Inženýrská poradenská firma aplikaci Simcenter k urychlení preprocesingu simulací o polovinu a ke zkrácení trvání projektů o 30 procent

Zmeškané termíny a překročení nákladů

Společnost Design Automation Associates, Inc. (DAA) nabízí poradenské služby v oblasti strojíírenství, analýz a automatizace zákazníkům z různých odvětví, například letectví, dopravy, průmyslových strojů, spotřebních výrobků a stavby lodí. DAA založili tři bývalí inženýři United Technologies v roce 1995. Společnost se od té doby rozrostla na 20 zaměstnanců a realizuje rozmanité inženýrské projekty.

Firma si vybudovala svou pověst tím, že včas dodávala projekty za nejnižší možné náklady. Její pověst však ohrozil nedávný projekt pro Michiganského výrobce CIGNYS. „Ačkoliv byla společnost DAA důvěryhodným poskytovatelem služeb pro naši firmu, problémy s analýzou u nedávného programu vyústily v nedodržené termíny a překročení nákladů,“ říká Jeff Shelagowski, generální viceprezident společnosti CIGNYS.

V projektu měla DAA za úkol provést analýzu napětí na nový vojenský přepravník vyvíjený společností CIGNYS. Firma měla zjistit, zda přepravník dokáže odolat napětím a průhybům vzniklým při pádu na zem s padákem. Při projektu DAA nedodržela stanovené termíny ani náklady, což pro ni bylo neobvyklé.

„Ačkoli společnost CIGNYS a její zákazník chápali, s jakými softwarovými problémy jsme se potýkali, a velmi nás přitom podporovali, cítil jsem, že jsme je zklamali,“ říká John Lambert, prezident a generální ředitel společnosti DAA. „Následné snahy o nápravu, které si vyžádaly zapojení dalších analytiků a nepopulární práci o víkendech, přinesly překročení nákladů a zhoršení naší reputace u zákazníka.“ Přeřazení inženýrů z ostatních projektů způsobilo ve společnosti DAA napětí a stres.

Přestože byla společnost CIGNYS s projektem nespokojená, celkově zůstaly vztahy mezi firmami dobré. CIGNYS proto dala společnosti DAA příležitost dostát své pověsti u dalšího podobného projektu přepravníku. DAA nechtěla nic nechat náhodě a začala hledat řešení, které by zmírnilo nebo zabránilo případným problémům.

Příliš dlouhý preprocesing simulací

Po prozkoumání příčin bylo zřejmé, že společnost DAA strávila příliš mnoho času sestavováním analytického modelu, který byl potřeba ke spuštění simulací. Preprocesing simulací je obvykle tou časově nejnáročnější úlohou v celém procesu. Výpočtáři musí opravit nebo odebrat nepotřebné detaily a prvky z geometrie, vytvořit síť pro každou komponentu, komponenty vzájemně propojit a poté přidat zatížení a okrajové podmínky.

Tým DAA zjistil, že fáze modelování trvala déle, než se očekávalo. Například velkou část geometrie pro první přepravník tvořily skořepiny, což znamenalo, že pro analytický model byla potřeba 2D síť. Inženýři DAA museli nejdříve vytvořit střednicové plochy geometrie tělesa, aby mohli následně vytvořit plochy pro síť. Těchto 100 výsledných ploch bylo poté nutné oříznout nebo prodloužit a celou síť propojit dohromady, aby ji bylo možné použít v řešiči. Jen dokončení tohoto procesu trvalo 12 hodin.

Pomocí existujících CAE nástrojů trvala společnosti DAA fáze preprocesingu pro první přepravník celkem 63 hodin pro jednu iteraci. Toto číslo nezahrnovalo čas potřebný pro zakomponování změn designu. Když společnost CIGNYS chtěla, aby DAA vyhodnotila vliv navrhované změny geometrie na výkonnost, inženýři DAA strávili téměř stejné množství času úpravami analytického modelu, aby mohli vůbec simulovat a vyhodnotit výsledky této změny.

Na přípravu modelů na simulace bylo vynaloženo nepřijatelné množství času a prostředků. Tento čas mohl být využit na vyhodnocování výsledků a přípravu změn návrhu, které by zvýšili kvalitu služeb poskytovaných společnosti CIGNYS.

2x rychlejší tvorba analytického modelu s aplikací Simcenter 3D

Aby společnost DAA získala kontrolu nad simulačními procesy a zabránila opakování problémů z předchozího projektu, rozhodla se používat software Simcenter ™ od Siemens PLM Software, ve kterém provádí preprocesing simulací a samotné řešení pevnostní analýzy. Její tým velmi brzy zjistil, že pomocí výkonného systému Simcenter 3D může během tvorby analytického modelu vylepšit procesy odebírání prvků, tvorby střednicových ploch a propojování.

Středisko Siemens GTAC pomohlo inženýrům společnosti DAA naučit se, jak se má nástroj správně používat. S aplikací Simcenter 3D začala DAA prakticky okamžitě dosahovat značných časových úspor. „Nástroje aplikace Simcenter 3D nám umožňují jedním příkazem odstranit díry a zaoblení pod určitou velikost,“ říká strojní inženýr Brian Carrigan. „To značně urychluje preprocesing.“

DAA se s aplikací Simcenter 3D také podařilo zkrátit tvorbu střednicových ploch na pouhou hodinu. S předchozím preprocesorem trvala tato fáze 12 hodin. Inženýři firmy této časové úspory dosáhli, protože nemuseli prodlužovat a ořezávat střednicové plochy jako u předchozího nástroje. NX™ Nastran®, pevnostní řešič v aplikaci Simcenter 3D, umožňuje spojit všechny uzly hran a ploch v zadané toleranci. Díky výkonným funkcím preprocesingu aplikace Simcenter 3D a jedinečným propojovacím metodám řešiče NX Nastran společnost DAA urychlila tvorbu střednicových ploch pro model o 92 procent.

V aplikaci Simcenter 3D byl preprocesing simulací dvakrát rychlejší než s dříve používanými simulačními nástroji. Celková úspora času byla ještě vyšší při provádění změn návrhu, protože aplikace Simcenter 3D přímo asociuje analytický model s geometrií. To znamená, že když inženýři chtějí zjistit, jak by změna ovlivnila výkonnost, stačí jim upravit geometrii modelu a poté v aplikaci Simcenter 3D automaticky aktualizovat existující analytický model pro výpočet metodou konečných prvků (FEA). Výsledkem jsou rychlé iterace mezi návrhem a analýzou – inženýři společnosti DAA mohou ušetřený čas využít k lepší spolupráci s konstrukčním týmem CIGNYS.

Vyšší spokojenost zákazníků

Společnosti DAA se nejen podařilo značně zkrátit analýzu u aktuálního projektu, získala také zkušenosti, které jí pomohou urychlit práci na budoucích projektech. Aplikace Simcenter ale především přispěla k upevnění vztahů mezi společností DAA a jejím zákazníkem. „Zástupci DAA nás ubezpečili, že budoucí projekty budou vyžadovat nižší náklady a že nebude tolik docházet k problémovým situacím způsobeným málo výkonným řešičem,“ říká Shelagowski. „Tyto problémy se podařilo vyřešit jen díky funkcím aplikace Simcenter.“

Tento projekt společnost DAA také přesvědčil o výhodách aplikace Simcenter 3D pro budoucí projekty. „Srdcem každého úspěšného projektu je spolehlivost předběžného plánu a přesný odhad nákladů,“ říká Lambert. „Vše, co zvyšuje nejistotu a omezuje flexibilitu, má negativní dopad na projekty a obchodní výsledky příslušných firem. Naše společnost se zaměřuje na snižování nejistoty a zvyšování flexibility pomocí aplikace Simcenter.“