Цифровой инжиниринг

Введение

Актуальность. Цифровой инжиниринг используют в разрабатываемом программном обеспечении технологии искусственного интеллекта и предсказательной аналитики для повышения производительности труда и эффективности предприятия.
Цифровой инжиниринг - комплекс услуг цифрового организационно-технологического дизайна и оптимизации производственно-логистических процессов и режимов работы оборудования. Услуги включают поставку, настройку, адаптацию и внедрение программного обеспечения, выполнение инженерных работ, которые используются при модернизации действующих или при создании новых умных производств, логистических центров, лабораторий, автоматизированного и роботизированного оборудования и мехатроники.
Целью данной работы является: охарактеризовать цифровой инжиниринг с позиции постоянного улучшения продукции для удовлетворения потребностей клиента.
Для того, чтобы добиться данной цели, необходимо решить ряд задач, а именно:
-выявить особенности и возможности цифрового инжиниринга для постоянного улучшения продукции;
-определить инструменты цифрового инжиниринга.
Структура работы включает: введение, две главы, заключение и список использованной литературы.


1. Особенности и возможности цифрового инжиниринга для постоянного улучшения продукции
Цифровой инжиринг – комплекс мер для разработки промышленного дизайна, проведения необходимых расчетов, моделирования, проектирования, а также исследований и непосредственно производства. Цифровое аддитивное производство позволяет разрабатывать, создавать различные компоненты изделий, запчасти, детали сложных конструкций, выполнять печать на 3Д-принтерах.
Компания 3D Control использует современные системы и технологии цифрового производства для подготовки, реализации проектов разной сложности, а также серийного производства 3D-моделей высокой сложности.
Системы и технологии цифрового производства
Современные методы работы существенно расширили область применения таких производственных возможностей, в целом упростили все рабочие процессы:
• автоматизация подготовительных работ производства на предприятии;
• планирование, моделирование, повышение эффективности производства;
• улучшение работы управляющих программ для обработки изделий на ЧПУ-станках;
• применение Промышленного Интернета Вещей;
• более точная проработка дизайна, формы создаваемых изделий для более быстрой, но менее трудозатратной последующей обработки;
• возможность применения цифровых аддитивных технологий производства в разных отраслях промышленности.
Актуальные цифровые производственные технологии
К таким решениям, которые уже сейчас в работе использует 3D Control, можно отнести:
• 3Д-сканеры;
• 3Д принтеры;
• лазерные трекеры;
• измерительные руки;
• другие контрольно-измерительные машины (КИМ).
Сейчас будет рассмотрены технологии цифрового инжиниринга. Не думаю, что эти слова знакомы многим и звучат на каждом углу. Это довольно новые технологии для России, и сегодня я хочу рассказать о том, что же это такое. Мы все знаем, и, во всяком случае, мы давно живем уже, порядка 40 лет, в области технологий цифрового инжиниринга. Они хорошо знакомы и на производстве, и в вузах и заключаются в том, что при проектировании промышленного изделия работа всегда начинается с создания кадовской модели при помощи известных кадовских систем — либо это «Компас», наша отечественная система, либо это Autodesk, CATIA, Unigraphics или Creo производства компании PTC.
Далее обычно производятся расчеты на прочность, и если этого мало, если, допустим, речь идет о газовых турбинах или каких-то более сложных объектах, например о паровых турбинах, то требуется произвести расчет аэро- или газодинамики. Далее, если эта задача еще более сложная и связана со взаимодействием потоков газа или потоков пара с лопатками газовой или паровой турбины, нам нужно решить задачу, которая называется fluid structure interaction (по-русски это означает задача аэроупругости или примерно что-то в этом роде). После этого начинается анализ проделанной работы, анализ результатов, и на этом цифровые технологии проектирования заканчиваются. Затем принимается решение о производстве изделия либо на станке с ЧПУ, в цеху и так далее. И не исключено, что на этом этапе не возникнет много ошибок: либо что-то неправильно рассчитано, либо учтены не те технологии

. В недалеком прошлом эти технологии получили развитие. Иначе говоря, технологии цифрового инжиниринга получили развитие в сторону технологий цифрового инжиниринга. Технологии цифрового инжиниринга отличаются от технологий цифрового инжиниринга тем, что люди, принимающие решение о создании объекта, получают возможность видеть виртуальный образ проектируемого изделия и в этом им помогают системы виртуального окружения.
Итак, технологии цифрового инжиниринга — это расширение технологий инжиниринга в сторону систем виртуального окружения. Что нам это дает? Системы виртуального окружения можно применять во многих областях, не только в машиностроении. Любые модели, которые цифруются в медицине, физике, химии, биологии, архитектуре, можно в системах виртуального окружения создавать виртуальный образ. Если это медицина, допустим, можно визуализировать тело человека, если это машиностроение, вы можете видеть виртуальный образ в стереорежиме самолета, подводной лодки, двигатель или часть двигателя, поршень, коленвал, шатун и так далее. Что это дает людям, которые принимают решения? Они имеют возможность видеть весь объект в сборе. Отличается этот объект от реального объекта только тем, что вы не можете его пощупать, понюхать, поднять на руки, отодвинуть и так далее. Но все это возможно сделать при помощи так называемых флайстиков или устройства фингер-трекинга, которое надевается на пальцы, и при помощи этого устройства вы можете провести любые манипуляции с виртуальным объектом, которые не можете сделать с реальным объектом.
Вы можете сделать любое его сечение в стереорежиме, можете нарисовать, вывести в стереорежиме любые графики, любые составляющие, вы можете анимировать процесс поведения этого изделия, и тем самым вы получаете возможность всесторонне оценить этот объект и принять правильное решение. В нашей практике был такой опыт: мы выполняли важный заказ, который получили от серьезного машиностроительного концерна, по моделированию одного изделия, и в результате нашего моделирования возникла потребность в присутствии человека, принимающего решения, и этим человеком был главный конструктор проекта. Он пришел к нам в центр вместе со своими коллегами: расчетчиками, технологами, с человеком, который занимается производством этого изделия. И они принимали там решение.
Анализ результатов этого расчета можно, конечно, провести, но довольно трудно оценивать этот результат в виде результата предсказательного моделирования на мониторе компьютера. Некоторыми специалистами утверждается, что системы цифрового окружения являются едва ли не единственными в настоящий момент средствами анализа огромного объема данных, а результаты предсказательного моделирования таких задач, о которых я говорю, на размерах таких сеток достигают огромных размеров, исчисляемых гигабайтами, и, конечно, анализировать такие объемы данных средствами программных систем на обычном мониторе довольно затруднительно, можно ошибиться с принятием решения. Так вот, утверждается, что такие системы являются едва ли не единственным средством анализа. В связи с этим хочу добавить, что системы виртуального окружения, которые являются частью технологий виртуального инжиниринга, — это неотъемлемая часть инфраструктуры суперкомпьютерного центра. Если посмотреть анализ ведущих суперкомпьютерных центров в мире — в Штутгарте, Ахене (Германия), Париже (Франция), Барселоне (Испания), в Северной Америке это правительственные научные лаборатории Sandia, Argonne National Lab, Oak Ridge National Lab, — то там, где выполняются серьезные расчеты, за стенкой стоит система виртуального окружения, которая, разумеется, отличается количеством экранов, количеством разрешающей способности и, конечно, размерами.
Самая крупная система цифрового окружения, находящаяся в Европе, расположена в техническом университете Ахена. Она имеет пять экранов, размеры экрана — 5*3 метра, разрешение довольно высокое — порядка 100 мегапикселей на пять экранов.
Хотелось добавить, что особенностью работы является то, что для решения экстраординарных задач применяются свои собственные разработки, собственные программные системы, которые требуют как создания физической модели, так и написания уравнений, выбора или разработки новых численных схем и создания крупной, большой программной системы, с которой будут работать инженеры, которые не имеют, как правило, высокой квалификации и которые должны иметь под рукой онлайновые хэлпы, удобные постпроцессоры, а также инструментарий для автоматизированного создания генераторов подсчета