siemens on-stage...
TRANSCRIPT
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 1 Siemens PLM Software
Современные тенденции и вызовы
при разработке изделий
Воплощаем инновацииUnrestricted © Siemens AG 2018
Ерофеев Михаил
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 3 Siemens PLM Software
Основные факторы давления на разработчика
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 4 Siemens PLM Software
экология комфорт безопасность функциональность
Задачи разработчика
• Правильно ли разработана система?• Как сократить потребление энергии?• Как интегрировать электронные компоненты и системы управления?• Как оценить поведение системы в динамике?• Как выполнить требования к комфорту и акустическому шуму?• Как выполнить требования по безопасности (оценить усталость)?
Технические вопросы
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 5 Siemens PLM Software
Эволюция
With title bar or without...От механических компонент к умным системам Новые материалы и методы производства
Массовая кастомизация и персонализация Комплексные системы и интернет вещей
+ 13%
+ 20%
+ 34%
механических компонент
Электрических компонент
строк в коде ПО
за 2 года
В среднем удвоение сложности за 4 года
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 6 Siemens PLM Software
73% 70%
43% 43%
ИСПОЛЬЗУЮТ ЦИФРОВЫЕ ПРОТОТИПЫ
МОДЕЛИРУЮТ РАБОТУ СИСТМЕМЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Best-in-Class All Others
70% 67%
52%56%
39% 38%
АНАЛИЗИРУЮТ ПОВЕДЕНИЕ
ПРОДУКТА НА РАННИХ СТАДИЯХ
ПРИМЕНЯЮТ СТРАТЕГИЮ
"ПРАВИЛЬНО С ПЕРВОГО РАЗА"
РАЗВИВАЮТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
МЕЖДУ КОНСТРУКТОРАМИ И
РАСЧЕТЧИКАМИ
Best-in-Class All Others
73 %Планируют увеличить долю расчетов
+20 %Лидеры чаще используют расчеты
на стадии концепта
лидеры и цифровые двойники
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 7 Siemens PLM Software
Текущее представление
Анализ вентиляции и кондиционирования
Структурный анализ
Динамический анализ
оптимизация
Анализ долговечностиВнешняя аэродинамика
Анализ теплопередачи
Акустический анализ
Нет единой модели
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 8 Siemens PLM Software
Как компании отвечают текущим вызовам
54 % укладываются в срок
42 % укладываются в бюджет
17 % достигают заданных
характеристик
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 9 Siemens PLM Software
Лидеры и остальные компании
Лидеры чаще
Успевают в срок
Укладываются в бюджет
Достигают запланированного качества
Получают запланированную прибыль
49 %
36 %
29 %
40 %
Лидеры
Виртуальная модель перед тестом
Количество прототипов компонент
Количество прототипов систем
+58 %
-4 %
-5 %
Остальные
+27 %
+ 4 %
+ 5 %
?
Время на эксперименты-8 % + 9 %
Лидеры
Виртуальная модель на всех стадиях разработки
1D-моделирование и системный анализ
Управляют расчетами и используют библиотеку
валидированных моделей
85 %
77 %
77 %
Остальные
37 %
16 %
23 %
?
Вызовы при разработке и их решение
на базе Simcenter
Воплощаем инновацииUnrestricted © Siemens AG 2018
Ерофеев Михаил
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 11 Siemens PLM Software
Системно-ориентированный подход к разработке продукта (SDPD)
Системно-ориентированный подход к разработке продукта
Predictive Engineering AnalyticsМакет системы
Под управлением PLM – Прослеживаемость данных и отношений, управление
составом, изменениями и конфигурацией, требованиями
TEST
Цифровой
двойник
1D
CFD
Исследование - Аналитика - Отчет
3D
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 12 Siemens PLM Software
Системный инжиниринг
Управление требованиями на всех стадиях
Системный инжиниринг
Концепт-фазаБизнес аналитика
Требования к изделию
Фаза валидацииТестирование и сертификация
Виртуальный / физический
эксперимент
Представление всех систем Система управления
сертификацияинтеграция системвалидацияреализацияспецификациятребования
Фаза детальной проработкиКомпоненты, подсистемы, системы
Цифровая модель объекта
Моделирование мехатронной
системы
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 13 Siemens PLM Software
Simcenter для Интеграции, Верификации и Сертификации
Использование надежной стратегии верификации
Назначение
требований
Планирование
верификацииОтчетность о соответствии
Верификация через
инспектирование/анализ/испытание
Требования к изделиюПланирование
верификации
Заявка на испытания &
Процедура
Разработка прототипа и
испытательного стенда
Отчетность
Стратегия верификации
Численная -
ЭкспериментальнаяЭкспериментальная
конфигурация
Выполнение
верификации
Данные виртуального
испытания
Данные натурного
испытания
Отслеживание
требований
Повторное
использование в
последующих проектах
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 14 Siemens PLM Software
Финальные испытания
и сертификация
Испытания и
валидация
Оптимизация на
цифровом двойнике
Требования к
изделию
Анализ прочности и долговечности
Как получить достоверные результаты?
Разработка процедуры
тестирования
Определение требований под
заданный регион
Оценка нагрузок в разных
регионах
Цифровой двойник
Лабораторные тесты
Понимание
реальных нагрузок
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 15 Siemens PLM Software
Интеграция, Верификация и Сертификация
Изменение парадигмы – усовершенствование стратегии
верификации
Параметры
верификации
Ви
ртуал
ьн
ый
/
Чи
сл
ен
ны
й
На
тур
ны
й/
Экс
пе
ри
ме
нта
ль
ны
й
Анализ
+ Дешево
+ Быстро
+ На ранних этапах
- Неопределенность
моделирования
- Необходим опыт
- это не только “Simulation”
Натурные испытания
+ На реальном объекте
+ Исключение
неопределенностей
+ Реальное подтверждение
- Дорого
- Риски
- Ограниченная
наблюдаемость
- Поздно
Требования к изделию
Комбинация виртуальных
и натурных испытаний
Усовершенствованная
верификация
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 16 Siemens PLM Software
Существующий процесс
Инженерный анализ Физические испытания
Опытный
образец
Испытанный
образец
Результаты
испытаний
Проведение
испытаний
Электронный
макет изделия
Требования Инженерный
анализ макета
Инженерный
анализ образца
Процедура
испытаний
Запрос на
испытания
Программа
испытаний
Электронный макет
опытного образца
Инструментация
Сертификация
Процессы планирования, постановки и
верификации требований не увязаныОтсутствует процесс корреляции инженерных
расчетов и физических испытаний
Сертификационный
базис и стандарты
сертификации
Подтверждение
сертификационных
требований
Сертификационные требования не
подтверждаются инженерными моделями
Подтверждения сертификационных требований не увязаны с
исходными требованиями и не валидируются расчетными моделями
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 17 Siemens PLM Software
Целевой процесс
Виртуальные и физические испытания
Требования,
сертификационный базис
Электронный макет
изделия
Инженерный анализ
макета (1D, 3D)
Инженерный анализ
образца (1D, 3D)
Программа испытаний Электронный макет
опытного образца
Запрос на испытания Процедура испытаний
Инструментация
Опытный образец Испытанный образец
Данные испытанийКорреляция и
валидация
Проведение испытаний
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 18 Siemens PLM Software
SimcenterTM Portfolio для Predictive Engineering Analytics
Real-time Simulation – 1D, 3D и Оборудование
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 19 Siemens PLM Software
SimcenterTM for Predictive Engineering Analytics
Сбор эксплуатационных данных
(LMS SCADAS XS)
Цифровой двойник
(LMS Imagine.Lab – LMS Test.Lab)
Оценка состояния
(LMS Test.Lab)
Ref.: Demonstrated at Hannover Messe, 2016
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 20 Siemens PLM Software
Siemens PLM Software
Создание платформы для цифровых инноваций
Приобретение компании UGS позволило создать прочный фундамент для систем автоматизированного проектирования изделий
Приобретение компании LMS расширяет возможности испытаний и контроля систем изделий
Siemens становится лидером в численном моделировании изделий и процессов, а также в поддержке дигитализации
Разработка изделий
Vistagy
2007 2015 20172016
UGS
PerfectCostingSolutions
Kineo
TesisLMS
CD Adapco
Active
IBS Preactor
CamstarOrsi
Innotec
ETM
2008 2009 2010 2011
Подготовка производства и изготовление изделий
2017
2016
2013
2012
2011
2007
2012
Bentley Systems
Подразделение
расчета механических узлов
Решения для
автомобилестроения
(ESD, ADAS, AD)SimcenterSiemens DF PL STS
Решения для численного моделирования
и испытаний (STS)
Polarion (ALM)
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 21 Siemens PLM Software
Simcenter™ для Predictive Engineering Analytics
Simcenter™
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 22 Siemens PLM Software
3D SIMULATION
CFD SIMULATION
1D SIMULATION
От разрозненных моделей и данных …
внутренние решения
расчеты
эксперимент TEST MODELING
прошлые наработки
CONTROLS
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 23 Siemens PLM Software
… позволяет реализовать подход Predictive Engineering
Analytics
3D SIMULATION
CFD SIMULATION
1D SIMULATION
внутренние решения
расчеты
эксперимент TEST MODELING
прошлые наработки
CONTROLS
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 24 Siemens PLM Software
Siemens Simulation Product Portfolio
“Мы полагаем, что возможно
значительное сокращение
расходов при стандартизации и
консолидации инструментов САЕ.”
Nathan Christensen
Senior Manager - Engineering Tools and Analysis
ATK Aerospace Group
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 25 Siemens PLM Software
Це
нн
ос
ть
мо
де
ли
ро
ва
ни
я
эффективнопроактивнореактивно
проверка
устранение
проблем
предсказание
работы автоматизация оптимизация
Пересмотр стратегии численного моделирования
Задачи моделирования
Большинство компаний стараются снизить
затраты за счет работы в этой зоне
Лучшие компании работают во всей области
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 26 Siemens PLM Software
Airbus ISAMI (Improved
Structural Analysis through
Multidisciplinary Integration)
Платформа для проведения
комплекса прочностных расчетов,
заменившая более 400 отдельных
продуктов
Используется для разработки и
сертификации A350-900, A350-1000,
A320-NEO, A330-NEO
Пример взаимодействия (автоматизация). Airbus Aircraft
Сокращение затрат на сертификацию
Simcenter Caesam применяется для Airbus Aircraft внешних
партнеров (+55 партнеров, +3000 расчетчиков) для полного
расчёта и поддержки сертификации
«Платформа CAESAM обеспечивает значительную экономию
времени за счет унификации процесса прочностного анализа и
сертификации»,“изменение с 1 варианта за 6 месяцев до 10
вариантов за 2 недели для предварительного подбора толщин
элементов после внедрения ISAMI PRESTO” Airbus
Предварительный
дизайн
Детальная
разработка
Обоснование
Оптимизация
Концепт
Сертификация
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 27 Siemens PLM Software
Пример взаимодействия (оптимизация):Повышение надежности работы
За две недели мы смогли оценить сто вариантов конструкции и выбрать
наиболее подходящее решение.
Ранее мы тратили более 6 месяцев для оценки всего нескольких вариантов.
Зоны повышенной температуры
каналы охлаждения
Разработка формы охлаждающего
канала для снижения термонапряжений
Результаты:
• Снижение температурной
неравномерности
• Снижен уровень максимальной
температуры
• Снижен риск образование трещин
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 28 Siemens PLM Software
Изменение подходов - разработка на основе расчетов
Design3 Design6 Design8
Sim1Sim4 Sim5
выпуск?
Design1 Design3
Sim0Sim2
выпуск
Старый метод
Разработка на основе расчетов
Design2 Design4 Design5 Design7Design1
Design2
Sim1
Победа в конкуренции
Sim3
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 29 Siemens PLM Software
исторически
конструктор расчетчик
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 30 Siemens PLM Software
Сегодняшний этап
конструктор расчетчик
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 31 Siemens PLM Software
Влияние единой платформы на стоимость владения и
сроки разработки
“Раньше мы использовали несвязанные между
собой инструменты CAD и FEA (Finite Element
Analysis – анализ методом конечных элементов).
Когда нам надо было изменить геометрию,
мы должны были делать это в среде CAD,
снова импортировать модель в FEA, а затем
делать всю подготовительную работу для
анализа полностью с нуля. Это было
чрезвычайно затратно по времени”.
Alastair Komus, ведущий инженер сектора
наземного транспорта, Composites Innovation
Centre Manitoba Inc.
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 32 Siemens PLM Software
Сравнение похода Simcenter 3D и традиционных CAE
продуктов
Simcenter 3D
Прямой доступ к геометрии
Быстрое упрощение геометрии за счет технологии
синхронного моделирования
Сетка, граничные и начальные условия
Решатель и обработка результатов
Изменение геометрии - CAD модели
SC «знает», что геометрия изменилась
Автоматическое обновление модели
Автоматическое перестроение сетки и
наложение граничных и начальных условий
Решатель и обработка результатов
«Старая» школа
Запись CAD в промежуточный
Чтение геометрии из промежуточного формата
Чистка и «лечение» геометрии после двух конвертаций
Упрощение геометрии
Сетка, граничные и начальные условия
Решатель и обработка результатов
Изменение геометрии - CAD модели
Расчетчик не знает, что геометрия изменилась
Запись CAD в промежуточный
Чтение геометрии из промежуточного формата
Чистка и «лечение» геометрии после двух конвертаций
Упрощение геометрии
Сетка, граничные и начальные условия
Решатель и обработка результатов
На
ча
льн
ый
эта
п
Да
льн
ей
ши
е
ите
ра
ци
и
-30%
-70%
Знакомо??
Знакомо??
Каждый раз при
изменении геометрии
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 33 Siemens PLM Software
Целевая аудитория Simcenter 3D - все CAE специалисты
CAE специалисты:
• Расчеты деталей
Специалисты
CAE дисциплин
• Эксперты
CAE расчеты, тесно связанные
с CAD:• Выполнение в NX CAD среде
• Инженеры-конструкторы или
конструктора
• Расчеты деталей по методикам
Количество пользователей
Сл
ож
ность
анал
изо
в
CAD независимые
CAD зависимые
Simcenter 3D
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 34 Siemens PLM Software
Связь конструктора, расчетчика и испытателя через Simcenter
Пример повышения производительности с Simcenter
“Наличие интегрированной CAD/CAE-среды значительно повышает эффективность итераций при
изменении конструкции”, – говорит Hennie Roodt, ведущий инженер SIMERA.
По подсчетам компании SIMERA, набор инструментов Simcenter повысил эффективность
процесса в 3-5 раз, позволяя исследовать намного больше вариантов конструкции и различных
сценариев, как необходимо для получения оптимальных результатов.
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 35 Siemens PLM Software
Препостпроцессинг платформа
Simcenter 3D
Интегрированная мультидисциплинарная платформа
инженерного анализа Siemens PLM SoftwareПрочность
Композиты
Механизмы Тепло CFD Акустика
Мультифизика
Тепло-прочность
Тепло-CFD
Прочность – CFD
MBD - прочность
Оптимизация
Геометрическая
Параметрическая
Топологическая
Мультидисциплинарная
Ресурс Корреляция
Pre-test
Оптимизация
Идеализация геометрии Связь CAD – CAE КЭМ (0D…3D) Постпроцессинг Отчет
Управление САЕ данными
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 36 Siemens PLM Software
Сокращение числа испытаний и доводочных работ
Разработка шасси A380
“A380 введен в эксплуатацию с носовой стойкой шасси с системами, полностью
разработанными и настроенными с помощью продуктов Simcenter. Испытания
только подтвердили требуемые характеристики.”
Jerome Fraval Systems Modeling Lead Engineer Messier-Bugatti-Dowty
• Был проведен анализ широкого набора конкурентных проектных альтернатив, различныхкомпонент и подсистем (приводы, моторы, клапана, блоки управления и др.). Детальноемоделирование позволило найти оптимальную конфигурацию систем, в том числе с учетомприсутствующих температурных эффектов.
• Работа системы анализировалась с точки зрения характеристик, стабильности и надежности.
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 37 Siemens PLM Software
Kawasaki реализует “Цифровой двойник” при разработке
Повышение эффективности вентиляции двигателя на 40%
“Оптимизация вентиляции и системы охлаждения - это задача номер один
для KHI. Решения Siemens позволили не только выполнить задачу, но и
сократить общее время проектирования” Eiji Ihara, Motorcycle and Engine Company, Kawasaki Heavy Industries, Ltd.
Создание Цифрового двойника
• Полностью автоматизировано
• От CAD до результата
• Оптимизация охлаждения
• Вентиляция двигателя улучшена на
40%
• Время подбора оптимального
дизайна снижено в 4 раза
Полностью автоматизированный процесс
позволяет сократить время проектирования в 4 раза
Surface Wrapping & CAD Repair
MeshingAnalysis
SetupResult
Processing
Аэродинамика Тепловой расчетДанные :
CAD и Excel
Мультидисциплинарная оптимизация
Автоматизация от CAD до решения
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 38 Siemens PLM Software
Причины меняться
Де́минг, Уи́льям Э́двардс — американский учёный, статистик и консультант по менеджменту. Наибольшую известность Деминг приобрел, благодаря
доработанному им циклу Шухарта, который теперь весь мир называет циклом Шухарта-Деминга [PDSA или PDCA], а также за созданную им теорию
менеджмента, основанную на предложенной им же теории глубинных знаний. Ему присуждена одна из самых престижных наград, учреждённых Американским
обществом качества (American Society for Quality = ASQ) — медаль имени Шухарта в 1955 году. Он также стал почетным членом ASQ в 1970 г.
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 39 Siemens PLM Software
Подразделение Simcenter Engineering & Consulting
Свыше 300 специалистов
Численное моделирование и
испытания
Мы всегда рядом с заказчиком
«Ноу-хау» в конкретных областях
Уникальные решения для
конкретного заказчика
Устранение проблем
Совместная разработка
Передача технологий
Преобразование процессов
подготовки производства
Шум и вибрации
Долговечность
Снижение расхода топлива
Технические характеристики систем
Газогидродинамика
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 40 Siemens PLM Software
Спасибо за внимание!
Михаил Ерофеев
Руководитель по развитию направления
«Инженерные расчеты 3D CAE»
Siemens PLM Software/ Russia/ Digital
Factory Division
Большая Татарская ул., д. 9
115184 Москва
Tel. : +7 (495) 223 3629 (220)
Fax : +7 (495) 223 3647
Mobile : +7 (985) 800 9908
E-mail: [email protected]
Unrestricted © Siemens AG 2018
2018-05-23Page 41 Siemens PLM Software