutné na porovnávanie existujúcich výrobkov a stanovenie cieľov, overovanie komponentov a určovanie parametrov súvisiacich s neprebádanými oblasťami konštrukčného návrhu, ako sú nové materiály a technológie.
Simcenter Testlab
Simcenter Testlab pokrýva širokú škálu potrieb testovania pomocou kompletnej sady softvéru na získavanie, analýzu a modelovanie. Je vhodný na testovanie akustiky, odolnosti, dynamické testovanie prostredia, analýzu prenosovej cesty, MBST (testovanie viacerých systémov), testovanie rotačných strojov a dynamiky konštrukcie.
Simcentrum Micred
Simcenter Micred je vhodný nástroj na hodnotenie, charakterizáciu a testovanie tepelných vlastností súčiastok, polovodičov, materiálov a LED diód. Má automatizované testovanie kvality polovodičových obalov. Je možné vykonávať kombinované aktívne výkonové cykly a posudzovať tepelnú štruktúru. Pomocou Simcenter Micred možno testovať tepelnú vodivosť materiálu a vykonávať kombinované testovanie LED.
Simcentrum Anovis
Simcenter Anovis je robustné a spoľahlivé riešenie na testovanie na konci linky. Možno ho použiť napríklad na testovanie spaľovacích motorov, prevodoviek, elektrických pohonov. Používa sa najmä ako výstupná kontrola kvality, ktorá sa zameriava na vibrácie a/alebo hluk.
Simcentrum SCAPTOR
Simcenter SCAPTOR pomáha urýchliť vývoj viacsenzorových autonómnych a pokročilých asistenčných systémov vodiča (ADAS). Autonómny zber údajov a zber údajov zo snímačov ADAS sa zaznamenáva, ukladá, analyzuje a nespracované údaje možno prehrávať. Merania zahŕňajú radar, lidar a kamery s vysokým rozlíšením. Záznam vozidla sa zaznamenáva nepretržite, originál sa zachováva a je nekomprimovaný.
Skúmanie a analýza dizajnu
Multidisciplinárny výskum dizajnu a analýza údajov umožňujú inžinierom naplno využiť simulačné modely pri hľadaní výnimočného výrobku tým, že umožňujú rozsiahle štúdie parametrov v prostredí, ktoré zahŕňa vstupy z rôznych zdrojov, ako je simulácia, testovanie a správanie výrobku v prevádzke. To všetko možno vykonať automatizovaným spôsobom s optimálnym využitím dostupných výpočtových zdrojov a s podporou účinných vyhľadávacích algoritmov. Inžinieri tak môžu rýchlo objavovať nové návrhy, optimalizovať výkon a zlepšovať robustnosť svojich riešení.
HEEDS
Ak chcete podporiť inovácie prostredníctvom automatizovaných pracovných postupov, optimalizácie a skúmania návrhového priestoru, potom je HEEDS tým správnym riešením. Inteligentný prieskum návrhového priestoru využíva štyri základné technológie: automatizáciu procesov, distribúciu potrebného výpočtového výkonu, efektívne vyhľadávanie riešení a pokročilý prehľad výsledkov.
