MODSIM – nowoczesne podejście do projektowania i obliczeń numerycznych

Integracja to pojęcie, które znasz doskonale z niemal każdej gałęzi nowoczesnego przemysłu. Najczęściej kojarzysz je ze scalaniem różnych procesów, systemów lub zespołów ludzkich. Jednak w świecie inżynierii pojawia się właśnie nowa jakość. Jest nią MODSIM – podejście, które w rewolucyjny sposób łączy modelowanie geometryczne z zaawansowaną symulacją komputerową.

Warto zadać sobie pytanie, czym dokładnie jest ta metodologia. Czy to jedynie naturalne rozwinięcie dotychczasowych narzędzi? A może mamy do czynienia z zupełnie świeżym spojrzeniem na pracę konstruktorów i analityków? Poniższa analiza wyjaśnia te kwestie i pokazuje realne korzyści z wdrożenia tego systemu.

Okienko SOLIDWORKS wraz z trzema Bazami materiałowymi

Tradycyjne podejście, czyli ograniczenia klasycznego systemu CAD i CAE

Koncern Dassault Systèmes od wielu lat rozwija swoją flagową markę, jaką jest SOLIDWORKS. Środowisko to od początku starało się zbliżyć do siebie świat projektowania oraz świat symulacji. W klasycznym portfolio znajdziemy popularne programy:

• SOLIDWORKS CAD 3D – podstawowe narzędzie do tworzenia geometrii,
• SOLIDWORKS Simulation – oprogramowanie do obliczeń wytrzymałościowych (MES),
• SOLIDWORKS Flow Simulation – zaawansowane analizy przepływów i wymiany ciepła (CFD),
• SOLIDWORKS Plastics – symulacje procesu wtrysku tworzyw sztucznych.

Taki zestaw narzędzi pokrywa potrzeby wielu branż. Pozwala inżynierom badać struktury, płyny oraz przetwórstwo tworzyw na bazie jednego modelu 3D. Jednak klasyczna praca w tym środowisku generuje konkretne wyzwania, ponieważ opiera się na tradycyjnym systemie plikowym.

Dalsza praca nad analizą wymaga uruchomienia specjalnych, osobnych dodatków. Każdy z nich działa według własnych reguł. Przykładowo, moduły posiadają całkowicie niezależne bazy materiałowe. W praktyce wymusza to ciągły eksport, a także import danych między systemami. Co więcej, analityk wykonujący obliczenia blokuje licencję CAD 3D. W tym samym czasie konstruktor nie może modyfikować pliku, co paraliżuje płynność pracy i opóźnia projekt.

Pełna asocjatywność i rewolucja na platformie 3DEXPERIENCE

Możemy jednak zapomnieć o ograniczeniach systemów plikowych. Wystarczy wyobrazić sobie jedno, wspólne okno robocze. Takie okno daje natychmiastowy dostęp do wszystkich danych firmowych. Ponadto automatycznie dostosowuje narzędzia do aktualnego zadania, niezależnie od tego, czy projektujemy, symulujemy, czy planujemy produkcję. Dodatkowo system pozwala kontrolować każdy etap życia produktu w tym samym miejscu. Tak właśnie działa nowoczesny ekosystem 3DEXPERIENCE.

Okienko Launchera do Platformy 3DEXPERIENCE

Kluczem do tej przestrzeni jest narzędzie 3DEXPERIENCE Launcher. Otwiera ono przed użytkownikiem drzwi do cyfrowego środowiska pracy. Wygodny Kompas zapewnia intuicyjny dostęp do aplikacji przypisanych do konkretnych ról inżynierskich. W metodologii MODSIM kluczowe znaczenie mają następujące role:

• Mechanical Designer oraz Mold & Tooling Designer (obszar zaawansowanego projektowania),
• Fluid 3D Systems Designer i Electrical 3D Systems Designer (projektowanie instalacji),
• Creative Designer (wzornictwo przemysłowe),
• Durability and Mechanics Engineer (analizy wytrzymałościowe i zmęczeniowe),
• Fluid Dynamics Engineer (zaawansowana mechanika płynów),
• Plastics Injection Engineer (symulacje wtrysku),
• Electromagnetics Engineer (analizy elektromagnetyczne).

Objaśnienie menu głównego okienka Launchera

System działa niezwykle płynnie. Konstruktor wyszukuje potrzebne dane i otwiera je w odpowiedniej aplikacji. Wtedy kontekstowy pasek narzędzi (tzw. Action Bar) natychmiast dostarcza funkcje niezbędne do wykonania zadania.

Objaśnienie kontekstowego menu z narzędziami (Action Bar)

Największą zaletę stanowi jednak jedna, wspólna baza materiałowa dla całego przedsiębiorstwa. Karta materiału zawiera od razu wszystkie parametry techniczne. Ten sam materiał służy do projektowania, symulacji strukturalnych, przepływowych oraz wtryskowych. Wyklucza to błędy i drastycznie przyspiesza pracę.

Karta definicji właściwości materiału

Dlaczego warto wdrożyć MODSIM? Kluczowe korzyści biznesowe

Przejście z tradycyjnego modelu na podejście MODSIM niesie za sobą ogromne zalety dla nowoczesnych firm produkcyjnych i biur konstrukcyjnych. Poniżej przedstawiamy najważniejsze argumenty, które przemawiają za tą zmianą:

1. Drastyczne skrócenie czasu wdrożenia produktu (Time-to-Market). Tradycyjnie projektowanie i symulacje stanowiły odseparowane etapy. Konstruktor tworzył model, a analityk testował go dopiero po zakończeniu prac. MODSIM pozwala na równoległe prowadzenie tych procesów. Inżynier testuje geometrię na bieżąco, co eliminuje poprawki w późnych i drogich fazach projektu.
2. Eliminacja silosów informacyjnych i błędów ludzkich. Brak konieczności ciągłego eksportowania i importowania plików między systemami usuwa ryzyko utraty danych. Wszyscy członkowie zespołu pracują na tej samej, zawsze aktualnej wersji modelu w chmurze.
3. Optymalizacja kosztów licencji i zasobów sprzętowych. Obliczeniowiec nie blokuje już licencji CAD dedykowanej dla projektanta. Platforma przydziela uprawnienia elastycznie na podstawie ról. Pozwala to na pełne wykorzystanie potencjału zespołu bez przestojów.
4. Łatwy dostęp do zaawansowanych solverów SIMULIA Abaqus. MODSIM na platformie 3DEXPERIENCE wykorzystuje światowej klasy technologię obliczeniową Abaqus. Dzięki temu inżynierowie mogą łatwo rozwiązywać skomplikowane problemy nieliniowe, które dotychczas wymagały osobnego, bardzo drogiego oprogramowania eksperckiego.

Podsumowując, MODSIM to coś więcej niż nowa nazwa dla znanych narzędzi. To całkowita zmiana filozofii pracy, która usuwa bariery między projektowaniem a obliczeniami, budując przewagę konkurencyjną nowoczesnych firm.

Projektowanie nowej ery, czyli 3DEXPERIENCE CATIA

Solidny fundament pod nowoczesne projektowanie na platformie położyła już aplikacja CATIA v6. Twórcy stworzyli wtedy pierwszy system CAD 3D, który działa w oparciu o zaawansowaną strukturę bazodanową. W ten sposób producent skutecznie wyeliminował tradycyjny format plikowy. To właśnie stare pliki generowały najwięcej problemów podczas integracji różnych systemów informatycznych.

Okienka Launchera – aplikacja Sketcher

Pojęcie totalnej asocjatywności oraz filozofia MODSIM potrzebują jednak odpowiedniego nadzoru. Nad całym procesem czuwa zaawansowany system bazodanowy PLM, który inżynierowie zbudowali w obszarze rozwiązań ENOVIA. Ten inteligentny mechanizm traktuje elementy drzewa projektu jako całkowicie niezależne obiekty w bazie danych. System definiuje między nimi stałe powiązania (tzw. linki) oraz jasne relacje. Dzięki temu inżynierowie mogą swobodnie modyfikować i rozwijać dane w dowolnym kontekście. Mogą to robić zarówno podczas modelowania, jak i w trakcie testów symulacyjnych.

Launcher pozwala na bardzo sprawne poruszanie się po całej strukturze drzewiastej projektu. Program umożliwia swobodną edycję geometrii, ponieważ dostarcza świetne narzędzia z obszaru Part Design czy Assembly Design. Co ważne, system automatycznie rozpoznaje poprawny kontekst pracy. Użytkownik musi jedynie wykonać intuicyjny dwuklik na dany typ danych. W tym momencie wstążka Action Bar natychmiast zmienia swój wygląd. Narzędzia dopasowują się dokładnie do edycji wybranego obiektu PLM.

Precyzyjne obliczenia w środowisku 3DEXPERIENCE SIMULIA

Współczesny przemysł coraz częściej zastępuje kosztowne testy fizyczne symulacjami numerycznymi. To niezwykle szerokie zagadnienie, w którym liczy się przede wszystkim dokładność. W przypadku zaawansowanych analiz strukturalnych najwyższą jakość gwarantują dwa legendarne solvery: Abaqus/Standard oraz Abaqus/Explicit. W nowym środowisku platformy 3DEXPERIENCE Launcher całkowicie przejmuje dotychczasowe zadania interfejsu Abaqus/CAE.

Okienko Launchera – aplikacja Physics Results Explorer

Gdy użytkownik otwiera dane w kontekście symulacji, ten sam Launcher wykonuje kluczowe zadanie. Zapewnia on błyskawiczny dostęp do geometrii modelu, scenariusza analizy oraz ostatecznych wyników. Inżynier widzi te dane w zależności od tego, nad jakim zadaniem aktualnie pracuje. Ten przykład idealnie udowadnia, że koncepcja Launchera w pełni realizuje założeń strategii MODSIM.

Globalne społeczności platformy 3DEXPERIENCE

Nowoczesny ekosystem platformy daje użytkownikom coś więcej niż tylko zaawansowane programy. Otwiera on przed nimi nieograniczone źródło wiedzy oraz przestrzeń do codziennej wymiany doświadczeń. To idealne miejsce spotkań inżynierów, którzy rozwijają swoje umiejętności wokół metodologii MODSIM. Warto dołączyć przede wszystkim do najważniejszych społeczności międzynarodowych:

• MODSIM | Modeling & Simulation,
• CATIA User Community,
• SIMULIA Community,
• ENOVIA User Community,
• 3DEXPERIENCE platform user’s community.

Założenie darmowego profilu 3DEXPERIENCE ID zajmuje tylko chwilę. W ten prosty sposób każdy inżynier może natychmiast otworzyć się na globalną społeczność MODSIM i czerpać wiedzę od ekspertów z całego świata.

Podsumowanie

Niektórzy menedżerowie mogą uznać pojęcie MODSIM za kolejne, puste hasło marketingowe. Mogą pomyśleć, że twórcy chcą jedynie odświeżyć znane od lat pojęcie integracji CAD i CAE. Rzeczywistość wygląda jednak zupełnie inaczej.

U podstaw filozofii MODSIM stoi głęboka transformacja cyfrowa przedsiębiorstw. Cały proces opiera się na nowoczesnym systemie bazodanowym, który umożliwia pracę w całkowitej symbiozie projektowania i obliczeń. Pełna niezależność obiektów PLM pozwala na ich swobodną edycję przez wielu użytkowników jednocześnie. Zespoły mogą realizować zadania na różnych etapach, a także w różnych kontekstach. Jednocześnie zdefiniowane relacje i powiązania dbają o automatyczną aktualizację wszystkich danych. W ten sposób platforma buduje efektywny, szybki i bezbłędny dialog między konstruktorami a inżynierami obliczeniowcami. To jest właśnie prawdziwa siła MODSIM.