Una firma de consultoría de ingeniería utiliza Simcenter, reduciendo a la mitad el tiempo de preprocesamiento de simulación y mejorando el plazo de entrega de proyectos en un 30 %

Plazos de entrega sin cumplir y excesos en coste

Design Automation Associates, Inc. (DAA) ofrece servicios de consultoría de software de automatización de análisis e ingeniería mecánica para clientes en una gran variedad de industrias, incluidas la aeroespacial, de automoción, maquinaria industrial, productos de consumo y construcción naval. Fundada por tres antiguos ingenieros de United Technologies en 1995, DAA ahora tiene unos 20 empleados que trabajan en proyectos de ingeniería.

DAA ha construido su reputación entregando proyectos con el menor coste posible y siempre a tiempo. Sin embargo, esta reputación estuvo en riesgo con uno de sus últimos proyectos para CIGNYS, una empresa de fabricación precisa con sede en Míchigan. «A pesar de que DAA ha sido un proveedor de servicios de confianza para CIGNYS, los problemas de análisis en un programa militar provocaron que no se cumpliera con la fecha de entrega y que hubiera un exceso en el coste del proyecto», señala Jeff Shelagowski, vicepresidente ejecutivo de CIGNYS.

El proyecto requería que DAA realizara un análisis de tensión en un nuevo movilizador militar que CIGNYS estaba desarrollando. El requisito era determinar si podría soportar las tensiones y deflexiones que se daban al ser arrojado al suelo por un paracaídas. De manera inusual para DAA, este proyecto suponía excesos de tiempo y costes notables.

«Aunque CIGNYS y su cliente, mediante actualizaciones diarias y transparencia por parte de DAA, entendieron los problemas de software que estaban experimentando y fueron comprensivos, me sentí como si hubiera decepcionado al cliente», dice John Lambert, presidente y CEO de DAA. «La presión para recuperar, que suponía requerir de más analistas y trabajar hasta tarde y en fines de semana, llevó a más excesos en los costes y a cuestionarse la capacidad de la empresa para prever y contener problemas». La necesidad de trabajar con ingenieros de proyectos no relacionados con CIGNYS enfatizó la capacidad de recursos de DAA.

A pesar de que CIGNYS no estaba satisfecho con este proyecto, la relación entre la empresa y DAA es fuerte. Por lo tanto, CIGNYS le dio la oportunidad a DAA de redimir la gran reputación de la empresa con un proyecto de un movilizador similar. No dispuesto a correr más riesgos, DAA buscó una solución que pudiera paliar los posibles problemas.

Tiempo de preprocesamiento de simulación excesivo

Tras investigar la causa del sobrecoste del proyecto, DAA vio claro que se había empleado demasiado tiempo en crear el modelo de análisis necesario para ejecutar la simulación. El preprocesamiento de la simulación es, normalmente, la parte que requiere más tiempo del proceso de simulación en general. Se necesitan analistas para reparar y/o eliminar los detalles y figuras innecesarias de la geometría, construir una malla de cada uno de los componentes de la misma, crear conexiones entre cada componente y añadir las cargas en las condiciones de frontera.

DAA se dio cuenta de que la fase de modelado de análisis tardaba más tiempo del esperado. Por ejemplo, una gran parte de la geometría del primer movilizador consistía en secciones de pared delgada, lo que significaba que el modelo de análisis necesitaba una malla 2D. Los ingenieros de DAA tenían que crear superficies intermedias para la geometría sólida, con el fin de crear las que la malla necesitaba. Para complicar aun más la tarea, había que recortar y extender unas 100 superficies resultantes para conectar la malla, de manera que se pudiera ejecutar en el solver. Solo este proceso tardaba 12 horas en completarse.

Usando las herramientas existentes de ingeniería asistida por ordenador (CAE) de DAA, toda la fase de preprocesamiento para el primer proyecto de movilizador requería unas 63 horas para una sola reiteración. Y esto no incluye el tiempo necesario para tratar los cambios de diseño. Cuando CIGNYS quiso que DAA evaluara cómo un cambio de geometría podía afectar al rendimiento, los ingenieros de DAA emplearon casi el mismo tiempo como el necesario para reconstruir completamente el modelo de análisis para representar el cambio de diseño, antes de que pudieran simular y valorar los resultados del cambio.

El impacto de esos procesos suponía una cantidad de tiempo inaceptable. Por otro lado, se requerían recursos solo para tener los proyectos listos para simulación. Todo ello significaba tiempo que se quitaba a la evaluación de resultados y a los cambios de diseño que podrían ayudar a crear un producto mejor para CIGNYS.

Modelado de análisis dos veces más rápido con Simcenter 3D

Para controlar el proceso de simulación y evitar la repetición de las incidencias del anterior proyecto, DAA decidió usar el software Simcenter™ de Siemens PLM Software tanto para el preprocesamiento de la simulación como para la solución de análisis estructural. DAA había visto ejemplos de cómo un motor potente de geometría de Simcenter 3D podía mejorar las fases de cambio, superficie intermedia y conexión del proceso de modelado de análisis.

El Centro de Acceso Técnico Global (GTAC) de Siemens ayudó a los ingenieros de DAA a ponerse al día rápidamente con la utilización de la herramienta. Virtualmente y de manera inmediata, DAA consiguió ahorrar tiempo con Simcenter 3D. «Las herramientas de Simcenter 3D nos permiten eliminar agujeros y radios bajo un tamaño determinado con un único comando», dice Brian Carrigan, ingeniero mecánico de DAA. «Esto minimiza de manera significativa el tiempo de preprocesamiento».

DAA también pudo reducir el proceso de superficies intermedias a solo una hora con Simcenter 3D, frente a las 12 horas que se necesitaban para el anterior proyecto, cuando se utilizaban diferentes preprocesadores de análisis. Los ingenieros de DAA consiguieron estos ahorros porque no tenían que ampliar y recortar las superficies intermedias de la misma forma que lo hacían con las anteriores herramientas. El software NX™ Nastran®, el solver de análisis estructural integrado en Simcenter 3D, les permitió unir bordes y superficies para todos los nodos dentro de la tolerancia específica. La combinación de las funcionalidades de preprocesamiento de geometría de Simcenter 3D y los métodos de conexión de NX Nastran hicieron que DAA redujera el tiempo dedicado a crear superficies intermedias del modelo en un 92 %.

Con Simcenter 3D, el paso inicial de preprocesamiento de simulación era el doble de rápido que cuando se utilizaban las anteriores herramientas de simulación. Todo el proceso se aceleró aun más cuando se consideraron los cambios de diseño, ya que con Simcenter 3D el modelo de análisis está asociado a la geometría. Esto significa que si los ingenieros quieren saber cómo un cambio de figura influirá en el rendimiento, solo deben hacer un cambio en la geometría subyacente. A continuación, deben usar Simcenter 3D para actualizar el modelo existente de análisis de elementos finitos (FEA) con la mínima intervención manual. Los resultados son repeticiones de análisis de diseño rápidas, durante las cuales los ingenieros pueden dedicar más tiempo a colaborar con el equipo de diseño de CIGNYS y a tomar mejores decisiones de ingeniería, en lugar de realizar el modelado de análisis.

Aumento de la satisfacción del cliente

DAA no solo pudo reducir de manera significativa el tiempo de análisis en el proyecto actual, sino que también tuvo la oportunidad de llevar a cabo reducciones similares para los futuros proyectos de CIGNYS. El uso de Simcenter también ayudó a consolidar la relación entre DAA y su cliente. «DAA ha dado pasos reales para demostrarle a CIGNYS que los próximos proyectos tendrán costes más bajos y menos exposición a comportamientos inesperados del solver», dice Shelagowski. «Las funcionalidades de Simcenter abordan directamente ambas cuestiones de manera significativa».

Este proyecto convenció a DAA de las ventajas que Simcenter 3D puede ofrecer en futuros proyectos de ingeniería para otros clientes. «El centro de cada proyecto de éxito es la fiabilidad de una programación anticipada y los cálculos de coste», dice Lambert. «Cualquier otro aspecto que incremente la incertidumbre y limite la flexibilidad daña tanto al proyecto como al rendimiento empresarial de las organizaciones asociadas. DAA ha realizado grandes avances en la reducción de esa incertidumbre y en el aumento de la flexibilidad usando Simcenter.»