Endüstri Zorlukları

Global otomotiv endüstrisi son zamanlarda önemli zorluklarla karşı karşıya kalıyor. Ancak temelde, bir şirketin “yenilik, hız, kalite ve üretim maliyetleri” konularında izlediği politika pazar ortamından bağımsız olarak o şirketteki başarının bir ölçüsü olarak karşımıza çıkıyor.

Otomobil sektörü, ürün geliştirme teknikleri yaratma ve uygulaması alanlarında teknolojinin kullanılması ve yenilik sürekliliğinin sağlanması için her zaman ön ayak olmuştur. Son 15-20 yıllık süreçte, endüstri aşırı şekilde Product Lifecycle Management (PLM) – Üretim Süreci Yönetimi –  araçlarına ve bu alandaki önemli gelişmelere olanak sağlayabilecek çözümlere bel bağlamıştır.

PLM’ nin bir alt kümesi olan Virtual Product Development (VPD) – Sanal Ürün Geliştirme – alanında CAD/CAM ve Product Data Management (PDM) – Ürün Veri Yönetimi – sistemleri, yenilenme süreçlerinde önemli gelişmeler elde edebilmek için  endüstrinin ana odak noktaları haline gelmiştir. CAE araçlarının ve yeni teknolojilerin başarı ile kullanılması, fiziksel prototiplere bağlılığı azaltmaya yardımcı olmuş ve aracın genel kalitesinin ve pazara sunuş hızının arttırılmasını sağlamıştır. Bu esnada Bilgisayar Destekli Mühendislik - CAE, diğer araçlar gibi Ürün Geliştirme – Product Development işleminin yakın bir parçası olamamıştır. Bu 2 temel faktöre dayanmaktadır: İlk olarak, CAE her zaman uzman analizcilere  bırakılmıştır; ikinci olarak, analizlerde kullanılacak ve analiz sonucunda elde edilen veriler hiçbir zaman geleneksel PDM sistemleri ile yönetilmeye çalışılmamıştır. Bu genel anlamda, şimdiye kadar CAE’ nin gerçek potansiyeline erişmesini engellemiştir.

Günümüzde, MSC.Software gibi öncü kuruluşlar ile, tam bir Simülasyon Platformu gerçekleştirilebilir bir olgudur ve geniş ölçekli uygulamalar için hazırdır. Bu Simülasyon Platform kabiliyetleri ile, firmalardaki analiz ve simülasyon uygulamalarının verimliliği artmakta, verilerin tekrar kullanılabilirliği ve yönetimi mümkün olmaktadır. Analiz sonuçlarının yönetimi, sadece çok büyük verilerin yönetimi değil, aynı zamanda, kaynak CAD, tasarım, model ve sonuç revizyonlarının ilişkilendirilmesini, CAE proses konrolü kapsamaktadır. Tüm bunların gerçekleştirilebilmesi için Servis Yönlendirmeli Mimari (SOA), özel CAE işlem teknolojisi, tek analiz modeli (common data model-CDM) ve çoklu-disiplinli çözüm (Multi Discipline-MD) temeli gerekmektedir.

Tasarım Mühendislerinin CAE (analiz-simülasyon) İle Buluşması

CAE’nin değeri ve sağladığı faydalar iyi bilinmekte fakat tam potansiyele henüz erişilmiş değildir. Zorluklardan biri eldeki mevcut kaynakları kullanarak daha fazla CAE simülasyonunun yapılmasının ve bunun ürün geliştirme sürecinde mümkün olduğunca erken bir zamanda yapılmasının sağlanmasıdır. Önemli hedeflerden biri ise, tasarım mühendislerinin CAD verilerini, CAE mühendisine iletmeden tasarımlarını doğrulayacak simülasyonları yapabilmeleridir. Bunu kontrollü ve gözetimli bir biçimde gerçekleştirmek, genel proses etkinliği ve kalitesini garanti altına almak için mevcut sistemlerin üç ana alanı desteklemesi gerekmektedir.

• CAE uzmanlarının, bu uygulamaları tasarım mühendisleri için otomatikleştirilmiş prosesler şeklinde yayılmasına olanak sağlamak.

• Proses ve veriler, prosesin ve kullanılan CAD modellerinin en son sürümleri yer alacak şekilde yönetebilmek.

• CAE proseslerinin ve simülasyonlarının, tasarım mühendisinin alışık olduğu CAD ortamında olmasıdır.

Bir yandan kendi tasarımlarını geliştiren tasarım mühendislerinin daha fazla CAE uygulamasını yürütmelerine olanak sağlamanın çok önemli faydaları olmaktadır.  Bir çok firma, CAE uzmanından daha çok sayıda tasarım mühendisi ve tasarımcı barındırıyor. Bu personel CAE ile çalışma konusunda yetenekli konuma geldiği zaman: 

• CAE uzmanları ürün geliştirilmesi konusunda yenilikleri takip etme ve gelişime odaklanma konusunda daha serbest hale gelir.

• Tasarım performansını geçerli kılmak için elde daha fazla kaynak olur, ayrıca daha iyi ve optimize edilmişi tasarımların yer aldığı daha fazla sayıda tasarım, tasarım çevrimi içerisinde kontrol edilip geçerli kılınabilir.

• Tasarım mühendisleri gelişme süreci içerisinde yeni konseptleri önceden test edebilir, bu da ürün iyileştirilmesi alanında daha iyi sonuçlar doğurur.

• Aynı miktardaki kaynak ile daha fazla “niş” ürün eş zamanlı olarak geliştirilebilir.

Organizasyon ve iş stratejisine bağlı olarak, bu avantajlardan herhangi biri duruma göre çok önemli etkiler sağlayabilir.

Araba Kapısı Tasarımı (Kapı Çökmesi Analizi) İçin Bir

Sıralı Simülasyon Örneği

MSC Software’ın otomotiv endüstrisi odaklı servis uzmanları, endüstride gerçek bir ihtiyaca karşılık verecek olan komple sıralı analiz proseslerini geliştirdi. Bu örnekte, daha önceden hazırlanmış ve kontrol edilmiş SimXpert CAE şablonuna, SimManager üzerinden erişim sağlayacak, CATIA V5 ortamı üzerinden çalışan SimDesigner yazılımı kullanılmış, prosesin otomatik analizi ve raporlama süreci gerçekleştikten sonra sonuçlar SimManager’da görüntülenbilmiştir. Bu örnek, otomotiv endüstrisinde yaygın bir performans gereksinimi olan kapı çökmesi yükleme şartlarında spesifik olarak gözükmektedir ancak, aslında bu gereksinimlerden sadece biridir.

Bu tasarımın ayrıntılı açıklaması şu şekildedir:

•Kapı çökmesi analizini yapabilmek için otomotiv şirketi, CAE tabanlı, standart bir prosedür geliştirdi. Bu özel analiz, kapının açık bir pozisyondayken oluşabilecek dikey yüklere karşı dayanım direngenliğini incelemektedir.

•CAE analisti prosedürü takip eden bir şablon oluşturur ve oluşturulmuş şablon SimManager programına yüklenir.

•SimManager, tasarım mühendisinin şablona kontrollü ve gözetimli olarak erişimini sağlar.

•Tasarım mühendisi, CATIA V5 için SimDesigner üzerinden, SimManager’daki şablona erişim sağlar.

•Şablon, analizlerin yürütülmesi için kullanıcıdan başlangıç için bazı temel bilgileri girmesini ister. Örneğin; toplam kapı kütlesi, uygulanan yük gibi. Bu iki bilginin girilmesiyle birlikte, kalan tüm simülasyon otomatik olarak gerçekleşir.

•Şablon daha sonra arka planda SimXpert’i kullanmaya başlar. Şablon, CAE modelini oluşturacak, simülasyonun uygulamaya koyacak, sonuçları çıkartacak ve sonuçları tekrar geriye dönüp SimManager da yayınlayacaktır.

Kullanıcı gruplarını ve organizasyonları kapsayan şablon geliştirme çalışmalarında, karşılaşılan en büyük sorun ilişkili tarafların uzmanlarıyla anlaşmaya varmak konusunda karşımıza çıkıyor. MSC, bu SimXpert şablonu için organizasyon ve kritik kapı bileşenlerinin ve prosesin belirlenmesi için ilişkili taraflarla çalışmak durumundaydı. Bu şablon, otomatik olarak FE modelini oluşturmak için standart parça isimlendirilmesini kullanıyor, dolayısıyla tasarım takımı adına, bunların standartlaştırılmasının sağlanması oldukça önemliydi. Çözüm CATIA V5 içerisinde bir CAD veri şablonu oluşturmak idi. Tasarım mühendisi bu proses üzerine şablonu kurmak ve yerleştirmek için giderse, kapının herhangi bir parçasında gerçekleştirilecek daha sonraki herhangi bir değişimde, bu şablon doğrultusunda parça dizaynı otomatik olarak etkilenecektir. Bu noktadan yola çıkılarak, SimXpert CAE prosesinin tam anlamıyla otomatik biçimde işlem gördüğünü söyleyebiliriz.

SimXpert Şablonları Kullanılarak Prosesin Otomatikleştirilmesi

MSC’nin SimXpert ve SimXpert Template Builder yazılımları, CAE analistleri ve uzmanlarının CAE’nin en iyi uygulama ve proseslerini standardize etmek amacıyla spesifik olarak tasarlanmış ve geliştirilmiştir. Uygulamalar sonucunda, SimXpert şablonlarının CAE için en uygun ve yeniden kullanılabilirlik özelliği en yüksek olan proses otomasyon araçları olduğunu söyleyebiliriz. Ayrıca Template Builder, şablon üretimi için gelişmiş bir ortam sağlamaktadır.

SimXpert ve Template Builder çalışma alanı kullanmanın başlıca bazı imkân ve avantajları şunlardır:

• Direkt olarak Templare Builder çalışma alanına aktarılabilecek bir seri modelleme hareketini capture edip dizmek ve basit başlangıç şablonları oluşturmak için Macro Record kullanılabilir.

• CAE proses şablonlarını oluşturmak, düzenlemek ve yayınlamak için Template Builder kullanılabilir.

• CAE modelleme hareketleri üzerine kurulu geniş bir kütüphaneden sürükle-bırak hareketleri

• Alt şablonalrın nestingi – eski şablonların yeni şablonlar için hammadde olarak kullanılması

• Phyton skriptinden uygulamalar oluşturulması

• SimXpert API tabakasına erişim

• Şablon diyaloglarının otomatik  oluşumu

• İşlem sürecinin kontrolü için prosesin farklı zamanlarında alınan CAE modelinin 3D grafiksel görüntüleri

• İnteraktif veya tam otomatik CAE prosesleri oluşturulması

Şablon bir keresinde tamamlandığı zaman, kullanıcı bunu SimManager’de yayınlayabilir. Son kullanım amacına bağlı olarak şablonun, Template Runner veya SimDesigner üzerinden belirlenmiş kullanıcı arayüzünü kullanarak SimXpert’te de kullanılması mümkündür.

Kapı Çökmesi CAE Şablonuna Daha Yakın Bir Bakış

MSC tarafından oluşturulan şablon, CAE’nin en yaygın ve standart modelleme görevlerini kullanan standart hareketlerin yanında ileri düzeydeki spesifik mantık ve bilgi gerektiren script tabanlı hareketleri de kullanıyor. Kapı çökmesi analizi prosesi, aşağıdaki şekilde ana başlıklara ayrılıyor:

Bu şablon, bir kapı çökmesi analizi prosesinin genel bir örneğidir. Farklı şirketler, farklı proses adımlarına sahip olabilirler. Bununla birlikte, şablonlar tasarım ile esnek hale geldikten sonra, müşteriler kendi ihityaçlarını karşılayacak kendi şablonlarını oluşturabilir duruma gelebilirler.

Şablonun tamamının işlem görmesi, MSC Nastran çözümüyle birlikte yaklaşık olarak 30 dakika almaktadır. Manuel olarak aynı işlemin bir kaç gün sürdüğü göz önünde bulundurulursa, bu gelişmenin önemi anlaşılmaktadır. Genel olarak, kullanıcılar manuel prosesin otomatik prosese çevrilmesi sonucu ortaya çıkan proses verimlerinde 4-10 kat arası gelişme görmeyi umut etmektedirler.

Avantajları

Prosesleri otomatik şablonlar şeklinde yürütmenin getirdiği hız alanındaki gelişmelerin yanında, SimEnterprise uygulamasıyla birlikte ayrıca kazanılan bazı ek avantajlar da mevcuttur:

• Tasarım mühendisleri SimDesigner CATIA üzerinden standart sıralı CAE analizleri yürüterek, daha fazla analiz ve simülasyonun yapılmasına olanak sağlar.

• CAE uzmanları, daha gelişmiş ve ileri düzeyde yenilik getirecek konular üzerine yoğunlaşma fırsatı bulurlar.

• SimManager’ı tüm prosesin bel kemiği olarak kullanmak, üretim mühendisinin en yeni CAE prosedürü üzerinden uygulamaları gerçekleştirdiğinin kanıtıdır.

• MD Nastran kurulumu ve SimXpert’in gelişmiş modelleme yetenekleri sayesinde, otomatik çözüm potensiyelini de geliştirmek ve iyileştirmek mümkündür.

Sonraki Adım Sonsuz Potensiyel

Şirketler tam anlamıyla Enterprise Simülasyon sistemini benimsemeye başladıkları ve bu sistem içerisinde uygulamaları daha olgun ve tecrübeli bir şekilde yürütmeyi becerebildikleri zaman, geniş aralıklı mühendislik araçlarının SimManager gibi yüksek dereceli bir proses yöneticisi ile yönetilmesinde ve sonrasında CAE ve FEA proses ve şablonlarına aktarılmasında tam anlamıyla entegrasyonun tasvir edilmesi mümkün olacaktır. Örneğin:

• Bir araç programı tasarımı doğrulamasında yer alan spesifik doğrulama prosedürlerine aktarım (DVP – Design verification and prove-out plans)

• Hata (yetersizlik) modlarını ve etki analizleri prosedürlerini destekleyecek şablon veritabanını sağlamak

• Quality Function Deployment (QFD) üzerinden ulaşılan gereklilikleri karşılayabilmek için objektif metriklerin saptanmasına yardımcı olmak

Bu tür uygulamalar, tüm anahtar gelişim aşamalarında, gereksinimler ve performans sonuçları arasında komple ve denetlenmiş bir bağ sağlayacaktır.

Sonuç olarak, SimXpert, SimDesigner ve SimManager’a dayanan MSC Enterprise Simülasyon stratejisi, simülasyon etkinliğini ve kalitesini en üst seviyeye çıkarmak için her şeyi kapsayan bir platform ortaya koyuyor. Bu platform üzerinden, çok disiplinli simülasyon prosesleri kapsamlı şekilde geliştirilebilir ve uygulamaya konulabilir. Endüstri standartları baz alınarak ve çok disiplinli CAE çözümleri kullanılarak, yüksek güvenilirlikli ve ileri seviyeli simülasyon olanakları için bir yol belirlenebilir.