Exploração digital de projetos orientada por simulação
Já abordamos em outros artigos as vantagens claras na realização de simulações durante o processo de desenvolvimento do projeto. Durante os estágios conceituais, a execução destas análises permite aos engenheiros saber se os requisitos são viáveis e realizar estudos em diferentes concepções. Em etapas de detalhamento, a realização de tais atividades permite aos engenheiros dimensionar de forma interativa a geometria de seus projetos e evitar erros caros que podem se transformar em catástrofes. Ao todo, a execução de simulações durante todas as etapas do projeto permite que os engenheiros tomem decisões mais certeiras que se traduzem em melhores projetos, menos mudanças, menores custos de produtos, menos protótipos e inúmeras outras vantagens. No entanto, a execução tática também é importante.
Realizar simulações computacionais requer habilidades e conhecimento em quatro áreas cruciais: física de engenharia, metodologias de análise, software de design assistido por computador (CAD) e software de engenharia assistida por computador (CAE). Até o momento, o peso dessas habilidades caem para um único responsável: o engenheiro. No entanto, com todas as responsabilidades que assumem, os engenheiros modernos têm pouco tempo para desenvolver e manter habilidades e conhecimentos em todas essas áreas. Mais importante ainda, eles raramente têm tempo para executar tais atividades, mesmo que tenham os conhecimentos e as habilidades necessárias. Até agora, a tecnologia pouco ajudou a resolver esses desafios, oferecendo meramente ferramentas de análise simplificadas integradas em softwares CAD (Computer Aided Design).
No entanto, está surgindo uma nova solução tecnológica que atenua esses desafios de maneira única. A primeira característica permite aos especialistas definir as áreas de análises os traços que requerem especialização em simulação. A segunda característica permite aos engenheiros aplicar essa experiência aos seus projetos de forma guiada. Esta abordagem reduz drasticamente a profundidade de compreensão necessária da metodologia de análise e a habilidade necessária para usar o software de simulação. Como resultado, os engenheiros podem se concentrar em sua formação de engenharia, sua compreensão de fenômenos físicos e conhecimento de criar e iterar a geometrias 3D no software de CAD. Isso permite que projetos sejam explorados, permitindo maior compreensão de seu desempenho durante o conceito e fases de design detalhadas.
O valor teórico do projeto orientado por simulação
O conceito de conduzir decisões de projeto com simulações foi desenvolvido há duas décadas, mas a principal ideia por trás disso não mudou significativamente desde então. Fundamentalmente, à medida que um projeto progride através do desenvolvimento, torna-se cada vez mais limitado. Neste contexto, ao realizar simulações para identificar e corrigir falhas de projeto nos estágios iniciais do desenvolvimento, engenheiros podem evitar gastos desnecessários.
Como o projeto progride através das etapas de desenvolvimento, durante o projeto conceitual, um engenheiro pode explorar muitas ideias diferentes que apresentam soluções para o conjunto inicial de requisitos. Por exemplo, uma equipe pode considerar fazer um suporte de chapa metálico ou de operações de fundição e usinagem, então, durante o projeto detalhado, o engenheiro refina essa ideia de forma específica, com foco em sua geometria precisa e tamanho. Por exemplo, depois de decidir pelas operações de fundição e usinagem, o engenheiro calcula a espessura da parede e a colocação da nervura. Em seguida, durante a prototipagem, eles criam o modelo para que ele possa ser verificado e validado. Em outras palavras, o engenheiro precisa ter certeza de que o suporte não se quebre em condições de operação. No lançamento, esse modelo é entregue à fabricação para produção. Neste momento, o fabricante pode inclusive assumir compromissos com seus clientes em relação aos detalhes do projeto.
Assim que um projeto progride de um estágio a outro, ele fica mais limitado devido a dependências. Por exemplo, durante o projeto detalhado, um par na engenharia pode desenvolver uma ligação que corresponda a esse suporte. Na prototipagem, um comprador pode solicitar matérias-primas de longo prazo, tais como ferramentas de fundição para esse projeto. Ao mesmo tempo, um engenheiro de fabricação pode começar a preparar o ambiente de produção desenvolvendo ferramentas da usinagem para esse suporte específico. Se o engenheiro decidiu fazer uma mudança dramática neste momento, como mudar para um componente de chapa metálica, isto pode ter um impacto de alto custo em muitas atividades da cadeia, tanto a partir de uma perspectiva orçamentária e quanto de prazo de lançamento de produto.
No início do projeto, o engenheiro tem muita flexibilidade para explorar diferentes ideias. No estágio final do desenvolvimento, há pouca liberdade para fazer alterações no projeto, pois isso causaria efeitos prejudiciais em muitas outras funções. A conclusão é que, à medida que um projeto se move através do desenvolvimento, ele ganha cada vez restrições, por isso, a avaliação do desempenho funcional é crucial, já que cada decisão de projeto é baseada em uma série de informações. É preciso considerar custo, facilidade de aquisição, manufaturabilidade, manutenção e muito mais. No entanto, uma consideração crucial é se o projeto atende aos requisitos funcionais. Será que irá falhar ao ser introduzido no seu ambiente operacional? Será que vai se mover, girar, fornecer torque ou ter força conforme o esperado? Será que a troca térmica atenderá à necessidade, ou se haverão zonas mortas não previstas no escoamento? Quando se trata de engenharia de um produto, estas são algumas das principais responsabilidades de qualquer engenheiro.
Usar análises para direcionar decisões de projeto é uma visão cheia de potencial. Com novas tecnologias, engenheiros e fabricantes ganham os poderosos benefícios de executar simulações. Neste eBook você encontrará mais informações sobre o valor de realizar a análise durante o projeto conceitual e projeto detalhado, descobrirá mais sobre as quatro áreas cruciais de habilidades e conhecimento para realização de simulações e obterá detalhes sobre a nova solução que está nascendo da exploração dos projetos liderados por simulação.
