Что такое цифровой прототип?

Экологически рациональное проектирование

Экологическая рациональность от Autodesk

Понимание значения экологии — ключевая задача глобальной экономики в ближайшее десятилетие. Участие Autodesk в этой области только подчеркивает это значение. Являясь ведущим поставщиком программного обеспечения для проектирования и дизайна, мы предлагаем продукты практически для всех отраслей промышленности — от строительства зданий, дорог и целых городов до производства автомобилей, электроники и других потребительских товаров.

Компания Autodesk видит свою задачу в том, чтобы помочь архитекторам и инженерам взглянуть по-новому на процессы проектирования и строительства, предлагая эффективные и экологически рациональные решения, доступные и простые в использовании.

Здания с высокими эксплуатационными характеристиками

 На здания приходится около 40% мирового потребления энергии, поэтому проектирование экологичных зданий – один из лучших способов снизить объемы выбросов парниковых газов. Повышение энергоэффективности также является ключевой экономической задачей для владельцев зданий, поскольку позволяет снизить расходы на обслуживание и лучше прогнозировать размеры этих расходов. В итоге на рынке сложились тенденции экологически рационального проектирования, а строительство таких зданий становится признаком хорошего тона.

Введение законодательных норм в области экологически рационального строительства

Для владельцев зданий актуален вопрос соответствия нормам экологии и энергопотребления. Например, к 2019 году планируется добиться нулевого энергетического баланса при строительстве всех новых жилых зданий и нулевого уровня выбросов парниковых газов при строительстве административных зданий. Ко всем новым и реконструируемым зданиям госучреждений в США предъявляются требования сократить потребление природного топлива на 55% в 2010 году и полностью прекратить выбросы углерода к 2030 году.

В США готовится федеральный законопроект, по которому к коммерческим организациям будут применяться те же нормы. В штатах Нью-Йорк и Калифорния уже введены более жесткие экологические стандарты. Многие компании, включая Autodesk, добровольно сообщают об уровне выбросов и стремятся к их сокращению.

Использование технологии BIM в производстве

Autodesk также предлагает BIM-решения для производства, где они используются совместно с технологией создания цифровых прототипов. Производители проектируют и моделируют производственные линии с учетом оборудования.

Проектировщики могут оптимизировать энергопотребление, выбросы, использование сырья и т.д. Технологии Autodesk позволяют производителям теснее взаимодействовать в сфере экологичности производства с поставщиками оборудования и подрядчиками.

Более легкий транспорт

Более легкие транспортные средства – автомобили, поезда и самолеты – потребляют меньше энергии. Снижение массы автомобиля на 10% уменьшает расход топлива на 6-7%.¹ Один из способов снижения массы – это использование вместо стали и железа легких материалов, таких как алюминий, усовершенствованные пластмассы и полимерные композиты. Другой способ – уменьшение размера компонентов: например, двигателя и коробки передач. Эти два фактора работают совместно: если вы уменьшаете массу кузова автомобиля, то это позволит уменьшить размеры других систем – двигателя, подвески и тормозов.

Моделирование механики с использованием цифровых прототипов позволяет снижать массу за счет оптимального выбора материалов – как металлов, так и пластиков. Виртуальное испытание функций изделия позволяет инженерам достигать лучшего соотношения безопасности и веса компонентов и узлов.

Знания и опыт Autodesk в области пластмасс помогают клиентам в осмысленном выборе материалов и их замене. Технология Autodesk® Moldflow® помогает инженерам-конструкторам в принятии решений по использованию материалов еще до того как будет залита первая форма.

Замена тяжелых материалов на более легкие была основной задачей Autodesk при участии в проекте Freedom Car, который финансировался правительством США. Цель этой инициативы – продемонстрировать возможность уменьшения веса конструкции автомобиля вдвое при той же стоимости и увеличении использования материалов, пригодных к переработке. Основой этого подхода является широкое использование пластмасс. Проектная группа использовала Autodesk Moldflow для оптимизации использования армированных волокнами полимерных композитов.

Легкость использования и доступность средств Autodesk ускоряет инновации в этой области. Используя решение Autodesk, реализующее технологию цифровых прототипов, партнер Autodesk в области чистых технологий, компания Fiberforge, внедряет передовые производственные системы, которые обеспечивают доступное производство легковесных композитных деталей для автомобильной, аэрокосмической и оборонной промышленности.

Энергосберегающая продукция

Решение Autodesk, реализующее технологию цифровых прототипов, позволяет моделировать функционирование изделий в виде полноценной системы и оптимизировать проекты для обеспечения эффективного потребления энергии. Например, пользователь может определить идеальные габариты двигателя или уменьшить массу движущихся деталей для поиска оптимальной комбинации характеристик.

Что такое цифровой прототип?

Цифровой прототип — это цифровой макет изделия, используемый для испытания его функций и формы. Цифровой прототип становится все более совершенным по мере того, как интегрируются все концептуальные, механические и электрические проектные данные. Полный цифровой прототип является виртуальным опытным образцом готового изделия и служит для его оптимизации и проверки. Это снижает потребность в строительстве дорогостоящих физических опытных образцов.

 

Технология цифровых прототипов дает дизайнерским, проектным и производственным подразделениям возможность на практике изучить изделие, прежде чем оно станет реальностью. С помощью данной технологии производители могут создавать проекты, проверять, оптимизировать их и управлять ими с момента создания концепции до стадии изготовления. Использование цифровой модели во время разработки проекта помогает конструкторам обмениваться информацией с заинтересованными сторонами, быстрее выводить продукцию на рынок, делать ее все более современной. Практически отпадает необходимость создания дорогостоящих опытных образцов, так как все испытания и тесты выполняются в виртуальном режиме.

 

Процесс разработки продукции в машиностроительной отрасли в настоящее время делится на несколько стадий, каждая из которых имеет свои технические проблемы:

- На стадии концептуального дизайна технические дизайнеры и инженеры часто используют бумажные технологии или цифровые форматы, которые несовместимы с цифровой информацией, используемой на стадии конструирования. Отсутствие цифровых данных, совместимых форматов и автоматизации является характерной чертой, отличающей данную стадию от стадий конструирования и производства. Данные концептуального проекта приходится впоследствии создавать заново, уже в цифровом виде. Это приводит к потере времени и средств.

- На стадии конструирования инженеры-механики и электротехники используют различные системы и форматы; отсутствие автоматизации не позволяет быстро реагировать на изменение производственных требований к изделиям. Еще одна проблема на стадии конструирования — это то, что в типичных 3D САПР, ориентированных на работу с геометрическими объектами, затруднено создание и использование цифровых прототипов для проверки и оптимизации изделий до их реального воплощения. Возникает необходимость построения сложных, дорогостоящих физических опытных образцов.

- Стадия производства находится в отрыве от всех цифровых процессов — концептуального дизайна, проектирования механических и электрических составляющих. Исходная информация поступает в аналоговой форме — то есть в виде чертежей. Результатом оказывается высокая потребность в физических опытных образцах, что негативно отражается на производительности и инновационной стороне процесса.

 

Хотя в течение многих лет постоянно говорилось о преимуществах технологии цифровых прототипов, стоимость инструментальных программных средств для создания и тестирования цифрового прототипа оставалась недостижимой для большинства машиностроительных предприятий. Решения, в которых реализуется технология цифровых прототипов, обычно дорого стоили, требовали тщательной настройки и поэтому были доступны только для крупных клиентов. Без дополнительной настройки большинство программ 3D моделирования обеспечивают только часть функциональных возможностей, необходимых для создания полного цифрового прототипа.