La società di consulenza per l’ingegneria utilizza Simcenter, dimezzando i tempi di pre-processing della simulazione e migliorando le tempistiche di completamento dei progetti del 30%

Scadenze non rispettate e sforamento dei costi

Design Automation Associates, Inc. (DAA) offre servizi di consulenza, basati su software di automazione di analisi e ingegneria meccanica, per clienti di molteplici settori, fra cui aerospaziale, automobilistico, macchinari industriale, beni di consumo e costruzione navale. Fondata nel 1995 da tre ex ingegneri di United Technologies, DAA vanta ora uno staff di 20 persone che supporta progetti di ingegneria di grandi e piccole dimensioni.

DAA ha costruito la propria reputazione sulla consegna puntuale di progetti, al più basso costo possibile. Tuttavia, tale reputazione è stata messa a rischio da un recente progetto per CIGNYS, un’azienda nel campo della produzione di precisione con sede nel Michigan. “Sebbene DAA sia stata per CIGNYS un fornitore di servizi fidato, alcuni problemi di analisi sorti in un recente programma militare hanno causato il mancato rispetto delle date di consegna, nonché lo sforamento dei costi preventivati per il progetto”, ha affermato Jeff Shelagowski, Executive Vice President di CIGNYS.

Il progetto richiedeva a DAA l’esecuzione di un’analisi delle sollecitazioni su un nuovo veicolo militare che CIGNYS stava sviluppando. Il requisito era determinare se il veicolo poteva resistere alle sollecitazioni e alle deformazioni dovute all’atterraggio dopo un lancio con paracadute. Atipico per DAA, questo progetto è andato incontro a un notevole sforamento di tempi e costi.

“Sebbene CIGNYS e il suo cliente, grazie agli aggiornamenti quotidiani e alla trasparenza di DAA, comprendessero le problematiche software che stavamo sperimentando e si fossero dimostrate estremamente collaborative, la mia sensazione era di aver deluso il cliente”, ha affermato John Lambert, Presidente e CEO di DAA. “La conseguente corsa per recuperare i tempi del progetto, che ha richiesto il coinvolgimento di ulteriori analisti e ore di straordinario fino a tarda sera e nei week-end, ha comportato uno sforamento dei costi e ci ha fatto dubitare della capacità della nostra azienda di prevedere e contenere i problemi”. Inoltre, l’impiego di ingegneri impegnati in progetti non correlati con CIGNYS ha messo a dura prova la capacità di DAA in termini di risorse.

Sebbene CIGNYS non fosse soddisfatta del progetto, la relazione fra CIGNYS e DAA è rimasta solida. Di conseguenza, CIGNYS ha concesso a DAA l’opportunità di riscattare la propria reputazione, con il progetto di un veicolo simile. Non volendo correre rischi, DAA ha cercato una soluzione in grado di mitigare qualsiasi potenziale problema.

Tempi eccessivi di pre-processing della simulazione

Dopo l’indagine sulla causa dello sforamento del progetto, DAA si è resa conto di avere speso troppo tempo nella creazione del modello di analisi, richiesto per l’esecuzione della simulazione. Di norma, il pre-processing è la parte che richiede più tempo nel processo di simulazione complessivo. Gli analisti devono correggere e/o rimuovere dettagli e feature non necessari, creare una mesh su ciascuno dei componenti della geometria, creare connessioni fra ogni componente e poi aggiungere carichi e condizioni al contorno.

DAA ha notato che la fase di modellazione di analisi ha richiesto più tempo del previsto. Ad esempio, una quantità significativa della geometria per il primo veicolo era costituita da sezioni a parete sottile, quindi il modello di analisi richiedeva una mesh 2D. Gli ingegneri di DAA dovevano creare superfici medie (mid-surfaces) della geometria solida, al fine di creare le superfici necessarie per la mesh. A complicare questa operazione, la necessità di delimitare ed estendere le 100 superfici risultanti per collegare insieme le mesh in modo da poterle eseguire nel solutore. Il completamento di questo processo, da solo, ha richiesto 12 ore.

Con gli strumenti di Computer-Aided Engineering (CAE) esistenti di DAA, l’intera fase di pre-processing per il primo progetto di veicolo ha richiesto un totale di 63 ore per un’unica iterazione. Tale numero non comprende il tempo necessario per far fronte alle eventuali modifiche progettuali. Quando CIGNYS voleva che DAA valutasse in che modo una modifica della geometria proposta potesse influire sulle prestazioni, gli ingegneri di DAA impiegavano quasi altrettanto tempo a ricostruire completamente il modello di analisi, al fine di riprodurre la modifica progettuale, prima di poter simulare e valutare i risultati della modifica.

Tale processo ha richiesto una quantità eccessiva di tempo e risorse, solo per la preparazione di modelli per la simulazione; tempo sottratto alla valutazione dei risultati e delle modifiche progettuali, che avrebbero permesso di realizzare un prodotto migliore per CIGNYS.

Modellazione dell’analisi 2 volte più veloce con Simcenter 3D

Per avere il controllo del processo di simulazione ed evitare il ripetersi dei problemi del progetto precedente, DAA ha deciso di avvalersi del software Simcenter™ di Siemens PLM Software, sia per il pre-processing della simulazione, sia per la soluzione dell’analisi strutturale effettiva. DAA aveva già visto esempi di come il potente motore geometrico di Simcenter 3D fosse in grado di migliorare potenzialmente le fasi di defeaturing, definizione di superfici medie (mid-surfacing) e connessione del processo di modellazione di analisi.

Il GTAC (Global Technical Access Center) di Siemens ha aiutato gli ingegneri di DAA ad apprendere rapidamente l’uso dello strumento. Quasi immediatamente, DAA ha ottenuto un significativo risparmio di tempo con Simcenter 3D. “Gli strumenti di Simcenter 3D ci consentono di eliminare fori e raggi sotto una determinata dimensione con un singolo comando”, ha affermato Brian Carrigan, ingegnere meccanico di DAA. “Ciò riduce in modo significativo i tempi di pre-processing”.

Utilizzando Simcenter 3D, DAA è stata inoltre in grado di ridurre il processo di definizione di superfici medie (mid-surfaces) a solo un’ora, rispetto alle 12 ore necessarie per il progetto precedente. Gli ingegneri di DAA hanno ottenuto questo risparmio di tempo perché non hanno avuto bisogno di estendere e delimitare le superfici medie, come era avvenuto utilizzando lo strumento legacy. Il software NX™ Nastran®, il solutore di analisi strutturale incorporato di Simcenter 3D, ha permesso loro di unire bordi e superfici per tutti i nodi entro una tolleranza specifica. La combinazione delle potenti funzionalità di pre-processing della geometria di Simcenter 3D e i metodi di connessione unici di NX Nastran hanno consentito a DAA di ridurre del 92% il tempo di definizione delle superfici medie del modello.

Utilizzando Simcenter 3D, la fase iniziale di pre-processing della simulazione si è dimostrata 2 volte più veloce rispetto all’uso degli strumenti di simulazione legacy. Il processo complessivo si è ulteriormente accelerato una volta considerate le modifiche progettuali, in quanto, con Simcenter 3D, il modello di analisi è associato alla geometria. Di conseguenza, se gli ingegneri desiderano comprendere che impatto avrà la modifica di una feature sulle prestazioni, è sufficiente che modifichino la geometria sottostante e utilizzino Simcenter 3D per aggiornare il modello di analisi a elementi finiti (FEA) esistente con un minimo intervento. I risultati sono iterazioni progettazione-analisi rapide, durante le quali gli ingegneri DAA possono dedicare più tempo alla collaborazione con il team di progetto di CIGNYS e a prendere decisioni progettuali migliori, anziché eseguire la modellazione di analisi.

Maggiore soddisfazione del cliente

DAA, non solo è stata in grado di ridurre considerevolmente i tempi di analisi sul progetto corrente, ma ha anche individuato opportunità di riduzioni simili nei futuri progetti per CIGNYS. Soprattutto, l’uso di Simcenter ha contribuito a rafforzare la relazione fra DAA e il proprio cliente. “DAA ha adottato misure concrete per dimostrare a CIGNYS che i futuri progetti avranno costi più bassi e un’esposizione minima a comportamenti imprevedibili del solutore”, ha dichiarato Shelagowski. “Le funzionalità fornite da Simcenter risolvono direttamente entrambe le problematiche in modo concreto”.

Questo progetto ha inoltre convinto DAA circa i vantaggi che Simcenter 3D può offrire ai futuri progetti di ingegneria per altri clienti. “L’essenza di ogni progetto di successo è l’affidabilità della pianificazione anticipata e della stima dei costi”, ha dichiarato Lambert. “Tutto ciò che aumenta l’incertezza e limita la flessibilità danneggia sia il progetto che le prestazioni di business delle aziende associate. DAA ha fatto considerevoli passi avanti nella riduzione dell’incertezza e nel miglioramento della flessibilità grazie a Simcenter”.