Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.
Symulacja w przestrzeni inżynieryjnej umożliwia projektantom tworzenie, testowanie i korygowanie pomysłów z szybkością i złożonością niemożliwą do osiągnięcia wyłącznie tradycyjnymi środkami. Tak jak symulacja umożliwiła szybszy i bardziej skalkulowany rozwój produktów w różnych branżach, tak samo jej ewolucja jest szybka i kluczowa do zrozumienia. Obecny stan symulacji w przestrzeni inżynierskiej jest definiowany przez jej rosnącą rolę i wyparowujące ograniczenia. W przyszłości symulacji prawdopodobnie nastąpi podobna eksplozja możliwości, skali i zakresu inżynierii wspomaganej komputerowo (CAE).
Symulacja CAE i jej ograniczenia
W latach 80. i 90. symulacja była wykorzystywana niemal wyłącznie do walidacji projektów. Nie oznacza to umniejszania znaczenia tych możliwości: symulacja zapewniła niezrównane odpowiedzi na pytania inżynieryjne dotyczące złożonych systemów, jednocześnie obniżając koszty w celu przetestowania żywotności części. Początkowo skupiało się to na interakcjach mechanicznych, ale szybko rozszerzyło się na dynamikę płynów, formowanie materiałów, elektromagnetykę i wiele innych. Dzięki tej technologii inżynierowie mogli przewidzieć zachowanie projektu w oparciu o szeroką gamę nałożonych ograniczeń i zoptymalizować produkt końcowy metodą wirtualnych prób i błędów, zamiast angażować się w destrukcyjne testy w rzeczywistych warunkach.
Głównym czynnikiem ograniczającym te możliwości była dostępna wówczas moc obliczeniowa. Wraz z wykładniczym wzrostem mocy obliczeniowej, wraz z ulepszonymi schematami numerycznymi i lepszym modelowaniem fizycznym (poprzez teorię fizyczną, talent inżynieryjny i możliwości oprogramowania), możliwości symulacji eksplodowały.
Symulacja dzisiaj
To prowadzi nas do obecnego stanu symulacji. Dzięki automatycznej optymalizacji projektu i znacznie bardziej złożonym modelom możemy przetwarzać więcej odmian danego systemu. Multifizyka opuściła wyłączną domenę środowiska akademickiego i stała się narzędziami roboczymi stosowanymi w różnych gałęziach przemysłu.
Wzrost szybkości i możliwości spowodował, że symulacja wypełzła z pola walidacji projektu. CAE jest stosowane w większej liczbie obszarów cyklu życia produktu niż kiedykolwiek wcześniej. Im wcześniej zostaną wykryte problemy, tym tańsze i szybsze będzie wprowadzenie poprawek.
Symulacja odgrywa obecnie stale obecną rolę w optymalizacji procesów produkcyjnych. Nowoczesne narzędzia pozwalają na lepsze przewidywanie procesów kucia, odlewania, formowania wtryskowego i wielu innych. Chociaż możliwości te istnieją już od jakiegoś czasu, ulepszenia technologii i praktyk inżynieryjnych umożliwiły symulacji odegranie ważniejszej roli w całym procesie produkcyjnym.
Nawet po rozpoczęciu życia produktu u klienta, CAE pozwala na lepsze oszacowanie zakresu konserwacji i napraw, których będzie wymagał projekt. Symulacja pozwala inżynierom lepiej przewidywać, co w pierwszej kolejności może ulec awarii, i tworzyć harmonogramy konserwacji w celu złagodzenia problemów. Ewentualnemu użytkownikowi można udzielić porad operacyjnych na podstawie prognozy dostarczonej przez program CAE.
Przyszłość symulacji w inżynierii
Przyszłość CAE rysuje się w jasnych barwach. W ten sam sposób szybsze i inteligentniejsze procesy umożliwiły symulacji rozszerzenie jej roli, nadchodzące technologie i trendy oferują nowe możliwości symulacji w inżynierii.
Inżynieria oparta na modelach
Inżynieria oparta na modelach jest coraz konsekwentniej wdrażana w przestrzeni produkcyjnej w różnych branżach. Modele 3D oferują uproszczoną, ujednoliconą metodę udostępniania informacji pomiędzy zainteresowanymi stronami. Dostarczane przez nie dane usprawniają globalną współpracę i wysiłki optymalizacyjne, a model 3D służy jako źródło wszelkiego rodzaju informacji o produkcji i projektowaniu.
Ten pakiet danych zawiera już metadane, sam model, informacje dotyczące kontroli i nie tylko. Chociaż czasami tak się dzieje, kolejnym krokiem w inżynierii opartej na modelach jest uwzględnienie danych CAE: ograniczenia CAE i wyniki symulacji powinny stanowić część przekazywanego pakietu danych.
Integracja funkcji CAE z aplikacjami do modelowania może również pomóc w usunięciu niektórych przeszkód związanych z przesyłaniem danych do oddzielnej, wyspecjalizowanej aplikacji symulacyjnej.
Wymagana dyskusja na temat sztucznej inteligencji
W ciągu ostatnich kilku lat praktycznie nie ma publikacji dotyczącej przyszłości lub prognoz, która nie wspominałaby o sztucznej inteligencji w jakimś sensie i nie inaczej będzie w tym przypadku. Sztuczna inteligencja pozostanie tu na stałe, to nie ulega wątpliwości, ale jej rola w symulacji i inżynierii jako całości jest nadal daleka od jasnego określenia.
Ekscytującą perspektywą było to, że technologie głębokiego uczenia się staną się wystarczająco inteligentne, aby radzić sobie z dużymi kategoriami problemów w ogólnych okolicznościach. Być może podstawowe problemy równań różniczkowych cząstkowych można by rozwiązać w ułamku czasu potrzebnego obecnie.
Innym aspektem sztucznej inteligencji w CAE jest wykorzystanie projektowania generatywnego do tworzenia modeli oraz użyteczność sztucznej inteligencji do konsolidacji takich rozwiązań. Projektowanie generatywne będzie w dalszym ciągu umożliwiać inżynierom tworzenie setek lub tysięcy iteracji produktu, który będzie symulowany. Sztuczna inteligencja będzie prawdopodobnie istotnym narzędziem pozwalającym na poradzenie sobie z tymi zmianami w celu jak najszybszego uzyskania najbardziej pożądanych wyników.
Inżynieria zdalna
Zdalna inżynieria nie jest nową koncepcją i ogromna część inżynierii jest nadal wykonywana w aplikacjach komputerowych. W przeszłości zdalne pulpity oferowały imitację prawdziwych internetowych aplikacji CAE. W ostatniej dekadzie nastąpił znaczny rozwój prawdziwych aplikacji internetowych CAE, wraz z przeniesieniem inżynierii i CAE do chmury. Nastąpiło i nadal będzie odchodzenie od korzystania z prywatnych klastrów serwerów na rzecz ofert komercyjnych, takich jak AWS, Azure, Google Cloud i innych.
Niezależnie od zastosowanej technologii, zdalni inżynierowie oferują sposób na centralizację danych i doświadczenia przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów ogólnych IT. Zasoby stają się bardziej elastyczne, a potencjał współpracy rozszerza się. Sposób wdrożenia tego rozwiązania zależy od kultury organizacji, doświadczenia użytkowników i związanych z tym kosztów.
Obliczenia kwantowe: daleka przyszłość?
Być może to trochę za daleko, aby je teraz szczegółowo omawiać, ale moc i potencjał obliczeń kwantowych oferują kuszące perspektywy dla branży symulacji 3D. Jak widzieliśmy, usunięcie ograniczeń technicznych powoduje, że CAE eksploduje pod względem funkcjonalności, zakresu i wpływu na branże, których dotyka. Przewidywanie dokładnych wyników tej technologii jest trudne, ale jeśli uda się spełnić pokładane w niej nadzieje, możliwe zastosowania inżynieryjne będą ekscytujące.
Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.