Postępy w symulacjach, narzędziach współpracy 3-D oraz mocy centralnego procesora (CPU) zdecydowanie na czele
Chociaż inżynierowie skupiają się na wirtualnym świecie CAD i CAE w celu dokonywania coraz bardziej złożonych prac projektowych i testowych we wczesnych etapach różnych prac projektowych, świat fizyczny na ogół ma jednak specjalne znaczenie dla potrzeb walidacji i tworzenia prototypów oraz opracowywania oprzyrządowania do produkcji.
Cray’s CX1
Jednakże dzięki wielu pojawiającym się technologiom ulotna koncepcja wirtualnego rozwijania produktów— czyli projektowania, tworzenia prototypów i rozwijania zarówno samego produktu, jak i procesu wytwarzania w pełni cyfrowym środowisku— zaczyna stawać się rzeczywistością. Niezwykle dynamiczne, lecz tańsze platformy grafiki i obliczeń, łatwiejsza w stosowaniu wizualizacja, trójwymiarowe narzędzia do symulacji i współpracy wraz z zintegrowanymi systemami do rozwijania i testowania produktów mających wbudowane komponenty mechaniczne, elektryczne i oprzyrządowania są nie tylko inspirujące, ale co najważniejsze umożliwiają organizacjom inżynierskim wykonywanie coraz większego zakresu czynności w świecie cyfrowym.
Michelle Boucher, analityk badawczy w Aberdeen Group w Bostonie twierdzi, że chociaż firmy nigdy nie będą w stanie odejść od fizycznej walidacji w 100% przypadków, wiodący gracze traktują tę koncepcję niezwykle poważnie i w związku z powyższym starają się jak najbardziej rozszerzać swoje zakresy w świecie cyfrowym. Twierdzi on: Przeprowadzane przez nas badania ciągle sugerują, że naciski na skrócenie czasu do wprowadzenia na rynek napędzają zmiany w sposobie, w jaki ludzie opracowują swoje produkty. Firmy starają się uzyskiwać więcej danych na wcześniejszym etapie, pragną, aby ich procesy stawały się skuteczniejsze, a ponadto próbują wytwarzać lepsze produkty, które powinny stawać się coraz bardziej konkurencyjne.
A więc co dokładnie prowadzi nas do nowej ery w pełni cyfrowego rozwijania produktów? Poniżej przedstawiamy kilka pojawiających się trendów i technologii.
Technologia 3D: wszechobecny sposób na przekazywanie informacji o produkcie
SpaceClaim Professional umożliwia inżynierom zajmującym się optyką, elektromechaniką, sterowaniem i przemysłem zrównoważenie kompromisów projektowych w kontekście danych CAD z istniejących produktów.
Wiele wysiłków jest obecnie podejmowanych, aby trójwymiarowe dane produktowe, które do tej pory były wyłączną domeną inżynierów CAD, mogły stać się dostępne dla szerszej rzeszy. Stałe postępy w narzędziach wizualizacji, wraz z technologiami wysoce zoptymalizowanej kompresji i renderingu danych, umożliwiają rozmaitym zespołom rozwijającym produkty reprezentujące różne obszary tego sektora, korzystanie z trójwymiarowych danych produktowych i sprawne dzielenie się nimi przez Internet. Na przykład weźmy najnowszy produkt PTC, ProductView™ 9.1. Został on ponownie napisany przy wykorzystaniu w pełni nowego mechanizmu kompresji grafiki i danych, który jest w stanie ‘ścisnąć’ ogromne modele CAD o około 98 procent oryginalnego rozmiaru, aby trójwymiarowe dane, jak np. ogromne konstrukcje samolotowe, mogły zostać łatwo rozesłane po całym świecie, umożliwiając w ten sposób skuteczniejszą współpracę projektową.
Pojawienie się i przyjęcie formatów otwartych plików, takich jak JT Open firmy Siemens PLM Software oraz nowe platformy kooperacji, jak np. 3DVIA firmy Dassault Systèmes, również przyczyniają się do zmiany sposobu dzielenia się danymi w technologii 3-D. Projektanci CAD zawsze mieli wyłączność na dane trójwymiarowe, które zatrzymywali dla siebie, jednakże w sektorze istnieje duża potrzeba rozpowszechniania takich informacji wśród wszystkich klientów – stwierdza Eric Sterling, wiceprezes, marketing produktów dla firmy Siemens PLM Software.
3DVIA wraz z jego pakietem istniejących i przewidywanych narzędzi zmierza przede wszystkim do udostępnienia danych trójwymiarowych każdemu, od inżynierów do specjalistów od marketingu, nawet klientom. Twierdzi tak Lynne Wilson, dyrektor naczelny 3DVIA. Na przykład przy zastosowaniu 3DVIA Composer spółki mogą stwarzać trójwymiarowe materiały dokumentacyjne i szkoleniowe, które zapewniają znacznie bardziej intuicyjne forum przekazywania informacji. Ponadto spółki mogą w ten sposób angażować klientów stosujących 3DVIA oraz inne środowiska wirtualne trójwymiarowe, jak np. Second Life, do uzyskiwania informacji zwrotnych dotyczących na przykład stylizacji telefonu komórkowego, lub ergonomiki rozmieszczenia przycisków na kamerze przed zbudowaniem prototypu, a tym bardziej gotowego produktu. Im więcej możemy się dowiedzieć o tym, co jest ważne dla klientów i w jaki sposób można wprowadzać innowacje, tym więcej można skracać cykle projektowania i tym szybciej konkretny produkt może zostać wprowadzony na rynek – twierdzi Wilson. Te trójwymiarowe technologie pomagają nam szybciej popełniać błędy i szybciej dochodzić do właściwych pomysłów.
Rozszerzone symulacje we wcześniejszym etapie procesu
Szybsze dochodzenie do właściwych pomysłów jest również głównym czynnikiem, który napędza postępy w zakresie symulacji. Stale opracowywane są istotne udoskonalenia interfejsu użytkownika, dzięki którym takie skomplikowane funkcjonalności analizy, jak np. CFD (ang. Computational Fluid Dynamics – Numeryczna Mechanika Płynów) oraz FEA (ang. Finite Element Analysis, czyli Metoda Elementów Skończonych) stają się bardziej dostępne dla ekspertów niezajmujących się symulacjami. Firmy takie jak PTC, Siemens PLM Software, Dassault and Autodesk® stale dodają nowe cechy analiz bezpośrednio do swoich środowisk MCAD, próbując stworzyć zintegrowany system rozwoju. Ponadto firmy sprzedające analizy, jak np. ANSYS, SIMULIA i inne firmy łączą różne rodzaje funkcjonalności symulacji do wielodyscyplinarnych mechanizmów zamiast zajmować się oddzielnymi, lecz zupełnie luźno połączonymi produktami.
ProductView™ 9.1 umożliwia pracownikom Boeing oglądanie, oznaczanie, interakcje i współpracę w zakresie wszelkich form cyfrowych danych produktowych.
Również firmy sprzedające sprzęt mają swój udział we wzbogacaniu symulacji na wcześniejszym etapie procesu rozwoju. Ciągle widać wyraźne postępy w przystępnej technologii HPC ( ang. high performance computing, wydajne przetwarzanie danych), przy czym następuje stały rozwój 64-bitowych klastrów oprogramowania dla danego stanowiska komputerowego lub pracy grupowej. Poza nowymi uczestnikami z firm Hewlett-Packard i Silicon Graphics, również super firma komputerowa Cray niedawno skupiła się na HPC. We wrześniu Cray połączył swoje wysiłki z Microsoftem w celu zaoferowania pierwszego urządzenia HPC opartego na systemie Windows, nowego CX1, którego cena rozpoczyna się od 25 000 dolarów i który działa w systemie operacyjnym Windows HPC Server 2008.
Opierając się o pierwsze próby przy CX1, Cray planuje dalej poprawiać krzywą cena/osiągi. Firma współpracuje z NVIDIA celem wprowadzenia Systemu Obliczeniowego GPU firmy Tesla do CX1, wraz z nowej generacji architekturą Nehalem firmy Intel, co zostało potwierdzone przez Iana Millera, starszego wiceprezesa odpowiedzialnego za marketing i sprzedaż firmy Cray.
Zmierzanie ku mechatronice
Integrowanie poszczególnych dyscyplin pomaga kształtować kolejny nadchodzący trend w narzędziach projektowania — projektowanie dla mechatroniki. Odzwierciedlając strukturę obecnie dostępnych produktów, poczynając od samochodów do pralek, firmy sprzedające narzędzia projektowania zaczynają łączyć zdolności projektowania i testowania komponentów mechanicznych, elektrycznych i oprzyrządowania w ramach jednego zestawu narzędzi. Jak wynika z informacji przedstawianych w opracowywanym obecnie raporcie firmy Aberdeen, w zeszłym roku 91 procent produktów zawierało element mechaniczny, 82 procent miało składnik elektryczny, a 66 procent miało pewnego rodzaju wbudowane systemy. Ten poziom złożoności projektu produktu wymaga, aby inżynierowie zbadali istniejące powiązania pomiędzy tymi systemami przed rozpoczęciem budowania prototypów. Tradycyjnie w każdej dyscyplinie projektowano i tworzono przy pomocy odrębnego zestawu narzędzi. W rezultacie projekty są realizowane w fazie, gdy jest znacznie za późno, a dokonywanie jakichkolwiek zmian okazuje się za drogie. W tym celu PTC dodała ECAD-MCAD Collaboration Extension do mechanizmu Pro/ENGINEER w celu rozwiązania tego problemu i planuje uzyskanie dalszych rozwiązań; jednocześnie jeden z elementów projektu Archimedes Siemens PLM Software, badania nowej generacji mające na celu zintegrowanie oprogramowania PLM z linią produktów do kontroli i automatyki firmy Siemens, skupiają się na postępach dokonywanych w mechatronice.
Celem wszystkich tych przedsięwzięć jest połączenie wszelkich domen, które do tej pory pozostawały zupełnie odrębne i podjęcie próby dokonania postępu w zakresie projektowania, testowania i tworzenia prototypów wysoce złożonych produktów w świecie wirtualnym. Aż do ostatnich kilku lat nie byliśmy w stanie zintegrować różnych dyscyplin, z wyjątkiem tworzenia prototypów przy pomocy urządzeń fizycznych – twierdzi John MacKrell , Starszy Konsultant CIMdata. Możliwość dokonywania tego w sposób wirtualny jest niezwykle istotna dla udoskonalania i skracania czasu potrzebnego na projektowanie.
