При проектуванні нового продукту чи процесу інженерам потрібно враховувати багато параметрів, щоб прийти до оптимальної конструкції. Залежно від продукту, до них можуть відноситися матеріали, механічна міцність, аеродинаміка, теплове випромінювання, електромагнітна сумісність та перешкоджання, оптичні властивості, кібербезпека та багато інших факторів. Відносно простий продукт може потребувати оптимізації лише одного-двох з цих параметрів, але більшість нових продуктів стають все складнішими, потребуючи компромісу між кількома властивостями для отримання оптимальної продуктивності.
Моделювання рідко здійснюється по одинці. Інженер може здійснювати розрахунки для оцінки міцності кріплення трансмісії автомобіля нової конструкції, але ці розрахунки, ймовірно, відбуваються в більш широкому контексті. Він може також враховувати напруження у кріпленні двигуна, жорсткість каркасу автомобіля і так далі. Справа не лише у кількості компонентів конструкції, а й у тому, що кожен компонент складається з матеріалів, які можливо замінити, якщо результати розрахунку не задовольняють стандартам. Дуже багато змінних! Дуже багато розрахунків! Як ефективно визначити оптимальну конструкцію? Відповідь на це питання може дати Ansys optiSLang.
КЛЮЧ ДО ОПТИМІЗАЦІЇ МІЦНОСТІ Конструкцій
Ansys optiSLang - це рішення для інтеграції процесів та оптимізації конструкцій (process integration and design optimization – PIDO), яке надає сучасні алгоритми оптимізації міцності конструкції (robust design optimization – RDO). Програмне забезпечення враховує вірогідність та довірчий інтервал у автоматичному та ефективному визначенні оптимальної конфігурації конструкції. Програмне забезпечення optiSLang вбудовано в Ansys Workbench та Ansys Electronics Desktop (AEDT) і полегшує всі аспекти RDO, включаючи дослідження конструкції, оптимізацію, міцність та аналіз надійності. Воно не обмежене лише інструментами моделювання Ansys. Компанії використовують optiSLang в автоматизованих робочих процесах, які можуть включати програмне забезпечення інших компаній. Робочий процес optiSLang опрацьовує та передає дані від ітерації до ітерації, доки не будуть досягнуті критерії оптимізації.
Одинадцять параметрів, п’ятдесят комбінацій. Які з них важливі?
Як правило кожна компанія вже має свої робочі процеси оптимізації на базі інженерного моделювання, але в багатьох випадках вони потребують значних зусиль з боку людини. Інженери з досвідом використання Ansys Mechanical, наприклад, проводять розрахунки та вручну передають результати іншому інженеру, який спеціалізується на розрахунках з використанням Ansys Fluent. Якщо наступний інженер у робочому процесі використовує інструмент моделювання стороннього виробника або власної розробки, то дані, отримані Fluent або Mechanical, необхідно обробити для подальшого використання. Кожен з цих кроків займає час, і кожен з них створює можливість для появи помилок. Хоча компанія, яка підходить до RDO таким чином, може досягти певної ефективності у використанні програмного забезпечення на кожному кроці, загальний робочий процес можна охарактеризувати як недосконалий і неефективний. Ansys optiSLang змінює цю тенденцію. Його простий у використанні інтерфейс користувача спрощує створення робочих процесів, які автоматизують міждисциплінарні розрахунки та обробку даних. Він полегшує поєднання власного коду та додатків сторонніх виробників, інструментів пре- та постпроцесингу, а також складних робочих циклів. Ansys optiSLang спрощує управління задачами обробки даних у середовищі обчислювальних систем високої продуктивності (HPC). Він також взаємодіє з додатком управління базою наукових даних Ansys Minerva, який забезпечує безпеку даних моделювання та кооперацію співробітників різних географічних зонах та відділах компанії.
КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРІВ
Можливість посилити зв'язок між різноманітними інструментами параметричних розрахунків забезпечує небачене раніше розуміння параметрів, які можуть бути корисними для складної конструкції. Але така інформація може бути надто складною. Якщо можливо керувати всім, від матеріалу до розміру, форми і міцності окремого компонента, то які параметри є найбільш корисними для досягнення визначених цілей? Ідентифікація параметрів є ще однією областю, в якій Ansys optiSLang дуже ефективний. Ansys optiSLang використовує кілька алгоритмів планування експериментів (DOE), включно з мета-моделлю оптимального прогнозування (MOP), які аналізують і ідентифікують найважливіші для оптимізації конструкції параметри. За допомогою інсайтів, що надаються алгоритмами DOE, інженерна команда може швидко відкинути велику кількість зайвих розрахунків і сконцентрувати зусилля на дослідженні лише значущих параметрів, що значно прискорює удосконалення конструкції та знижує витрати.
Ansys optiSLang має простий інтерфейс користувача, який спрощує створення робочих процесів, автоматизує міждисциплінарні розрахунки та кооперує інженерів
Одній з компаній, які використовують Ansys optiSLang при створенні безперервного робочого процесу з використанням кількох інструментів моделювання, вдалося скоротити час завершення етапу розробки на 56% і знизити витрати на 84%. За допомогою optiSLang компанії вдалося значно зменшити кількість ітерацій розробки, фокусуючись на тих параметрах, які optiSLang визначив як найбільш впливові на цілі розробки. Оптимізована конструкція дозволили збільшити маржинальність та знизити витрати на виробництво.
РЕАЛЬНІ ПРИКЛАДИ ЗАСТОСУВАННЯ
Так само, як optiSLang може допомогти інженерній команді визначити найбільш впливові параметри оптимізації конструкцій, він також може допомогти визначити, чи є сам дизайн оптимальним з точки зору надійності. Оптимізувати дизайн так, щоб він відповідав заданому набору специфікацій - одна річ. Чи є самі ці специфікації оптимальними - це зовсім інше питання. Якщо специфікації забезпечують рівень міцності або якості більшим, ніж необхідно, то що робити? В будь-якому інженерному процесі можуть бути невизначеності у допусках, навантаженнях, матеріалах та іншому. Може бути значна варіація умов, в яких пристрій або конструкція може працювати. Ansys optiSLang включає серію аналізаторів надійності, які враховують всі ці варіації у визначенні оптимальних допусків, навантажень, матеріалів та інше. Якщо заданий рівень якості може бути досягнутий лише за допомогою особливо вартісного матеріалу, а інший, трохи нижчий рівень, за допомогою менш вартісного матеріалу, то компанія може піти по шляху зменшення надійності, але, при цьому, значно зменшити вартість. Зворотний приклад: якщо аналіз варіацій свідчить про те, що початкові технічні вимоги були недостатньо жорсткими, optiSLang може допомогти визначити, де внести зміни, щоб розробка більш ймовірно відповідала загальним вимогам продуктивності та надійності.
БАЖАЄТЕ СПРОБУВАТИ?
Програмне забезпечення optiSLang вбудоване і доступне користувачам Workbench або AEDT. Ті, хто досі не є користувачем, можуть завантажити пробну версію optiSLang, яку можна використовувати безкоштовно протягом 30 днів. За допомогою у отриманні програмного забезпечення та повною підтримкою звертайтесь до фахівців компанії Софт Інжинірінг Груп – офіційного дистриб’ютора продуктів компанії Ansys Inc.
