Top menu

Как 3D-симуляция влияет на конструкцию на ранних стадиях проектирования

Большее число ошибок ведёт к бо́льшим инновациям

Инновации и вывод новых продуктов на рынок может негативно сказаться на плотный и глубоко детализированный график выхода изделий, но такой микроменеджмент вредит процессу разработки продуктов.

Проблема заключается в том, что многие компании воспринимают разработку изделий как повторяющийся процесс с предсказуемыми результатами. Это может быть так для процесса производства, но не в том случае, когда конструктору необходимо разработать что-то новое, инновационное, что будет действительно работать должным образом «в железе», поскольку при создании, разработки и испытании новой концепции слишком много неопределённости.

Больше ресурсов может означать меньше инноваций

Многие компании решают максимизировать использование своих ресурсов уже в процессе разработки, но здесь вступает в силу закон убывающей отдачи – бо́льшее количество обратных связей в команде замедляет процесс принятия решений. В конечном итоге, это сказывается на изобретении.

При увеличении числа задач найти узкие места становится ещё сложнее. В результате информация попросту теряется, и у инженеров просто не остаётся времени проработать все варианты, поэтому задачи и проекты неизбежно накапливаются, что заставляет людей идти по кратчайшим путям. Даже после введения дополнительных ресурсов, руководители хотят использовать их по максимуму, но это не обязательно ведёт к росту инноваций.

Однако есть несколько способов преодолеть такое положение дел:

  • Согласовать цели и задачи по всей организации
  • Увеличить объём ресурсов при более открытом сотрудничестве между командами
  • Сократить число инициатив
  • Разрешить бо́льшую прозрачность накопившихся задач

Инновации происходят благодаря большему количеству итераций и раннему выявлению ошибок

Следуя из вышеперечисленных положений, у людей есть больше времени на поиск потенциальных ошибок в изделии и исследование альтернативных проектных решений – эксперименты и анализ могут выявить, что будет работать, а что развалится. Нахождение ошибок на ранних стадиях процесса приведёт к лучшей работе изделия и сокращению расходов на ремонт и обслуживание.

Заключим, что больше ошибок ведёт к большим инновациям.

Илон Маск: «Ошибки допустимы. Если что-то не разваливается, значит, вы недостаточно хорошо изобретаете.»

Для разработчиков изделий возможность провести мозговой штурм, эксперимент, попробовать различные идеи очень важно при изобретении нового. Исследование того, какие конструкции будут работать, а какие – нет, благодаря частому взаимодействию и быстрой обратной связи, также имеет важное значение, поскольку так можно устранить плохие идеи на ранней стадии и помочь команде сосредоточиться на том, что будет работать.

Очень важным аспектом является, например, ранее выявление потери тяги реактивного двигателя при определённых атмосферных условиях, изучение небезопасных мест конструкции в ходе краш-теста, выяснение, какую силу ветра выдержит стоэтажное здание. К сожалению, разработчики зачастую не могут получить эти данные сразу.

Без времени на эксперимент разработчики стараются избежать рисков

Если команда разработчиков с самого начала знает, что её решение успешно, то они, как правило, выбирают путь наименьшего сопротивления и минимальных рисков. В результате продукт получает незначительные улучшения, поскольку разрабатывается в отсутствии стимула находить новые решения. Кроме этого, если временные рамки процесса разработки строго ограничены и многие ресурсы фиксированы, то расходы на изменение или внедрение новых свойств изделия могут быть очень велики.

При завершении этапов проекта, есть много рисков и затрат, связанных с решением проблем или улучшениями, которые появляются в процессе. В результате плохие идеи остаются до тех пор, пока не обнаруживается критическая ситуация, что делает её исправление затратной. Таким образом, прежде всего, необходимо сосредоточиться на изучении того, где команда ошиблась изначально, затем быстро провести «мозговой штурм» для продумывания новых идей и решений и их проработки в совместном итеративном процессе разработки.

Симуляция на ранних стадиях ведёт к высококачественной продукции

Обнаружение критических точек на ранних стадиях помогает в совместной работе, необходимой для инноваций. Здесь виртуальные испытания являются критическими в понимании того, где конструкция может развалиться и как её можно улучшить. Пытаясь получить конструкцию с первого раза и полагаясь на симуляцию и прототипирование только при проверке законченной конструкции, вы рискуете обнаружить проблемы значительно позднее, когда исправить их намного сложнее и дороже. Уделяя больше времени на проработку различных вариантов на ранних стадиях, вы на самом деле не задерживаете вывод изделия на рынок, а напротив, ускоряете его, и вносите изменения на ранних стадиях цикла, когда это сделать проще. Кроме этого, итеративный подход с использованием симуляции в режиме реального времени и частого прототипирования позволяет найти больше ошибок и критических точек, что способствует выводу на рынок лучших в своём классе изделий.

Суть в том, что сосредоточившись на получении конструкции изделия с первого раза, вы автоматически примете наименее рискованный вариант. Однако программное обеспечение для симуляции позволяет конструктору принять некоторый риск и проработать несколько вариантов, чтобы найти продукт, который будет работать наилучшим образом.

Примите ошибку как источник данных

Теперь должно быть ясно, что любой эксперимент, выявивший ошибку, не означает, что сам эксперимент ошибочный. Это возможность учиться. Это ещё один источник данных, который можно использовать и совместно изучить, и в результате возникнет ещё больше идей на основе информации, которую изобретатель не мог получить раньше. Всю новую информацию, полученную в результате дополнительных экспериментов и циклов обратной связи, можно проанализировать и использовать в следующих экспериментах, чтобы расширить границы существующей конструкции с помощью исследования более инновационных решений.

Такое последовательное принятие рисков приводит к превосходным изделиям в реальном мире. В основе такого инновационного процесса лежит программное обеспечение для симуляции.

Разработка по программе SpaceX является одним из примеров прорыва в области инноваций, поскольку проектировщики знали, что процесс будет сопровождаться ошибками, но для управления рисками на каждом этапе процесса проектирования они использовали программные средства от Siemens PLM Software, в том числе решения для управления жизненным циклом изделия (PLM). Это видео отлично демонстрирует итеративный процесс:

С помощью развитых инструментов симуляции, предприятия могут внедрять инновации и разрабатывать лучшую продукцию с меньшими затратами и в меньшие сроки.

Вы можете попробовать инструменты встроенного конечно-элементного анализа Solid Edge, которые позволяют проводить цифровую проверку деталей и сборок прямо в среде Solid Edge.
Скачать бесплатную пробную версию

Перевод статьи блога Siemens PLM Software Community.
Оригинал статьи: «How 3D Simulation Impacts Design Early on in the Process»,
автор – Tarun Tejpal

Перевод подготовил:
Павел Демидов,
ЗАО «Нанософт»,
продакт-менеджер департамента дистрибуции,
e-mail: demidov@nanocad.ru

,