Firma doradztwa technicznego wykorzystuje oprogramowanie Simcenter, aby skrócić czas preprocessingu symulacji o połowę, a realizację całego zlecenia o 30 procent

Niedotrzymane terminy i dodatkowe koszty

Firma Design Automation Associates, Inc. (DAA) świadczy usługi doradcze w zakresie inżynierii mechanicznej oraz automatycznego oprogramowania analitycznego dla klientów z branży lotniczej, motoryzacyjnej, stoczniowej, maszyn przemysłowych oraz produktów konsumenckich. W 1995 roku założyło ją trzech byłych inżynierów United Technologies. Od tego czasu firma zwiększyła zatrudnienie do 20 pracowników, którzy zajmują się dużymi i małymi projektami inżynierskimi.

DAA udało się zyskać dobrą sławę; przedsiębiorstwo jest znane z możliwie jak najniższych kosztów i terminowości. Ta reputacja zawisła jednak na włosku podczas niedawnego projektu dla zlokalizowanej w Michigan firmy CIGNYS, która działa w branży precyzyjnej produkcji. – DAA to nasz zaufany usługodawca, jednak problemy z analizą podczas niedawnego projektu militarnego skutkowały niedotrzymaniem terminów oraz dodatkowymi kosztami – mówi Jeff Shelagowski, wiceprezes firmy CIGNYS.

DAA miało wykonać analizę naprężeń konstrukcji nowej platformy transportowej dla zastosowań militarnych, nad którą pracował CIGNYS. Należało określić, czy platforma wytrzyma obciążenia i odkształcenia powstałe przy zrzuceniu jej na ziemię ze spadochronu. Niestety w projekcie pojawiły się znaczne opóźnienia oraz dodatkowe koszty, co było sytuacją nietypową dla DAA.

– CIGNYS i jej klient rozumieli co prawda pojawiające się problemy, a dzięki codziennym aktualizacjom i pełnej szczerości ze strony DAA mogli zaoferować wsparcie, jednak wciąż czułem, że zawiedliśmy naszego klienta – tłumaczy John Lambert, prezes i CEO DAA. – Próbowaliśmy rozwiązać sytuację, angażując do projektu kolejnych analityków i pracując po godzinach i w weekendy, co skutkowało jednak dodatkowymi kosztami. Wszyscy wątpili, czy nasza firma jest w stanie przewidzieć problemy i odpowiednio nimi zarządzać. Odciąganie inżynierów od innych projektów miało również negatywny wpływ na realizację pozostałych prac.

CIGNYS był niezadowolony z przebiegu tego projektu, jednak ogólna relacja z DAA pozostała dobra. DAA otrzymało więc szansę na odbudowanie zaufania podczas kolejnego, podobnego projektu. Nie godząc się tym razem na żadne ryzyko, DAA chciało znaleźć rozwiązania, które zapobiegną potencjalnym problemom.

Zbyt długi preprocessing symulacji

Podczas analizy przyczyn niepowodzeń projektu szybko stało się jasne, że przygotowanie modelu analitycznego, który był niezbędny do wykonania symulacji, zajęło zbyt wiele czasu. Preprocessing symulacji to zwykle najbardziej czasochłonna część całego procesu. Analitycy muszą najpierw poprawić i/lub usunąć niepotrzebne szczegóły oraz elementy geometrii, stworzyć siatkę dla każdego komponentu, dodać połączenia między nimi, a następnie zastosować obciążenia i warunki graniczne.

DAA dostrzegło, że stworzenie modelu analitycznego zajmowało dłużej niż przypuszczano. Duża część geometrii pierwszej platformy składała się na przykład z regionów cienkościennych, co oznaczało, że model analityczny wymagał wykonania siatki 2D. Inżynierowie DAA musieli przygotować powierzchnie pośrednie dla geometrii bryły, aby wykonać powierzchnie siatki. Zadanie jeszcze bardziej utrudniała konieczność przycinania i rozszerzania 100 powstałych powierzchni, aby połączyć siatkę ze sobą i móc wykorzystać solwer. Sam ten proces zajął 12 godzin.

W projekcie pierwszej platformy cały etap preprocessingu z wykorzystaniem dawnego oprogramowania CAE firmy DAA zajął w sumie 63 godziny dla jednej iteracji. Nie uwzględnia to jednak czasu potrzebnego na analizę jakichkolwiek zmian w projekcie. Gdy firma CIGNYS chciała, by DAA oceniło, jak proponowana zmiana geometrii wpłynie na wydajność, inżynierowie DAA musieli poświęcić prawie tyle samo czasu i zmienić model analityczny tak, aby odzwierciedlał on zmianę. Dopiero wtedy mogli wykonać symulację i ocenić wpływ modyfikacji na projekt.

Taki proces sprawiał, że przygotowanie modeli zajmowało zdecydowanie za dużo czasu i angażowało zbyt wiele zasobów. Odbywało się to kosztem oceny wyników i analizy zmian projektowych, które mogłyby skutkować stworzeniem lepszego produktu dla firmy CIGNYS.

Dwukrotnie szybsze modelowanie w Simcenter 3D

Aby zyskać kontrolę nad procesem symulacji i uniknąć podobnych problemów w kolejnym projekcie, DAA zdecydowało się na wykorzystanie oprogramowania Simcenter™ od Siemens PLM Software do preprocessingu symulacji i samej analizy strukturalnej. DAA już wcześniej widziało przykłady tego, jak wydajny silnik Simcenter 3D mógłby usprawnić usuwanie elementów i tworzenie powierzchni pośrednich oraz połączeń w modelu analitycznym.

Globalne Centrum Pomocy Technicznej Siemensa (GTAC) pomogło inżynierom DAA szybko rozpocząć pracę z narzędziem. Korzystając z Simcenter 3D, DAA było w stanie właściwie natychmiast osiągnąć znaczną oszczędność czasu. – Narzędzia Simcenter 3D pozwalają nam usunąć otwory i promienie poniżej określonej wielkości za pomocą jednego polecenia – mówi Brian Carrigan, inżynier mechanik w DAA. – Znacząco skraca to czas trwania preprocessingu.

Dzięki Simcenter 3D DAA było również w stanie ograniczyć proces tworzenia powierzchni pośrednich do zaledwie godziny, co stanowiło ogromną różnicę w porównaniu do 12 godzin podczas poprzedniego projektu, gdzie użyty został inny preprocesor. Inżynierowie DAA osiągnęli takie oszczędności, ponieważ w odróżnieniu od starszego narzędzia nie musieli rozszerzać i przycinać powierzchni pośrednich. NX™ Nastran®, czyli wbudowany w Simcenter 3D solwer do analizy strukturalnej, pozwolił im na połączenie krawędzi i powierzchni dla wszystkich węzłów w ramach określonej tolerancji. Kombinacja solidnych funkcji preprocessingu geometrii w Simcenter 3D oraz wyjątkowych metod tworzenia połączeń w NX Nastran pozwoliło firmie DAA skrócić czas poświęcony na tworzenie powierzchni pośrednich o 92%.

Simcenter 3D sprawił, że wstępny preprocessing symulacji był dwukrotnie krótszy niż w przypadku dawnych narzędzi. Cały proces przyspieszono jeszcze bardziej w przypadku wprowadzania zmian projektowych, ponieważ model analityczny w Simcenter 3D jest ściśle powiązany z geometrią. Oznacza to, że jeśli inżynierowie chcą zbadać, jak dana modyfikacja wpłynie na działanie projektu, wystarczy że wprowadzą zmianę do geometrii, a następnie wykorzystają Simcenter 3D, by zaktualizować istniejący model analizy metodą elementów skończonych przy minimalnej ręcznej ingerencji. Pozwala to na szybkie kolejne iteracje, podczas których inżynierowie DAA mogą poświęcić więcej czasu na współpracę z zespołem projektowym CIGNYS i podjąć lepsze decyzje inżynierskie, a nie tracić zasoby na tworzenie modelu analitycznego.

Większa satysfakcja klienta

DAA nie tylko znacząco zredukowało czas trwania analizy dla bieżącego projektu, ale dostrzegło również szansę na podobną oszczędność w kolejnych projektach prowadzonych na rzecz CIGNYS. Co bardzo ważne, wykorzystanie Simcenter pomogło ugruntować relację między DAA i klientem. – DAA podjęło konkretne kroki, aby pokazać nam, że przyszłe projekty będą kosztować mniej, a ryzyko nieprawidłowego i nieprzewidzianego działania solwera zostało ograniczone – mówi Shelagowski. – Funkcje oprogramowania Simcenter bezpośrednio rozwiązują oba te problemy.

Podczas projektu DAA mogło poznać zalety, które Simcenter 3D pozwoli im wykorzystać przy kolejnych projektach inżynierskich dla innych klientów. – U podstaw każdego udanego projektu leży dokładność ustalonych z góry planów i kosztorysów – twierdzi Lambert. – Wszystko, co zwiększa poziom niepewności i ogranicza elastyczność, negatywnie wpływa na projekt oraz działalność biznesową powiązanych organizacji. DAA poczyniło znaczące postępy, ograniczając niepewność i zwiększając elastyczność z wykorzystaniem Simcenter.