Виртуальная инженерия. Понятие. Компоненты. (САПР)
Современные тенденции проектирования новых изделий инженерами в различных областях сводятся к активному использованию электронно-сенсорных средств работы с виртуальными прототипами будущих объектов, т.е. применению т.н. виртуальной инженерии (virtual engineering). В сущности, виртуальная инженерия — это разработка, основанная на имитации. Прогресс современной имитационной технологии сделал возможным решение таких задач, как численное моделирование большинства механических свойств системы и обнаружение столкновений между геометрическими объектами в реальном времени. Имитационные технологии позволили успешно применить виртуальную инженерию в промышленности для сокращения затрат времени и средств на разработку. Область применения виртуальной инженерии расширяется, и достигнув зрелости, она станет главной составляющей процесса разработки. Виртуальная инженерия (virtual engineering) — это имитационный метод, помогающий инженерам в принятии решений и управлении. Виртуальная среда представляет собой вычислительную структуру, позволяющую точно имитировать геометрические и физические свойства реальных систем. Виртуальная инженерия включает имитацию различных видов инженерной деятельности, таких как машинная обработка, сборка, управление производственными линиями, осмотр и оценка, а также процесс проектирования. Таким образом, виртуальная инженерия может охватывать весь цикл разработки и производства продукта. После того как смоделирована деталь, имитируется ее машинная обработка и сборка. Затем, также с помощью имитации, собранный прототип тестируется, и в его конструкцию вносятся необходимые изменения. Когда прототип одобрен, имитируется производственная система и ее функционирование. Прогнозируются также себестоимость и график поставок. В результате этих имитаций получается оптимизированный конечный прототип и производственные процедуры, на основе которых затем реализуется физическая система. Виртуальная инженерия дает совершенно новый подход к инженерным задачам. Использование имитации устранит необходимость в дорогостоящих физических прототипах и физических экспериментах. Время разработки коренным образом сократится, появится возможность проверить большее количество альтернативных вариантов конструкции, повысится качество конечного продукта. Виртуальная инженерия обеспечит также превосходный интерфейс для клиента, позволяя ему заранее увидеть трехмерную модель продукта и запросить конструктивные изменения. Можно будет построить прототип продукта, который недоступен, слишком опасен или слишком дорог для того, чтобы создавать его в реальности. Такая возможность будет неоценима в автомобильной и авиационной промышленности, где физические макеты стоят дорого, время разработки велико, продукты крайне сложны и требуется глубокая обратная связь от клиентов. К виртуальной инженерии существуют различные подходы. Поскольку виртуальная инженерия — это зарождающаяся технология, ее терминология и определения еще не до конца устоялись. В производстве основным компонентом виртуальной инженерии является виртуальное производство. Виртуальное производство (virtual manufacturing) определяется как интегрированная синтетическая производственная среда, используемая для расширения всех уровней принятия решений и управления. Оно может быть классифицировано как проектно-ориентированное, производственно-ориентированное и управленчески - ориентированное. Проектно-ориентированное виртуальное производство — это имитационная среда для проектирования продукта и оценки возможности его производства. Производственно-ориентированное виртуальное производство — это имитационная среда для планирования технологических процессов и производства. Управленчески -ориентированное виртуальное производство — это имитационная среда для моделирования функционирования производственного цеха. Виртуальное производство можно также классифицировать в терминах жизненного цикла продукта как виртуальное проектирование, цифровую имитацию, виртуальное прототипирование и виртуальный завод. Виртуальное проектирование выполняется с помощью устройств виртуальной реальности. Цифровая имитация позволяет проверять и оценивать работу продукта без использования физических прототипов. В процессе виртуального прототипирования строится компьютерный прототип, имеющий ту же геометрию и физическое поведение, что и реальный продукт. Виртуальный завод — это имитация заводской производственной линии.
|