La creación de prototipos virtuales es un método en el proceso de desarrollo de productos. Implica el uso de software de diseño asistido por computadora (CAD), diseño automatizado por computadora (CAutoD) e ingeniería asistida por computadora (CAE) para validar un diseño antes de comprometerse a hacer un prototipo físico . Esto se hace creando (generalmente 3D) formas geométricas generadas por computadora (partes) y combinándolas en un "ensamblaje" y probando diferentes movimientos mecánicos, ajuste y función. El conjunto o las piezas individuales se pueden abrir en el software CAE para simular el comportamiento del producto en el mundo real.
Fondo
El proceso de diseño y desarrollo del producto solía basarse principalmente en la experiencia y el juicio de los ingenieros para producir un diseño conceptual inicial. Luego se construyó y probó un prototipo físico para evaluar su desempeño. Sin ninguna forma de evaluar su rendimiento por adelantado, era muy poco probable que el prototipo inicial cumpliera con las expectativas. Los ingenieros generalmente tenían que rediseñar el concepto inicial varias veces para abordar las debilidades que se revelaron en las pruebas físicas.
Avanzar hacia prototipos virtuales
Hoy en día, los fabricantes están bajo presión para reducir el tiempo de comercialización y optimizar los productos a niveles más altos de rendimiento y confiabilidad. Se está desarrollando un número mucho mayor de productos en forma de prototipos virtuales en los que se utiliza software de simulación de ingeniería para predecir el rendimiento antes de construir prototipos físicos. Los ingenieros pueden explorar rápidamente el rendimiento de miles de alternativas de diseño sin invertir el tiempo y el dinero necesarios para construir prototipos físicos. La capacidad de explorar una amplia gama de alternativas de diseño conduce a mejoras en el rendimiento y la calidad del diseño. Sin embargo, el tiempo necesario para llevar el producto al mercado suele reducirse sustancialmente porque los prototipos virtuales se pueden producir mucho más rápido que los prototipos físicos. [1] [2] [3] [4]
Creación de prototipos de un extremo a otro
La creación de prototipos de extremo a extremo tiene en cuenta completamente cómo se fabrica y ensambla un producto o componente, y vincula las consecuencias de esos procesos con el rendimiento. La disponibilidad temprana de tales prototipos virtuales físicamente realistas permite que las pruebas y la confirmación del rendimiento tengan lugar a medida que se toman las decisiones de diseño; permitiendo la aceleración de la actividad de diseño y proporcionando más información sobre la relación entre la fabricación y el rendimiento que la que se puede lograr construyendo y probando prototipos físicos. Los beneficios incluyen costos reducidos tanto en diseño como en fabricación, ya que la creación de prototipos físicos y las pruebas se reducen / eliminan drásticamente y se seleccionan procesos de fabricación esbeltos pero sólidos. [5]
Efectos
La firma de investigación Aberdeen Group informa que los mejores fabricantes de su clase, que hacen un uso extensivo de la simulación en las primeras etapas del proceso de diseño, alcanzan los ingresos, los costos, la fecha de lanzamiento y los objetivos de calidad para el 86% o más de sus productos. [6] Los mejores fabricantes de los productos más complejos llegan al mercado 158 días antes con costos $ 1.9 millones más bajos que todos los demás fabricantes. Los mejores fabricantes de los productos más simples llegan al mercado 21 días antes con $ 21,000 menos en costos de desarrollo de productos. [7]
Ejemplos de
Fisker Automotive utilizó prototipos virtuales para diseñar la estructura trasera y otras áreas de su híbrido enchufable Karma para garantizar la integridad del tanque de combustible en un choque trasero, como se requiere para la certificación 301 de los Estándares Federales de Seguridad de Vehículos Motorizados (FMVSS). [8] Agilent Technologies utilizó prototipos virtuales para diseñar sistemas de refrigeración para el cabezal de calibración de un nuevo osciloscopio de alta velocidad . [9] Miele utilizó la creación de prototipos virtuales para mejorar el desarrollo de sus máquinas lavadoras-desinfectadoras simulando sus características operativas al principio del ciclo de diseño . [10] Varias soluciones de software CAE (por ejemplo, Working Model y SimWise) ofrecen la posibilidad de comprobar los beneficios de la creación de prototipos virtuales incluso para estudiantes y pequeñas empresas, y la recopilación de estudios de casos está disponible desde 1996. [11]
Ver también
Referencias
- ↑ Schaaf, James C., Jr .; Thompson, Faye Lynn (1997). Desarrollo de conceptos de sistemas con prototipos virtuales . 29ª conferencia sobre simulación de invierno. págs. 941–947. CiteSeerX 10.1.1.74.2308 .
- ^ LaCourse, Dan (1 de mayo de 2003). "La creación de prototipos virtuales vale la pena" . Revista Cadalyst .
- ^ Ghazaleh, Tim (1 de noviembre de 2004). "Prototipos virtuales" (PDF) . Revista de Diseño y Fabricación de Circuitos Impresos .
- ^ Otto, Von Thomas (julio-agosto de 2010). "Endlich umfassend simulieren" . Ingeniería digital . 6/10 . Archivado desde el original el 2 de enero de 2011 . Consultado el 5 de octubre de 2010 .
- ^ Fouad El Khaldi, Raymond Ni, Pierre Culiere, Peter Ullrich, Carlos Terres Aboitiz. "Logros recientes de integración en la creación de prototipos virtuales para la industria automovilística" . ESI-group.com ; Grupo ESI. Presentado el 31 de mayo de 2010 , FISITA .
- ^ Aberdeen Group (octubre de 2006). "Informe comparativo de diseño basado en simulación: hacerlo bien a la primera" . pi Octubre de 2006. Consultado el 25 de agosto de 2010.
- ^ Aberdeen, pág. 5.
- ^ " Fisker reduce el número de prototipos, reduce el tiempo de comercialización con Virtual Performance Solution ", Automotive Engineering International , enero de 2013.
- ^ Matt Richter, " Las técnicas de simulación ayudan a enfriar el cabezal de calibración del osciloscopio en tiempo real más rápido del mundo ", Revista R&D , octubre de 2013.
- ^ "Una mejor manera de hacer que los instrumentos médicos sean limpios", Tecnología de diseño médico , octubre de 2013.
- ^ Lista Studio, " Estudios de caso de Lista Studio ".