Виртуальная инженерия ( VE ) определяется как интеграция геометрических моделей и связанных инженерных инструментов, таких как инструменты анализа, моделирования , оптимизации , принятия решений и т. Д., В компьютерной среде, которая облегчает многопрофильную совместную разработку продукта. Виртуальная инженерия имеет много общих характеристик с программной инженерией , например, способность получать множество различных результатов с помощью различных реализаций.
Описание [ править ]
Концепция [ править ]
Виртуальная инженерная среда обеспечивает ориентированный на пользователя вид от первого лица, который позволяет пользователям естественным образом взаимодействовать с разработанной системой и предоставляет пользователям широкий спектр доступных инструментов. Для этого требуется инженерная модель, которая включает в себя геометрию, физику и любые количественные или качественные данные из реальной системы. Пользователь должен иметь возможность пройтись по операционной системе и наблюдать, как она работает и как она реагирует на изменения в конструкции, работе или любые другие инженерные модификации. Взаимодействие в виртуальной среде должно обеспечивать легко понятный интерфейс, соответствующий техническому опыту и опыту пользователя, который позволяет пользователю исследовать и обнаруживать неожиданные, но важные детали поведения системы. По аналогии,инженерные инструменты и программное обеспечение должны естественным образом вписываться в окружающую среду и позволять пользователю сосредоточиться на имеющейся инженерной проблеме. Основная цель виртуального инжиниринга - задействовать человеческий потенциал для комплексной оценки.
Ключевые компоненты такой среды включают:
- Методы визуализации виртуальной реальности, ориентированные на пользователя . Когда они представлены в привычном и естественном интерфейсе , сложные трехмерные данные становятся более понятными и удобными, улучшая понимание пользователем. В сочетании с соответствующим экспертом (например, инженером-проектировщиком, инженером завода или менеджером по строительству) виртуальная реальность может сократить время проектирования для лучших решений.
- Автоматизированное производство (CAM) Автоматизированное производство # cite note-ota-1Интерактивный анализ и инженерия. Сегодня почти все аспекты моделирования электростанции требуют обширной автономной настройки, расчетов и итераций. Время, необходимое для каждой итерации, может составлять от одного дня до нескольких недель. Инструменты для интерактивного совместного проектирования, в которых инженер может установить процесс динамического мышления, необходимы, чтобы позволить в реальном времени исследовать вопросы «что, если», которые необходимы для процесса разработки. Почти во всех обстоятельствах инженерный ответ сейчас имеет гораздо большую ценность, чем ответ завтра, на следующей неделе или в следующем месяце. Несмотря на то, что было разработано множество превосходных методов инженерного анализа, они обычно не используются в качестве фундаментальной части инженерного проектирования, эксплуатации, контроля и технического обслуживания. Время, необходимое для настройки, вычисления и понимания результата,затем повторяйте процесс до получения адекватного ответа, значительно превышающего отведенное время. Сюда входят такие методы, как вычислительная гидродинамика (CFD), анализ конечных элементов (FEA) и оптимизация сложных систем. Вместо этого эти инженерные инструменты используются, чтобы обеспечить ограниченное понимание проблемы, уточнить ответ или понять, что пошло не так после неудачного дизайна и как улучшить результаты в следующий раз. Это особенно верно в отношении анализа CFD.или понять, что пошло не так после неудачного дизайна и как улучшить результат в следующий раз. Это особенно верно в отношении анализа CFD.или понять, что пошло не так после неудачного дизайна и как улучшить результат в следующий раз. Это особенно верно в отношении анализа CFD.
- Компьютерная инженерия (CAE): интеграция реальных процессов в виртуальную среду. Инжиниринг - это больше, чем анализ и дизайн. Методология хранения и быстрого доступа к инженерному анализу, заводским данным, геометрии и всем другим качественным и количественным инженерным данным, связанным с эксплуатацией завода, все еще требует разработки.
- Инструменты поддержки инженерных решений. Оптимизация, анализ затрат, планирование и инструменты, основанные на знаниях, должны быть интегрированы в процессы проектирования.
Виртуальная инженерия позволяет инженерам работать с объектами в виртуальном пространстве, не задумываясь о технической информации, лежащей в основе объектов. Когда инженер берет виртуальный компонент и перемещает или изменяет его, ему или ей следует думать только о последствиях такого перемещения в реальном аналоге компонента. Инженеры также должны иметь возможность создать картину системы, различных частей системы и того, как эти части будут взаимодействовать друг с другом. Когда инженеры могут сосредоточиться на принятии решений по конкретным инженерным вопросам, а не на основной технической информации, циклы проектирования и затраты сокращаются.
Программное обеспечение [ править ]
Обычное наименование [ править ]
Обычно модули виртуальной инженерии именуются так:
- Компьютерное проектирование (САПР): обозначает возможность моделирования геометрии с использованием геометрических операций, которые могут быть близки к реальному процессу промышленной обработки, например, вращению, правке, выдавливанию. Модуль САПР упрощает создание геометрической формы. Обычно он поставляется с другими модулями, такими как инструмент для создания инженерных чертежей.
- Автоматизированное производство (CAM): даже если САПР обеспечивает точную виртуальную форму объектов или частей, их производство может сильно отличаться только потому, что предыдущий инструмент имел дело с идеальной математической операцией (точная точка, линии, план , тома). Чтобы более реалистично учитывать последовательность производственных операций и иметь возможность удостовериться, что конечный продукт будет близок к виртуальной модели, инженеры используют производственный модуль, который представляет собой инструмент для обработки деталей.
- Компьютерное проектирование (CAE): в инструмент виртуального проектирования интегрирован еще один аспект, которым является инженерный анализ (анализ методом конечных элементов деформаций, напряжений, распределения температуры, потока и т. Д.). Такой инструмент может быть интегрирован в основное программное обеспечение или отделен. Обычно программное обеспечение модулей CAE предназначено для этой задачи, имея меньше функций в аспекте САПР. Часто инструменты могут выполнять импорт / экспорт, чтобы максимально использовать каждый инструмент.
Могут существовать другие модули, выполняющие различные другие задачи, такие как изготовление прототипов, управление жизненным циклом продукта и т. Д.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- Маккоркл, Д.С., Брайден, К.М., «Использование семантической сети для интеграции с инструментами виртуального проектирования», Труды 1-го Международного семинара по виртуальному производству (27) , Вашингтон, округ Колумбия, март 2006 г.
- Хуанг, Г., Брайден, К.М., Маккоркл, Д.С., «Интерактивный дизайн с использованием CFD и виртуального проектирования», Труды 10-й конференции AIAA / ISSMO по междисциплинарному анализу и оптимизации , AIAA-2004-4364, Олбани, сентябрь 2004 г.
- Маккоркл, Д.С., Брайден, К.М., и Свенсен, Д.А., «Использование виртуальных инженерных инструментов для снижения выбросов NOx», Proceedings of ASME Power 2004 , POWER2004-52021, 441-446, март 2004 г.
- Маккоркл, Д.С., Брайден, К.М., и Кирстукас, С.Дж., «Создание основы для виртуального проектирования электростанций», 28-я Международная техническая конференция по использованию угля и топливным системам , 63-71, Клируотер, Флорида, апрель 2003 г.
Внешние ссылки [ править ]
