È in atto una rivoluzione nell’impostazione ed esecuzione dei processi di simulazione analisi 3D. I prodotti composti prevalentemente da parti meccaniche si stanno trasformando in sistemi intelligenti che integrano funzioni meccaniche, elettroniche, software o sistemi di controllo. I vecchi materiali sono sostituiti da materiali misti ed emergono nuovi metodi di produzione come ad esempio la produzione additiva (additive manufacturing). I prodotti diventano sempre più personalizzati e specifici da ordinare; divengono un sistema di sistemi basati sul paradigma dell’’Internet of Things’. Per affrontare queste sfide ingegneristiche in un ambiente altamente competitivo, senza compromettere la durata, la qualità e il costo, l’ingegneria e l’analisi di prodotto devono evolvere.


Negli ultimi 20 anni, il processo di simulazione e analisi 3D è cambiato passando da calcoli segmentati a una validazione e verifica integrata multidisciplinare in grado di spiegare il comportamento dei prodotti in un ambiente virtuale, riducendo l’impegno di test fisici ed esperimenti. Tuttavia, il paradigma isolato di simulazione ha dimostrato come sia limitato rispetto alle future e moderne sfide industriali. La futura generazione di simulazione e analisi in grado di affrontare le sfide è il Digital Twin che consente la Predictive Engineering Analytics (PEA).
L’analisi di progettazione predittiva (PEA), infatti, permette di passare dalla verifica alla previsione, grazie ad una serie di fattori abilitativi importanti, quali: la disponibilità di modelli multi-fedeltà in grado di ben rappresentare il prodotto reale ad ogni stadio del suo sviluppo; la capacità di integrazione delle diverse discipline di simulazione; l’aggiornamento dei propri modelli operativi nel tempo in sincronia con l’evoluzione dello sviluppo del prodotto e del suo ambiente operativo; la possibilità di analisi combinate interattive per stimolare nuove idee e soluzioni funzionari e strutturali diverse.
Il concetto di Digital Twin, in realtà, non solo comprende simulazione, test e analisi dati a livello di sistema e in modalità gestita, ma introduce anche interfacce senza soluzione di continuità tra le diverse discipline e gli aspetti sempre più complessi del comportamento reale dei prodotti. Questo nuovo approccio alla simulazione permette alle soluzioni di evolversi attraverso la collaborazione continua, tra team di progettisti e discipline cross-funzionali. Inoltre, promuove la pianificazione adattiva e facilita la compressione dei tempi di realizzazione e il miglioramento continuo del processo di progettazione. In definitiva è una risposta rapida e flessibile alla necessità di vivere del cambiamento.
Per saperne di più riguardo a Digital Twin e Predictive Engineering Analytics, abbiamo chiesto a Pavel Goncharov, 3D CAE Portfolio and Business Development Manager, EMEA di Siemens PLM Software (www.plm.automation.siemens.com/it_it/) – quali siano i benefici di Simcenter, la suite avanzata di software di simulazione e soluzioni di test che aiuterà le aziende ad affrontare le sfide dell’ingegneria moderna per prodotti sempre più complessi.

goncharov
 Pavel Goncharov

“La Predictive Engineering Analytics è molto di più di un mero risolutore ad elementi finiti. È l’unione di applicazioni per la simulazione multi-disciplinare, funzionalità di analisi dei dati e capacità di fornire una reportistica intelligente – ci spiega Pavel Goncharov – Un’analisi di progettazione predittiva aiuta a sviluppare il modello digital twin, uno strumento che consente di prevedere e definire il comportamento dei prodotti lungo tutto il ciclo di vita del prodotto. La PEA va a influire sia sulle modalità sia sugli strumenti per evolversi dalla tradizionale verifica e validazione del progetto, ad un modalità predittiva a sostegno di uno sviluppo prodotto system driven. La Predictive Engineering Analytics segna quindi una nuova era nella verifica dei prodotti prima della fase di progettazione effettiva e durante la fase di progettazione stessa. In questo modo si incrementano le probabilità di realizzare velocemente le innovazioni per prodotti di nuova generazione. In questa direzione Siemens mette a disposizione una varietà di soluzioni e di competenze in grado di supportare le aziende in questa transizione”.
“La simulazione come parte organica del processo di progettazione e l’utilizzo sempre maggiore di simulazione e analisi fanno parte di una tendenza globale – prosegue Goncharov. Simcenter 3D, il nostro portfolio d’offerta specifico, consente di passare dalla simulazione CAD integrata di facile accesso ad un’analisi multi-fisica completa. Ciò è importante, non solo perché garantisce che la giusta tecnologia di simulazione sia disponibile a supporto del lavoro di progettazione, ma perché consente inoltre ai progettisti esperti CAE di formare gli utenti, di costruire strumenti e best practice che automatizzano i flussi di lavoro di progettazione. La costruzione di un ambiente integrato orientato alla simulazione è il risultato di una serie d’investimenti che posizionano Siemens PLM Software come leader nell’offerta di un ambiente CAE multi-disciplinare realmente integrato. Le aziende che adottano Simcenter possono beneficiare in modo significativo dall’utilizzo di Simcenter sfruttando una serie di fattori: la presenza di una forte geometry foundation (modellatore 3D ad elevata robustezza) e della syncronous technology; l’integrazione di più discipline di simulazione in una singola piattaforma; l’utilizzo della co-simulazione tra metodi 1D e 3D e, infine, l’integrazione nativa con Teamcenter”.
“I clienti di Siemens PLM Software, che hanno scelto Simcenter – conclude Goncharov – riconoscono una serie di vantaggi nell’utilizzo di questa piattaforma di simulazione. In particolare, fra tutti, va segnalata la riduzione dei tempi di preparazione del modello del 70%, che consente di ridurre i costi totali di sviluppo e, soprattutto, la realizzazione di prodotti con caratteristiche vincenti al termine del primo ciclo di progettazione. Il tutto grazie alla possibilità di ridurre le iterazioni di progettazione-analisi mediante l’interscambio veloce ed integrato di progettazione tra diverse discipline/progettisti, il riutilizzo delle best practice CAE, la convalida e il tracciamento in tempo reale delle prestazioni a seconda dei requisiti di prodotto da realizzare”.

La strategia di Siemens PLM Software in ambito CAE parte da lontano, una volta definito una valida piattaforma geometrica 3D per lo sviluppo dei prodotti (Parasolid – NX-SolidEdge) e un ambiente operativo robusto e diffuso (ad oggi il maggior numero di posti di lavoro attivi) per la gestione dei dati di prodotto (Teamcenter) si trattava di rafforzare l’offerta in merito alla simulazione con applicazioni integrate ed integrabili nell’ecosistema del portfolio già abbondantemente cospicuo. La strada più breve passava per una politica intelligente di acquisizioni mirate.

Nel 2013 viene perfezionato l’acquisto di LMS International, leader mondiale nella fornitura di software di test e simulazione per le industrie manifatturiere. Nel 2016 l’acquisizione di CD-Adapco, società rivolta al mercato della simulazione con soluzioni che coprono una vasta gamma di discipline ingegneristiche, tra cui dinamica fluida (CFD), meccanica dei solidi (CSM), trasferimento di calore, dinamica delle particelle, flusso dei reagenti, elettrochimica, acustica e reologia.

In conclusione, oggi il portfolio di Simcenter consente l’adozione delle best practice nel campo dell’innovazione e fa leva su: un ambiente di simulazione moderno per l’analisi collaborativa multi-disciplinare e multi-fisica, gestito con una chiara tracciabilità di requisiti, rappresentazioni fisiche, modelli di sistema, configurazioni, costi, materiali, convalida di simulazioni e progetti; la disponibilità di una gamma completa di soluzioni per la simulazione (1D, 3D), comprese le soluzioni di test e di meccatronica di livello.
Uno strumento unico in grado di effettuare tutte le operazioni di verifica e convalida in tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto, dalla progettazione al collaudo fisico fino all’utilizzo di quanto realizzato.