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善用數位分身落實數據管理 ANSYS打造模擬分析平台加速設計生產流程

製造流程如何掌握智慧化設計,讓設計流程更完善,降低製造風險?導入模擬分析模組達成數位分身的實踐,是一項可行方式。ANSYS Taiwan Application Engineering Manager茆尚勳博士指出,產品開發生命週期呈現V字型流程,從源頭列出規格、規劃系統需求,系統之下還有次系統組成,接著會再延伸出內部各結構設計,最後才會製造、組裝完成出貨給客戶。

這一段V字型流程,都牽涉到一件事,也就是數據的連續性。為何數據如此重要?茆尚勳解釋,80%成本在設計早期階段就已經確定,如果能掌握數據,在設計時候來提高產品效能,那就能讓維護成本降低10%~20%。又或是研發時間縮短,通過拓撲優化製造流程,藉此提升產品的品質。

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ANSYS Taiwan Application Engineering Manager茆尚勳博士。

不過只掌握數據,只能做到「見樹不見林」,也就是無法具體理解是哪個製造環節有問題,導致握有數據,但卻找不到具體的「病因」。對此,茆尚勳任認為透過模擬(Simulation)工具,以3D繪圖呈現物理計算分析後的樣貌,在可視化的界面洞察問題,進而補強產品設計的弱點。

不過高度複雜的機電產品,往往牽涉多樣學科知識,因此ANSYS提供的模擬軟體工具,具備多學科聯合模擬環境,集成3D ROM、FMUs、VHDL-AMS、Modelica等模型。「我們做數位世界的分析,就是發揮數位元與物理世界交互融合的價值,透過分析可獲得相關模擬資料,在產品未製造之前,就掌握加工流程、產品設計端是否有問題,」茆尚勳解釋。

不過在模擬過程,會牽涉企業內部流程及人員溝通的複雜性,就會有人力孤島、技術孤島、儲存孤島等挑戰。茆尚勳提到,當工程師要執行一整套模擬流程的工作項目,包含前端收集數據(需掌握設計指標參考型號CAD、初步設計CAD、材料等相關文檔),在模擬前還要準備模型檔、最佳實踐模擬相關文檔,以及前處理階段掌握幾何、網格、負載、材料、工況等資料。

當這些資料都蒐集之後,下一步要開始計算及結果管理,這時候需要有資料轉換、共用、拷貝、遠端存取,到後處理環節還要自動化處理、資料共用。模擬報告產生之後,還會牽涉資料追溯、共用,最後一步才是完成到資料歸檔。上述流程若彼此數據沒有串連、內部成員平常沒有協作習慣、檔案也沒有共享,在模擬過程就會面臨困難。

為解決上述問題,Ansys推出一套模擬流程與資料管理平台(SPDM),主要功能可涵蓋三大階段。首先在前端的設計模擬協同業務流程,SPDM可幫助協作流程整理、擬定流程範本、設定協作流程。到了模擬自動化流程,整理模擬最佳實踐,集成模擬工具以構建工具鏈,形成App。最後一段的模擬資料管理,有資料介面定義、數據視覺化、數據追溯等協助。

茆尚勳最後強調,SPDM也能搭配數位分身的應用,透過對設備與機具的深度模擬,達成更細緻、更即時的監控,再結合智慧分析軟體,進一步降低管理人員負擔,提高整體管理效能。


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