Blog

Každé odvětví, které se dívá do budoucnosti, je poháněno inovacemi. Snaží se překonat své konkurenty. Společnosti se potýkají s narůstající složitostí svých výrobků – dělají produkty chytřejšími kombinují mechaniku s elektronikou a ovládacími prvky, využívají nové materiály nebo výrobní metody a využívají nové možnosti jako práci v cloudu a implementaci IoT.

Motivací pro inovace jsou personalizovanějšími a bezpečnějšími produkty, snížení emisí, snížení množství odpadu, spotřeba menšího množství materiálu, zlepšení energetické účinnosti a provozního výkonu. Inovace produktů, podporovaná technologickým vývojem, je proto na historickém maximu a je třeba čelit odpovídající explozi složitosti.

Situaci komplikují konvenční faktory jako je tlak na rychlost vývoje, šíři vývoje, kvalitu a náklady. Vzhledem k rostoucí složitosti produktů je tlak ještě narůstá. Snaha vyhnout se složitosti nepřichází v úvahu, protože to znamená omezení schopnosti inovovat. Cílem inovativních podniků je tedy proměnit složitost v konkurenční výhodu.

Právě pro takové typy podniků vytvořil Siemens Digital Industries Software vytvořil Simcenter portfolio, jehož cílem je pomoc společnostem urychlit jejich digitální transformaci. Komplexní digitální dvojče je klíčovým faktorem pro tuto transformaci.
 

Jak by digitální dvojče mělo vypadat?
 

Digitální dvojče by mělo být komplexní v tom, že pokrývá celý životní cyklus produktu a výroby, a musí zahrnovat uzavřenou smyčku, aby bylo zajištěno, že údaje o skutečném produktu se budou vracet zpět do modelů, které jsou průběžně zdokonalovány. Mělo by také pokrýt vše od materiálů až po úplné systémy a celé produkty včetně elektroniky, mechanického designu, softwaru, výroby, vývoje aplikací a analýzy internetu věcí.

Rozšíříte-li tuto myšlenku do vaší společnosti, budete vy a vaše týmy čelit mnoha výzvám… technickým kompromisům, které se mohou zdát nemožné vyřešit. Vývojové týmy tak bojují s tím, jak proměnit v příležitosti problémy způsobené požadavky na nový výrobek. Takové požadavky zní např.: „Chceme vytvořit produkt, který je:

- Výkonnější, ale zelenější,
- rychlejší, ale tišší,
- lehčí, ale silnější,
- tenčí, ale lépe chlazený,
- složitější, ale rychleji uvedený na trh.“

Vyřešení těchto požadavků vyžaduje řešení, která mohou pomoci predikovat a optimalizovat produkt – je to to, co přináší digitální dvojče k životu, jsou to simulace a testování, je to portfolio Simcenter.

Co je Simcenter portfolio?

Simcenter je flexibilní, otevřené a škálovatelné portfolio nejlepších prediktivních simulačních a testovacích aplikací, které podporují zákazníky na každém kroku na jejich digitální cestě. Portfolio pokrývá celou šíři inženýrských metodologií zahrnující simulaci systému, mechanickou simulaci, CFD simulaci, elektromagnetické a elektronické chlazení a fyzikální testování. Tyto různé oblasti inženýrství jsou rozšířeny o průzkum a analýzu návrhu konstrukcí, automatizaci pracovních postupů a proces simulace a správu dat.

Zákazníci portfolia Simcenter jsou podporováni vysoce kvalifikovanými a zkušenými zaměstnanci, kteří poskytují inženýrské služby, poskytují hluboké odborné znalosti a know-how a specializovanou podporu.

Aby společnosti mohly využít příležitostí, které nabízí digitalizace a technologie digitálního dvojčete, musí nabít schopnosti v oblasti simulace a testování. Tato schopnost se dá získat postupně a lze ji rozdělit do čtyř fází.

Fáze 1: Modelujte složitost
Jedním z prvních požadavků při vytvoření digitálního modelu, je schopnost předvídat / měřit chování / výkon nejlepším možným způsobem. To znamená zachytit veškerou složitost, ať už jde o geometrii, fyziku nebo prostředí použití – to vše může ovlivnit efektivitu. Větší přesnost vede k větší důvěře v predikce a tím i v rozhodnutí.

Fáze 2: Prozkoumejte možnosti
Aby společnosti skutečně získaly výhodu z investic do složitosti modelování, musí tyto modely využít k provádění virtuálních experimentů. Prostřednictvím systematického a inteligentního zkoumání návrhového prostoru začínají získávat z modelů obrovskou hodnotu. Investice do průzkumu designu jsou tedy zásadní.

Fáze 3: Predikujte rychleji
Jak již bylo zmíněno dříve, tradiční tlaky na čas, náklady a kvalitu stále platí, i když se zvyšuje složitost. Rostoucí složitost může zpomalit schopnost organizace činit správná rozhodnutí. Společnosti proto potřebují najít způsob, jak jít rychleji navzdory složitosti, se kterou pracují. To může zahrnovat investice do zachycování procesů a automatizace workflow, cloud, HPC a další.

Fáze 4: Zůstaňte integrovaní
S tím, jak je vývoj produktů stále složitější, existuje více příležitostí k nesouladu mezi týmy. Vývoj v různých funkčních oblastech probíhá současně. Optimální rozhodnutí v jedné oblasti by se mohlo ukázat jako suboptimální pro jinou a způsobit zpoždění ve vývoji nebo v horším případě selhání v terénu. Společnosti tedy potřebují vyzrát v používání řešení, která pomáhají týmu zůstat integrovaná ve všech relevantních funkcích.

Tyto čtyři fáze korespondují s oblastmi, do kterých Siemens významně investuje s portfoliem Simcenter, aby našim zákazníkům zajistil nejmodernější řešení.

• Řešení Simcenter vám umožňují modelovat složitost od chování materiálu až po výkon celých systémů. To zahrnuje pokrytí široké škály fyziky včetně struktur, proudění, elektromagnetického pole, pohybu, tepla a mnoha dalších.
• Simcenter obsahuje řešení dostupná pro inteligentní návrhový průzkum, a to jak samostatná, tak integrovaná do různých simulačních softwarů. Kromě toho Simcenter zahrnuje nová inovativní řešení nebo generativní inženýrství zahrnující strukturální a fluidní topologie a také systémové architektury.
• V rámci Simcenter portfolia je investováno do vývoje metod pro redukované modelování (ROM), řešení pro automatizaci pracovních postupů a vylepšení použitelnosti řízená umělou inteligencí.
• Významné jsou i investice do integrací v rámci Simcenter a s dalšími řešeními. Simcenter portfolio existuje v ekosystému, který zahrnuje mnoho dalších softwarových aplikací. Toto řešení je proto navrženo tak, aby bylo otevřené a podporovalo průmyslové standardy.

 

Používání aplikace Simcenter přináší zákazníkům řadu výhod, včetně možnosti navrhovat a konstruovat lepší produkty, získávat dřívější informace o výkonu, urychlovat inovace, které jim pomáhají získat podíl na trhu, a dosahovat vyšší produktivity, ať už na úrovni jednotlivce, týmu nebo organizace.
 

Systémové simulace

Simulace systému umožňují rychlou tvorbu modelů produktů založených na fyzice ve všech jejich aspektech, často pomocí předem definovaných knihoven. Inženýři mohou propojit parametrické popisy subsystémů, aniž by vyžadovali geometrické detaily, což je velmi vhodné pro včasné zvážení více atributů návrhu během fáze konceptu. Během pozdějších fází mohou být tyto modely postupně vylepšovány. Možnost výpočtů v reálném čase rozšiřuje použití řešení na procesy validace a verifikace, často v podobě kosimulací, a pro návrh řízení systému.
Jaké programy zvolit, pokud chcete dělat systémové simulace?
 

Simcenter Amesim

Simcenter Amesim vám pomůže k virtuálnímu posouzení a optimalizace výkonu mechatronických systémů. Amesim lze použít pro modelování a simulace systémů pro každou fázi vývoje. Obsahuje rozsáhlou knihovnu multifyzikálních komponent a lze ho použít v reálném čase. Umožňuje mimo jiné SIL (software-in-the-loop) a HIL (hardware-in-the-loop) simulace.

Simcenter Flomaster
 

Simcenter Flomaster najde své uplatnění především v komplexních analýzách termo-fluidních systémů v každé fázi životního cyklu, od návrhu až po provoz. Jeho výhodou je prostředí, které je založeno na uživatelské zkušenosti inženýrů. Nabízí rozsáhlé integrace do CAD, CAE a PLM systémů. Komponenty, které program nabízí, jsou připravené k okamžitému použití a jsou založené na nejlepších korelacích. Řešič je spolehlivý a přesný pro dimenzování systémů a zachycení rychlých přechodových jevů.
 

Simcenter Prescan

Simcenter Prescan je fyzikální simulační platforma pro ADAS a automatizované řízení. Výhodou je možnost použití kvantifikovaných a kontrolovaných testovacích podmínek a zároveň rychlé a nákladově efektivní iterace návrhu. Cílem použití tohoto softwaru je snížení množství práce potřebné k uvedení ADAS a systému automatizovaného řízení na trh.

Simulace mechaniky

Mechanická simulace se týkají všech 3D modelů, pro které je důležité chování dané mechanickými vlastnostmi produktu, jako je analýza hluku a vibrací, akustika, analýza únavy, dynamika více těles a simulace nárazu. Použité technologie jsou obvykle založeny na příslušné fyzice a mohou zahrnovat analýzu konečných prvků (FEM), analýzu hraničních prvků (BEM), dynamiku více těles (MBS) a podobně. Inženýři primárně používají mechanickou simulaci během podrobné konstrukční fáze, aby studovali a předpovídali, jak se bude produkt chovat v realitě.
 

Simcenter 3D

Predikce mechanického chování produktů pro různé druhy fyziky je možná v programu Simcenter 3D. Řešení je vhodné pro komplexní úlohy. Rozhraní je příjemné používat, protože je založeno na standardním inženýrském vzhledu. V programu je integrováno velké množství fyzikálních oborů a multifyzikální úlohy tak lze provádět velmi efektivně. Výhodou je bezproblémové propojení s CAD a správou dat. Jednoduchost použití zajišťuje škálovatelnost programu od odborníků na určitý obor, přes obecné výpočtáře až po konstrukční oddělení.
Simcenter 3D lze použít i pro výpočty elektroniky (vysokofrekvenční elektromagnetismus), kde je velkou výhodou přímé propojení s CAD geometrií.
 

 

Simcenter Femap

Simcenter Femap je správné řešení pro vytváření, úpravu a import/přepočet modelů konečných prvků (FEA), které jsou zaměřené na komplexní produkty nebo systémy. FE řešič je orientovaný na vytváření sítí a obsahuje širokou paletu nástrojů, které lze s tímto cílem použít.

Simcenter Madymo

Simcenter Madymo je úzce zaměřený software, který využijete, pokud vás zajímá analýza a optimalizace bezpečnosti cestujících a chodců. Jedná se o explicitní řešič dynamiky více těles a explicitní řešič konečných prvků. Obsahuje v sobě CFD řešič pro dynamiku plynů airbagů. Je tedy možné plnohodnotné modelování bezpečnostních pásů a airbagů. Program má vestavěnou funkci snímání a ovládání.

Simcenter Magnet

Pokud chcete přesně předvídat výkon elektromagnetických a elektromechanických zařízení jakékoli složitosti, pak může být vhodným řešení software Simcenter Magnet. V programu lze dělat elektromagneticko-tepelné simulace, simulace elektrického pole, lze modelovat magnetické materiálové vlastnosti. Software v sobě zahrnuje chytré zajemňování sítě. Je možné simulovat libovolná elektromagneticky indukovaný pohyb s podporou více pohybujících se těles.

Simcenter SPEED

Simcenter SPEED je vhodný pro rychlou analytickou metodu při počátečním dimenzování a návrhu elektrických strojů. Výsledky máte téměř okamžitě, má v sobě přednastavené experimenty pro analýzu výkonu i analýzu kompromisu hustoty točivého momentu a proudu. Je možné udělat analýzu nákladů motoru. Umožňuje export do Simcenter Amesim.

Simcenter Motorsolve

Pro přesné automatizované výpočty výkonu elektrických strojů založených na FEA je zde Simcenter Motorsolve. V programu jsou přednsatvené experimenty pro analýzu výkonu. Je možné provádět vázané elektromagnetické-tepelné simulace. Je možné nelineární materiálové modelování a export do Simcenter Flomaster a Simcenter Amesim.

Simulace proudění a teplotní simulace

Computational fluid dynamics (CFD) umožňuje detailní simulace aplikací, kde hraje roli komplexní chování tekutin a plynů a jejich interakce s mnoha dalšími fyziky, jako jsou různé simulace proudění, aerodynamika, termické analýzy, ale také elektrochemie a další. Většina řešení v této oblasti má silnou vazbu na metodu konečných objemů. Simulace založené na CFD jsou použitelné v různých fázích vývojového cyklu – od raného průzkumu návrhu až po podrobné validace.

Simcenter FloEFD

FloEFD lze definovat jako CAD-embedded computational fluid dynamics (CFD) pro konstruktéry pro víceúčelové simulace tepelného a proudění tekutin. V programu je plně automatizované vytváření sítí i u komplexních geometrií. Řešič je pak přesný a velmi robustní. V softwaru je možné přímo dělat průzkum návrhového prostoru.

Simcenter STAR-CCM+

Simcenter STAR-CCM+ lze definovat jako multiphysics computational fluid dynamics (CFD) pro simulaci produktů pracujících v reálných podmínkách. Software je ideální pro multifyzikální úlohy proudění. Lze v něm precozně zpracovat složité geometrie a fyzikální modely jsou pak vysoce věrohodné. V programu jsou plně integrované automatizované pracvoní postupy od CAD až po zpracování výsledků. V softwaru je integrovaná možnost průzkumu návrhového prostoru.

Simcenter Culgi

Simcenter Culgi je nástroj pomocí nějž lze navrhovat a používat nové materiály v raných fázích vývoje pomocí víceškálových počítačových chemických simulací. V programu je možné využívat kvantovou chemii, molekulární dynamiku, hrubozrnné simulace, mezoskopické modelování. Je možné simulovat polymerní, roztokové a vícefázové systémy.

Simcenter SPH Flow

Simcenter SPH Flow umožňuje rychlou a automatizovanou analýzu komplexních aplikací s přechodnými toky a pohybem, otevírá zrychlení času potřebného k dostání se k výsledkům a umožňuje rychlejší tempo v inovacích. Jednás e o rychlý a robustní bezsíťový CFD řešič. Velmi přesně modeluje rozhraní tekutina-tekutina. Má v sobě plně integrovaný automatizovaný pracovní postup od CAD po řešení.

Simcenter Battery Design Studio

Simcenter Battery Design Studio je platforma pro návrh virtuálních článků pro předpovídání výkonu Li-ion baterie. Je možné zohlednit velikost článků i náklady na ně. Modely obsahují chemii, virtuální testování i stárnutí baterií.

Simcenter Flotherm Flexx

Simcenter Flotherm je vhodným nástrojem pro vytváření teplotních digitálních dvojčat (z MCAD nebo EDA návrhů). Uplatněn najde hlavně u termálních inženýrů. Samozřejmostí jsou knihovny dodavatelů elektroniky a automatické vytváření sítí. V rámci software můžete provádět parametrické optimalizace.

Fyzikální testování

Fyzikální testování kombinuje hardware pro získávání dat s analytickým softwarem ke studiu prototypů produktů. Tato řešení hrají klíčovou roli především v pozdějších fázích vývoje v procesech ověřování a validace, pro korelaci a aktualizaci modelů, odstraňování problémů a certifikaci. Ale také během dřívějších fází je testování zásadní pro srovnávání existujících produktů a stanovení cílů, pro validaci komponent a pro stanovení parametrů souvisejících s neprobádanými oblastmi návrhu konstrukcí, jako jsou nové materiály a technologie.

Simcenter Testlab

Simcenter Testlab pokrývá širokou škálu testovacích potřeb s kompletní sadou akvizičního, analytického a modelovacího softwaru. Je vhodný pro testování akustiky, životnosti, dynamické zkoušky prostředí, transfer path analýzu, MBST (multi-based system testing), testování rotačních strojů i strukturální dynamiky.

Simcenter Micred

Simcenter Micred je vhodný nástroj k posouzení, charakterizaci a otestování tepelných vlastností součástek, polovodičů, materiálů a LED diod. Má automatizované testování kvality polovodičového pouzdra. Je možné provádět kombinované cyklování činného výkonu a posuzovat tepelnou strukturu. Pomocí Simcenter Micred lze testovat tepelnou vodivost materiálu a provádět kombinované testování LED.

 

Simcenter Anovis

Simcenter Anovis je robustní a spolehlivé řešení pro end-of-line testing. Je možné ho využít např. pro testování spalovacích motorů, převodovek, elektrických pohonů. Je využíván převážně jako výstupní kontrola kvality, která je zaměřena na vibrace a/nebo hluk.

Simcenter SCAPTOR

Simcenter SCAPTOR pomáhá urychlit vývoj vícesnímačových autonomních a pokročilých asistenčních systémů řidiče (ADAS) na základě dat. Autonomní sběr dat a sběr dat ze senzorů ADAS je zaznamenán, ukládán, analyzován a raw data mohou být přehrávána. Měření zahrnuje radar, lidar a kamery s vysokým rozlišením. Záznam z vozidla je nahráván nepřetržitě, je zachován originál a je nekomprimovaný.

Průzkum návrhového prostoru a jeho analýza

Multidisciplinární průzkum designu a analýza dat umožňují inženýrům plně využít jejich simulační modely při hledání výjimečného produktu tím, že umožňují rozsáhlé studie parametrů v prostředí, které zahrnuje vstupy z různých zdrojů, jako je simulace, testování a chování produktu v provozu. To vše se může dít automatizovaným způsobem, s optimálním využitím dostupných výpočetních zdrojů a podporovanými účinnými vyhledávacími algoritmy. Tímto způsobem mohou inženýři velmi rychle objevit nové návrhy, optimalizovat výkon a zlepšit robustnost svých řešení.

HEEDS

Pokud chcete podpořit inovace pomocí automatizovaných pracovních postupů, optimalizace a průzkumu návrhového prostoru, pak je HEEDS tím pravým řešením. Inteligentní průzkum návrhového prostoru využívá čtyři základní technologie: automatizaci procesů, distribuci potřebného výpočetního výkonu, efektivní vyhledávání řešení a pokročilý vhled do výsledků.