Инженерно-консалтинговая компания использует Simcenter, чтобы сократить время предварительной обработки в два раза, а время выполнения проекта — на 30%

Срывы сроков и перерасход бюджета

Компания Design Automation Associates, Inc. (DAA) предоставляет консультационные услуги по использованию программного обеспечения для автоматизированного проектирования механических систем и инженерных расчетов. Заказчиками компании являются предприятия самых разных отраслей, включая аэрокосмическую, автомобильную промышленность, судостроение, производство промышленного оборудования и потребительских товаров. Компания DAA была основана в 1995 году тремя бывшими сотрудниками United Technologies. С тех пор численность персонала возросла до 20 человек. Сотрудники компании занимаются инженерными проектами самого разного масштаба.

DAA известна тем, что выполняет проекты в срок и за минимально возможную стоимость. Однако недавно репутация компании оказалась под угрозой при работе над проектом для компании CIGNYS (шт. Мичиган), занимающейся прецизионным производством. «CIGNYS полагалась на услуги, которые предоставляла DAA, но их недавний совместный проект в оборонной сфере закончился срывом сроков и перерасходом бюджета», — рассказывает Джефф Шелаговски (Jeff Shelagowski), исполнительный вице-президент компании CIGNYS.

В рамках проекта компания DAA должна была выполнить расчет напряжений в конструкции нового военного транспортного прицепа, который разрабатывала компания CIGNYS. Требовалось проверить, выдержит ли прицеп нагрузки и деформации, возникающие при сбросе на землю с парашютом. В рамках проекта возникли существенные задержки и перерасход средств, что было совсем не характерно для DAA.

«Мы каждый день рассказывали CIGNYS и ее заказчику о ходе выполнения проекта. Они понимали, с какими трудностями с программным обеспечением мы столкнулись, и поддерживали нас. Но меня не покидало чувство, что мы подводим заказчика, — говорит Джон Ламберт, президент и исполнительный директор DAA. — Чтобы исправить ситуацию, пришлось задействовать дополнительных специалистов по расчетам, работать вечерами и в выходные. Все это привело к перерасходу средств и поставило под сомнение способность нашей компании прогнозировать проблемы и справляться с ними». Привлечение работавших над другими проектами инженеров к работе по проекту CIGNYS привело к еще большей нехватке ресурсов в DAA.

Компания CIGNYS осталась недовольна результатами проекта, хотя это и не повлияло на ее партнерские отношения с DAA. Она решила дать DAA шанс восстановить репутацию, предложив выполнить проект, связанный с аналогичным транспортным прицепом. Чтобы больше не рисковать, DAA стала искать решение, способное устранить потенциальные проблемы.

Слишком долгий препроцессинг при численном моделировании

Изучение причин неудач с первым проектом ясно показало, что задержки возникают на этапе создания расчетной модели. Это наиболее трудоемкая часть всего процесса численного моделирования. Расчетчикам приходится исправлять геометрию, удалять ненужные элементы, строить сетку для каждого компонента геометрии и связи между ними, а затем добавлять нагрузки и граничные условия.

В DAA заметили, что этап моделирования занимал больше времени, чем предполагалось. Например, значительная часть геометрии первого прицепа содержала секции с тонкими стенками, что вынуждало использовать 2D-сетку. Инженерам DAA приходилось строить срединные поверхности твердотельных геометрий, чтобы создать сетку. Задача оказалось очень сложной. Требовалось удлинять и обрезать 100 срединных поверхностей, чтобы соединить между собой отдельные части сетки и сделать ее пригодной для решателя. Только на эту работу уходило 12 часов.

С использованием имевшихся в то время в распоряжении DAA систем САE весь этап препроцессинга первого прицепа занимал 63 часа (время одной итерации). При этом в этот срок не входило время, которое затрачивалось на внесение в конструкцию изменений. Когда компания CIGNYS попросила DAA оценить влияние предлагаемого изменения геометрии на характеристики изделия, инженеры DAA потратили почти столько же времени на полную перестройку модели в соответствии с изменением, и только после этого им удалось провести расчет.

Таким образом, только на подготовку моделей к численному моделированию уходило слишком много времени и ресурсов. Это время могло бы быть потрачено на более важные задачи, например, на анализ результатов расчета и оценки предлагаемых изменений, которые позволили бы компании CIGNYS создать более качественное изделие.

Ускорение моделирования в процессе анализа в 2 раза с Simcenter 3D

Чтобы контролировать процесс численного моделирования и избежать повторения ошибок прошлого проекта, в DAA решили использовать программное обеспечение Simcenter от Siemens Digital Industries Software и для препроцессинга, и для самого структурного анализа. Компания DAA увидела примеры того, как мощное ядро Simcenter 3D эффективно решает задачи удаления ненужных конструктивных элементов, построения срединных поверхностей и связей в расчетных моделях.

Глобальный центр технической поддержки (GTAC — Global Technical Access Center) компании Siemens помог DAA быстро освоить новую систему. Практически сразу же после перехода на Simcenter 3D компания DAA добилась существенного сокращения сроков проектирования. «Инструменты системы Simcenter 3D позволяют всего одной командой удалять с модели отверстия и скругления с радиусом меньше заданного, — говорит инженер-механик Брайан Кэрриган. — Это заметно ускоряет препроцессинг».

Кроме того, построение срединных поверхностей в Simcenter 3D занимает всего один час, а не двенадцать, как это было при использовании другого препроцессора. Инженеры DAA смогли сократить сроки, так как им больше не нужно было вручную удлинять и обрезать поверхности, как это было в старой системе. В Simcenter 3D встроен КЭ-решатель NX™ Nastran®, позволяющий объединять поверхности и ребра на всех узлах в пределах определенного допуска. Функции предварительной подготовки геометрии в Simcenter 3D и уникальные методики построения связей в NX Nastran позволили DAA на 92% сократить время построения срединных поверхностей.

В Simcenter 3D начальный этап подготовки модели выполняется вдвое быстрее, чем в старой системе. Кроме того, удалось ускорить процесс внедрения изменений в конструкцию: расчетные и геометрические модели Simcenter 3D ассоциативно связаны. Когда инженеры хотят проверить последствия того или иного изменения, они просто изменяют геометрию, а Simcenter 3D обновляет существующую конечноэлементную модель при минимальном вмешательстве пользователя. В результате итерации между проектированием и анализом выполняются гораздо быстрее, а у инженеров DAA появилось гораздо больше времени на разработку инновационных инженерных решений совместно с проектировщиками CIGNYS.

Повышение удовлетворенности заказчика

Компания DAA не только ускорила процесс расчетов по текущему проекту, но и получила новые возможности для ускорения работы по будущим заказам компании CIGNYS. Использование Simcenter укрепило отношения между DAA и заказчиком. «DAA приняла конкретные меры, показавшие CIGNYS, что выполнение будущих проектов обойдется дешевле и не будет больше зависеть от ненадежного и непредсказуемого поведения решателя, — говорит Шелаговски. — Функциональные возможности Simcenter прекрасно решают обе эти проблемы».

Работа над проектом показала DAA все преимущества, которые решение Simcenter 3D может дать при выполнении новых проектов для других заказчиков. «Главное для успеха любого проекта — реалистичный график работ и точная оценка затрат, — говорит Ламберт. — Любые факторы, которые увеличивают неопределенность и ограничивают гибкость, наносят ущерб и проекту, и бизнес-результатам всех задействованных в нем компаний. Внедрение Simcenter позволило DAA существенно снизить неопределенность и повысить гибкость».