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Software di analisi FEA e CFD: Cosa sapere prima dell’acquisto

L’ingegneria assistita dal computer (CAE) è una disciplina che consente agli ingegneri di progettare, analizzare e ottimizzare sistemi e strutture complesse in modo più efficiente e accurato. Ha rivoluzionato il modo di fare ingegneria e continuerà a essere una componente critica del processo di ingegneria anche in futuro. Se state cercando di introdurre in azienda un software di analisi agli elementi finiti (FEA) o di fluidodinamica computazionale (CFD), ci sono alcune cose che dovete sapere prima di acquistare.

Il CAE non si compra più solo per voi.

Quali sono gli aspetti fisici che interessano maggiormente lo sviluppo del vostro prodotto? Ci sono altri reparti o team che potrebbero trarre vantaggio da un tipo di analisi diverso da quello su cui vi concentrate? Ci sono progetti futuri che potrebbero richiedere un tipo di analisi diverso? Una volta ogni gruppo poteva risolvere queste questioni da solo e la sua produttività sarebbe stata all’altezza. Oggi non è più così.

Di seguito sono elencati alcuni esempi di analisi. Il vostro portafoglio di software CAE li affronta tutti?

  • Meccanica strutturale: Sollecitazioni, deformazioni, contatto, vibrazioni, acustica, durata, ecc.
  • Meccanica dei fluidi: Meccanica strutturale Comportamento dei fluidi e ottimizzazione dei flussi.
  • Iniezione di plastica: Riempire, imballare, raffreddare, deformare, sovrastampare e altro ancora.
  • Elettromagnetismo: Antenne, microonde & RF, EM biologico, ottico, EDA/elettronica, EMC/EMI, dinamica delle particelle, ecc.
  • Dinamica multicorpo: Movimenti e carichi di sistemi composti da corpi rigidi o flessibili, giunti ed elementi di forza.

Le principali soluzioni nel settore CAE si sono consolidate e un determinato software di simulazione è probabilmente parte di un ambiente software più ampio. Conoscendo le esigenze di simulazione di tutta l’azienda, è possibile scegliere un unico portafoglio di soluzioni in grado di soddisfare tutte le esigenze.

Anche se avere un unico fornitore per molti prodotti può far risparmiare denaro e accelerare e semplificare gli acquisti, il principale vantaggio continuo è la produttività.

Riutilizzo dei metodi fisici di 3DEXPERIENCE SIMULIA

 

Analisi FEA della velocita critica e dinamica del rotore
Analisi FEA della velocita critica e dinamica del rotore

L’accumulo di soluzioni specializzate multiple e completamente diverse è qualcosa con cui molti ingegneri hanno imparato a convivere, ma non è più il fatto necessario (e fonte di mal di testa).

Un ambiente software olistico utilizzabile da tutti garantirà interoperabilità, flussi di lavoro collegati, dati condivisi, formazione continua e molti altri vantaggi.

Il cambiamento è inevitabile e ci si può preparare.

Con il passare del tempo, le industrie e i prodotti che utilizzano cambieranno. Per adattarsi, i vostri concorrenti innoveranno e miglioreranno i loro strumenti e processi. Come pensate di reagire? Quando si sceglie uno strumento di analisi o un ambiente CAE, è fondamentale pianificare i percorsi di crescita che si desidera avere a disposizione da qui a qualche anno.

 

Si può trattare di crescita delle capacità, di flussi di lavoro interdipartimentali, di throughput grezzo e di dimensioni del modello per i solutori, ecc. Strumenti di simulazione diversi iniziano e finiscono in punti diversi dello spettro e, quindi, supportano ambizioni diverse.

Scegliete strumenti economici ed efficaci (sia software che hardware) per il momento, con percorsi di aggiornamento semplici per quando sarà il momento. In questo modo si possono evitare situazioni in cui il cambiamento necessario (ad esempio, una nuova fisica, una più ampia adozione degli strumenti o un flusso di lavoro più avanzato) diventa inutilmente difficile a causa delle limitazioni del prodotto o del processo. Ricominciare da capo con una nuova implementazione, una nuova formazione o un acquisto imprevisto di hardware potrebbe essere un vero e proprio ostacolo.

1700138362 489 Solutori Abaqus Ingegneri piu efficienti in ogni scenario FEA

Nell’era del cloud e del SaaS, i costi dell’hardware CAE sono un problema risolvibile.

In passato, gli strumenti CAE avanzati richiedevano hardware di fascia alta, spesso con licenze software aggiuntive e supporto IT continuo. Questa struttura dei costi è utile solo alle aziende con un tempo di attività molto elevato degli strumenti in questione. Tuttavia, questa non è l’unica opzione per il calcolo CAE oggi.

Sebbene sia opportuno comprendere a fondo le esigenze computazionali delle simulazioni che si intende eseguire, il fornitore del software può aiutare in questo senso, forse anche eseguendo dei benchmark. Una volta che si sa quanto sono impegnative le simulazioni che si intende eseguire e con quale frequenza, si può trovare un modo economico per realizzarle utilizzando due soluzioni spesso interconnesse: i servizi di calcolo nel cloud e le licenze di calcolo a tempo.

Lo strumento di simulazione prescelto potrebbe disporre di servizi di calcolo cloud ufficiali o non ufficiali, eliminando la necessità di acquistare un sistema HPC con un costo iniziale elevato e di mantenerlo in funzione attraverso le spese per le utenze e il personale IT. L’accesso ai sistemi HPC nel cloud può ampliare notevolmente la portata della simulazione a disposizione delle piccole imprese e persino degli imprenditori individuali. Tuttavia, ciò potrebbe richiedere una discussione sulla politica informatica dell’organizzazione in merito ai dati archiviati nel cloud.

L’accesso al cloud compute (e talvolta anche al compute on-premise) può essere effettuato acquistando ore di calcolo invece del tradizionale accesso illimitato. Questo accesso a tempo limitato e a pagamento al solutore è ideale per esigenze imprevedibili e fluttuanti di risorse di calcolo CAE e consente alle aziende di ottimizzare simultaneamente la velocità di simulazione e i costi.

L’hardware basato sul cloud e le licenze a tempo possono essere molto utili anche in condizioni aziendali imprevedibili. Supponiamo che una crisi inaspettata lasci inattivo per due mesi un server HPC on-premise da 100.000 dollari (e le relative licenze di calcolo). Al contrario, un’opportunità commerciale improvvisa potrebbe richiedere un throughput di analisi estremo (ad esempio, modelli estremamente grandi, numerose varianti di progetto, simulazione DOE) per diversi mesi. Questo sarebbe il caso perfetto per un acquisto a breve termine di ore di calcolo su un cloud CAE.

Le esigenze di simulazione e le condizioni aziendali possono essere difficili da prevedere, quindi una soluzione di acquisto flessibile può sia eliminare gli sprechi che abilitare nuove funzionalità.

I problemi di integrazione possono essere un serio freno alla produttività a lungo termine.

In precedenza abbiamo parlato della ricerca di un ambiente software di simulazione per l’intera azienda piuttosto che di soluzioni individuali, ma l’argomento può andare oltre i soli strumenti CAE.

La presenza di strumenti CAD, CAE e PLM provenienti dallo stesso sviluppatore è lo scenario migliore, perché offre un ciclo iterativo di progettazione e analisi senza attriti. Framework collaborativi condivisi e fonti di dati condivise, con il minor numero di strumenti e passaggi coinvolti nei processi, possono far risparmiare molto tempo ed eliminare le opportunità di errore. Inoltre, le integrazioni tra le soluzioni possono complicarsi e persino rompersi. Ad esempio, in occasione degli aggiornamenti annuali del software CAD, c’è un periodo in cui gli strumenti di integrazione di terze parti potrebbero non funzionare bene, se non del tutto.

3DEXPERIENCE CATIA Progettazione generativa funzionale

La piena integrazione CAD-CAE-CAM-PLM può essere particolarmente utile per gli strumenti di ottimizzazione della progettazione guidati da FEA o CFD.

Per fare un altro esempio, quando si porta un progetto in uno strumento di analisi scollegato, può essere necessario esportare un file STEP dal software CAD e importarlo come geometria muta nel software di analisi. Una volta eseguita la mesh e l’analisi, è probabile che ci sia un’altra iterazione con modifiche alla geometria.

A questo punto, se i vostri strumenti non condividono il CAD nativo, dovrete tornare al vostro software CAD, apportare le modifiche, esportare STEP, importare la geometria muta, eseguire la mesh ed eseguire nuovamente l’analisi. Supponiamo di eseguire una media di otto iterazioni per progetto di analisi, dove ogni iterazione richiede un’ora. Se si esegue un solo progetto al mese, si tratta di oltre due settimane all’anno per analista, buttate via semplicemente perché i software non si parlano. L’alternativa in un ambiente connesso CAD-CAE è l’aggiornamento del modello con un solo clic. Se le modifiche sono sufficientemente piccole, l’analista potrebbe non dover rifare alcuna impostazione manuale.

In conclusione, se si vuole aggiungere un software, vale la pena di considerare una soluzione in grado di integrarsi con l’intero ciclo di vita del prodotto, se possibile.

È possibile ottenere i vantaggi del software CAE senza acquistarlo.

L’acquisto, l’equipaggiamento e la formazione per l’uso del software CAE non sono l’unico modo per trarne vantaggio.

Se l’azienda non è ancora pronta ad affrontarlo o ha un’esigenza molto immediata, consulenza sulla simulazione può essere la risposta. Utilizzo di servizi di simulazione possono avere un ROI migliore rispetto all’acquisto di una soluzione software completa che non verrà utilizzata su base costante.

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Tuttavia, se l’analisi verrà utilizzata più volte nel corso dell’anno, è probabile che si ottenga un ROI significativo portando la capacità all’interno dell’azienda. Il ritorno aumenta man mano che gli utenti interni si sentono più a loro agio e l’utilizzo aumenta. Anche dopo aver portato la maggior parte delle analisi all’interno dell’azienda, è prassi comune affidarsi a servizi CAE per ottenere un aumento di produttività a breve termine e per progetti speciali.

Il ROI della simulazione assume molte forme.

Costruiamo un caso aziendale per l’investimento. I vantaggi della simulazione possono includere

  • Progetti che funzionano meglio
  • Iterazione del progetto più veloce e di maggior impatto
  • Produzione più economica con prestazioni equivalenti
  • Fase di prototipazione fisica più breve e meno costosa
  • Certificazione e approvazione normativa più rapide
  • Il vantaggio di essere i primi sul mercato
  • Miglioramento della durata, della sicurezza e della reputazione dei prodotti
  • Migliore utilizzo delle ore di lavoro in ingegneria

 

Una simulazione insufficiente o obsoleta può essere vissuta come l’inverso di questo elenco: mancanza di miglioramenti nelle riprogettazioni dei prodotti, iterazione lenta e improduttiva dei progetti, aumento dei costi di produzione, prototipazione costosa e lunga, arrivo tardivo sul mercato e perdita di tempo dell’ingegnere in lavori impegnativi.

È importante rivalutare regolarmente l’uso della simulazione da parte di un’azienda perché, con il miglioramento degli strumenti FEA e CFD, qualsiasi strumento o processo collaudato può perdere competitività.

Non tutti offrono le stesse opzioni di supporto e formazione.

Sul mercato esistono diversi ottimi risolutori, ma alla fine i buoni risultati si ottengono solo con buoni utenti. Per questo è importante che gli utenti siano ben addestrati e si sentano a proprio agio con i loro strumenti, cosa che può essere ottenuta attraverso la formazione e il tutoraggio. Esistono molti tipi di formazione, come i moduli di apprendimento autogestito su richiesta, i corsi con istruttore e la formazione sviluppata su misura.

Il vostro fornitore di software offre corsi online? Hanno sedi di formazione vicine a voi? Possono venire nel vostro ufficio? Hanno un numero sufficiente di istruttori qualificati? Possono creare un corso apposta per voi?

Le risposte a queste domande saranno diverse a seconda dei fornitori, quindi è importante chiedere. Oltre alla formazione, il tutoraggio è un vantaggio di alto valore che alcuni fornitori di software possono offrire. Questo richiede la disponibilità di ingegneri qualificati che possano prestare una seria attenzione individuale ai clienti, quindi non è scontato che sia disponibile.

 

Le certificazioni sono ottime, ma l’esperienza recente e reale con gli strumenti di analisi è un buon indice di idoneità a sostenere l’acquisto di un software CAE. Problemi specialistici impegnativi, validazione/correlazione e sviluppo di nuove metodologie sono una parte importante dell’esecuzione di simulazioni serie che non tutti sono in grado di gestire; pertanto, se il vostro fornitore di software ha una grande team di consulenza CAE con esperienze diverse è più probabile che siano pronti per questo.

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